Как называются величины. Понятие величины, их свойства

2/ Если величины а и b измерены при помощи единицы величины e, то, чтобы найти численное значение суммы a+b достаточно сложить

численные значения величин а и b. а+b= c m (a+b) = m (a) + m (b). Например, если а = 15 кг, b=12 кг, то а+b=15 кг + 12 кг = (15+12) кг = 27кг

З/ Если величины а и b таковы, что b= x а, где x -положительное действительное число, и величина а, измерена при помощи единицы величины e, то чтобы найти численное значение величины b при единице e, достаточно число x умножить на число m (а):b=x a m (b)=x m (a).

Например, если масса а в 3 раза больше массы b, т.е. b = За и а = 2 кг, то b = За = 3 ∙ (2 кг) = (3∙2) кг = 6 кг.

Рассмотренные понятия – объект, предмет, явление, процесс, его величина, численное значение величины, единица величины – надо уметь вычленять в текстах и задачах.

Например, математическое содержание предложения «Купили 3 килограмма яблок» можно описать следующим образом: в предложении рассматривается такой объект, как яблоки, и его свойство – масса; для измерения массы использовали единицу массы – килограмм; в результате измерения получили число 3 -численное значение массы яблок при единице массы – килограмм.

Рассмотрим определения некоторых величин и их измерений.

Длина, площадь, масса, время, объём - величины. Первоначальное знакомство с

ними происходит в начальной школе, где величина наряду с числом является

ведущим понятием.

ВЕЛИЧИНА - это особое свойство реальных объектов или явлений, и особенность

заключается в том, что это свойство можно измерить, то есть назвать количество

величины, которые выражают одно и тоже свойство объектов, называются ве­личинами одного рода или однородными величинами . Например, длина стола и дли на комнаты - это однородные величины. Величины - длина, площадь, масса и другие обладают рядом свойств.

Длина отрезка и её измерение .

Длиной отрезка называется положительная величина, определённая для каждого

отрезка так что:

1/ равные отрезки имеют разные длины;

2/ если отрезок состоит из конечного числа отрезков, то его длина равна сумме

длин этих отрезков.

Рассмотрим процесс измерения длин отрезков. Из множества отрезков выбирают

какой-нибудь отрезок e и принимают его за единицу длины. На отрезке а от одного из его концов откладывают последовательно отрезки равные e, до тех пор, пока это возможно. Если отрезки, равные e отложились n раз и конец последнего совпал с концом отрезка e, то говорят, что значение длины отрезка а есть натуральное число n, и пишут: а = ne. Если же отрезки, равные e, отложились n раз и остался ещё остаток, меньший e, то на нём откладывают отрезки равные e =1/10e. Если они отложились точно n раз, то тогда а=n, n e и значение длины отрезка а есть конечная десятичная дробь. Если же отрезок e отложился n раз и остался ещё остаток, меньший e , то на нём откладывают отрезки, равные e =1/100e. Если представить этот процесс бесконечно продолженным, то получим, что значение длины отрезка а есть бесконечная десятичная дробь.

Итак, при выбранной единице, длина любого отрезка выражается действительным числом. Верно и обратное; если дано положительное действительное число n, n , n , ... то взяв его приближение с определённой точностью и проведя построения, отражённые в записи этого числа, получим отрезок, численное значение длины которого, есть дробь: n ,n ,n .

Площадь фигуры и её измерение .

Понятие о площади фигуры имеет любой человек: мы говорим о площади комнаты, площади земельного участка, о площади поверхности, которую надо покрасить, и так далее. При этом мы понимаем, что если земельные участки одинаковы, то площади их равны; что у большего участка площадь больше; что площадь квартиры слагается из площади комнат и площади других её помещений.

