Россия, Долинск
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Организационный момент
Проверка знаний
Объяснение материала
Закрепление изученного
Итоги урока
Была в сети 04.06.2018 16:08
Середа Татьяна Николаевна
Преподаватель физики математики
61 год
2 621
26 440 
Местоположение
Специализация
Лабораторные работы
Категория:
Физика
13.05.2018 18:24
Просмотр содержимого документа
«1_Титульный лист ЛР»
Просмотр содержимого документа
«Перечен ЛР»
Просмотр содержимого документа
«Поясн записк»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Настоящие методические указания по выполнению лабораторных работ, практических занятий предназначены для студентов по дисциплине
| 39.01.01Социальный работник. |
|
|
Содержание лабораторных работ направлено на:
- обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплины;
- формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;
- развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных;
- выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.
1.Представленные лабораторные работы по дисциплине
выполняются после изучения теоретического учебного материала разделов физики.
(таблица 1).
2.Методические указания по проведению лабораторных работ ориентированы на достижение следующих целей:
- экспериментальное подтверждение и проверку существенных теоретических положений, закономерностей;
- экспериментальное установление свойств веществ, их качественных и количественных характеристик;
- экспериментальное наблюдение развития явлений, процессов;
- ознакомление с методами проведения эксперимента;
- формирование практических умений и навыков обращения с различными приборами, установками, лабораторным оборудованием, аппаратурой, которые составляют часть профессиональной практической подготовки;
- развитие исследовательских умений – (наблюдать, сравнивать, анализировать, устанавливать зависимость, делать выводы и обобщения, оформлять результаты).
Они охватывают весь круг профессиональных умений, на которые ориентирована данная дисциплина.
На лабораторных работах студенты овладевают первоначальными профессиональными умениями и навыками, которые в дальнейшем закрепляются и совершенствуются в процессе учебной и профессиональной практики.
Перед выполнением лабораторных работ осуществляется проверка знаний студентов – их теоретическая готовность к выполнению заданий, а также инструктаж по выполнению этих заданий.По окончанию работ проводится обсуждение итого в выполнения работ.
Формы организации обучающихся на лабораторных работах фронтальная, групповая, индивидуальная.
Оценки за выполнение лабораторных работ выставляются по пятибалльной системе (или в форме зачета) и учитываются как показатели текущей успеваемости студентов.
Структура оформления лабораторных работ.
Выполнение лабораторных работ позволяет реализовать требования к уровню подготовки выпускников, предъявляемых соответствующих стандартов.
Лабораторные работы значительно повышают качественный уровень знаний, повышают мотивацию к изучению дисциплины, дают возможность обучающимся более полно осознать необходимость практической значимости приобретенных умений, навыков, а также использование их в профессиональной деятельности.
Учебная работа по физике – комплексная: это изучение теории, решение задач и, что особенно важно, практическая проверка законов при выполнении лабораторных работ. По заочной форме обучения учебных аудиторных часов немного, поэтому с целью оптимизации учебного процесса в данном издании выделены основные части лабораторного практикума и важнейшие типы лабораторных работ. Выполнение представленных лабораторных работ позволяет, в целом, достаточно широко охватить физический практикум по механике, молекулярной физике, электромагнетизму, колебаниям и волнам, оптике и составить целостное представление о методах физического исследования и практического проявления законов физики.
При измерениях физических величин выполняются три последовательные операции:
1) создание экспериментальных условий, 2) наблюдение, 3) отсчет.
Создание экспериментальных условий, при которых проводятся измерения (постоянная величина напряжения или давления, значительный перепад температур, малые крутильные колебания и т.д.), осуществляется с помощью приборов, специализированных установок, электрических схем и т.п.Отсчет следует за наблюдением и производится, как правило, по шкале с некоторым масштабом. В результате появляются “первичные экспериментальные данные”. Обработка результатов эксперимента и позволяет определить измеряемую величин
ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Под измерением понимается сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения.
Измерения делятся на прямые и косвенные. При прямых измерениях определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах. Примеры: измерение длины линейкой, измерение масс с помощью набора разновесов на рычажных весах, измерение силы электрического тока амперметром.
При косвенных измерениях измеряемая величина вычисляется из результатов прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной определенной функциональной зависимостью. Примеры: измерение скорости тела v с использованием формулы v = s/t , где s – пройденный телом путь за время t при равномерном прямолинейном движении; измерение скорости свободного падения g при колебаниях математического маятника по известной формуле 
, где ℓ – длина математического маятника, Т – период колебаний математического маятника. Величины s, t, ℓ, T определяются в прямых измерениях.
