Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 7 № 713
i

Цель ра­бо­ты: из­ме­ре­ние раз­ме­ров ци­лин­дри­че­ско­го тела.

Ход ра­бо­ты:

1)  Из­мерь­те с по­мо­щью ли­ней­ки диа­метр d и длину L ци­лин­дри­че­ско­го тела. За­пи­ши­те по­лу­чен­ные зна­че­ния с учётом по­греш­но­стей. При­ми­те по­греш­ность ли­ней­ки рав­ной по­ло­ви­не цены её де­ле­ния.

2)  Рас­счи­тай­те по по­лу­чен­ным дан­ным объём V ци­лин­дри­че­ско­го тела. Поль­зу­ясь «ме­то­дом гра­ниц», оце­ни­те аб­со­лют­ную по­греш­ность по­лу­чен­ной ве­ли­чи­ны. Для вы­чис­ле­ния объёма ци­лин­дра ис­поль­зуй­те фор­му­лу V= дробь: чис­ли­тель: Пи d в квад­ра­те L , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

3)  При из­ме­ре­нии диа­мет­ра дан­но­го ци­лин­дри­че­ско­го тела с по­мо­щью ли­ней­ки точ­ность ока­зы­ва­ет­ся не очень вы­со­кой. Вы­чис­ли­те от­но­си­тель­ную по­греш­ность диа­мет­ра, из­ме­рен­но­го ли­ней­кой. Крат­ко опи­ши­те дру­гой спо­соб из­ме­ре­ний диа­мет­ра ци­лин­дри­че­ско­го тела, ко­то­рый даёт за­мет­но более вы­со­кую точ­ность. На­ри­суй­те схему про­ве­де­ния опыта. Про­ве­ди­те с по­мо­щью этого спо­со­ба из­ме­ре­ния, за­пи­ши­те из­ме­рен­ные ве­ли­чи­ны, рас­счи­тай­те зна­че­ние диа­мет­ра и оце­ни­те его аб­со­лют­ную и от­но­си­тель­ную по­греш­ность. При про­ве­де­нии опыта по­вто­ри­те из­ме­ре­ния не менее трёх раз для под­твер­жде­ния по­вто­ря­е­мо­сти ре­зуль­та­тов.

Обо­ру­до­ва­ние: ци­лин­дри­че­ское тело, ли­ней­ка, лист бу­ма­ги.

При­ме­ча­ние: в ка­че­стве ци­лин­дри­че­ско­го тела можно ис­поль­зо­вать паль­чи­ко­вую ба­та­рей­ку (АА или ААА), не­за­то­чен­ный ка­ран­даш с круг­лым се­че­ни­ем и т. д. Если в ка­че­стве ци­лин­дри­че­ско­го тела будет ис­поль­зо­ва­на ба­та­рей­ка, то раз­ме­ра­ми не­боль­шо­го «вы­сту­па» на торце ба­та­рей­ки у по­ло­жи­тель­но­го элек­тро­да сле­ду­ет пре­не­бречь.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

В ка­че­стве ци­лин­дри­че­ско­го тела ис­поль­зо­ва­лась паль­чи­ко­вая ба­та­рей­ка АА.

1.  Ре­зуль­та­ты пря­мых из­ме­ре­ний:

d= левая круг­лая скоб­ка 1,40 \pm 0,05 пра­вая круг­лая скоб­ка см и L= левая круг­лая скоб­ка 4,80 \pm 0,05 пра­вая круг­лая скоб­ка см.

2.  Объём ба­та­рей­ки:

V= дробь: чис­ли­тель: 3,14 умно­жить на 1,4 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на 4,8 \approx 7,39см в кубе .

Вы­чис­лим мак­си­маль­но воз­мож­ное и ми­ни­маль­но воз­мож­ное зна­че­ния объёма при под­ста­нов­ке в фор­му­лу мак­си­маль­но­го и ми­ни­маль­но­го зна­че­ний d и L:

V_\max= дробь: чис­ли­тель: 3,14 умно­жить на 1,45 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на 4,85 \approx 8,00см в кубе , V_\min = дробь: чис­ли­тель: 3,14 умно­жить на 1,35 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на 4,75 \approx 6,80см в кубе .

Оце­ним аб­со­лют­ную по­греш­ность:

 \Delta_V= дробь: чис­ли­тель: V_\max минус V_\min , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =0,6 см в кубе .

Тогда окон­ча­тель­но для зна­че­ния объёма с по­греш­но­стью с учётом пра­вил округ­ле­ния экс­пе­ри­мен­таль­ных ве­ли­чин по­лу­ча­ем:

 V= левая круг­лая скоб­ка 7,4 \pm 0,6 пра­вая круг­лая скоб­ка см в кубе .