22. Пространство. Его свойства. Многомерность пространства Проблема ориентации человека в пространстве достаточно многогранна. Она включает как представления о размерах, форме предметов, так и способность различать расположение предметов в пространстве, понимание различных пространственных отношений. Пространственные представления, хотя и возникают очень рано, являются более сложным процессом, чем умение различать качества предмета. В формировании пространственных представлений и способов ориентации в пространстве участвуют различные анализаторы (кинестетический, осязательный, зрительный, слуховой, обонятельный). У маленьких детей особая роль принадлежит кинестетическому и зрительному анализаторам. Пространственная ориентировка осуществляется на основе непосредственного восприятия пространства и словесного обозначения пространственных категорий (местоположения, удаленности, пространственных отношений между предметами). В понятие пространственной ориентации входит оценка расстояний, размеров, формы, взаимного положения предметов и их положения относительно ориентирующегося. В более узком значении выражение «пространственная ориентация» имеет в виду ориентировку на местности. В этом смысле под ориентировкой в пространстве мыслится: а) определение «точки стояния», т. е. местонахождения субъекта по отношению к окружающим его объектам, например: «Я нахожусь справа от дома» и т. п.; б) определение местонахождения объектов относительно человека, ориентирующегося в пространстве, например: «Шкаф находится справа, а дверь слева от меня»; в) определение пространственного расположения предметов относительно друг друга, т. е. пространственных отношение между ними, например: «Справа от куклы сидит мишка, а слева от нее лежит мяч». При передвижении человека пространственная ориентация происходит постоянно, включая решение следующих задач: постановку цели и выбор маршрута движения (выбор направления); сохранение направления движения и достижение цели. Только при этом условии можно успешно перейти из одного пункта в другой. Восприятие пространства детьми раннего возраста Восприятие пространства возникает уже тогда, когда ребенок в возрасте 4-5 недель начинает фиксировать глазами предмет на расстоянии 1 -1,5 м. Перемещение взгляда за движущимися предметами наблюдается у детей 2-4 месяцев. На начальном этапе движения глаз являются точкообразными, затем наступает вторая фаза скользящих непрерывных движений за движущимися в пространстве предметами, что наблюдается у разных детей в возрасте от 3 до 5 месяцев. По мере развития механизма фиксации взгляда формируются дифференцированные движения головы, корпуса тела, изменяется само положение ребенка в пространстве. Как пишет об этом Д. Б. Эльконин, в этом возрасте движения предметов вызывают движения глаз. По-видимому, вначале пространство воспринимается ребенком как нерасчлененная непрерывность. Движение выделяет предмет из окружающего пространства. Сначала фиксация взгляда, затем поворот головы, движение рук и другое показывают, что движущаяся вещь становится объектом внимания ребенка, стимулируя и его собственные движения. Слежение за движением предмета в пространстве постепенно развивается: сначала ребенок воспринимает предмет, движущийся в горизонтальном направлении, затем в результате длительных упражнений он приучается следить за движением предмета в вертикальном направлении и по кругу. Постепенно движение объекта и самого ребенка начинает совместно развивать сенсорные механизмы, лежащие в основе восприятия пространства. В процессе накопления сенсомоторного опыта возрастает способность различения объектов в пространстве, дифференцировки расстояний. Уже на первом году жизни ребенок начинает осваивать глубину пространства. Длительное сохранение вертикального положения тела при самостоятельном передвижении (ходьбе) значительно расширяет практическое освоение пространства. Передвигаясь сам, малыш осваивает расстояние одного предмета до другого, делает попытки, напоминающие даже измерение расстояния. Например, держась за спинку кровати одной рукой и желая перейти к дивану, он многократно в разных точках своего движения протягивает руку к дивану, как бы измеряя расстояние, и, найдя наиболее короткое, отрывается от кроватки и начинает двигаться, опираясь на сиденье дивана. С ходьбой возникают и новые ощущения преодоления пространства - ощущение равновесия, ускорение или замедление движения, которые сочетаются со зрительными ощущениями. Такое практическое освоение ребенком пространства функционально преобразует всю структуру его пространственной ориентировки. Начинается новый период в развитии восприятия пространства, пространственных признаков и отношений предметов внешнего мира.

Физической величиной называется физическое свойство материального объекта, процесса, физического явления, охарактеризованное количественно.

Значение физической величины выражается одним или несколькими числами, характеризующими эту физическую величину, с указанием единицы измерения.

Размером физической величины являются значения чисел, фигурирующих в значении физической величины.

Единицы измерения физических величин.

Единицей измерения физической величины является величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единице. Применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Системой единиц физических величин называют совокупность основных и производных единиц, основанную на некоторой системе величин.

Широкое распространение получило всего лишь некоторое количество систем единиц. В большинстве случаев во многих странах пользуются метрической системой.

Основные единицы.

Измерить физическую величину - значит сравнить ее с другой такой же физической величиной, принятой за единицу.

Длину предмета сравнивают с единицей длины, массу тела - с единицей веса и т.д. Но если один исследователь измерит длину в саженях, а другой в футах, им будет трудно сравнить эти две величины. Поэтому все физические величины во всем мире принято измерять в одних и тех же единицах. В 1963 году была принята Международная система единиц СИ (System international - SI).