Физические величины являются вполне определенными, неслучайными (толщина пластины, разность температур, время между двумя событиями). Однако в процессе измерения из-за влияния различных случайных факторов (колебания почвы, перепады температуры и давления, изменение положения экспериментатора при отсчете по шкале и т.д.) результаты измерения – случайные величины. Основная задача при проведении измерений – указать наиболее точное значение измеряемой величины и ошибку (погрешность) измерения. Например, при измерении фокусного расстояния линзы f получено: f = (81 + 1) мм. Это означает, что наиболее точное значение фокусного расстояния равно 81 мм, а ошибка определения f – 1 мм.
Величина погрешности используется при сравнительном анализе экспериментальных данных, позволяющем сделать обоснованный вывод. Например, необходимо установить, зависит ли сопротивление проволочной катушки от температуры. Измеренное сопротивление катушки оказалось равным 18,22 Ом при температуре 15С и 18,31 Ом при 25С. Следует ли придавать значение разнице этих величин? Если ошибка составляет 0,01 Ом, то разница значима, если ошибка равна 0,10 Ом, то – незначима. Для первого случая вывод: сопротивление катушки зависит от температуры. Во втором случае вывод: сопротивление катушки не зависит от температуры в пределах погрешности измерения.
Ошибки (погрешности) измерения делятся на два типа: систематические и случайные.
Систематическая ошибка – ошибка, которая остается постоянной на протяжении всей серии измерений. Систематические погрешности, как правило, обусловлены: 1) неисправностью измерительных приборов, 2) ошибочностью выбранного метода измерений, 3) упущениями со стороны наблюдателя. Их можно уменьшить, относясь критически к методам измерения и строго следя за исправным состоянием приборов. Если на измерительном инструменте не указана погрешность измерения, то за величину систематической ошибки принимается половина цены деления шкалы.
Случайная ошибка – ошибка, которая изменяется произвольным образом от одного измерения к другому, в равной степени может быть как положительной, так и отрицательной. Случайные ошибки оцениваются методами математической статистики. Рассмотрим некоторые положения этой теории.
Прямые измерения
Обозначим истинное значение некоторой физической величины через x. Результаты n отдельных измерений – х
, х
,…, х
(случайные величины). Тогда абсолютной ошибкой хi i-го измерения называется разность: х
= х – х. Абсолютные ошибки также являются случайными величинами. Огромное количество опытных фактов, накопленных в экспериментальной физике, позволяет установить два основополагающих предположения относительно абсолютных ошибок измерения:
1. При большом числе измерений случайные абсолютные ошибки одинаковой величины, но разного знака встречаются одинаково часто.
2. Большие (по абсолютной величине) погрешности встречаются реже, чем малые, т.е. вероятность появления погрешности уменьшается с ростом величины погрешности.
Эти два предположения лежат в основе теории ошибок.
Найдем наиболее точную оценку величины х. С этой целью проведем ряд преобразований. Величины отдельных измерений можно выразить так:
х = х - х1;
х= х - х2;
……………
хn = х - хn .
Почленное сложение всех равенств дает: 
.
Отсюда для х получим
,
где 
– среднее арифметическое из n измерений.
Из предположения 1 при n следует: 
.
Поэтому при бесконечно большом числе измерений x = x. Однако в реальном эксперименте число измерений всегда ограничено, т.е. x x . При обработке результатов измерений в качестве наиболее точного значения величины х принимается среднее арифметическое из n измерений.
Для оценки отклонения истинного значения х от среднего арифметического рассмотрим некоторые понятия теории вероятности.
Случайная величина может быть дискретной (выпадение герба монеты или какой-либо грани кубика при подбрасывании), т.е. принимать ряд дискретных значений, или непрерывной (температура в помещении).
Для дискретной величины: если в N опытах случайная величина появляется Ni раз, то вероятность Р появления этой величины равна
.
П
ример. Если подбросить монету 10 раз, то пусть герб выпадет 3 раза и vi = 0,3 (vi= Ni / N – относительная частота появления герба в опыте). Но если подбросить монету 105 раз, то vi будет очень близко к 0,5. Если подбросить 1010 раз, то vi будет еще ближе к 0,5. Таким образом, величина 0,5 – вероятность появления герба в опыте. Понятие вероятности справедливо для случайных процессов. Мы не знаем, появится ли данное событие (выпадение герба) в опыте, но мы характеризуем появление этого события понятием вероятности и численным значением вероятности.
