F.дивнцы физических величин Цели: познакомить учащихся с основными единицами физических: величин;

дать поюrmя физических величин. Оборgдовтще: линейка, С11НТJШетровая лента, секундомер, весы, брусок, тележки.

Ход урока

1. ПРQверка дом.ашнеrо задави.я 1. Какие выводы следовали из экспериментов Д. Дальтона? 2. Какое IСQJ1ичество зле.ментов насчиrывается в настоящее врем.я в периоди­ческой таблице физических элементов Д. И. Менделеева?

3. На какие три грушш подразделяю'r элементарные частиuы? 4. На.10вите виды фундамеяталЬНЬ1Х взаимодействий. ·

11. СамостоJП'еЛЬная работа (См. разде.11 •Самостоятельные и контрольные работы•)

Ш.Новwй материм ПJШИ 1. Физические величины механики. 2. Длина. Методы измерения расстояний. 3. Время. Масса. 4. Кратные и дольные единицы . .t. Измеряют все: медики определяют температуру тела, объем легких, рост,

пульс пациентов; продавцы взвешивают продукты, отмеряют метры тканей; пор­

тные снимают мерку с модюrцj музыканты строrо выдерживают ритм и темп,

считая такты; фармацевты взвешивают порошки и отмеряют в склякЮt необхо­д.имое количество микстуры; Y"ffiТe.JIЯ физкультуры не расстаютаr с рулеткой и секундом.ером, определяя выдающиеся спортивные достижения школьников ... Все жители планеты измеряют, прикидыва!О'I', оценивают, сверяют, отсчитывают,

различают, отмеряют, измеряют и сч:ит.ают, считают, считают".

Каждый из вас, без сомнения, знает, что, прежде чем измерять, нужно устано­вить единицу, с которой вы будете сравнивать измеряемый отрезок пуrи ил11 nромеЖуток времени, или массу тел.а и т. п. Вспомните-ка, играя в футбол, рас­стояние вы измеряли в -tmarax•. (•Будем бить пенальти с семи шагов~•)

Ясно и друrое: о единицах нужно договариваться всем миром, иначе ВО3НИК·

нет невообразимая путаниuа. В играх и то возможны недоразумения: у одного

шаr короче, у другого· длиннее.

Ученые всего :мира nредпочитаm работать с согласованной и логически noc· ледовательной системой единиц измерения. На Генеральной конференции мер и

весов в 1968 г. было дости.rв:уrо соглашение о международной системе единиц Systems Intem4tional .d'Unite's (сокращенно - сединнuы измерения СИ•). Эта система включает семь основ.ны.х единиц .измерения, а :все остальные единицы

измерения выводится из основных умножением и.~ш делением одной единицы на

друrую без числовых .nересчетов. В СИ каждая физячеа<ая величина имеет ТОJIЬ· ко одну единицу измерения, которая может быть или основной: единицей, или же единицей; выведенной из основных единиц измерения. Для удобства работы по­

РядКИ и подпорядкн единиц измерения могут быть получены путем добав.ления определенной: приставки к названию используемой единиды. Базовыми едини­

цами измерения являются семь следующих; метр, 1'WWlJНIММ, ceityнilo, ам­t1ер, ильвuн, "aнiieJШ_ (св.еча) и АЮЛЬ (грамм-моль). См. таблицу.

2. Все сООI;.!ТИЯ происходят с телами, занимающиыи определенное место в пространстве. Измерение длины (расстояний, размеров тел) - самая насущная потребность не только в науке, но и в производстве 11 в быту.

За единицу длины принят меч> (от греч. metron -мера}. Метр - единица длины, равная: расстоянию, которое проходит свет в ваКууме

за время 1/299792458с. · Это определение следует иэ формулы расстояния, проходимого за промежу­

ток времени t со скоростью с: l •с· t "299792458 м/с. ( 1/299792458) с - 1 м. До 1960 r. эталоном метра был брусок из croiaвa платин:ы с ирИдием, на котором

нанесены два штриха. Брусок хранится в Международном бюро мер и весов под Парижем(r. Севр). Стехnор 1 мтакой,каmйесть. Мноrиеrосударсrваимеюткопию эталона. По ней сверяют измерительные приборы, используемые в науке и производ­стве, а производственники иэrотавливают пр1tборы для повседневных нужд: рулет­ки, иэмериrеJJЬНhlе ленты, деревянные, WlаСтмассовые и металл:ические линейк:и.

