Создание измерительных приборов из подручных материалов

Урок «Изготовление измерительных приборов из подручных материалов.»

Цель урока : создание условий для понимания процессов измерения, границ применимости прибора, точности и погрешности измерений.

Оборудование : пустые пластиковые бутылки с ровными стенками, малярная лента, линейка, стеклянные банки стандартной ёмкости, вода.

Ход урока.

Вспоминаем известные нам измерительные приборы, обсуждаем, что за величины ими измеряют, что общего у всех измерительных приборов, какие особенности их отличают.

Ставим задачу-вот надо измерить объём жидкости, а мерные цилиндры недоступны. Можно ли решить задачу, используя подручные средства? Оцениваем все предлагаемые варианты, и ждём предложения (или предлагаем сами) сделать измерительный цилиндр. Берём пустую пластиковую бутылку, проводим анализ - какая характеристика линейно зависит от объёма жидкости в сосуде. Делаем вывод – высота столба жидкости при условии постоянного диаметра. Учитываем, что не вся бутылка удовлетворяет нужной зависимости, обрезаем верхнюю часть, имеющую всякие «красивости» и рёбра жёсткости.

Демонстрируем имеющуюся ёмкость – стеклянную поллитровую банку. Выясняем, что стандартная ёмкость банки даёт возможность заполнять ровно 0,5л. Воды в наш сосуд.

На стенки обрезанной бутылки с трёх сторон снаружи наклеиваем малярную ленту. Обсуждаем, почему с трёх сторон, что это улучшает по сравнению с одной полосой, приклеенной на стандартный мерный цилиндр.

Заливаем в ёмкость 0,5 л. Воды, на лентах делаем засечки уровня жидкости.

Заливаем ещё 0,5 л. , повторяем отметки на лентах. Рассуждаем, что вот от нижней до верхней отметки у нас ровно 0,5 литра жидкости в ровном цилиндре с постоянным диаметром. И если измерить расстояние между делениями и разделить поровну на пять, то получится шкала с шагом 0,1 л. Опускаем эти деления ниже нижнего деления до того места, где дно становится неровным из-за рёбер жёсткости (это ещё два деления).

Расстояние между делениями составляет 1,2-1,8 см. , уточняем у учащихся, можно ли ещё раз поделить их на равные части, обсуждаем, что более мелкое деление возможно до определённого предела, когда штрихи хорошо различимы, и нет погрешности из-за смачивания стенок сосуда. Заодно наблюдаем явление смачивания, когда жидкость немного приподнимается по стенке сосуда, договариваемся вспомнить это явление в старших классах и объяснить его. Оцениваем, что в данном сосуде на точность измерений это влияет очень мало, если цена деления сделана от 0,1 до 0,05 л.

Подводим итог

Мы получили прибор, шкала которого начинается не от нуля.

Мы понимаем, какое количество жидкости(максимальное и минимальное) мы можем измерить этим прибором. Понятно, почему эти границы появились и что они значат в физическом смысле.

Погрешность прибора – половина цены деления, мы наглядно видим, почему такая погрешность возникает.

Теоретически пытаемся улучшить прибор – какие условия для этого надо задать для подручных материалов, какие измерительные приборы мы можем создать аналогичным образом.

Проводим анализ урока, проверяем созданные ёмкости, переливая одно и то же количество жидкости в созданные мерные цилиндры, убеждаемся, что разные мерки дают одинаковый численный результат. Ещё раз уточняем, что можно создать измерительный прибор, шкала которого начинается не с нуля, существуют границы измеримых величин по объективным причинам.

Продумываем, как можно составить описание наших действий на уроке, и в качестве домашнего задания поручаем учащимся создать письменную инструкцию по производству мерного цилиндра из подручного материала.