Если случайная величина х – непрерывная, то ставится вопрос: какова вероятность того, что случайная величина окажется в опыте в определенном бесконечно малом интервале dx около некоторого значения хi .
Эта вероятность пропорциональна ширине интервала dx и зависит от значения xi , т.е. dP(x) = y(x)dx. За вероятность появления случайной величины х в интервале dx около значения xi dP(xi) = y(xi) dx принимают относительную частоту появлений этой величины в интервале dx около значения xi, когда число измерений стремится к бесконечности.
Главную роль в описании случайной величины, распределенной непрерывно, играет функция y(x), которая называется функцией распределения вероятностей.
В математической статистике показано, что при выполнении предположений 1 и 2 функция распределения имеет вид (на рис.1 представлен график этой функции): 
, где 2 – дисперсия распределения.
Распределение случайной величины такого типа называется нормальным распределением, или распределением Гаусса.
Как видно из рис. 1, дисперсия показывает, насколько широко разбросаны значения случайной величины относительно среднего значения.
Из теории математической статистики следует, что при n измерениях наиболее точную оценку дисперсии дает выражение
.
Величина Sx называется среднеквадратичной погрешностью отдельного измерения.
С
реднеквадратичная погрешность отдельного измерения характеризует разброс результатов единичных измерений около среднего значения. Но главная цель – оценить, насколько среднее значение близко к истинному. Если для этого рассмотреть серии измерений из n1 опытов, n2 и т.д., то в каждой серии можно определить x1, x2, x3 и т.д. Эти средние значения будут отличаться друг от друга, и, более того, совокупность этих средних значений представляет собой набор случайных величин. Эти случайные величины также распределены по нормальному закону, который и будет характеризовать отличие x от истинного, но с другой дисперсией 2. В теории математической статистики показано, что наилучшей оценкой распределения средних значений является величина
.
Величина 
называется среднеквадратичной погрешностью среднего. Величины и связаны соотношением 
, причем – величина постоянная, так как характеризует разброс результатов отдельных измерений. Поэтому, чем больше число измерений, тем меньше среднеквадратичная погрешность среднего и тем меньше различие между и истинным значением х. При выполнении лабораторных работ число измерений обычно равно 5 10.
Характеристикой того, как сильно среднее арифметическое значение отличается от истинного, служит доверительный интервал, для которого известно, с какой вероятностью истинное значение может находиться внутри этого интервала. Величина этой вероятности выбирается экспериментатором и называется надежностью. При выполнении лабораторных работ рекомендуется надежность , равная 0,95. Величина доверительного интервала х с заданной надежностью равна
,
где t(n) – коэффициент Стьюдента, который можно найти в таблице для n измерений и надежности . Окончательный результат записывается в форме х = х + х с надежностью . При заметной величине систематической погрешности ошибки объединяют по формуле
,
где 
; – систематическая погрешность прибора.
Часто для оценки погрешности используют относительную ошибку Е, которая определяется выражением 
или в процентах: 
.
Косвенные измерения
В математической статистике показано, что результат косвенных измерений z и погрешность косвенных измерений z (доверительный интервал), если зависимость имеет вид z = f(x,y,…), определяются выражениями
,
,
где , , … – результат прямых измерений; x, y, … – доверительные интервалы величин x, y, …, полученных в прямых измерениях. Результаты косвенных измерений записываются окончательно в виде z = z z, 
.
Ниже в табл. 1 представлены выражения z и z для ряда наиболее часто встречающихся зависимостей.
Таблица 1
| Вид функции | Среднее значение | Погрешность (z либо z/z) |
| z = x y | z = x у |
|
| z = x y z = x/y, z = y/x | z = x у z = x/у, z = у/x |
|
| z = xn | z = (x)n |
|
| z = ℓn x | z = ℓn x |
|
| z = ℓx | z = ℓx |
|
Представление экспериментальных результатов
Полученные в опыте значения измеряемой величины заносятся, как правило, в таблицу либо представляются в виде графика.
В табл. 2 указываются единицы измерения физических величин и десятичный множитель.