Для каждой физической величины в системе единиц должна быть предусмотрена соответствующая единица измерения. Эталоном единицы измерения является ее физическая реализация.

Эталоном длины является метр - расстояние между двумя штрихами, нанесенными на стержне особой формы, изготовленном из сплава платины и иридия.

Эталоном времени служит продолжительность какого-либо правильно повторяющегося процесса, в качестве которого выбрано движение Земли вокруг Солнца: один оборот Земля совершает за год. Но за единицу времени принимают не год, а секунду .

За единицу скорости принимают скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором тело за 1 с совершает перемещение в 1 м.

Отдельная единица измерения используется для площади, объема, длины и т. д. Каждая единица определяется при выборе того или иного эталона. Но система единиц значительно удобнее, если в ней в качестве основных выбрано всего несколько единиц, а остальные определяются через основные. Например, если единицей длины является метр, то единицей площади будет квадратный метр, объема - кубический метр, скорости - метр в секунду и т. д.

Основными единицами физических величин в Международной системе единиц (СИ) являются: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), кандела (кд) и моль (моль).

Существуют также производные единицы СИ, у которых есть собственные наименования:

И змерения . Для получения точного, объективного и легко воспроизводимого описания физической величины используют измерения. Без измерений физическую величину нельзя охарактеризовать количественно. Такие определения, как «низкое» или «высокое» давление, «низкая» или «высокая» температура отражают лищь субъективные мнения и не содержат сравнения с эталонными величинами. При измерении физической величины ей приписывают некоторое численное значение.

Измерения осуществляются с помощью измерительных приборов. Существует довольно большое количество измерительных приборов и приспособлений, от самых простых до сложных. Например, длину измеряют линейкой или рулеткой, температуру - термометром, ширину - кронциркулем.

Измерительные приборы классифицируются: по способу представления информации (показывающие или регистрирующие), по методу измерений (прямого действия и сравнения), по форме представлений показаний (аналоговый и цифровой), и др.

Для измерительных приборов характерны следующие параметры:

Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, на которой рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения).

Порог чувствительности - минимальное (пороговое) значение измеряемой величины, различаемое прибором.

Чувствительность - связывает значение измеряемого параметра и соответствующее ему изменение показаний прибора.

Точность - способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя.

Стабильность - способность прибора поддерживать заданную точность измерений в течение определенного времени после калибровки.

Глава 4

Изучение величин в начальной школе

Лекция 15,

Основные величины, изучаемые

в начальной школе

1. Понятие величины

3. Масса и емкость.

4. Площадь.

6. Скорость.

7. Действия с именованными числами.

Понятие величины

В математике под величиной понимают такие свойства предме­тов, которые поддаются количественной оценке. Количественная оценка величины называется измерением. Процесс измерения пред­полагает сравнение данной величины с некоторой мерой, приня­той за единицу при измерении величин этого рода.

К величинам относят длину, массу, время, емкость (объем), пло­щадь и др.

Все эти величины и единицы их измерения изучаются в началь­ной школе. Результатом процесса измерения величины является определенное численное значение, показывающее - сколько раз вы­бранная мера «уложилась» в измеряемую величину.

В начальной школе рассматриваются только такие величины, результат измерения которых выражается целым положительным числом (натуральным числом). В связи с этим, процесс знакомст­ва ребенка с величинами и их мерами рассматривается в методике как способ расширения представлений ребенка о роли и возмож­ностях натуральных чисел. В процессе измерения различных ве­личин ребенок упражняется не только в действиях измерения, но и получает новое представление о неизвестной ему ранее роли на­турального числа. Число - это мера величины, и сама идея числа

была в большой мере порождена необходимостью количественной
оценки процесса измерения величин. ,

При знакомстве с величинами можно выделить некоторые об­щие этапы, характеризующиеся общностью предметных действий ребенка, направленных на освоение понятия «величина».

На 1-ом этапе выделяются и распознаются свойства и качества предметов, поддающихся сравнению.

Сравнивать без измерения можно длины (на глаз, приложени­ем и наложением), массы (прикидкой на руке), емкости (на глаз), площади (на глаз и наложением), время (ориентируясь на субъек­тивное ощущение длительности или какие-то внешние признаки этого процесса: времена года различаются по сезонным признакам в природе, время суток - по движению солнца и т. п.).

На этом этапе важно подвести ребенка к пониманию того, что есть качества предметов субъективные (кислое - сладкое) или объ­ективные, но не позволяющие провести точную оценку (оттенки цвета), а есть качества, которые позволяют провести точную оцен­ку разницы (на сколько больше - меньше).