3.  От­но­си­тель­ная по­греш­ность пря­мо­го из­ме­ре­ния диа­мет­ра ба­та­рей­ки со­став­ля­ет

\varepsilon_d= дробь: чис­ли­тель: 0,05, зна­ме­на­тель: 1,4 конец дроби умно­жить на 100 \% \approx 3,5 \%.

Для умень­ше­ния по­греш­но­сти из­ме­ре­ний будем ка­тить ци­линдр по ле­жа­ще­му на столе листу бу­ма­ги так, чтобы ци­линдр сде­лал N пол­ных обо­ро­тов. Из­ме­рим рас­сто­я­ние \Delta x, на ко­то­рое про­ка­тил­ся ци­линдр по столу. Удоб­но сде­лать метку на ци­лин­дре, при­жи­мать его к столу ли­ней­кой и ка­тить (см. рис.).

За­пи­шем в таб­ли­цу ре­зуль­та­ты экс­пе­ри­мен­та, в ко­то­ром ци­линдр де­ла­ет N  =  3 пол­ных обо­ро­та. В каж­дом экс­пе­ри­мен­те будем вы­би­рать раз­ную на­чаль­ную ко­ор­ди­на­ту x1.

 

Номер опытаΔx  =  x2 - x1, см
113,3
213,3
313,3

 

Видно, что зна­че­ние Δx по­лу­ча­ет­ся во всех экс­пе­ри­мен­тах оди­на­ко­вым, что сви­де­тель­ству­ет об от­сут­ствии

про­скаль­зы­ва­ния. Тогда с учётом при­бор­ной по­греш­но­сти ли­ней­ки:

\Delta x= левая круг­лая скоб­ка 13,30 \pm 0,05 пра­вая круг­лая скоб­ка см.

По­это­му диа­метр ци­лин­дра:

d= дробь: чис­ли­тель: \Delta x, зна­ме­на­тель: 3 Пи конец дроби = левая круг­лая скоб­ка 1,412 \pm 0,005 пра­вая круг­лая скоб­ка см.

От­но­си­тель­ная по­греш­ность из­ме­ре­ний в этом слу­чае со­став­ля­ет:

\varepsilon_d= дробь: чис­ли­тель: 0,005, зна­ме­на­тель: 1,412 конец дроби умно­жить на 100 \% \approx 0,4 \%,

это при­бли­зи­тель­но в 10 раз точ­нее, чем при пря­мом из­ме­ре­нии ли­ней­кой.

 

Ответ: 1) d= левая круг­лая скоб­ка 1,40 \pm 0,05 пра­вая круг­лая скоб­ка см и L= левая круг­лая скоб­ка 4,80 \pm 0,05 пра­вая круг­лая скоб­ка см; 2)  V= левая круг­лая скоб­ка 7,4 \pm 0,6 пра­вая круг­лая скоб­ка см в кубе ; 3) \varepsilon_d \approx 0,4 \%.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

№ во­про­саУка­за­ния к оце­ни­ва­ниюБаллы
1С точ­но­стью до цены де­ле­ния верно най­де­ны зна­че­ния диа­мет­ра и длины ци­лин­дри­че­ско­го тела. Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с по­греш­но­стью1
2Вы­чис­ле­но зна­че­ние объёма ци­лин­дри­че­ско­го тела1
Пра­виль­но оце­не­на аб­со­лют­ная по­греш­ность из­ме­ре­ния объёма1
Ре­зуль­тат за­пи­сан в пра­виль­ном виде с округ­ле­ни­ем по­греш­но­сти и сред­не­го зна­че­ния1
3Пра­виль­но вы­чис­ле­на от­но­си­тель­ная по­греш­ность из­ме­ре­ния диа­мет­ра при из­ме­ре­нии пер­вым спо­со­бом1
Пред­ло­жен метод из­ме­ре­ния диа­мет­ра с более вы­со­кой точ­но­стью (при­ве­де­но крат­кое опи­са­ние опыта) 1
На­ри­со­ван чертёж с под­пи­ся­ми всех ос­нов­ных эле­мен­тов и обо­зна­че­ни­ем из­ме­ря­е­мых гео­мет­ри­че­ских ве­ли­чин1
Про­ве­де­но не менее трёх из­ме­ре­ний. По ре­зуль­та­там из­ме­ре­ний най­де­но сред­нее зна­че­ние диа­мет­ра1
Верно оце­не­ны аб­со­лют­ная и от­но­си­тель­ная по­греш­но­сти диа­мет­ра при из­ме­ре­нии новым (пред­ло­жен­ным) спо­со­бом1
Мак­си­маль­ный балл9
Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ВПР по фи­зи­ке 7 класс 2023 года. Про­филь­ный уро­вень