Таблица 2
| № п/п | Материал | , Н/м2 | ℓ/ℓ0 | Е10-10, Н/м2 |
| 1 | Латунь |
|
|
|
| 2 | Алюминий |
|
|
|
П
редставление результатов измерений в виде графиков необходимо для наглядности и определения ряда величин. Масштаб выбирается таким, чтобы, во-первых, экспериментальные точки не сливались, во-вторых, обозначался простыми числами (10, 100, 0,1 и т.д. единиц соответствовали 1 см), в-третьих, занимал размеры около страницы. По осям откладываются деления и указываются символы величин и их единицы измерения. Погрешности изображаются в виде отрезков длиной в доверительный интервал. На рис. 2 представлен график зависимости углового ускорения ε от момента внешних сил М маятника Обербека, полученный в лабораторной работе “Изучение динамики вращательного движения твердого тела”.
В физике широко распространена линейная зависимость между величинами, в том числе и между теми, которые изучаются экспериментально. В этом случае наилучший вид аппроксимирующей прямой может быть выбран методом наименьших квадратов. Рассмотрим этот метод.
Пусть в эксперименте в n измерениях получены пары значений (x1, y1), (x2, y2), … , (xn, yn), отвечающие зависимости y = ax + b, параметры a и b которой должны быть найдены. Предполагается, что с погрешностями определена лишь совокупность значений y. Тогда отклонение в каждом i-м изменении значения аппроксимирующей прямой от экспериментально полученного yi составляет: yi – axi – b. Наилучшие значения a и b выбираются так, чтобы сумма квадратов ошибки 
была минимальной. Из условия минимума следует
Для определения a и b получается система из двух уравнений
Отсюда вытекают формулы для искомых a и b
.
Приближенные вычисления
Результат измерений представляет собой приближенное число, точность которого определяется ошибкой.
Пусть, например, в опыте с математическим маятником погрешность определения ускорения свободного падения равна 0,05 м/с2, а g равно 9,83 м/с2. Результат записывается в виде g = 9,83 0,05 м/с2. Очевидно, что вычислять результат опыта с точностью до тысячных долей не имеет смысла, так как ошибка составляет сотые доли, и тем более бесполезно указывать тысячные доли при записи результата.
Полученное число (результат измерений) – приближенное, последняя цифра – сомнительная, а остальные верные. Так получается при любых измерениях.
При записи окончательного результата оставляют только значащие цифры (верные и сомнительную цифры). Если приближенное число входит в расчетную формулу, в нем сохраняют одну “неверную” цифру. Далее пользуются правилами вычислений с приближенными числами и правилами округления.
Контрольные вопросы:
1. Как определяется величина систематической ошибки?
2. Как определяется величина случайной ошибки прямых измерений? На что указывает величина доверительного интервала?
3. Выразить доверительный интервал величины z, полученной при косвенных измерениях, через доверительные интервалы величин x, y, t, r, u, v, h, полученных в прямых измерениях для следующих зависимостей:
а) z = r2 h; б) z = r(x2 – y2)/t4(u2 – v2); в) z = x2 cos y.
4. Как изобразится на графике погрешность величины, отложенной вдоль оси абсцисс?
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет студента по лабораторной работе составляется по следующей схеме: 1. Титульный лист. 2. Цель работы. 3. Оборудование. 4. Теоретическое введение. 5. Методика проведения эксперимента. 6. Экспериментальная часть. 7. Обработка результатов измерения. 8. Выводы.
Титульный лист оформляется на первой странице отчета. В центральной части этой страницы указываются номер лабораторной работы и ее название. Ниже (справа) фамилия исполнителя, номер группы и дата проведения измерений. В правом нижнем углу – три короткие строчки для подписи преподавателя: “к работе допущен”, “работа выполнена”, “работа защищена”. Со второй страницы следует описание остальных разделов отчета. Пункты 1 – 5 выполняются до начала выполнения лабораторной работы, пункт 6 – в лаборатории, пункты 7 – 8 после получения экспериментальных данных.
Теоретический материал, схемы, рисунки должны быть представлены в отчете в объеме, необходимом для осмысленного выполнения лабораторной работы. Рисунки и схемы выполняются с применением чертежных принадлежностей. Графики представляются на миллиметровой бумаге и вклеиваются в отчет.
