Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 7 № 701
i

Цель ра­бо­ты: из­ме­ре­ние на­сып­ной плот­но­сти песка и плот­но­сти пес­чи­нок.

1)  По­ставь­те пу­стой мер­ный ци­линдр на элек­трон­ные весы и об­ну­ли­те их по­ка­за­ния. На­сыпь­те в ци­линдр песок из ста­ка­на. Из­мерь­те массу и объём на­сы­пан­но­го песка. За­пи­ши­те ре­зуль­та­ты с учётом по­греш­но­стей из­ме­ре­ний. Счи­тай­те, что по­греш­ность весов со­став­ля­ет 1% от из­ме­ря­е­мой ве­ли­чи­ны, а аб­со­лют­ная по­греш­ность из­ме­ре­ния объёма равна по­ло­ви­не цены де­ле­ния мер­но­го ци­лин­дра.

2)  Рас­счи­тай­те ве­ли­чи­ну на­сып­ной плот­но­сти песка (то есть массу сы­пу­че­го ве­ще­ства, со­дер­жа­щу­ю­ся в 1 см3). Поль­зу­ясь «ме­то­дом гра­ниц», оце­ни­те аб­со­лют­ную по­греш­ность по­лу­чен­ной ве­ли­чи­ны.

3)  Из­мерь­те плот­ность пес­чи­нок. При­ве­ди­те крат­кое опи­са­ние опыта или на­ри­суй­те схему про­ве­де­ния опыта с не­об­хо­ди­мы­ми обо­зна­че­ни­я­ми и по­яс­не­ни­я­ми. Оце­ни­те аб­со­лют­ную и от­но­си­тель­ную по­греш­ность по­лу­чен­ной ве­ли­чи­ны. Оце­ни­те без расчёта по­греш­но­стей от­но­ше­ние α объёма пес­чи­нок в пор­ции песка к об­ще­му объёму пор­ции песка. Дайте ответ в про­цен­тах и округ­ли­те до це­ло­го числа.

Обо­ру­до­ва­ние: ста­кан с пес­ком, элек­трон­ные весы, два мер­ных ци­лин­дра объёмами по 100 мл (один с водой, а вто­рой  — пу­стой).

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1)  Из­ме­рим массу и объём песка, на­сы­пав его в пу­стой сухой мер­ный ци­линдр:

 m= левая круг­лая скоб­ка 47,9 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка г, V= левая круг­лая скоб­ка 38,0 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка мл.

2)  Рас­счи­та­ем на­сып­ную плот­ность песка:

 \rho= дробь: чис­ли­тель: m, зна­ме­на­тель: V конец дроби \approx 1,261 дробь: чис­ли­тель: г, зна­ме­на­тель: см в кубе конец дроби .

Найдём ми­ни­маль­ное и мак­си­маль­ное зна­че­ния плот­но­сти при под­ста­нов­ке в фор­му­лу мак­си­маль­но­го и ми­ни­маль­но­го зна­че­ний m и V:

 \rho_\max = дробь: чис­ли­тель: 48,4, зна­ме­на­тель: 37,5 конец дроби \approx 1,291 дробь: чис­ли­тель: г, зна­ме­на­тель: см в кубе конец дроби , \rho_\min = дробь: чис­ли­тель: 47,4, зна­ме­на­тель: 38,5 конец дроби \approx 1,231 дробь: чис­ли­тель: г, зна­ме­на­тель: см в кубе конец дроби .

Оце­ним аб­со­лют­ную по­греш­ность по­лу­чен­но­го ре­зуль­та­та:

 \sigma_\rho= дробь: чис­ли­тель: \rho_\max минус \rho_\min , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \approx 0,030 дробь: чис­ли­тель: г, зна­ме­на­тель: см в кубе конец дроби .

