266. Обновлённая виртуальная лабораторная работа по физике «Определение размеров малых тел»

266. Обновлённая виртуальная лабораторная работа по физике «Определение размеров малых тел» - https://efizika.ru/html5/266/index.html.

Цель работы: Определить размеры малых тел способом рядов.

Приборы и принадлежности: Линейка ученическая, горох, пшено (или круглые бусинки).

266. Updated virtual laboratory assignments in physics «Determining the size of small bodies» - https://efizika.ru/html5/266/indexe.html.

The purpose of the work: To determine the sizes of small bodies by the method of rows.

Instruments and accessories: Student ruler, peas, millet (or round beads).

Обновлённая виртуальная лабораторная работа по физике «Определение размеров малых тел»

Теоретическая часть

Суть метода рядов

Метод рядов — это косвенный способ измерения размеров малых объектов, который основан на простом, но эффективном принципе:

Основная формула: D = L/N

Где:

• D — диаметр одной частицы (искомый размер)
• L — длина всего ряда малых тел
• N — количество частиц в ряду

Физическое обоснование метода

Этот метод эффективен потому, что:

• Относительная погрешность измерения длины ряда значительно меньше, чем при попытке измерить один малый объект
• Случайные отклонения размеров отдельных частиц усредняются в большом количестве
• Метод позволяет измерять объекты, размеры которых меньше цены деления измерительного прибора

Оборудование

Для реального эксперимента:

• Лабораторная линейка с ценой деления 1 мм
• Малые тела для исследования (горох, пшено, рис, мелкая дробь)
• Игла или пинцет для укладывания частиц
• Лист белой бумаги для контрастности

В виртуальном формате:

• Цифровая линейка с возможностью точного измерения
• Библиотека виртуальных малых тел
• Инструменты для построения рядов
• Калькулятор для вычислений

Ход работы

Этап 1: Подготовка к измерениям

1. Подготовка рабочего места
   Разместите линейку на ровной поверхности
   Обеспечьте хорошее освещение
   Подготовьте малые тела для исследования
2. Построение ряда
   Аккуратно выстройте частицы вплотную друг к другу
   Следите, чтобы не было зазоров между частицами
   Убедитесь, что ряд прямой и плотный

Этап 2: Измерения для различных тел

Опыт 1: Измерение размера гороха

1. Возьмите 20-30 горошин
2. Постройте из них плотный ряд вдоль линейки
3. Измерьте общую длину ряда
4. Запишите результаты

Опыт 2: Измерение размера пшена

1. Возьмите 50-100 крупинок пшена
2. Используйте иглу для аккуратного построения ряда
3. Измерьте общую длину
4. Запишите результаты

Этап 3: Обработка результатов

Таблица измерений

№ опытаИсследуемый объектКоличество частиц (N)Длина ряда L, ммДиаметр одной частицы D, мм1Горох2Пшено3Дробь

Этап 4: Расчёт погрешностей

Абсолютная погрешность

ΔL = 1 мм (цена деления линейки)

Относительная погрешность измерения длины ряда

δL = (ΔL/L) × 100%

Погрешность определения диаметра одной частицы

ΔD = ΔL/N

Пример расчёта для гороха:

Если L = 245 мм, N = 25, то:
D = 245/25 = 9,8 мм
ΔD = 1/25 = 0,04 мм

Результат: D = (9,80 ± 0,04) мм

Этап 5: Определение размера молекулы

1. Работа с увеличенной фотографией
   На увеличенной фотографии молекул постройте ряд из 10-15 молекул
   Измерьте длину ряда на фотографии
   Рассчитайте размер одной молекулы на фотографии
2. Переход к реальным размерам
   D_реальный = D_на_фото / УвеличениеГде увеличение указывается на фотографии (например: 50000×)

Дополнительные исследования

Исследование зависимости точности от количества частиц

Проведите измерения для разного количества частиц:

Количество частицДлина ряда, ммДиаметр, ммПогрешность, мм10203040

Вывод: с увеличением количества частиц погрешность уменьшается.

Сравнительный анализ разных материалов

Исследуйте, как форма частиц влияет на точность измерений:

• Сферические тела (дробь)
• Овальные тела (рис)
• Неправильной формы (горох)

Требования к отчёту

Структура отчёта:

1. Титульный лист
   Название работы
   ФИО исполнителя
   Дата выполнения
2. Цель работы
   Изучение метода рядов
   Определение размеров малых тел
   Оценка погрешностей измерений
3. Оборудование
   Перечень использованного оборудования
4. Теоретические сведения
   Обоснование метода
   Расчётные формулы
5. Результаты измерений
   Заполненные таблицы
   Примеры расчётов
6. Анализ результатов
   Сравнение различных методов
   Оценка точности
   Выявление источников погрешностей
7. Выводы
   О возможности применения метода
   О достигнутой точности
   О практической значимости работы

Критерии оценки

Отлично:

• Полностью выполнены все этапы работы
• Правильно рассчитаны погрешности
• Сделан содержательный анализ результатов
• Формулировки выводов точные и полные

Хорошо:

• Выполнены основные этапы работы
• Погрешности рассчитаны с незначительными ошибками
• Анализ проведён, но недостаточно глубокий

Удовлетворительно:

• Выполнены не все измерения
• Имеются ошибки в расчётах
• Выводы неполные или неточные

Практическое значение метода

Метод рядов находит применение в различных областях:

• В нанотехнологиях для определения размеров nanoparticles
• В биологии для измерения клеток
• В материаловедении для анализа структуры материалов
• В криминалистике для исследования мелких частиц

Рекомендации по выполнению

1. Точность построения ряда — главный фактор успеха
2. Количество частиц должно быть не менее 20-25
3. Повторные измерения повышают достоверность
4. Аккуратность при работе с мелкими объектами
5. Внимательность при записи результатов

Данная работа развивает навыки точных измерений, учит методам оценки погрешностей и демонстрирует практическое применение физических методов в научных исследованиях.