По заочной форме обучения на выполнение лабораторных работ выделяется малый объем учебных аудиторных часов. Поэтому студентам-заочникам необходимо самостоятельно до начала занятий детально изучить описание лабораторной работы, используя дополнительно список рекомендуемой литературы. Качество своей подготовки студенты должны проверять, отвечая на контрольные вопросы. Домашняя самоподготовка студента-заочника “отражается” письменно в той части отчета, которая оформляется до начала выполнения лабораторной работы (пункты 1 – 5).
1. МЕХАНИКА
В лаборатории механики учащиеся применяют разнообразные измерительные инструменты в сочетании с действием автоматизированных установок. Лабораторные работы по механике направлены на освоение студентами методов статистической обработки данных физического эксперимента, методов исследования основных закономерностей поступательного и вращательного движения тел. Также изучаются свойства ряда важнейших механических величин.
Лабораторная работа № 1-1
Исследование распределения результатов физических измерений
Цель работы: определение параметров распределения результатов измерений и получение приближенного вида функции распределения.
Оборудование: микрометр, штангенциркуль, набор цилиндров.
Введение
Набор цилиндров (100 … 200 шт.), используемый в данной лабораторной работе – это совокупность одинаковых объектов, изготовленных в одинаковых условиях. Поэтому при измерении высоты (или диаметра) цилиндров, казалось бы, должна получаться одна и та же физическая величина. Однако в силу влияния большого количества причин, действующих случайно, совокупность высот цилиндров представляет собой набор случайных величин, моделирующих разброс результатов отдельных измерений в физическом эксперименте.
Это распределение характеризуется параметрами:
1) среднее арифметическое значение высоты 
;
2) дисперсия 
;
3) среднеквадратичная погрешность 
(где n – число измерений).
Если бы число измерений было бесконечно большим, то h совпадало бы с истинным значением высоты цилиндра, а Sn c . График распределения отдельных значений hi относительно h имел бы вид, подобный рис. 1. на с. 8. Число измерений ограничено, но и в этом случае удается получить приближенный вид функции распределения результатов измерений, построив гистограмму (столбчатую диаграмму).
Для построения гистограммы необходимо отрезок hmax – hmin (где hmax – максимальное из измеренных значений высот цилиндра, hmin – минимальное из измеренных значений высот цилиндра) разбить на N равных интервалов величины h, подсчитать число “попаданий” ni значений высот цилиндров в каждый интервал и относительную частоту попаданий в каждый интервал fi = ni / n.
Если значение высоты цилиндра попадает на границу интервалов, то этот цилиндр учитывается в правом интервале. Для количественного сравнения кривой Гаусса с гистограммой в последней по оси ординат необходимо отложить величину оценки плотности вероятности каждого интервала 
. Проделанные разбиения и расчеты в табличной форме имеют вид:
| Число интервалов | Интервал | ni |
| ni/(n·Δh) |
| 1 | hmin h1 | n1 | f1 | f1/Δh |
| 2 | h1 h2 | n2 | f2 | f2/Δh |
| . | …………. | … | … | … |
| № | hN-1 hmax | nN | fN | fN/Δh |
П
о значениям, представленным в таблице, строится гистограмма (см. рисунок). Как видно из рисунка, гистограмма – это совокупность прямоугольников, у которых одна сторона у всех равна ширине интервала Δh, а вторая – частоте попадания значений высот цилиндров в соответствующий интервал.
Порядок выполнения работы
Измерить высоты 100 … 200 цилиндров и результаты внести в отчет.
1.Определить по полученным значениям высот цилиндров: максимальное из измеренных значений высот цилиндров, минимальное из измеренных значений высот цилиндров, среднее значение высоты цилиндров, дисперсию распределения, среднеквадратичную погрешность распределения.
Разбить отрезок hmax – hmin на 6 8 интервалов. Определить число попаданий и относительную частоту попаданий для каждого интервала. Полученные значения представить в табличной форме подобно таблице выше.
Построить гистограмму для распределения относительной частоты попаданий fi на миллиметровой бумаге.
Построить гистограмму оценки плотности вероятности ni/(n·Δh). Изобразить пунктиром там же Гауссову кривую по рассчитанным в п.2 значениям h и 2, воспользовавшись формулой
.Сравнить Гауссову кривую с гистограммой оценки плотности вероятности и проанализировать полученные результаты.
Контрольные вопросы
1. Как построить гистограмму?
2. Чем определяется число интервалов, на которое разбивается отрезок hmax – hmin при построении гистограммы?
