Масса тела. А можно без весов?...

Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 2 п. Спирово

Исследовательская работа по физике

на тему:

« Масса тела. А можно без весов?...»

Работу выполнили:

Кобалия Мариелла

и Виллачева Виктория

ученицы 7б класса

МОУ СОШ №2 пгт. Спирово

Руководитель:

учитель физики

Гаврилова Елена Геннадьевна

2024 года

Оглавление:

I.

Введение

3-4

II.

Теоретическая часть

5

2.1. что такое масса?

5

2.2. Эталон массы

6

2.3. Весы

7

III.

Практическая часть

8

3.1. Проведение анкетирования

8

3.2. Способы определения массы тела

8

3.3. Анализ полученных результатов

9 -10

IV.

Заключение

11

V.

Литература

12

Приложение

13-14

Введение

.

«Наука начинается там,

где начинают измерять»

Д. И. Менделеев

Все тела в окружающем мире: Земля, Солнце, Луна, человек, учебник обладают массой. Каждый человек в жизни хотя бы раз измерял физические величины, в том числе и массу. В магазине для продажи продуктов требуется измерить массу, для приготовления блюд требуется соблюдения пропорций.

Измерить физическую величину – значить сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.

Все измерения можно разбить на два типа: прямые и косвенные.

Прямые – это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных.

Косвенные – это измерения, при которых значение величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами находят прямыми измерениями.

Прямой способ нахождения массы – взвешивание на весах.

А как быть, если весов нет? Можно ли измерить массу тела другими способами?

Актуальность:

Учебный предмет физика достаточно сложен и поэтому многие ребята считают его не интересным. Рассказав о различных способах измерения массы и проведя эти измерения, мы попытаемся заинтересовать ребят к предмету физика.

Цель работы: выяснить, какими косвенными способами можно измерить массу тела и сравнить полученные результаты с точным измерением на весах.

Задачи:

Подобрать и проанализировать литературу по теме исследования.

Познакомиться с этимологией и историей понятия «масса».

Найти способы косвенных измерений косвенными массы тел и провести данные опыты.

Сравнить результаты измерений косвенными способами с результатом точного измерения массы тела на рычажных весах.

Объект исследования – масса тела (железный цилиндр).

Предмет исследования – косвенные способы измерения массы тела.

Гипотеза – Если не иметь весов, то массу тела можно измерить другим косвенным способом.

Методы исследования:

Сбор информации.

Систематизация и обобщение.

Проведение экспериментов (лабораторных исследование)

Анкетирование.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Копилку способов измерения массы тела использовать на уроках физики, для повышения мотивации учащихся, и в качестве раздаточного материала для экспериментальных заданий.

Планы на будущее:

- продолжить работу по поиску и пополнению копилки новыми способами измерения массы тела.

Теоретическая часть.

Что такое масса тела?

Что же такое масса тела? Какова этимология и история понятия?

Слово масса первоначально в античные времена обозначало кусок теста. Позднее смысл слова расширился, и оно стало обозначать цельный, необработанный кусок произвольного вещества.

Масса как научный термин была введена Ньютоном как мера количества вещества, до этого естествоиспытатели оперировали с понятием веса. В труде «Математические начала натуральной философии» (1687) Ньютон сначала определил «количество материи» в физическом теле как произведение его плотности на объем. Далее он указал, что в том же смысле будет использовать термин – масса. Наконец, Ньютон вводит массу в законы физики: сначала во второй закон Ньютона (через количество движения), а затем – в закон тяготения, откуда сразу следует, что вес пропорционален массе. Ньютон явно указал на эту пропорциональность и даже проверил её на опыте со всей возможной в те года точностью: «Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мной найдено опытами над маятниками, произведенными точнейшим образом».

Фактически Ньютон использует только два понимания массы: как меры инерции и источника тяготения. Толкование её как меры «количества материи» - не более чем наглядная иллюстрация, и оно подверглось критике еще в XIX веке как нефизическое и бессодержательное.

