124. Виртуальная лабораторная работа по физике «Измерение объема твердого тела» - http://efizika.ru/html5/124/index.html
Цель работы: Измерить объём твёрдого тела с помощью измерительного цилиндра.
Приборы и материалы: Измерительный цилиндр, металлический брусок.
124. V irtual laboratory assignments in physics «Measuring the volume of a solid» -http://efizika.ru/html5/124/indexe.html
Purpose of the work: To measure the volume of a solid using a measuring cylinder.
Instruments and materials: Measuring cylinder, metal block.
Виртуальная лабораторная работа по физике
Тема: «Измерение объема твердого тела неправильной формы»
Цель работы: Научиться определять объем твердого тела неправильной формы с помощью мензурки и метода вытеснения жидкости.
Оборудование (виртуальное):
-
Мензурка (мерный цилиндр) с ценой деления.
-
Твердое тело неправильной формы (например, металлический болт, камень, фигурка).
-
Стакан с водой (или другой жидкостью).
-
Нитка (для удобства погружения тела).
Теоретическая часть
Объем тела правильной формы (куб, параллелепипед, цилиндр) можно рассчитать, измерив линейные размеры и воспользовавшись соответствующими формулами.
Объем тела неправильной формы можно измерить двумя основными способами:
-
С помощью мензурки. Если тело помещается в мензурку, его объем определяется по разности уровней жидкости до и после погружения.
-
С помощью отливного сосуда (метод Архимеда). Объем вытесненной жидкости равен объему тела.
В этой работе мы используем первый способ.
Формула для расчета:
Vтела = V₂ - V₁
где:
V₁ — объем жидкости в мензурке,
V₂ — объем жидкости и погруженного в нее тела.
Методика выполнения работы (пошаговая инструкция)
Шаг 1: Знакомство с виртуальной установкой
-
Запустите виртуальную лабораторию.
-
Внимательно рассмотрите оборудование: мензурку, тело, стакан с водой.
-
Определите цену деления мензурки (ЦД).
-
Найдите два ближайших оцифрованных штриха (например, 50 мл и 100 мл).
-
Вычтите из большего значения меньшее (100 - 50 = 50 мл).
-
Сосчитайте количество делений между ними (например, 10 делений).
-
Разделите разность значений на количество делений: ЦД = 50 мл / 10 = 5 мл.
-
Запишите: Цена деления мензурки: _______ мл.
-
Шаг 2: Измерение начального объема жидкости
-
Мысленно или с помощью виртуального инструмента определите уровень воды в мензурке.
-
Помните правило: глаз должен находиться на уровне мениска жидкости. Если вода прозрачная, отсчет ведут по нижнему краю мениска.
-
Запишите значение объема V₁ с учетом цены деления. Например, если уровень находится между 60 и 65 мл, а цена деления 5 мл, то V₁ = 62 мл (если ближе к 60) или 63 мл (если ближе к 65). Оценивайте на глаз.
-
Запишите: Объем воды V₁ = _______ мл.
Шаг 3: Измерение объема тела и жидкости
-
Аккуратно (с помощью нитки или просто мышью) погрузите твердое тело в мензурку с водой. Следите, чтобы тело было полностью покрыто жидкостью и не касалось стенок и дна (в идеальной виртуальной модели это не всегда возможно, но стремитесь к этому).
-
Дождитесь, когда уровень воды стабилизируется.
-
Определите новый объем жидкости V₂ так же, как и в шаге 2.
-
Запишите: Объем воды и тела V₂ = _______ мл.
Шаг 4: Расчет объема тела
-
Рассчитайте объем тела по формуле: Vтела = V₂ - V₁
-
Запишите: Объем тела Vтела = _______ мл.
Так как 1 мл = 1 см³, объем можно сразу записать в кубических сантиметрах.
Шаг 5: Оформление результатов и вывод
Оформите результаты в виде таблицы.
Таблица измерений и вычислений
| № опыта | V₁, мл (см³) | V₂, мл (см³) | Vтела, мл (см³) | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||
| (Можно провести 2-3 измерения для уверенности) |
Вывод:
Напишите развернутый вывод по проделанной работе.
-
Пример: "В ходе виртуальной лабораторной работы я научился(ась) измерять объем твердого тела неправильной формы с помощью мензурки. Было установлено, что объем тела равен разности объемов жидкости в мензурке до и после погружения в нее тела. Объем моего тела составил _____ см³."
-
Укажите, с какой точностью было проведено измерение (это зависит от цены деления мензурки).
-
Отметьте возможные источники погрешности (например, ошибки при отсчете уровня жидкости из-за параллакса, неточность виртуальной шкалы).
Пример выполнения (для наглядности)
-
Цена деления мензурки: Найдены оцифрованные штрихи 100 мл и 150 мл. Между ними 10 делений. ЦД = (150 - 100) / 10 = 5 мл.
-
Измерение V₁: Уровень воды находится на отметке 70 мл. V₁ = 70 мл.
-
Измерение V₂: После погружения тела уровень воды поднялся до отметки 95 мл. V₂ = 95 мл.
-
Расчет Vтела: Vтела = 95 мл - 70 мл = 25 мл = 25 см³.
Вывод: В результате работы я определил(а), что объем твердого тела неправильной формы равен 25 см³. Погрешность измерения связана с ценой деления мензурки (5 мл) и визуальной оценкой уровня жидкости.
Дополнительное задание (для продвинутых учащихся)
-
Измерение объема плавающего тела.
-
Подумайте, как можно измерить объем тела, которое плавает на поверхности (например, кусок пенопласта). Предложите методику (например, с помощью грузика, который полностью погружает тело в воду).
-
Проверьте свою методику в виртуальной лаборатории, если такая возможность есть.
-
-
Расчет плотности тела.
-
Если в виртуальной лаборатории есть весы, взвесьте тело.
-
Рассчитайте плотность вещества тела по формуле: ρ = m / V
-
Сравните полученную плотность с табличными значениями и попробуйте определить, из какого вещества может быть сделано тело.
-
Удачи в выполнении виртуального эксперимента
