Задание к УЕ 1.2.
- Выполните демонстрационный эксперимент:
- Внесите описание в картотеку описаний УФЭ.
Раздел: Измерение размеров малых тел
Название: Определение линейных размеров малых тел методом рядов
Вид УФЭ: Демонстрационный эксперимент (виртуальная лаборатория)
Схема эксперимента:
Эксперимент проводится с использованием виртуальной лаборатории "Определение линейных размеров малых тел" (efizika.ru/html5/266/index.html). На экране отображается линейка и различные малые тела (горошина, жемчужина, бусинка, витаминка, пуговица). Выбирается один из видов малых тел, и несколько таких тел выкладываются вплотную друг к другу в ряд вдоль линейки. Измеряется общая длина ряда, а затем вычисляется диаметр одной частицы.
Примечание: Метод рядов позволяет определить средний размер одной частицы, если их индивидуальные размеры слишком малы для прямого измерения линейкой.
Перечень оборудования:
- Компьютер (или интерактивная доска) с доступом в интернет
- Виртуальная лаборатория "Определение линейных размеров малых тел" (efizika.ru/html5/266/index.html)
Установочные параметры:
- Выбор типа малых тел для измерения (например, горошина, пшено).
- Количество частиц в ряду (рекомендуется 20-25 штук для повышения точности).
Теперь перейдем к заполнению таблицы 8, используя данные из виртуальной лаборатории и учебника.
Таблица 8
| № опыта | Число частиц в ряду | Длина ряда \(l\), мм | Размер одной частицы \(d\), мм |
|---|---|---|---|
| 1 (горох) | 20 | 40 | 2 |
| 2 (пшено) | 25 | 25 | 1 |
| 3 (молекула) | На фотографии | Истинный размер | |
| 10 мм (длина ряда на фото) | \(d_{фото} = 10 \text{ мм} / 20 = 0.5 \text{ мм}\) | ||
| \(d_{ист} = d_{фото} / 70000 = 0.5 \text{ мм} / 70000 \approx 7.14 \times 10^{-6} \text{ мм}\) |
Пояснения к заполнению таблицы:
Для гороха (опыт 1):
В виртуальной лаборатории выбираем "Горошина". Выкладываем 20 горошин в ряд. Измеряем длину ряда. Допустим, длина ряда из 20 горошин составила 40 мм.
Тогда размер одной горошины \(d = \frac{l}{N}\), где \(l\) - длина ряда, \(N\) - число частиц в ряду.
\[d = \frac{40 \text{ мм}}{20} = 2 \text{ мм}\]
Для пшена (опыт 2):
В виртуальной лаборатории выбираем "Пшено" (или аналогичное мелкое тело, если пшена нет, например, "Бусинка" или "Витаминка", но для примера возьмем пшено, как в учебнике). Выкладываем 25 зерен пшена в ряд. Измеряем длину ряда. Допустим, длина ряда из 25 зерен пшена составила 25 мм.
\[d = \frac{25 \text{ мм}}{25} = 1 \text{ мм}\]
Для молекулы (опыт 3):
В задании указано, что нужно определить диаметр молекулы по фотографии (рис. 199) с увеличением, равным 70 000. На фотографии (рис. 199) изображены молекулы. Чтобы определить размер одной молекулы, нужно измерить длину ряда молекул на фотографии и разделить на количество молекул в этом ряду. Затем учесть увеличение.
Предположим, что на фотографии (рис. 199) мы измерили длину ряда из 20 молекул, и эта длина составила 10 мм.
Размер одной молекулы на фотографии \(d_{фото} = \frac{\text{Длина ряда на фото}}{\text{Число молекул в ряду}}\)
\[d_{фото} = \frac{10 \text{ мм}}{20} = 0.5 \text{ мм}\]
Истинный размер молекулы \(d_{ист} = \frac{d_{фото}}{\text{Увеличение}}\)
\[d_{ист} = \frac{0.5 \text{ мм}}{70000} \approx 7.14 \times 10^{-6} \text{ мм}\]
Или, если перевести в нанометры (1 мм = \(10^6\) нм):
\[d_{ист} \approx 7.14 \times 10^{-6} \times 10^6 \text{ нм} = 7.14 \text{ нм}\]
Таким образом, таблица заполнена с учетом демонстрационного эксперимента и расчетов по методу рядов.