Общие указания к выполнению лабораторных работ

Содержание

 

Введение. 5

Общие указания к выполнению лабораторных работ. 6

Лабораторная работа 1–01 “Изучение основных измерительных приборов и определение линейных размеров твердых тел”. 10

Лабораторная работа 1–02 “Определение плотности образца и вычисление погрешностей косвенных измерений”. 18

Лабораторная работа 1-03 “Изучение погрешностей измерения ускорения свободного падения с помощью математического маятника”. 22

Лабораторная работа 1-04 “Статистическая обработка результатов эксперимента. Случайные погрешности результатов наблюдений интервалов времени”. 29

Лабораторная работа 1-05“Исследование упругого соударения шаров”. 38

Лабораторная работа 1-06 “Определение коэффициента трения твердых тел”. 45

Лабораторная работа 1-07 “Определение момента инерции тела с помощью наклонной плоскости”. 49

Лабораторная работа 1-08 “Исследование динамики вращательного движения на маятнике Обербека”. 55

Лабораторная работа 1-09 “Определение момента инерции маховика”. 66

Лабораторная работа 1-10 “Маятник Максвелла”. 72

Лабораторная работа 1-11 “Изучение характеристик механического гироскопа” 79

Лабораторная работа 1-12 “Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом”. 87

Лабораторная работа 1-13 “Определение динамического коэффициента вязкости” 93

Лабораторная работа 1-14 “Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Пуазейля”. 97

Лабораторная работа 1-15 “Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса”. 106

Лабораторная работа 1-16 “Определение модуля Юнга методом прогиба”. 116

Лабораторная работа 1-17 “Изучение упругой деформации растяжения”. 123

Лабораторная работа 1-18 “Изучение свободных колебаний пружинного маятника” 130

Лабораторная работа 1-19 “Изучение колебаний физического маятника”. 141

Лабораторная работа 1-20 “Определение коэффициента трения качения методом исследования колебаний наклонного маятника”. 150

Лабораторная работа 1-21 “Измерение момента инерции тела методом крутильных колебаний”. 158

Лабораторная работа 1-22 “Определение отношения удельных теплоемкостей для воздуха методом адиабатического расширения”. 170

Лабораторная работа 1-23 “Определение отношения акустическим методом” 177

Лабораторная работа 1-24 “Определение теплоемкости твердых тел”. 184

Лабораторная работа 1-25 “Определение изменения энтропии при нагревании и плавлении олова“. 191

Библиографический список. 196

Приложения. 197

Справочные материалы.. 197

 

 

Введение

 

Представлена первая часть физического практикума по курсу общей физики. Она состоит из 25 лабораторных работ по трем разделам: “Физические основы механики”, “Физика колебаний и волн” и “Термодинамика”.

Поскольку в эксперименте важнейшая роль принадлежит оценке погрешностей измерений физических величин, то первые четыре работы предваряют практикум. Они посвящены определению погрешностей при прямых и косвенных измерениях.

Выполнение лабораторной работы включает предварительную подготовку, проведение экспериментов и составление отчета о результатах исследований. В указаниях к каждой работе сформулирована цель работы, представлено теоретическое введение, методика измерений, описание установки, порядок выполнения работы и обработки результатов измерений.

Кафедрой физики подготовлены методические указания по оформлению отчетов по лабораторным работам, требований к допуску, защите работ и обработке результатов измерений.

Эти указания имеются в библиотеке, на сайте кафедры. Образец оформления отчета по лабораторной работе представлен на стенде кафедры.

Контрольные вопросы, приведенные в конце каждой работы, облегчают подготовку к ней и защиту. В конце указаний приведен список литературы, рекомендуемый для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторных работ.

 

Общие указания к выполнению лабораторных работ

 

В лабораторном практикуме студенты, выполняя лабораторные работы, изучают физические явления, знакомятся с основными измерительными приборами и важнейшими методами измерений, овладевают навыками экспериментирования, обработки и анализа полученных результатов.

 

1. Правила оформления отчета по лабораторным работам.

1.1. Тетрадь для отчетов

a. Отчеты по лабораторным работам оформляются каждым студентом в отдельной тетради.

b. Тетрадь должна быть подписана на первой странице с указанием курса, группы и Ф.И.О. студента.

c. На первой же странице тетради должна быть таблица по форме 1

Форма 1

№ п/п	№ и название лаб. работы	Допуск	Выполнение	Защита

 

d. Тетрадь сдается преподавателю при получении зачета по лабораторному практикуму.

e. Возможно оформление работ на компьютере с помощью редактора Word при наличии заверенных подписью преподавателя результатов измерений и при условии соблюдения всех правил оформления. В этом случае отчеты по каждой лабораторной работе оформляются на отдельных скрепленных между собой листах белой бумаги формата А4 и складываются в отдельную папку.

 

1.2. Оформление отчета.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

– № лабораторной работы;

– название л/р;

– цель лабораторной работы;

– теоретическое введение;

– описание установки и методики измерения;

– порядок выполнения работы;

– метрологическую карту;

– таблицу с результатами измерений;

– обработку результатов;

– заключение (выводы);

– используемую литературу.

