Обработка результатов измерений

1 2 3 4 5 6 7

Физика

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Методические указания

к лабораторным работам

Новосибирск 2013

УДК 537.2 (075)

ББК: 22.171

Кафедра теоретической и прикладной физики

Составители: канд. техн. наук, доц. В.Я. Чечуев;

доц. С.Г. Штейн;

доц. И.М.Дзю;

канд. с-х. наук, доц. Л.А. Митина;

ст. преп. М.Г. Алешкевич

Рецензент д-р техн. наук, проф. П.М. Плетнев (СГУПС).

Физика. Электричество и магнетизм: метод. указания / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инжене. ин-т.; сост.: В.Я. Чечуев, С.Г. Штeйн, И.М.Дзю, Л. А. Митина, М. Г. Алешкевич. Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2016. - 37 с.

Методические указания подготовлены в соответствии с программой и предназначены для аудиторной и самостоятельной подготовки к лабораторным работам. С целью улучшения усвоения материала в конце лабораторной работы даны контрольные вопросы и задачи предназначены для студентов всех форм обучения и направлений подготовки, реализуемых в НГАУ.

Утверждены и рекомендована к изданию методическим советом Инженерного института (протокол №9 от 9 октября 2012)

аграрный университет, 2013

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторно - практические занятия по физике позволяют студентам, овладевать культурой мышления, анализу восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК); проведение и оценка результатов измерения (ПК); выполнение лабораторных работ и их защита. Предварительное изучение содержания лабораторных работ по физике является необходимым условием их последующего выполнения в лаборатории.

Каждому студенту необходимо иметь тетрадь отчетов по проведенным лабораторным работам. Готовность студентов к выполнению лабораторных работ проверяется преподавателем. Неподготовленные студенты к выполнению лабораторных работ не допускаются. Отчет по проведенной работе студент приносит на каждое последующее занятие.

При измерениях и вычислениях, встречающихся в лабораторных работах, допускается использовать только международно признанную систему единиц измерения СИ.

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Содержание отчёта

1. Название лабораторной работы и фамилия исполнителя.

2. Краткая формулировка цели лабораторной работы, включающая названия измеряемых физических величин и изучаемых физических законов.

3. Перечисление используемых в лабораторной работе приборов и принадлежностей.

4. Теоретическая часть отчёта по лабораторной работе включает описание основных формул и законов физики, используемых при выполнении лабораторной работы.

5. Схемы размещения и соединения различных приборов и устройств, включая общий вид всей установки.

6. Таблицы с результатами измерений и вычесленных промежуточных и основных величин.

7. Расчеты искомых величин по описанным ранее формулам.

8. Графики зависимостей одних физических величин от других.

9. Выводы.

Обработка результатов измерений

Учебный физический эксперимент проводится с целью изучения законов физики. В основе физического эксперимента лежат прямые или косвенные измерения.

При прямых измерениях значение искомой величины находят непосредственно по шкале прямо показывающих приборов (линейка, секундомер, вольтметр и т.п.). При косвенных измерениях значение физической величины находят на основании известной зависимости (формулы) между ней и другими величинами, значения которых получаются в результате прямых измерений.

Измерить физическую величину абсолютно точно невозможно, так как всякое измерение с помощью приборов сопровождается той или иной ошибкой или погрешностью, т.е. отклонением результата, полученного на опыте, от истинного значения измеряемой величины.

Все погрешности, получаемые при измерениях, подразделяют на систематические, случайные и промахи. Систематическими называются погрешности, которые изменяют результат в одну определенную сторону (уменьшая или увеличивая результат) и на определенную величину. Они проявляются, когда в процессе измерения не учтены причины, односторонне влияющие на результат измерений. Например, при измерении сопротивления резисторов пренебрегли сопротивлением вспомогательных проводников или сместили нуль шкалы термометра. В лабораторных работах мы этой погрешностью обычно пренебрегаем.

Случайные погрешности обусловлены причинами, искажающими результаты измерений не в определенную сторону, а беспорядочно, от случая к случаю, как в сторону завышения, так и в сторону занижения. Они появляются, например, из-за непостоянства измеряемой величины в процессе измерений (температуры, напряжения источников тока и т.п.).

Промахи – это большие по величине погрешности, сильно искажающие результат измерения. Они могут являться следствием неправильной записи, неверного отсчета, непонимания шкалы измерений и т.п. Например, вместо отсчета на шкале «23» экспериментатор записал «28» или записал «23 В», но не заметил, что шкала допускает значения измеренных величин в пределах от нуля до 100 мВ.

При оформлении таблицы необходимо придерживаться следующих указаний:

– столбцы таблицы вверху должны быть озаглавлены и в них через запятую необходимо указать размерности физических величин в столбце;

– таблица заполняется только численными значениями величин;

– общий множитель (особенно множитель 10 в любой степени) чисел данного столбца можно вынести в заголовок столбца и поставить перед единицей измерения (например, 10 мА).

Графики выполняют на линованной бумаге или тетради в клетку. Выбирают масштаб каждого деления таким образом, чтобы в пределах листа и выбранного для нанесения графика прямоугольника можно было указать максимальное и минимальное значение измеренной или вычисленной величины, наносимой на график.

Кривые должны занимать практически все поле чертежа. Через каждые 20-40 мм наносят масштабные деления на координатных осях. Около этих меток проставляют значения данной физической величины, кратные 1, 2, 5, 10 и т.д.

Около каждой оси наносят обозначение физической величины и через запятую ее размерность. Множитель 10 в любой степени, на который умножается физическая величина, может быть вынесен в обозначение оси;

Экспериментальные точки наносят в виде маленьких точек (или вертикальных линий в случае показа ошибок измерений). Затем с помощью линейки или лекала между экспериментальными точками проводят прямую или кривую таким образом, чтобы количество точек и расстояния до них как с одной, так и с другой стороны были примерно одинаковыми.