1. Страница 1. Практические работы и применение ИКТ
Понимание законов физики возможно только на основе формирования понятий о
физических величинах, а понятия о физических величинах формируются наиболее
успешно в процессе проведения самостоятельных экспериментов с соответствующими
измерениями. Измерения физических величин лежат в основе всего здания науки физики.
Все практические работы имеют одинаковую структуру, что лишний раз показывает
независимость способа познания природы от объекта и предмета исследования. Так, в
начале каждой работы подготавливаются все необходимые приборы и материалы для
выполнения задания. При выполнении большого количества практических работ
потребуется калькулятор, карандаш и линейка.
Каждая практическая работа начинается с постановки целей и задач. При этом надо
понимать, что главная цель практической работы — освоить метод научного
познания природы.
В разделе «Теоретическая основа работы» очень лаконично описывается модель того
явления, которое исследуем, выполняя эксперимент. Где-то это почти повтор текста
учебника, а где-то — материал, отсутствующий в школьном курсе. Поэтому необходимо
внимательно ознакомиться с этим разделом.
Очень важный этап работы — осмысление проведённого эксперимента — своего рода
«работа с полученными знаниями», чтобы задуматься над тем, какие факты послужили
толчком для выполнения работы, каковы поставленные задачи, каковы трудности,
возникающие при их решении. Ключевым этапом деятельности является построение
физической модели (выделение существенных и несущественных параметров,
определение необходимых для описания явления физических величин и установление
зависимости между ними). Наконец, стоит подумать над тем, что решение задачи
обладает и определённой практической ценностью. Последний этап исследования — это
этап рефлексии, т.е. подведения итогов, осмысления сделанного и проектирования
будущего, написание вывода. Вывод — важная часть работы. Как правило, в выводе
отмечается, удалось ли выполнить задание или нет. Если получился какой-то результат, то
его нужно представить (например, если получили график, то необходимо описать его;
если получили таблицу, то нужно проанализировать её и т. д.). Вывод может содержать
ваше впечатление от проделанной работы, оценку её трудности для вас, возникшие при
выполнении работы проблемы.
В учебной физике компьютер открывает много новых возможностей. Физические законы,
понятия, явления и эффекты предстают на экране монитора в красочной и наглядной
форме, сочетая в себе демонстрационные опыты и математическое описание.
Рассмотрим примеры измерений.
Пример 1.
При прямых измерениях физической величины прибором максимально возможная
абсолютная погрешность равна цене деления прибора, если значение физической
величины не совпадает со штрихом шкалы; равна половине цены деления, если указатель
совпадает со штрихом шкалы. Измерим длину бруска линейкой (цена деления 1 мм). Край
бруска совпадает со штрихом, поэтому максимально возможная абсолютная погрешность
равна половине цены деления. Можно утверждать, что длина бруска составляет величину
l  (22  0,5) мм . Ширина интервала «неопределённости» составляет 1мм, то есть равна
цене деления.

2. Замена линейки более чувствительным прибором, например штангенциркулем, снизит
этот интервал, что приведёт к повышению точности измерения. В нашем примере
точность измерения не превышает 1 мм.
Качество измерений характеризуют границей абсолютной и относительной погрешности.
Граница абсолютной погрешности при однократном прямом измерении равна приборной
погрешности. Выражается абсолютная погрешность в единицах измеряемой величины.
Результат однократного прямого измерения принято записывать в виде:
 0  изм  .
Рассмотрим пример измерения длины бруска с помощью линейки.
Пример 2.
Цена деления данной линейки с = 0, 5 см.
Запишем результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна половине
цены деления:
a = (7,50 ± 0, 25) см.
Абсолютная погрешность равна:
Δ а = 0,25 см.
Относительная погрешность при однократном прямом измерении — безразмерная
физическая величина, равная:
a
 .
aизм
0,25
В рассмотренном примере:    0,04 , или   4 %.
7,50
Пример 3.
Предположим, что мы измерили длину, ширину и высоту бруска при помощи обычной
измерительной линейки и получили для них значения 32; 25 и 12 миллиметров
соответственно. Какую точность следует приписать полученным числам? При прямых
измерениях физической величины прибором максимально возможная абсолютная
погрешность равна цене деления прибора, если значение физической величины не
совпадает со штрихом шкалы. Будем считать, что при измерениях длины, ширины и
высоты бруска его края не совпадали со штрихом, поэтому абсолютная погрешность
равна цене деления линейки и составляет 1мм, Δ а = 1 мм.
В общем, если отнестись к точности наших измерений с некоторым оптимизмом, можно
взять такие значения: длина a = (32  1) мм, ширина b = (25  1) мм, высота c = (12  1) мм.

3. Относительная погрешность при измерениях длины, ширины и высоты бруска будет
равна:
1мм 1мм 1мм
д   0,03,  ш   0,04,  в   0,09.
32 мм 25 мм 12 мм
Наибольшая ошибка возможна при измерении малых расстояний, то есть в данном случае
при измерении стороны бруска 12 мм.
Линейка пригодна для измерения размеров самых разнообразных тел. Однако по ней
можно отсчитать только целое число миллиметров. А миллиметр при современных
точностях обработки стал весьма большой единицей длины, поэтому линейку применяют
только для грубых измерений. Совмещение двух линеек в более совершенном
инструменте – штангенциркуле позволяет измерить размеры с точностью до 0, 1 мм.