Основные измерительные приборы в физике: полный разбор для успешной подготовки к ОГЭ

Очень важная тема для ОГЭ по физике, практические задания и вопросы по приборам встречаются постоянно.

Давайте рассмотрим основные приборы, их назначение и принцип действия, который должен быть понятен девятикласснику.

Приборы и принцип их действия (9 класс Физика ОГЭ)

Знание приборов, их правильного использования и принципов действия является ключевым для выполнения экспериментальных заданий и решения задач в ОГЭ по физике.

Основные измеряемые величины и соответствующие приборы:

1. Длина, расстояние:

* Прибор: Линейка, рулетка.

* Что измеряет: Длину, расстояние, размеры тел.

* Принцип действия: Основан на нанесении равномерных делений на измерительную шкалу, соответствующим стандартным единицам длины (миллиметры, сантиметры). Измерение происходит путем сравнения размера объекта с отметками на шкале.

* Особенности: Важно правильно определять цену деления прибора.

2. Масса:

* Прибор: Весы (рычажные, электронные).

* Что измеряет: Массу тела.

* Принцип действия:

* Рычажные весы: Используют принцип равенства моментов сил. Тело неизвестной массы помещают на одну чашу, а на другую – гири известной массы до достижения равновесия рычага. Момент силы тяжести тела равен моменту силы тяжести гирь.

* Электронные весы: Основаны на деформации чувствительного элемента (тензодатчика) под действием силы тяжести измеряемого тела. Деформация преобразуется в электрический сигнал, который обрабатывается и выводится на цифровой дисплей в единицах массы.

* Особенности: Рычажные весы требуют калибровки и использования на ровной поверхности. Электронные весы более точны и удобны.

3. Время:

* Прибор: Секундомер, часы.

* Что измеряет: Промежутки времени.

* Принцип действия:

* Механический секундомер: Использует колебания маятника или баланса, которые через систему шестерней приводят в движение стрелки на циферблате. Количество колебаний соответствует прошедшему времени.

* Электронный секундомер: Основан на подсчете стабильных колебаний кварцевого генератора. Количество этих колебаний за определенный период преобразуется в цифровое значение времени.

* Особенности: Механические секундомеры имеют погрешность из-за инерции механизма. Электронные более точны.

4. Сила:

* Прибор: Динамометр.

* Что измеряет: Силу (тяжести, упругости, трения и т.д.).

* Принцип действия: Основан на законе Гука: упругая деформация пружины (её растяжение или сжатие) прямо пропорциональна приложенной к ней силе. Шкала динамометра проградуирована в ньютонах (Н).

* Особенности: Перед использованием необходимо убедиться, что стрелка находится на нулевой отметке.

5. Объем жидкости/сыпучих тел:

* Прибор: Измерительный цилиндр (мензурка).

* Что измеряет: Объем жидкости или сыпучего тела.

* Принцип действия: Градуированная емкость с нанесенными делениями, указывающими объем. Объем определяется по уровню жидкости или сыпучего тела. Для жидкостей важно учитывать мениск (нижний край для смачивающих жидкостей, верхний для несмачивающих).

* Особенности: Цена деления цилиндра может быть разной, важно её правильно определить.

6. Температура:

* Прибор: Термометр (жидкостный, электронный).

* Что измеряет: Температуру.

* Принцип действия:

* Жидкостный (ртутный/спиртовой) термометр: Основан на явлении теплового расширения жидкости (ртути или спирта). При нагревании жидкость расширяется и поднимается по капилляру, а при охлаждении сжимается и опускается. Шкала проградуирована в градусах Цельсия или Кельвина.

* Электронный термометр: Использует терморезистор или термопару, которые меняют свои электрические свойства (сопротивление, ЭДС) в зависимости от температуры. Эти изменения регистрируются и преобразуются в цифровое значение температуры.

* Особенности: Жидкостные термометры требуют времени для установления равновесия. Электронные срабатывают быстрее.

7. Давление:

* Прибор: Барометр (анероид), манометр.

* Что измеряет:

* Барометр: Атмосферное давление.

* Манометр: Давление внутри сосудов (большее или меньшее, чем атмосферное).

* Принцип действия:

* Барометр-анероид: Основной элемент – герметичная тонкостенная металлическая коробочка с разреженным воздухом (вакуумная капсула). Изменения атмосферного давления вызывают деформацию этой коробочки, которая через систему рычагов передается на стрелку, указывающую давление на шкале.

* Манометр (жидкостный): Использует разность уровней жидкости в U-образной трубке. Давление газа в сосуде сравнивается с атмосферным давлением.