Упражнение 1. Измерьте ддину, ширину и высоту бруска. Правильно запишите результаты. Упражнение 2. Измерьте с nомощью одной только линейки длину отрезКа меж­

ду двумя самыми удаленными точками закрытого спичечного коробка. Подсказка: в качестве дополнительного средства можно использовать стол. Упражнение З. Определите с помощью измерительной ленты длину окружно­

сти собственной головы, талии, бицепсов. · З. Для измерения сравнительно небольших расстояний и размеров тел ис­

пользуют рулетку, метр, линейку. Если измеряемые раэмеры и расстояния малы и

требуется большая точность, то измерения проводят штанrенциркулем, микро­метром.

При измерении больших расстояний широко применяются трнанrуляция; ме­:год nараллажа и радиолоюw.ия.

Например, расстояние до Луны или Звезд Измеряют методом триангуляции. Зная базу ..:. расстояние l между двумя телескопами, расположенными в точ­

ках А и В на земле, и углы 61 и 62, под которыми они направлены на Луну, -можно . АС= lsina2 ВС= lsinci1 •

найти расстояния АС и ВС. sin( а1 +а2) sin( а, +az)

В насrоюцеевремя расстояние до с · ближайшихкЗемлепланетизмеря- ~-(а,-1<1,) ется методом лазерной локации. ,

Смысл локации очень прост:

посылают сиmал, он отражается от .,,,? ~

предметаичерюнек.аrороевремяооэ- c{;IL. л а, 8 ~

вращается к прибору - приемнику. 1

Измеряяпромежутоквремениt!V Рис. 1 через который возвращается отраженньlй луч, и зная скорость света с, можно

1 найти расстояние до планеты: 1=2C·t6

4. Время - мера скорости, с которой происходят какие-либо изменения, т. е.

мера скорости развития событий. В основу измерения времени положены периодические, по11торяющиеся про·

цессы, например колебание груза на ннrn или на пружине, биение сердца и др. Давно замечено: наибольшей устойчивостью и повторяемостью обладают

астрономические явления: день сменяется ночью, регулярно чередуются времена

года. Эти явления связаны с движением Солнца Jfa небесной сфере. На их основе и создан календарь.

Измерение небольших промежутков вре~rени (порядка 1 ч) долrо остава.лос1. трудной задачей. Трудности преодолел блестящий голландский математик 11

физик Христиан Гюйгенс, который в 1657 г. изобрел замечательный механизм. В его часах ритм задает и сохраняет маятник, а колебаmiя поддерживает гиря.

Несмотря на постоянное совершенствование часов и увеличение точности

измерения времеtщ секунду (определенную как 1/864000 суток) нельзя было ис~ пользовать в качестве постоянного эталона времени.

В 1967 г. был введен новый эталон секунды .. Секунда·- единица времени, равная 9192631770 периодам излучения' изотопа

атома цезия·- 133. УnражнtЩUе 1. Один из героев М~рка Твена утверждал, что в деревне время

течет медленнее, чем в городе. Как вы объясните подобное ощуп:iение? Упра:жнение2. Сделайте с помощью секундомера несколько измерений:

а) определите частоту (количество ударов в минуту) собственного пульса;

6) проверьте свое •чувство времени•: пустите секундомер и остановите ero, не глядя на циферблат, когда, по вашему ощущению, пройдет 1 мин (5 мин), а затем посмотрите на показания и опредеJIИТе расхождение.

5. Массой обладают все тела: твердые, жидкие, газообразные, большие по размерам (звезды) и ма.леныmе (пеС'ПЩКИ). И лично вы: обладаете некоторой массой и, наверное, знаете ее значение.