3. Как в эксперименте добиться того, чтобы гистограмма точнее отображала функцию распределения результатов эксперимента.
4. Укажите способ определения дисперсии по известному виду кривой функции распределения.
Список рекомендуемой литературы
1. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. – М.: Наука, 1965. – 511 с.
2. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. Т. 1. – М.: Наука, 1989. – 352 с.
3. Физический практикум. Механика и молекулярная физика / Под ред. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1967. – 352 с.
4. Методические указания к лабораторным работам по физике с обработкой результатов экспериментов на персональном компьютере/ Сост. О.Я. Бутковский, В.Н. Кунин; Под ред. В.С. Плешивцева. Владим. гос. ун-т. – Владимир, 1999. – 44 c.
Перечень лабораторных работ по физике
1.Исследование движения тела под действием постоянной силы
2.Изучения закона сохранения импульса
3.Сохранение механической энергии при движении тела под действием силы тяжести и упругости
4.Сравнение работы силы с изменением кинетической энергии тела
5.Изучение законов сохранения на примере удара шаров и баллистического маятника
6.Изучение особенностей силы трения (скольжения)
7.Измерение влажности воздуха
8.Измерение поверхностного натяжения жидкости
9.Наблюдение процесса кристаллизации, Изучение деформации растяжения
10.Изучение теплового расширения твёрдых тел
11.Изучение особенностей теплового расширения воды
12.Изучения закона Ома для участка цепи, последовательного и параллельного соединения проводников
13.Изучение закона Ома для полной цепи
14.Изучения явления электромагнитной индукции
15.Определение коэффициента полезного действия электрического чайника
16.Определение температуры нити лампы накаливания
17.Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника напряжения
18.Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного ) маятника от длины нити (или массы груза)
19.Индуктивные и емкостные сопротивления в цепи переменного тока
20.Изучения изображения предметов в тонкой линзе
21.Изучение интерференции и дифракции света
22.Градуировка спектроскопа и определение длины волны спектральных линий.
Просмотр содержимого документа
«лабор р№11»
Лабораторная работа № 11.
«Измерение модуля упругости Юнга».
Цель: Определить модуль упругости резины. Сделать вывод о совпадении полученного результата со справочным значением.
Оборудование: штатив, кусок резинового шнура, набор грузов, линейка.
Методическое указание.
Подвесьте резиновый шнур с помощью штатива. Измерьте расстояние между метками на шнуре l0.
Прикрепите к свободному концу шнура грузы. Вес грузов равен силе упругости F, возникающей в шнуре при деформации растяжения.
Измерьте расстояние между метками при деформации шнура l.
l0
l
Рассчитайте модуль упругости резины, используя закон Гука: σ = Е . ε, где σ
– механическое напряжение, S = π . d2 - площадь сечения шнура, d – диаметр шнура,
ε = Δl = (l – l0) – относительное удлинение шнура.
l l
4
. F = E . (l – l0) E = 4 . F . l0 , где π = 3,14; d = 5 мм = 0,005 м.
π . d2 l π.d2.(l –l0)
Результаты занесите в таблицу:
| Длина шнура без деформации l0, м | Длина растянутого шнура l, м | Диаметр шнура d, м | Сила упругости F, Н | Модуль упругости Е, Па |
|
|
|
|
|
|
Сравните полученное значение модуля упругости со справочным значением:
Еспр. = 8 . 108 Па.
Сделайте вывод.
Просмотр содержимого документа
«Лабор р№24»
Лабораторная работа№24
Работа 1. Цель работы: познакомиться с устройством и принципом действия камеры Вильсона, сформировать элементарные навыки и умения анализировать фотографии треков заряженных частиц.
Оборудование: фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона.
Методические указания:
Студенты сообщают основные сведения о методах наблюдения и регистрации заряженных частиц. Самостоятельно студенты изучают устройство и принцип действия камеры Вильсона. Треки заряженных частиц в камере Вильсона представляют собой цепочки микроскопических капелек жидкости (воды или спирта), образовавшиеся вследствие конденсации пересыщенного пара этой жидкости на ионах. Длина трека зависит от начальной энергии заряженной частицы и плотности окружающей среды. Толщина трека зависит от заряда и скорости частицы: она тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше её скорость. При движении заряженной частицы в магнитном поле трек её получается искривлённым. По изменению радиуса кривизны трека можно определить направление движения заряженной частицы и изменение её скорости.