В теоретическом введении следует изложить сущность изучаемого физического явления (метода), законы, его описывающие, в виде сжатого конспекта.

В описании установки и методики измерения необходимо привести перечень оборудования и приборов с указанием их характеристик; описать метод определения величин, рабочую схему или экспериментальную установку; представить рабочую формулу.

Порядок выполнения работы: она должна проводиться в полном соответствии с представленным ходом работы и в той последовательности, которые указаны в работе.

Метрологическая карта представляет собой описание используемых в работе средств измерения и имеет вид:

Форма 2

№ п/п	Наименование средства измерения	Тип	Класс точности	Пределы измерения	Цена деления	Погрешность средства измерения

 

Метрологическая карта заполняется перед началом выполнения лабораторной работы и будет удобна при определении погрешностей прямых измерений.

Все результаты измерений, черновые записи, идеи должны быть занесены в тетрадь (в том числе в подготовительную таблицу). Отом, как обрабатывать результаты измерений и вычислить погрешности (ошибки) измерений, сказано в 3 главе.

Заключение (выводы) должны содержать: конкретный количественный и качественный результат работы, аналогичные справочные или теоретические данные, сравнение собственных результатов с известными.

 

2. Требования к допуску, выполнению и защите лабораторных работ.

2.1. Допуск

Для допуска к выполнению лабораторных работ необходимо к ней подготовиться. Это означает следующее:

a. Предварительное (с помощью учебных пособий, методических указаний к лабораторной работе, конспекта лекций) ознакомление сизучаемым в данной работе физическим явлением, экспериментальной установкой и методикой исследования.

Студент должен быть готов к ответу на вопросы о том, какое явление изучается в данной работе; какие основные законы описывают это явление; какая физическая величина подлежит экспериментальному определению, что она собой представляет и от чего зависит.

Кроме того, необходимо быть готовым показать на схеме или на реальной лабораторной установке ее основные элементы, измерительные приборы и приспособления, охарактеризовать их назначение и принцип действия, представить вывод формулы погрешности.

b. Наличие полностью оформленного отчета по предыдущей лабораторной работе и подготовленного отчета по выполняемой работе.

 

Если студент доказал свою подготовленность к занятию:

– представил отчеты по лабораторным работам;

– ответил на вопросы допуска;

то преподаватель расписывается в таблице №1 в графе "допуск" данной лабораторной работы.

Студенты, не подготовившиеся к выполнению работы (не получившие "допуск"), оформляют отчеты на занятиях. Лабораторную работу им придется выполнять во внеурочное время.

 

2.2. Выполнение

Следует последовательно провести все измерения, указанные в порядке выполнения работы. Данные внести в таблицы. Экспериментальные данные и промежуточное значение результата измерений необходимо показать преподавателю, с тем, чтобы получить его подпись в таблице по форме 1 в графе "выполнение". В конце занятия целесообразно представить отчет по выполненной работе и защитить предыдущую работу.

Учебная подгруппа для выполнения лабораторных работ делится на бригады по 2-3 студента. Каждая бригада выполняет работы по маршруту, установленному для этой учебной группы. В маршрутах предусмотрены занятия для защиты лабораторных работ и зачетное занятие. Студенты, выполнившие три лабораторные работы и не защитившие ни одной из них, к выполнению следующей работы не допускаются. Во время занятия они защищают выполненные работы, пропущенную работу обязаны выполнить во внеурочное время.

 

2.3. Защита работ

Для защиты лабораторной работы следует представить полностью оформленный отчет (образец дан в приложении). В него входят результаты всех необходимых вычислений с указанием единиц измерения размерных физических величин. Если результат заносится в таблицу, то достаточно привести подробный расчет только для одного опыта.

Графические зависимости оформляются в соответствии с правилами построения графиков, выполняются на миллиметровой бумаге и подклеиваются в тетрадь. Допускается оформление графиков с помощью компьютера.

Окончательный результат, если это число, следует записать в виде:

,

где – измеряемая величина,

– ее среднее значение,

– погрешность в ее определении.

Полученные результаты сопоставляются с литературными (как правило, справочными) данными.

Обсуждение и анализ экспериментальных данных следует завершить краткими заключениями (выводами), которые должны говорить о достижении основных целей лабораторной работы.

В каждой работе приведены примерные контрольные вопросы. Они могут касаться исследованных в работе физических явлений и законов, методики измерений и обработки результатов. Задания для защиты включают в себя как качественные вопросы, так и простейшие задачи, имеющие непосредственное отношение к проделанной работе индивидуально.

При оценке лабораторной работы учитывается качество оформления: все записи должны быть аккуратными и разборчивыми, рисунки, схемы и таблицы выполнены с использованием карандаша, линейки и других необходимых чертежных инструментов. При оформлении отчета следует ориентироваться на образец, приведенный на стенде кафедры.

 

 

Лабораторная работа 1–01 “Изучение основных измерительных приборов и определение линейных размеров твердых тел”

 

Цель работы: изучить устройство, характеристики и правила работы основных измерительных приборов, определить линейные размеры образца и вычислить погрешности прямых измерений.