В современном толковом словаре: масса – одна из основных физических характеристик материи, определяющая её инертные и гравитационные свойства. В классической механике масса равна отношению действующей на тело силы к вызываемому ею ускорению (2-ой закон Ньютона) – в этом случае масса называется инертной.

Масса – это физическая величина, которая является мерой инертности тела. Масса обозначается буквой m.

Единица измерения массы в СИ – 1 килограмм, 1 кг.

Эталон массы.

Когда человек измеряет массу, то он измеряет не её собственно, а сравнивает с определенным эталоном. Что же является эталоном массы?

К XVIII веку в Европе и в России использовалось много различных весовых единиц, одних только фунтов в Европе образовалось несколько десятков. В России основу системы единиц веса составлял русский фунт. Это создавало большие трудности в оценках результатов измерений и неизбежно затрудняло торговлю между разными народами.

В связи с этим появились предложения о создании единой международной системы единиц величин, которая была бы пригодна «на все времена, для всех народов», - таким девизом руководствовались создатели метрической системы единиц.

В 1875 г. в Париже состоялось историческое событие – представители 17 государств, среди которых и Россия, подписали метрическую конвенцию, утвердившую платиноиридиевые прототипы в качестве международных эталонов. За единицу массы была принята масса Международном бюро мер и весов (МБМВ) в городе Севре – одном из предместий Парижа.

Килограмм представляет собой прямой цилиндр диаметром и высотой около 39 мм, выполненный из сплава платины и иридия с массовыми долями 90% и 10% соответственно. В 1889 г. были изготовлены 42 копии килограмма из того же платино – иридиевого сплава. По решению первой Генеральной конференции Международного комитета мер и весов (ГК МКМВ) копии распределили между государствами, подписавшими Метрическую конвенцию. В том числе России были переданы две копии - №12 (рис. 1) и № 26.

Национальный (государственный) эталон массы хранится в НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в г. Санкт-Петербурге, на кварцевой подставке под двумя стеклянными колпаками в стальном сейфе, температура воздуха поддерживается в пределах 20 ± 3°С, относительная влажность 65%.

Весы.

С помощью чего измеряется масса? Прямой способ измерение массы – это взвешивание на весах.

Весы – устройство или прибор для определения массы тел ( взвешивания) по действующему на них весу, приближенно считая его равным силе тяжести.

Как можно классифицировать весы? Я в литературе нашла классификацию весов. Весы можно подразделить на следующие группы:

По области применения.

По классу точности.

По способу установки на месте эксплуатации.

По виду уравновешивающего устройства.

По виду

грузоприемного устройства.

По способу достижения положения равновесия.

В зависимости от вида отсчетного устройства.

При выполнении лабораторных работ в школе мы используем тип весов – учебные весы (рис. 2)

Как устроены учебные весы? Главной частью весов является коромысло. К середине коромысла прикреплена стрелка - указатель, которая движется влево или вправо. К концам коромысла подвешены чашки.

Практическая часть.

Проведение анкетирования.

Перед началом работы мы провели анкетирование среди обучающихся 7-9 классов.

Анкета

Нравиться ли тебе предмет физика?

Любишь ли ты экспериментировать?

С помощью чего можно найти массу тела?

Можешь ли ты найти массу тела без весов?

Получили следующие результаты:

диаграмма1.

Сделали вывод:

Тема нашего исследования заинтересовала многих ребят, это говорит о том, что тема достаточно интересна, а значит, повысит мотивацию к изучению физики.

Некоторые косвенные способы нахождения массы мы продемонстрировали

своим одноклассникам.

Способы определения массы тела.

Изучив различную литературу по теме, мы нашли способы определения массы тела без весов. И чтобы их проверить на практике, провели экспериментальные работы.

Эксперимент №1. Определение массы железного цилиндра по плотности вещества и объему тела.

Цель: определить массу цилиндра.

Приборы и материалы: железный цилиндр, измерительный цилиндр (мензурка) с водой.

