Технологическая карта урока «Простейшие методы учета погрешностей при измерении физических величин»

После изучения определенного раздела физики ученики профильного класса выполняют лабораторные работы (физический практикум). В ходе практикума обучающиеся научатся проводить простые экспериментальные исследования, выполнять прямые и косвенные измерения с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов с учетом погрешностей измерений, выбирать оптимальный способ измерения и использовать простейшие методы оценки погрешностей. Поэтому в 10 классе, после завершения изучения раздела «Механика», обязательно провожу вводный урок к лабораторному практикуму, чтобы познакомить с методами учета погрешностей измерения физических величин.

Технологическая карта урока.

структура урока
DOCX / 13.79 Кб

Ход урока.

Учитель. Девиз нашего урока: «Учимся понимать, объяснять, думать и работать!»

Я хочу рассказать вам один пример из жизни.

Врач, придя к больной, стал измерять пульс, взяв за промежуток времени 5 секунд. Насчитав 5 биений, он заключил, что пульс нормальный, то есть 60 биений за минуту. Но больная не согласилась с результатом и указала врачу, что у нее редкий пульс - брадикардия. При вторичном измерении за промежуток в 1 минуту он насчитал 48 биений, в то время как нормальный пульс 60-80 ударов в минуту. Почему так получилось? Что не учел врач?

Учащиеся. Обсуждают. Высказывают свое мнение.

Учитель. Рассматривая и изучая окружающие нас тела и явления, мы обнаруживаем такие их свойства, качества, признаки и характеристики, которые могут проявляться в большей или меньшей степени и, следовательно, могут подвергаться количественной оценке. Характеристика физических объектов или явлений материального мира называется физической величиной. Физические величины можно разделить на две категории:

1. величины, характеризующие свойства и состояние тела (масса, объем, плотность, сопротивление, давление и др.);

2. величины, характеризующие, явления и процессы, протекающие во времени (линейная скорость, сила тока, работа и т.д.).

Чтобы иметь представление о физической величине с количественной точки зрения необходимо выразить ее числом, то есть измерить. С давних пор люди сталкивались с необходимостью определять расстояния, длины предметов, время, площади, объемы и т. д. Измерения нужны были и в строительстве, и в торговле, и в астрономии, фактически в любой сфере жизни. Интересно, существуют ли профессии, обладателям которых вообще не нужно ничего измерять с помощью приборов или на глазок, без приборов? Я таких не обнаружила. Не удалось мне найти и школьный предмет, при изучении которого не было бы необходимости в измерениях. А что вы скажете по этому поводу?

Учащиеся. Обсуждают. Высказывают свое мнение.

Учитель. Предлагаю совместно разобраться с этим непростым вопросом.

Работа в группах сменного состава.

Группа №1 «Теоретики».

Измерить – это значит найти опытным путем значение физической величины, используя специальные технические средства. Прямое измерение - определение значения физической величины непосредственно средствами измерения. Косвенное измерение - определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемые прямым измерением. Результат всегда является не абсолютно точным, а приближенным. Точность измерения зависит от точности прибора и его чувствительности, а также от восприимчивости органов чувств самого экспериментатора.

Восприимчивость наших органов чувств высока. Например, при нормальном зрении глаз человека может видеть на расстоянии 25 см две точки раздельно, если промежуток между ними 0,05мм; ухо воспринимает звуки с частотой 18-20000 Гц; кончиками пальцев руки человек может ощутить раздельное расположение острия двух иголок, расстояние между которыми примерно 2мм.

Точность приборов новейшей конструкции тоже очень значительная. Поэтому сочетая высокую восприимчивость наших органов чувств с точными приборами новейшей конструкции и со специальными способами измерения, можно значительно повысить точность измерения величин, но абсолютно точными они быть не могут.

Группа №2 «Экспериментаторы».

Для того чтобы измерения имели наименьшие погрешности необходимо соблюдать определенные правила:

1. проверять средства измерения и правильно их применять;

2.снимать показания с помощью средств измерения с необходимой точностью;

3.вычислять искомую величину по результатам измерений с соблюдением правил приближенных вычислений и с учетом погрешностей.

ФЭЗ №1.

«Определение восприимчивости органов чувств».

Цель: проверить степень восприимчивости органов чувств.

Оборудование: Лист бумаги, ручка, линейка.

