Презентация "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ РАЗМЕРНОСТЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОСНОВ ФИЗИЧЕСКИЙ ЗНАНИЙ"


Подписи к слайдам:
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ РАЗМЕРНОСТЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОСНОВ ФИЗИЧЕСКИЙ ЗНАНИЙ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ РАЗМЕРНОСТЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОСНОВ ФИЗИЧЕСКИЙ ЗНАНИЙ

  • Н.Ю.Клинк, учитель физики МОУ «Лицей №3» г.Чебоксары,
  • победитель конкурса лучших учителей РФ- 2006 г.

Актуальность:

  • В школьной физике по стандарту используется система СИ, однако в научных исследованиях допускается применение гауссовой системы единиц (СГС), и часто применяются внесистемные единицы.
  • Анализ ответа, полученного при решении любой физической задачи, включает в себя как проверку на физическую состоятельность, так и анализ размерности полученного выражения.

Цели занятия:

  • объяснить принципы построения различных систем единиц;
  • познакомить с правилами теории размерностей;
  • потренировать в определении размерностей величин, смоделированных искусственно.

Принципы Гаусса ( лежат в основе любой системы единиц) :

  • а) выделяется несколько основных единиц, несколько дополнительных, через которые выражаются все остальные;
  • б) отношение единиц в системе кратно 10 (за исключением единиц времени).

  • Размерность физической величины есть выражение, устанавливающее связь единицы этой величины с основными единицами.
  • Понятие размерности лежит в основе любой системы единиц.
  • Обозначение размерности – dim
  • ( от английского dimension - размер ).

Основные единицы системы СИ:

  • длина L ( м, метр);
  • масса M (кг, килограмм);
  • время Т ( с, секунда);
  • количество вещества N ( моль);
  • температура Θ (К, кельвин);
  • сила тока I (А, ампер);
  • сила света J ( кд, кандела).
  • Дополнительные: радиан, рад. ( плоский угол) и стерадиан, ср. ( телесный угол).

Для обозначения числовых значений используются фигурные, а для единиц измерения- квадратные скобки.

  • Если энергия равна 50 Дж, это может быть записано и таким образом:
  • {W}=50;.
  • [W ]= Дж;

В теории размерностей символы обычно записываются в одну строчку в определенном порядке: LMTNΘIJ.

  • Например, размерность энергии

Для определения размерности любой физической величины необходимо руководствоваться следующими правилами:

  • размерности правой и левой части равенства должны быть одинаковы;
  • с размерностями производятся все те же математические действия, что и с числами, кроме сложения и вычитания;
  • показатели степени, логарифмы, аргументы тригонометрических функций считаются безразмерными.

Знание размерностей необходимо при:

  • анализе решений задач на размерность;
  • установлении соотношений между единицами в различных системах;
  • установлении безразмерных чисел или критериев подобия;
  • определении единиц произвольных физических величин.

Пример использования теории размерностей для вывода числа Рейнольдса

Решая систему уравнений, получаем соотношение между показателями степеней:

то есть:

Приравнивая

Мнемоническое правило для запоминания формулы числа Рейнольдса:

  • « Ве-де-ро на нутро»
  • Переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при критическом значении

Затем следует практическая часть.

  • Разбирается пример на доске.
  • Выполняется самостоятельная работа по карточкам.
  • Для ее выполнения ученикам необходимо вспомнить основные формулы и определения.

  • Таким образом, использование теории размерностей имеет большое значение не только для закрепления физических знаний, но и носит познавательный характер с точки зрения ознакомления с теорией подобия.
  • Подробнее с опытом работы автора можно ознакомиться на сайте: klink.21202s01.edusite.ru
  • Спасибо за внимание!