Ход эксперимента:

Определили по таблице плотность железа 7800кг/м

3

или 7,8 г/см

3

.

При помощи мензурки с водой измерили объем

(V)

тела.

Используя формулу

m=V

ρ

вычислили

массу твердого тела.

Измерения занесли в таблицу:

Физическое тело

Плотность,

г/см3

Объем V1,

см3

Объем V2,

см3

Объем V3,

см3

Масса m,

г

Железный цилиндр

7,8

100

120

20

156

Вывод: зная вещество из которого состоит физическое тело, можно определить массу без помощи весов.

Эксперимент 2. Определение массы цилиндра с помощью динамометра.

Цель: определить массу железного цилиндра.

Приборы и материалы: цилиндр, штатив с муфтой и лапкой, динамометр.

Ход эксперимента:

Закрепили

динамометр в лапке штатива.

Определили цену деления динамометра:

Ц

= 0,1Н.

Измерили вес цилиндра с помощью динамометра.

Вычислили массу твердого тела по формуле

m=P

/

g

.

Вычисления занесли в таблицу:

№

Вес тела, Н

Ускорение свободного падения, Н/кг

Масса тела, кг.

1

1,555

10

0,1555

Вывод: используя динамометр, мы определили массу цилиндра – 155,5 г.

3.3 Анализ полученных результатов.

Для того, чтобы определить какой более точный косвенный метод, нам нужен эталон, поэтому мы взвесили исследуемое тело на рычажных (лабораторных) весах. Масса исследуемого тела оказалась равной 155,5 грамм.
Диаграмма 2.

Сравнивая массу тела, измеренную разными косвенными способами с эталоном, мы сделали вывод, что 2 способ (с помощью динамометра) более точный, чем с использованием плотности тела (1 способ). Скорее всего, цилиндр не из чистого железа, но и этого способа погрешность не велика.

Еще известно несколько способов определения массы тела без весов. Например, методом гидростатического взвешивания, с использованием закона сохранения импульса, через период его колебания. Темы и приборы в данных способах рассматриваются в старших классах, поэтому в свое работе мы использовали только то, что мы уже изучили на уроках физики в 7 классе.

Заключение.

Уже в определении физики, как науки, заложено сочетание в ней как теоретической, так и практической частей. На протяжении всей работы мы узнавали постоянно об экспериментальном разделе физики что-то новое, научились теорию подтверждать на практике – определили массу тела косвенными способами без помощи весов. Узнали много интересных фактов:

- Можно определить массу тела без весов (правда, только пока небольшого тела);

- Какова история возникновения понятия массы;

- Как появился эталон массы, где и в каких условиях хранится.

Мы считаем, что с поставленной целью работы справились успешно. Получили опыт работы, который нам в дальнейшем поможет применять на практике.

Найденные косвенные способы определения массы тела и проведенные эксперименты подтвердили выдвинутую в работе гипотезу: что без весов можно определить массу тела.

Работа нас настолько заинтересовала, что мы бы хотели продолжить поиск способов определения массы тела.

Опыт же не только учит: он увлекает, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек, заинтересованный в конечном результате, обязательно добивается успеха.

Список литературы

Я

Учебник: А.В.

Пёрышкин

, «Физика 7 класс М., «Дрофа», 2016г.

И Перельман “Занимательная физика”, ТРИАДА–ЛИТЕРА Москва, 2004 год.

Большая детская энциклопедия. Том 2. Физика:

МастерМедиа

, 2006.

Энциклопедический словарь юного физика

/ С

ост. В.А.

Чуянов

. – М.: Педагогика, 2000.

Ресурсы сети Интернет:

www.habit.ru

,  

www.wikipedia

.

ru

,

goodmagic.ru

/

gibkaya-palochka

, 

www.fipi.ru

.

А.С.

Енохович

«Справочник по физике», Москва «Просвещение» - 2003.

Приложение

Рисунок 1. Рисунок 2.

Диаграмма 1.

 

Диаграмма 2.