Приборы, измерения и лабораторные комплекты по физике

Справочник помогает узнать прибор по рисунку или описанию, назвать физический принцип и правильно провести измерение. В него входят приборы проекта кодификатора ФИПИ ОГЭ-2027, оборудование лабораторных комплектов и дополнительные школьные устройства из механики, тепловых, электромагнитных, оптических и квантовых явлений.

Документы ОГЭ-2027 на дату сверки имеют статус проекта. Дополнительный школьный прибор не становится отдельным экзаменационным требованием только потому, что описан на этой странице. Все объяснения и изображения созданы FastLearn.

1. Назовите величину и единицу: длина в метрах, сила в ньютонах, напряжение в вольтах.
2. Найдите предел измерения и цену деления выбранной шкалы.
3. Подключите или установите прибор так, чтобы он измерял нужный объект и не вышел за предел.
4. Снимите показание без параллакса и запишите результат с погрешностью, указанной в условии или характеристиках прибора.

Для неизвестного электрического сигнала сначала выбирают наибольший безопасный предел, а затем при необходимости переходят на меньший. Для механической шкалы до опыта проверяют нулевое положение и свободный ход указателя.

Цена деления равна разности соседних подписанных значений, делённой на число промежутков между ними:

Здесь $x_1$ и $x_2$ — значения у двух подписанных штрихов, $n$ — число промежутков. Штрихов на этом участке на один больше, чем промежутков.

У стрелочного прибора глаз располагают напротив стрелки. Если шкала зеркальная, стрелку совмещают с её отражением. У мензурки глаз держат на уровне поверхности жидкости; для воды отсчёт обычно ведут по нижней точке вогнутого мениска. Прибор должен стоять так, как предусмотрено его шкалой.

Предел измерения — наибольшее значение на выбранном диапазоне. У двухпредельного амперметра одна и та же стрелка читается по-разному в зависимости от клеммы. Если клемма соответствует $0{,}6$ А, нельзя использовать числа шкалы $0$–$3$ без пересчёта.

Нулевое смещение обнаруживают до измерения. Если пустая чашка весов показывает $2$ г, сначала выполняют тарирование или учитывают смещение по инструкции. Нельзя молча вычесть удобное число после опыта, если прибор позволял установить ноль заранее.

Результат прямого измерения записывают так:

Погрешность $\Delta x$ берут из условия, паспорта прибора или данных комплекта. Она не всегда равна половине цены деления. Для одной школьной шкалы в условии могут разрешить оценку в половину деления, для другой дать отдельную инструментальную погрешность. У цифрового прибора последний разряд показывает разрешение, но реальная точность также зависит от характеристик прибора.

Погрешность обычно округляют до одной значащей цифры, а измеренное значение — до того же разряда: $(12{,}4\pm0{,}2)$ см. Если в задании дан иной формат, следуют ему.

Показание прибора не всегда сразу является ответом. Плотность вычисляют по массе и объёму, сопротивление — по напряжению и силе тока, работу тока — по нескольким измеренным величинам.

Объём тела вытеснением. Если уровень воды был $V_1=60\text{ мл}$, а после полного погружения тела стал $V_2=84\text{ мл}$, то $V=V_2-V_1=24\text{ см}^3$. Тело не должно растворяться, впитывать воду или выступать над поверхностью; пузырьки воздуха завышают результат.

Электронный датчик перед опытом обнуляют или калибруют по инструкции, выбирают частоту измерений и проверяют единицы в программе. Его график не становится точнее только потому, что содержит много точек.

Ультразвуковой дальномер и эхолот определяют расстояние по времени отражённого импульса. Ультразвуковой дефектоскоп ищет внутренние неоднородности по отражениям внутри детали, а медицинский аппарат строит изображение по сигналам от границ тканей. Ультразвук — это звук выше слышимого диапазона; он не является электромагнитной волной.

Барометр измеряет атмосферное давление, а манометр обычно сравнивает давление в сосуде с внешним или с давлением в другой точке. Название единицы на шкале решает, нужен ли перевод в паскали.

Капилляр узнают по очень узкому каналу. Из-за смачивания и поверхностного натяжения жидкость в нём может подняться или опуститься относительно уровня в широком сосуде. В фитиле, ручке и пористом материале сеть тонких каналов переносит жидкость; объяснять это только атмосферным давлением неверно.

Кристалл — не один определённый прибор, а материал с упорядоченным строением. В технике кристаллы используют, например, в кварцевых резонаторах, полупроводниковых датчиках и оптических элементах. По одному виду корпуса нельзя установить принцип: в условии ищут указание на пьезоэлектрический, полупроводниковый или оптический эффект.

Гидротурбина получает механическую энергию потока или падающей воды и вращает вал. Сама турбина электрический ток не вырабатывает. Генератор, соединённый с валом, преобразует механическую энергию вращения в электрическую благодаря электромагнитной индукции.

Цепочка гидроэлектростанции:

На тепловой или атомной станции вал обычно вращает паровая турбина, но заключительный преобразователь тот же — генератор. Ошибка «гидротурбина превращает механическую энергию сразу в электрическую» пропускает генератор.

На рисунке амперметр стоит до разветвления и показывает сумму токов через резистор и вольтметр. Для идеального вольтметра $I_V=0$, поэтому показание равно току резистора. У реального вольтметра сопротивление очень велико, и его малым током в школьной модели обычно пренебрегают.

Перед включением проверяют схему, полярность приборов постоянного тока и выбранные пределы. Ключ держат разомкнутым во время перестройки цепи.