На 2-ом этапе для сравнения величин используется промежу­точная мерка. Данный этап очень важен для формирования пред­ставления о самой идее измерения посредством промежуточных мер. Мера может быть произвольно выбрана ребенком из окружаю­щей действительности для емкости - стакан, для длины - кусочек шнурка, для площади - тетрадь и т. п. (Удава можно измерять и в Мартышках, и в Попугаях.)

До изобретения общепринятой системы мер человечество ак­тивно пользовалось естественными мерами - шаг, ладонь, локоть и т. п. От естественных мер измерения произошли дюйм, фут, ар­шин, сажень, пуд и т. д. Полезно побуждать ребенка пройти этот этап истории развития измерений, используя естественные меры своего тела как промежуточные.

Только после этого можно переходить к знакомству с общепри­нятыми стандартными мерами и измерительными приборами (ли­нейка, весы, палетка и т. д.). Это будет уже 3-й этап работы над знакомством с величинами.

Знакомство со стандартными мерами величин в школе связыва­ют с этапами изучения нумерации, поскольку большинство стан­дартных мер ориентировано на десятичную систему счисления: 1 м = 100 см, 1 кг = 1000 г и т. п. Таким образом, деятельность измерения в школе очень быстро сменяется деятельностью преоб­разования численных значений результатов измерения. Школьник практически не занимается непосредственно измерениями и рабо­той с величинами, он выполняет арифметические действия с за­данными ему условиями задания или задачи численными значе-

ниями величин (складывает, вычитает, умножает, делит), а также занимается так называемым переводом значений величины, выра­женной в одних наименованиях, в другие (переводит метры в сан­тиметры, тонны в центнеры и т. п.). Такая деятельность фактически формализует процесс работы с величинами на уровне численных преобразований. Для успешности этой деятельности нужно хоро­шо знать наизусть все таблицы соотношений величин и хорошо владеть приемами вычислений. Для многих школьников эта тема является трудной только по причине необходимости знать наизусть большие объемы численных соотношений мер величин.

Наиболее сложна в этом плане работа с величиной «время». Дан­ная величина сопровождается наибольшим количеством чисто услов­ных стандартных мер, которые не только надо запомнить (час, минута, день, сутки, неделя, месяц и т. п.), но и выучить их соот­ношения, которые заданы не в привычной десятичной системе счис­ления (сутки - 24 часа, час - 60 минут, неделя - 7 дней и т. п.).

В результате изучения величин учащиеся должны овладеть сле­дующими знаниями, умениями и навыками:

1) познакомиться с единицами каждой величины, получить на­
глядное представление о каждой единице, а также усвоить соотно­
шения между всеми изученными единицами каждой из величин,
т. е. знать таблицы единиц и уметь их применять при решении прак­
тических и учебных задач;

2) знать, с помощью каких инструментов и приборов измеряют
каждую величину, иметь четкое представление о процессе измере­
ния длины, массы, времени, научиться измерять и строить отрез­
ки с помощью линейки.

Длина

Длина - это характеристика линейных размеров предмета (про­тяженности).

С длиной и с единицами ее измерения дети знакомятся на про­тяжении всех лет обучения в начальной школе.

Первые представления о длине дети получают в дошкольном возрасте, они выделяют линейную протяженность предмета: дли­ну, ширину, расстояние между предметами. К началу обучения в школе дети должны правильно устанавливать отношения «шире - уже», «дальше - ближе», «длиннее - короче».

В 1 классе с первых уроков математики дети выполняют зада­ния по уточнению пространственных представлений: что тоньше, книга или тетрадь; какой карандаш длиннее; кто выше, кто ниже. В 1 классе дети знакомятся с первой единицей длины - это санти­метр.

Сантиметр - метрическая мера длины. Сантиметр равен од­ной сотой доле метра, десятой доле дециметра. Записывается так: 1 см (без точки).

В 1 классе дети получают наглядное представление о сантимет­ре. Они выполняют следующие задания:

1) измеряют длину полосок с помощью модели сантиметра;

2) измеряют длину полосок с помощью линейки.

Чтобы измерить длину полоски, надо приложить к ней линей­ку так, чтобы начало полоски соответствовало цифре 0 на линей­ке. Число соответствующее концу полоски и есть ее длина.