Q массе тел вы вспо111Ю1.аете в самых различньrх: ситуациях: при покупке про· дуктов, в спор-nmных иrрах, С'l]Юнтет.стве и оrорОдничестве и т. п. - во всех видах деятельности у вас найдется повод поинrересоватьс.я: маСсой roro wm: иного тела:

Дyiwo, вам нетрудно будет привести иес1С0лько примеров. из собственной жиЗНJI' и деятельности, когда масса тела имела существенное значение для успf'ха

дела. Так чrо такое масса? J

Масса не менее загадочная величина, чем время. Иногда говорят: масса - мера

количества вещества. Известно, что ма~са прямо не зависит от размеров тела. Упражнение 1. Не nрихо,l!;Илось ли вам встречать тела больших объемов, но

маленькой массы и, ваоборот, маленьких объемов, но большей массы? Для каких тел справедливо утверждение: чем больше объем, тем больше масса?•

- Как масса прояв.ляеtr се(')я? Первое явление, в l:Ф'Юром масса тел играет опред~енную роль, -это всемир­

ное тяготение: любые два те.11а, об.11аДающие массами m1 и m2. притягиваются друг к друrу тем сильнее, чем больше их массы:

Второе яв.11ение, в котором проявляет себя cвoitcruo тел, -масса - тоже связа· но с вэаимодействиР.М. Тела постоянно взаимодействуют: с1щя на стуле, nы взаи· модействуете с сиденьем; сиденье с ножками, а ньжки - с поломj при хС>дьбе или беге вы взаимодействуете с поверхностью ЗeWIIi.

Чтобы выясни'IЪ, ю~к именно проявляет себя масса тел при взаимодействии, поставим несложный оnыт. На горизонтальном столе будем расталкиВ11ть с шr­мощъю пружины (она о6еспечивае'f взаимодейсn.и.е) ДI1е леrкоnодвижные тележ­ки. Опыт проводится несколько раз с изменением массы: одной из тележек с помощью дополнительных грузов.

Упражнение 2. Проводя опыт, внимательно наблюдай- ~Пру-те за тележками и постарай-

тесь отвеnпъ на вопросы: 1. ~ Что происходит с тележками\ при взаимодействии, что _,_," • ..., __ .._.._"""....,,...,,....,._,,_,_5":.,..",-именно изменяется у тележки? Ниrь пережечь 2. Как связано это изменение с массой тележек? Рис. 2

Масса тела проявляет се6я при тяготении. При тяготении масса (ее называют гравитацион!iоЙ) определяет не только изменение сохрости тел, но и силу взаи­

модействия, а при друrих взаимодействиях тольхо изменение скорости (эту

массу называют инертной).

Итак, можно определить три основные особенности этой физической величи­ны. Масса - это:

- мера количества вещества и энерrnи;

- мера инерmости;

- мера rравитаuионноrо взаимодействия.

За единицу массы принят IШJIOlfJtlММ. Килограмм - единица массы, равная массе международноrо этанов.а кило­

грамма. Такова масса эталона - цилиндра из сплава плаrnиы с иридием. Этот эталон хранят особенно тщательно, так как природного аналога, с помощью ко­торого эталон можно восейздать, нет.

Упражнение З. Оцените с помощью мышц (положив на ладонь) массу некото­рых тел, а потом проверьте с помощью весов, насколько вы ошиблись.

6. Кратные и дольные единицы. Часто применяют единицы, которые в 1 О, 100, 1 ООО и т. д. раз больше принятых единиц (кратные). Эти единиЦЬt получили наи­менования с соответствующими приставками, взятыми нз греческого языка.

•дета-• - 10, •ГfКТО-• - 100, •Юf.JIO-• - 1000 и др. Если используются единицЬl, которые в 10, 100 и 1000 и т.д. раз меньше

принятых единиц (дольные), .то применяют приставки, взятые из латинского

языка. •деци-• -0,1; •санти-• - 0,01; •МИЛJIИ-• - 0,()()1. Пример. Длина теннисной ракетки 60 см. Выразите ее дЛИну в метрах (м).

IV. Закрепление изучеииоrо 1. Какие примеры физических величин вы можете привести? 2. Что значит измерить физическую величину? Пример. 3. Какие примеры едиНиц длИны и времени вы можете привести? 4. Какие кратные и дольные единицы вам известны? 5. Назовите основные физические величины.

Домашнее задание Эксперим'ентальное задание. Измерьте с помощью .линейки диаметр шарика.