Электроскоп узнают по металлическому стержню с шариком и двум лёгким листочкам или стрелке внутри прозрачного корпуса. После передачи заряда одноимённо заряженные части расходятся. Прибор обнаруживает электризацию и позволяет качественно сравнивать её величину.

По одному отклонению незаряженного электроскопа нельзя определить знак заряда. Для этого нужен заранее известный заряд и сравнение того, увеличилось или уменьшилось расхождение после поднесения или контакта по указанной методике.

Электрометр имеет чувствительный указатель и градуированную шкалу. После калибровки прибор может измерять заряд или разность потенциалов — это зависит от его схемы и шкалы. Ошибка — читать произвольную шкалу как кулоны, если единица и калибровка не заданы.

Мощность нагревателя зависит от электрического режима. При постоянном сопротивлении можно использовать $P=UI=I^2R=U^2/R$, но реальное сопротивление нагретой спирали или нити может отличаться от холодного.

В призменном спектроскопе свет проходит через узкую щель, коллиматор и призму, после чего наблюдатель видит разделённые цвета или спектральные линии. Призма разделяет свет из-за зависимости преломления от длины волны.

Спектрометр также разделяет излучение, но снабжён шкалой или детектором для количественного определения длин волн и интенсивностей. В школьной задаче сначала смотрят на название и назначение: «исследовать вид спектра» — спектроскоп, «измерить длину волны» — спектрометр.

Частая ошибка — считать, что призма создаёт цвета. Она разделяет уже присутствующие спектральные составляющие.

В ядерной энергетике реактор выделяет тепло, теплоноситель передаёт его, пар вращает турбину, а генератор создаёт электрический ток. Реактор не является электрическим генератором.

По проекту спецификации задания 17 разрабатываются только на основе комплектов 1, 2, 3, 4 и 6:

Комплекты 5 с электронным секундомером и 7 с калориметром перечислены в приложении к проекту, но для позиции 17 проекта 2027 не используются. Параметры оборудования в пункте проведения могут отличаться от рекомендуемых; эксперты должны получить фактические характеристики. Ученик работает с выданной шкалой и сведениями из своего условия.

• Собирайте электрическую цепь при разомкнутом ключе; включайте после проверки.
• Не соединяйте полюса источника напрямую и не превышайте предел амперметра.
• Не меняйте схему под напряжением и не касайтесь оголённых проводников.
• Надёжно закрепляйте штатив, рычаг, блоки и грузы; не стойте под подвешенным грузом.
• Не растягивайте пружину за предел упругой работы и шкалы.
• Ставьте мензурку на устойчивую поверхность, осторожно работайте со стеклом и горячей водой.
• Не направляйте яркий, лазерный или ультрафиолетовый источник в глаза.
• При неисправности остановите опыт и сообщите организатору.

Инструкция конкретного комплекта имеет приоритет перед общей памяткой.

Амперметр подключён к пределу $0{,}6$ А. Между отметками $0$ и $0{,}6$ А находятся 30 равных промежутков.

1. Цена деления:

2. Стрелка стоит на 17-м делении после нуля:

3. В условии дана инструментальная погрешность $\Delta I=0{,}02$ А. Запись результата:

Половину цены деления здесь брать нельзя: условие уже задало погрешность. Запись $0{,}340$ А добавила бы необоснованный десятичный знак.

Для цены деления считают промежутки. Между шестью штрихами находятся пять промежутков. После этого проверяют выбранный предел и единицу шкалы.

Другие частые ошибки:

• амперметр подключён параллельно, а вольтметр последовательно;
• показание двухпредельного прибора прочитано по чужому диапазону;
• объём тела принят равным конечному уровню воды вместо $V_2-V_1$;
• погрешность автоматически объявлена половиной деления, хотя условие даёт другое значение;
• электроскопу приписан знак заряда без сравнения с известным зарядом;
• турбина названа генератором электричества;
• любой телескоп объявлен только линзовым или только зеркальным.

• Какую величину прибор измеряет прямо и в какой единице?
• Какие значения являются пределом и ценой деления?
• Откуда взята погрешность: из условия, характеристик или указанного правила оценки?
• Как прибор подключён или установлен и почему именно так?
• Какой физический закон связывает воздействие с показанием?
• Что меняют в опыте, что измеряют и что сохраняют постоянным?
• Следует ли вывод только из измеренного диапазона?
• Можно ли проверить порядок величины другим способом?

Экзаменационный охват, технические устройства и комплекты сверены по проектам кодификатора и спецификации ФИПИ ОГЭ-2027. В проекте кодификатора приборы входят в темы 1.31, 2.17, 3.18, 3.28 и 4.7; экспериментальные измерения также связаны с практическими работами 1.29, 2.15, 3.16 и 3.26.

Бесплатная памятка Умскул «Все приборы для ОГЭ по физике» использована только как перечень для проверки полноты. Формулировки, таблицы, примеры и SVG FastLearn самостоятельны. Справочник не заменяет паспорт реального прибора, инструктаж или актуальные материалы пункта проведения экзамена.

1. Выберите три шкалы с разными пределами и найдите цену деления.
2. Нарисуйте цепь, где амперметр измеряет ток через резистор, а вольтметр — напряжение на нём.
3. Для пяти приборов закройте название и попробуйте узнать их по внешним признакам и принципу.
4. Объясните цепочку преобразования энергии на ГЭС и отдельно назовите роль турбины и генератора.
5. Сравните электроскоп с дозиметром: оба могут реагировать на невидимое воздействие, но измеряют разные явления и работают по разным принципам.