* Манометр (металлический): Схож с барометром, но измеряет избыточное давление. Деформация трубки Бурдона или мембраны под давлением газа или жидкости передается на стрелку.

* Особенности: Барометры измеряют абсолютное давление, манометры – чаще избыточное.

8. Электрические величины:

* Приборы: Амперметр, Вольтметр, Гальванометр, Электроскоп.

* Принцип действия:

* Амперметр (измеряет силу тока): В его основе лежит магнитоэлектрический эффект – взаимодействие магнитного поля постоянного магнита с проводником, по которому течет измеряемый ток. Сила, действующая на рамку с током, отклоняет стрелку. Подключается последовательно в цепь, имеет очень малое внутреннее сопротивление.

* Вольтметр (измеряет напряжение): Также использует магнитоэлектрический эффект, но имеет очень большое внутреннее сопротивление, чтобы не шунтировать участок цепи. Подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение.

* Гальванометр: Высокочувствительный прибор для обнаружения и измерения малых токов. Принцип действия тот же, что у амперметра и вольтметра.

* Электроскоп/Электрометр (обнаруживает электрический заряд): Основан на явлении отталкивания одноименно заряженных тел. При соприкосновении заряженного тела с металлическим стержнем электроскопа, заряд переходит на стержень и две легкие металлические лепестка (или стрелку). Лепестки, получая одноименный заряд, отталкиваются друг от друга на угол, зависящий от величины заряда.

* Особенности: Правильное подключение в цепь (последовательно/параллельно) и учет внутреннего сопротивления критичны для точных измерений.

9. Направление магнитного поля:

* Прибор: Магнитная стрелка, компас.

* Что измеряет/показывает: Направление линий магнитного поля.

* Принцип действия: Магнитная стрелка (небольшой постоянный магнит) свободно ориентируется в пространстве под действием внешнего магнитного поля. В отсутствие других сильных магнитных полей она устанавливается вдоль линий магнитного поля Земли, указывая на Северный и Южный магнитные полюсы.

* Особенности: Чувствителен к близлежащим магнитным полям

Общие советы для ОГЭ по работе с приборами:

1. Цена деления: Всегда умейте определять цену деления любого измерительного прибора.

2. Погрешность измерения: Помните, что погрешность прямого измерения обычно равна половине цены деления.

3. Правила подключения: Знайте, как правильно подключать амперметр и вольтметр в электрическую цепь.

4. Считывание показаний: Умейте правильно считывать показания, особенно для жидкостей (по мениску).

5. Принцип действия: Понимайте, *почему* прибор показывает то, что он показывает, на каком физическом явлении основана его работа. Это поможет не только в заданиях, но и в понимании физики в целом.

Ученые и их открытия (9 класс Физика ОГЭ)

I. Механика и гравитация

1. Галилео Галилей

* Основные открытия:

* Заложил основы кинематики и динамики.

* Экспериментально доказал, что все тела падают в вакууме с одинаковым ускорением (закон свободного падения).

* Сформулировал принцип относительности движения (механический принцип относительности).

* Изучал движение маятника.

* Сконструировал телескоп и сделал важные астрономические открытия (фазы Венеры, спутники Юпитера).

2. Исаак Ньютон

* Основные открытия:

* Сформулировал три закона механики (законы Ньютона), которые составляют основу классической динамики.

* Открыл закон всемирного тяготения.

* Разработал основы теории света и цвета (дисперсия света).

* Внес вклад в математику (разработал дифференциальное и интегральное исчисление).

* Единица измерения: Единица силы в СИ названа в его честь – Ньютон (Н).

3. Архимед

* Основные открытия:

* Сформулировал закон Архимеда (закон выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость или газ).

* Изучал условия плавания тел.

* Заложил основы статики (правило рычага, центр тяжести).

4. Блез Паскаль

* Основные открытия:

* Сформулировал закон Паскаля (давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку объема жидкости или газа).

* Изобрел гидравлический пресс.

* Изучал атмосферное давление.

* Единица измерения: Единица давления в СИ названа в его честь – Паскаль (Па).

5. Роберт Гук

* Основные открытия:

* Сформулировал закон Гука (сила упругости прямо пропорциональна деформации тела).

* Изобрел универсальный шарнир (карданный вал).

6. Джеймс Джоуль

* Основные открытия:

* Экспериментально обосновал закон сохранения энергии.

* Установил эквивалентность теплоты и механической работы (механический эквивалент теплоты).

* Открыл закон, определяющий тепловое действие электрического тока (закон Джоуля-Ленца).