Работа 2. Цель работы: познакомиться с устройством и принципом действия пузырьковой камеры, сформировать элементарные навыки и умения анализировать фотографии треков заряженных частиц.
Оборудование: фотографии треков заряженных частиц, полученных в пузырьковой камере, учебник ( физика 11класс.)
Самостоятельно изучить устройство и принцип действия пузырьковой камеры по учебнику.
Работа 3. Цель работы: познакомиться с методом толстослойных фотоэмульсий, сформировать элементарные навыки и умения анализировать фотографии треков заряженных частиц.
Оборудование: фотографии треков заряженных частиц, полученных в фотоэмульсии, учебник.
Самостоятельно познакомиться с методом толстослойных фотоэмульсий
по учебнику.
Работа 4. Цель работы: получить экспериментальные навыки в чтении фотографий движения заряженных частиц, сфотографированных в камере Вильсона.
Приборы и материалы: фотографии треков, прозрачная бумага (калька) или копировальная бумага, угольник, циркуль или лекало, карандаш.
Трек заряженной частицы в камере Вильсона представляет собой цепочку из микроскопических капелек воды или спирта, образовавшихся вследствие конденсации пересыщенных паров этих жидкостей на ионах. Ионы образуются в результате взаимодействия заряженной частицы с атомами и молекулами паров и газов, находящихся в камере.
На фотографии видны треки частиц, движущихся в магнитном поле индукцией В = 2,2 Тл. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости фотографии. Нижний трек принадлежит протону, имеющему начальную энергию 1,6 МэВ.
Порядок выполнения работы № 4
1. С помощью кальки или копировальной бумаги перечертите треки частиц и масштаб фотографии.
2. Определите направление движения частиц и направление силовых линий магнитного поля. Объясните, почему трек протона к концу пробега становится толще.
3. По величине энергии протона вычислите отношение его полной массы к массе покоя и покажите, что изменением массы следует пренебречь.
4. Зная, что верхний трек принадлежит частице, имеющей одинаковую с протоном начальную скорость, определите отношение заряда к массе для этой частицы. Какой частице принадлежит этот трек? Почему он толще трека протона?
5. Вычислите начальную энергию частицы, оставившей верхний след.
6.Вывод:
Просмотр содержимого документа
«Лабор. р№18»
Лабораторная работа № 18
Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний пружинного маятника от массы груза
Цель работы: выяснить, как зависят период и частота свободных колебаний пружинного маятника от массы груза, подвешенного к нему.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, пружина динамометра, набор грузов по 100г., часы с секундной стрелкой или метроном.
Методические рекомендации:
1.Перечертите в тетрадь таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
| № опыта |
1 |
2 |
3 |
| Физическая величина | |||
| m, кг | 0,1 | 0,2 | 0,3 |
| N | 20 | 20 | 20 |
| t, с |
|
|
|
| ν, Гц |
|
|
|
| T, с |
|
|
|
2.Укрепите динамометра в лапке штатива.
3.Для проведения опыта, повесьте к динамометру один груз массой 100г. Выведите груз их состояния равновесия и отпустите. Посчитайте за какое время груз, прикрепленный к пружине совершает 20 полных колебаний. Результаты измерений запишите в таблицу.
4.Провелите остальные два опыта, подвешивая к динамометру грузы массой 200г и 300г. Результаты занесите в таблицу.
5.Для каждого из трех опытов расчитайте значения частоты маятника по формуле: ν
и периода колебаний маяника Т = 
. Подученные результаты занесите в таблицу.
6.Сделайте вывод о том, как зависит период и частота свободных колебаний маятника от массы груза, подвешенного к нему. Запишите выводы в тетрадь.
Контрольные вопросы:
1.увеличили или уменьшили массу груза, подвешенного к пружинному маятнику, если:
а) период его колебаний сначала был 0, 4 с, а после изменения массы стал 0, 2 с;
б) частота его колебаний вначале была равна 6 Гц, а потом уменьшилась до 5 Гц?
Просмотр содержимого документа
«лабор р№2»
Лабораторная работа №1.
Измерение ускорения тела при равноускоренном движении.
Цель работы: определить ускорение шарика, скатывающегося по наклонному желобу.
Оборудование: жёлоб лабораторный, шарик, цилиндр металлический, метроном, кусок мела, лента измерительная.