Тогда окон­ча­тель­но для на­сып­ной плот­но­сти c учётом пра­вил округ­ле­ния экс­пе­ри­мен­таль­ных ве­ли­чин:

 \rho= левая круг­лая скоб­ка 1,26 \pm 0,03 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: г, зна­ме­на­тель: см в кубе конец дроби .

3)  За­пи­шем сум­мар­ный объём воды во вто­ром мер­ном ци­лин­дре:  V_1= левая круг­лая скоб­ка 44,0 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка мл. По­ста­вим ци­линдр на весы и об­ну­лим их по­ка­за­ния. На­сып­лем в ци­линдр песок. За­пи­шем по­ка­за­ния весов:  m= левая круг­лая скоб­ка 47,4 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка г. При не­об­хо­ди­мо­сти взбол­та­ем ци­линдр, чтобы по­гру­зить в воду всё ве­ще­ство в ци­лин­дре, и вода за­пол­ни­ла все про­ме­жут­ки между пес­чин­ка­ми. Из­ме­рим сум­мар­ный объём рас­тво­ра и ве­ще­ства в ци­лин­дре:  V_2= левая круг­лая скоб­ка 64,0 \pm 0,5 пра­вая круг­лая скоб­ка мл. Из­ме­не­ние объёма со­дер­жи­мо­го ци­лин­дра обу­слов­ле­но лишь объёмом пес­чи­нок. Тогда для плот­но­сти пес­чи­нок имеем:

 \rho_п= дробь: чис­ли­тель: m, зна­ме­на­тель: V_2 минус V_1 конец дроби \approx левая круг­лая скоб­ка 2,37 \pm 0,14 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: г, зна­ме­на­тель: см в кубе конец дроби .

От­но­си­тель­ная по­греш­ность из­ме­рен­ной ве­ли­чи­ны со­ста­вит  дробь: чис­ли­тель: 0,14, зна­ме­на­тель: 2,37 конец дроби \approx 6 \%.

Пусть масса пор­ции песка m, тогда ее объём со­ста­вит  дробь: чис­ли­тель: m, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби , а объём пес­чи­нок в ней  —  дробь: чис­ли­тель: m, зна­ме­на­тель: \rho_\text п конец дроби . Рас­счи­та­ем от­но­ше­ние объёмов пес­чи­нок к объёму пор­ции песка:

 альфа = дробь: чис­ли­тель: \rho, зна­ме­на­тель: \rho_п конец дроби \approx 53 \% .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

№ во­про­саУка­за­ния к оце­ни­ва­ниюБаллы
1Из­ме­ре­ны зна­че­ния массы и объёма песка. Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с по­греш­но­стью1
2Вы­чис­ле­но зна­че­ние на­сып­ной плот­но­сти. Ре­зуль­тат от­кло­ня­ет­ся от ис­тин­но­го не более чем на 10%1
Пра­виль­но оце­не­на аб­со­лют­ная по­греш­ность из­ме­ре­ния на­сып­ной плот­но­сти1
Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с округ­ле­ни­ем по­греш­но­сти и сред­не­го зна­че­ния1
3Пред­ло­жен метод из­ме­ре­ния плот­но­сти пес­чи­нок (при­ве­де­но крат­кое опи­са­ние опыта или на­ри­со­ва­на схема про­ве­де­ния опыта с не­об­хо­ди­мы­ми обо­зна­че­ни­я­ми и по­яс­не­ни­я­ми) 1
Из­ме­ре­ны зна­че­ния массы и объёма пес­чи­нок. Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с по­греш­но­стью1
Най­де­но сред­нее зна­че­ние плот­но­сти пес­чи­нок и по­лу­чен­ный ре­зуль­тат от­ли­ча­ет­ся от ис­тин­но­го не более чем на 20%1
Верно оце­не­ны аб­со­лют­ная и от­но­си­тель­ная по­греш­но­сти плот­но­сти пес­чи­нок1
Рас­счи­та­но зна­че­ние α1
Мак­си­маль­ный балл9