* Единица измерения: Единица энергии, работы и количества теплоты в СИ названа в его честь – Джоуль (Дж).

7. Джеймс Уатт

* Единица измерения: Единица мощности в СИ названа в его честь – Ватт (Вт). (Хотя его основные открытия связаны с усовершенствованием паровой машины, его имя прочно ассоциируется с этой единицей).

II. Термодинамика и тепловые явления

1. Андерс Цельсий

* Основные открытия:

* Предложил стоградусную шкалу измерения температуры (шкала Цельсия), где 0°С – температура таяния льда, 100°С – температура кипения воды.

2. Уильям Томсон (Лорд Кельвин)

* Основные открытия:

* Ввел понятие абсолютной шкалы температур (шкала Кельвина), где 0 К – абсолютный ноль (минимально возможная температура).

* Внес значительный вклад в термодинамику.

* Единица измерения: Единица температуры в СИ названа в его честь – Кельвин (К).

III. Электричество и магнетизм

1. Шарль Кулон

* Основные открытия:

* Сформулировал закон Кулона, описывающий взаимодействие точечных электрических зарядов.

* Единица измерения: Единица электрического заряда в СИ названа в его честь – Кулон (Кл).

2. Алессандро Вольта

* Основные открытия:

* Изобрел первый химический источник электрического тока – вольтов столб (предшественник современных батарей).

* Единица измерения: Единица электрического напряжения (потенциала) в СИ названа в его честь – Вольт (В).

3. Георг Ом

* Основные открытия:

* Открыл закон Ома для участка цепи, связывающий силу тока, напряжение и сопротивление.

* Единица измерения: Единица электрического сопротивления в СИ названа в его честь – Ом (Ом).

4. Андре-Мари Ампер

* Основные открытия:

* Открыл закон взаимодействия электрических токов (закон Ампера).

* Сформулировал концепцию магнетизма, исходя из циркулирующих электрических токов.

* Единица измерения: Единица силы электрического тока в СИ названа в его честь – Ампер (А).

5. Ханс Кристиан Эрстед

* Основные открытия:

* Обнаружил магнитное действие электрического тока (взаимосвязь электричества и магнетизма). Показал, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле.

6. Майкл Фарадей

* Основные открытия:

* Открыл явление электромагнитной индукции (возникновение электрического тока в проводнике при изменении магнитного поля).

* Сформулировал законы электролиза.

* Ввел понятие электрического и магнитного полей.

* Создал первый электродвигатель.

7. Джеймс Клерк Максвелл

* Основные открытия:

* Создал единую теорию электромагнитного поля (система уравнений Максвелла).

* Предсказал существование электромагнитных волн и установил, что свет является разновидностью таких волн.

8. Генрих Герц

* Основные открытия:

* Экспериментально подтвердил существование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом.

* Изучал свойства электромагнитных волн (отражение, преломление, интерференция, дифракция).

* Единица измерения: Единица частоты в СИ названа в его честь – Герц (Гц).

IV. Оптика и атомная физика (базовые понятия)

1. Дмитрий Иванович Менделеев

* Основные открытия:

* Создал периодическую систему химических элементов, что является основой для понимания строения вещества. (Хотя это химия, для физики строение атома очень важно).

2. Эрнест Резерфорд

* Основные открытия:

* Предложил планетарную модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра и электронов, вращающихся вокруг него.

* Открыл атомное ядро.

* Изучал радиоактивность (альфа-, бета- и гамма-излучения).

3. Мария Склодовская-Кюри

* Основные открытия:

* Вела исследования радиоактивности.

* Совместно с мужем Пьером Кюри открыла химические элементы полоний и радий.

4. Альберт Эйнштейн

* Основные открытия:

* Разработал специальную и общую теории относительности.

* Вывел знаменитую формулу E=mc² (эквивалентность массы и энергии).

* Объяснил фотоэлектрический эффект. (Хотя последний пункт часто изучается в старших классах, формула E=mc² часто упоминается и в 9 классе).

Как использовать этот список для ОГЭ:

* Знать не только имя, но и суть открытия. Например, не просто "Ньютон – законы", а "Ньютон – три закона механики и закон всемирного тяготения".

* Обращать внимание на единицы измерения, названные в честь ученых. Это частый вопрос в тестах.

* Иметь представление о хронологии, хотя для ОГЭ это не критично, но помогает понимать развитие физики.

* Повторять ассоциации: "Паскаль - давление", "Ампер - ток", "Фарадей - индукция".

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/630024-rekomendacii