Методические указания:
В данном эксперименте шарик из состояния покоя начинает равноускоренно скатываться по наклонному желобу, то есть так, что его скорость будет возрастать в единицу времени на одну и ту же величину, называемую ускорением. Таким образом ускорение характеризует быстроту изменения скорости.
Если шарик к концу своего движения приобрел скорость V, то ускорение определяется как отношение приобретенной скорости к времени движения:
В этой работе для определения ускорения мы воспользуемся следующей формулой:
Таким образом нам достаточно измерить путь S, пройденный шариком, и время его движения.
Задание 1 Измерение скорости и ускорения равноускоренного движения
1.Соберите установку, изображенную на рис. 1 (верхний конец желоба должен быть на несколько сантиметров выше нижнего).
2.Выберите по линейке желоба начальное и конечное положение шарика (пройденный путь). Измерьте s между начальной и конечной отметкой и запишите в таблицу.
3. Положите шарик у верхней выбранной отметки, отпустите. В этот момент включите секундомер. Заметьте время t, за которое шарик проходит расстояние между двумя отметками (верхней и нижней). Запишите результат измерения времени в таблицу.
4.Повторите пункт 3 пять раз.
5.Вычислите среднее значение времени по формуле: 
. Запишите в таблицу.
6.Вычислите абсолютные погрешности измерения времени по формуле: 
7.Вычислите среднее значение абсолютных погрешностей по
формуле: 
. Запишите в таблицу.
8.Найдите относительную погрешность измерения времени по формуле: 
. Запишите в таблицу.
8.Вычислите ускорение, с которым скатывался шарик по формуле (1), используя среднее значение времени. Результат запишите в таблицу.
9.Вычислите скорость шарика в конце желоба по формуле (2).
10.Запишите вывод, что измерялось и какой получен результат.
11.Результат измерения времени представьте в виде:
Вывод:
Контрольные вопросы:
1. Что называется скоростью, ускорением?
2. Какое движение называется равноускоренным?
3. Какие измерения называются прямыми, косвенными?
4. Как связаны путь и ускорение при равноускоренном движении?
5. Чему равна скорость при равноускоренном движении?
6. Опишите измерительную установку.
Просмотр содержимого документа
«лабор р№1»
Просмотр содержимого документа
«лабор р№10»
Лабораторная работа № 10
Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры
Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, объяснить полученный результат.
Приборы и материалы: калориметр (кружка-термос), измерительный цилиндр (мензурка), термометр, стакан, чайник с водой (один на весь класс).
Методические рекомендации:
1.Налейте горячую воду массой 100 г во внутренний сосуд калориметра, вставленный во внешний сосуд. Измерьте температуру горячей воды 
2.Налейте в стакан столько же холодной воды и измерьте ее температуру 
3.запишите Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, помешайте термометром полученную смесь и измерьте ее температуру 
.
4.Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси , 
, и количество теплоты, полученное холодной водой при ее нагревании до этой же температуры : 
.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
5.Масса горячей воды, m, кг
Начальная температура холодной воды, , 
Температура смеси, ,
Количество теплоты, отданное горячей водой, 
Дж
Масса холодной воды, 
, кг
Начальная температура горячей воды, ,
Количество теплоты, полученное холодной водой, 
Дж
Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте соответствующий вывод.
6.Относительную погрешность эксперимента оцените соотношением:
где - количество теплоты, отданное горячей водой; - количество теплоты, полученное холодной водой.
7. Сделайте вывод.
Просмотр содержимого документа
«лабор р№12»
Лабораторная работа№12
ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА ГЕЙ-ЛЮССАКА
Цель работы: Опытным путем проверить справедливость закона Гей-Люссака
Оборудование: Воздушный шар, термометр, линейка, мерная лента.
Методические рекомендации.
Чтобы проверить закон Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства 
.
Проведение эксперимента, обработка результатов
1.Надуйте шар, завяжите
2.Измерьте лентой длину окружности шара L1
3.Найдите по формуле объём воздуха в шаре V1=L3/(6*п2)
4.Измерьте температуру в помещении t1, переведите в кельвины
5.Затем вынесите шар на улицу (можно просто в холодное место или в холодильник)
6.Измерьте все тоже что и в пунктах 2 и 4
7.Результат занесите в таблицу
| L1, м | V1, м3 | t1,С | T1, К | V1/T1 | L2, м | V2, м3 | t2, С | T2,К | V2/T2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.Сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака
Вебинар для учителей
Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!