Задание: начертите на бумаге столбиком несколько пар точек с различными промежутками между точками. Смотря на бумагу, находящуюся на расстоянии 25 см от глаз, определите наименьший различимый промежуток.

ФЭЗ №2.

«Определение точности измерения прибора».

Цель: проверить точности измерения длины стержня с помощью линейки и штангенциркулем.

Оборудование: стержень, штангенциркуль, линейка.

Задание: измерьте длину стержня линейкой и штангенциркулем. Сравните результаты.

Погрешности подразделяются:

1. погрешность метода измерения;

2. инструментальная (или основная);

3.возникающие, вследствие внешних влияний на средства и объекты измерения;

4. субъективные;

5. погрешности отсчета.

Рассмотрим и обсудим каждый из этих видов погрешностей отдельно.

Определенной группе учеников предложить подготовить информацию о видах погрешностей измерения.

ФЭЗ №3.

«Изучение различных видов погрешностей измерения».

Цель: рассмотреть различные виды погрешностей: погрешность метода измерения, погрешность вследствие внешних влияний, субъективная погрешность.

Оборудование: стержень, штангенциркуль, линейка, термометр, лист бумаги.

Задание.

1. Измерьте диаметр шарика ученической линейкой и штангенциркулем. Как это сделать? Сравните результаты.

2.Определите температуру воздуха у потолка и пола кабинета, около радиатора и в центре класса. Сравните результаты. Где следует проводить опыт?

3. Ученик держит за один конец бумажку, небольшого размера, а другой приготовился ее поймать двумя пальцами, когда она будет падать. Проверьте, сумеет ли ученик поймать бумажку во время падения. Как объяснить результат опыта?

Группа №3 «Консультанты».

Абсолютной погрешностью измерения является погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины. Абсолютная погрешность определяется разностью между истинным и приближенным значениями измеряемой величины. Если измерение производилось однократно или повторные измерения дали одинаковые результаты, то абсолютная погрешность равна половине цены деления шкалы прибора: цена деления = С/2.

При указании погрешности измерения недостающие размеры в приближенном значении принято заменять нулями. Последний разряд приближенного числа совпадает с разрядом погрешности.

Для того чтобы судить о качестве измерения, знать величину абсолютной погрешности недостаточно, необходима относительная погрешность. Вычисление относительной погрешности приобретает особое значение тогда, когда в опыте производят несколько измерений. Относительной погрешностью измерения называют отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.

Практическая работа. Определите цену деления и абсолютную, относительную погрешность предложенных приборов. Работа по учебнику на странице 342-344.

Результаты работы запишите в таблицу №1.

Учитель. Метод оценки результатов измерений дает возможность быстро определить границы абсолютной и относительной погрешности, полученных при измерении физических величин. Он основан на применении формул приближенных вычислений. Формулы приведены в таблице №2.

Абсолютная погрешность равна произведению приближенного значения на относительную погрешность.

Проверь себя!

1. Какие физические величины вы знаете? Что значит измерить физическую величину?

2. Что такое прямые измерения? Приведите примеры.

3. Что такое косвенные измерения? Приведите примеры.

4. С какой целью необходимо оценивать точность измерений?

5. Приведите примеры случайных погрешностей; систематических погрешностей.

6. Приведите примеры абсолютной и относительной погрешностей.

7. Для чего необходимо делать оценку абсолютной погрешности?

Итог урока. Рефлексия. 

«Семь раз отмерь, один раз отрежь». Что это значит? Мне запомнилось такое высказывание: «Смысл этой старой пословицы заключается в том, что перед тем, как что-то сделать, необходимо тщательно подумать, взвесить все за и против, только потом делать. Например, вы решили сшить штору, сначала произведите все вычисления, пометьте, где обрезать ткань, проверьте себя, а потом уже действуйте. Ведь если вы отрежете не там, штора получится некрасивой». А ваше отношение к поговорке с точки зрения физиков.

Высказывают свое мнение.

Литература.

1.В.А. Фетисов Оценка точности измерений в курсе физики средней школы.// Книга для учителя./ – М.: Просвещение, 1991. – 96с.

2.Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский  «Физика10».// Учебник для общеобразовательных школ./-М.: Просвещение,2016.-362с.

вводный урок
PPTX / 663.39 Кб