Дети выполняют следующие виды заданий:

1) сравнение длин полосок с помощью мерок произвольной длины:

Сравни длины отрезков:

При выполнении задания ребенок ссылается на счет мерок: боль­ше мерок уложилось по длине отрезка, значит отрезок длиннее.

2) нахождение равных и неравных отрезков; определение, на
сколько один отрезок больше или меньше другого;

3) измерение отрезков и их сравнение с помощью линейки (из­
мерить длину отрезка; сравнить длины отрезков, начертить отре­
зок заданной длины).

Во 2 классе дети знакомятся с такими единицами измерения длины как дециметр и метр.

Дециметр - метрическая мера длины. Дециметр равен одной десятой доле метра. Записывается так: 1 дм (без точки).

Дети получают наглядное представление о дециметре как об от­резке равном 10 см и выполняют задания следующего характера:

1) измерение предметов с помощью модели дециметра (альбом,
книга, парта);

2) вычерчивание в тетради отрезка длиной 1 дм;

3) сравнение изученных величин:

1 дм * 1 см 14 см* 4 дм

4) преобразование величин:

Заполни пропуски:

2 дм = ...см

В основе выполнения заданий на сравнение и преобразование величин лежит знание соотношения: 1 дм = 10 см

Метр - основная мера длины. Метр введен в употребление в конце XVIII в. во Франции.

Во 2 классе дети получают наглядное представление о метре и знакомятся с основными метрическими соотношениями:

10 дм - 1м; 100см=1м

Дети учатся обозначать новую единицу длины: м (без точки), измерять предметы с помощью новой единицы длины (шнур, доска, класс). В качестве инструмента используется метровая линейка или портновская лента.

Учащиеся выполняют следующие задания:

1) сравнение:

Поставь знак сравнения 1 м * 99 см 1 м * 9 дм

2) преобразование величин:

Вырази единицы величин одного наименования через другие:

3 м 2 дм = ... дм

Выполняя преобразования, дети используют таблицы соотно­шений единиц длины: 1 м = 10 дм, 3 м - это в 3 раза больше, значит, 3 м = 30 дм, да еще 2 дм - всего получается 32 дм.

Заполни пропуски: 56 дм = ... м... дм

Рассуждение: 56 дм - столько метров, сколько в числе 56 десятков.

В прежних учебниках системы 1-4 с километром дети знако­мились в 3 классе, в новом издании этого учебника (2001) кило­метр изучают в 4 классе.

Километр - это метрическая мера длины. Километр равен 1000 м. Записывается так 1 км (без точки). Детей можно познакомить с тем, что «кило» в переводе на русский обозначает «тысяча», «ки­ло-метр» - тысяча метров. Довольно трудно дать наглядное пред­ставление о километре, поскольку это достаточно большая мера длины. Учителя часто предлагают такой образ: размотаем катуш­ку ниток, а потом представим себе, что размотано 10 катушек ниток и вытянуто в длину - это и есть километр (стандартная катушка содержит 100 м). Полезно проделать такой опыт хотя бы с одной катушкой, поскольку ребенку трудно представить себе даже дли­ну катушки ниток, не говоря уже о километре:

Сравни: Заполни пропуски:

1 км * 1000 м 1 000 см = ... м

2 м 50 см * 2 м 5 см 5 000 м =... км

В 4 классе в задания для преобразования и сравнения величин вводится новая единица:

Миллиметр - метрическая мера длины. Миллиметр равен од­ной тысячной доле метра, т. е. десятой доле сантиметра. Записыва­ется так: 1 мм (без точки).

1 см - 10 мм

Школьники выполняют задания вида:

1) измерение предметов (гвоздь, шуруп), выражение результа­
тов в миллиметрах;

2) вычерчивание отрезков разной длины: (9 мм, 6 мм, 2 см 3 мм);

3) преобразование величин:

Заполни пропуски: 620 мм = ... см

Рассуждение: в 620 мм столько сантиметров, сколько в числе 620 десятков.

Заполни пропуски: 72 км 276 м = ... м

Рассуждение: вначале переводим километры в метры: 1 км = 1000 м, 72 км = 72 000 м да еще 276 м - 72 276 м

4) сравнение:

Сравни: 1 км * 100 м 7200 мм * 72 км

В 4 классе составляется сводная таблица:
1 км = 1000 м 1 м = 100 см 1 см = 10 мм

1 м = 10 дм 1 дм = 10 см

После составления данной таблицы детям предлагают задания на подбор подходящих единиц измерения:

Заполни пропуски: 1... = 10 ... 1... = 100 ... 1... = 1000 ...