Vizuelna fizika. Laboratorijski rad Rješenje laboratorijskog rada iz fizike

Laboratorija #1

Kretanje tijela po kružnici pod utjecajem gravitacije i elastičnosti.

Cilj: provjeriti valjanost drugog Newtonovog zakona za kretanje tijela po kružnici pod djelovanjem nekoliko.

1) teg, 2) konac, 3) tronožac sa kvačilom i prstenom, 4) list papira, 5) mjerna traka, 6) sat sa sekundnom kazaljkom.

Teorijsko opravdanje

Eksperimentalna postavka se sastoji od tereta vezanog na navoj za prsten stativa (slika 1). Na sto ispod klatna se stavlja list papira na kome je nacrtan krug poluprečnika 10 cm. O krug je na vertikali ispod tačke vešanja TO klatno. Kada se teret kreće duž kruga prikazanog na listu, konac opisuje stožastu površinu. Stoga se takvo klatno naziva konusni.

Projektiramo (1) na koordinatne ose X i Y .

(X), (2)

(Y), (3)

gdje je ugao koji formira nit sa vertikalom.

Izrazite iz posljednje jednačine

i zamijeniti u jednačinu (2). Onda

Ako je period cirkulacije T klatno oko kruga poluprečnika K poznato je iz eksperimentalnih podataka, dakle

period okretanja se može odrediti mjerenjem vremena t , za koju klatno čini N revolucije:

Kao što se može videti sa slike 1,

, (7)

Fig.1

Fig.2

gdje h =OK - udaljenost od tačke ovjesa TO do centra kruga O .

Uzimajući u obzir formule (5) - (7), jednakost (4) se može predstaviti kao

. (8)

Formula (8) je direktna posljedica Newtonovog drugog zakona. Dakle, prvi način da se provjeri valjanost drugog Newtonovog zakona je eksperimentalna provjera identiteta lijevog i desnog dijela jednakosti (8).

Sila klatnu daje centripetalno ubrzanje

Uzimajući u obzir formule (5) i (6), drugi Newtonov zakon ima oblik

. (9)

Snaga F mjereno dinamometrom. Klatno je povučeno iz ravnotežnog položaja za udaljenost jednaku polumjeru kružnice R , i očitajte dinamometar (slika 2) Težina tereta m pretpostavlja se da je poznato.

Stoga, drugi način da se provjeri valjanost drugog Newtonovog zakona je eksperimentalna provjera identiteta lijevog i desnog dijela jednakosti (9).

radni nalog

Sastavite eksperimentalnu postavku (vidi sliku 1), birajući dužinu klatna od oko 50 cm.

Na listu papira nacrtajte krug polumjera R = 10 s m.

Postavite list papira tako da središte kruga bude ispod vertikalne tačke vešanja klatna.

izmjeriti udaljenost h između tačke vešanja TO i centar kruga O mjerna traka.

h =

5. Vozite konusno klatno duž nacrtane kružnice konstantnom brzinom. mjeriti vrijeme t , tokom kojeg klatno pravi N = 10 okreta.

t =

6. Izračunajte centripetalno ubrzanje tereta

Izračunati

Izlaz.

Lab #2

Validacija Boyle-Mariotteovog zakona

Cilj: eksperimentalno potvrditi Boyle-Mariotteov zakon poređenjem parametara plina u dva termodinamička stanja.

Oprema, mjerni instrumenti: 1) uređaj za proučavanje gasnih zakona, 2) barometar (jedan po razredu), 3) laboratorijski tronožac, 4) traka milimetarskog papira dimenzija 300*10 mm, 5) merna traka.

Teorijsko opravdanje

Boyle-Mariotteov zakon definiše odnos između pritiska i zapremine gasa date mase pri konstantnoj temperaturi gasa. Uvjeriti se u pravednost ovog zakona ili jednakost

(1)

dovoljno za merenje pritiskastr 1 , str 2 gas i njegovu zapreminuV 1 , V 2 u početnom i konačnom stanju, respektivno. Povećanje tačnosti provjere zakona postiže se oduzimanjem proizvoda od obje strane jednakosti (1). Tada će formula (1) izgledati ovako

(2)

ili

(3)

Uređaj za proučavanje plinskih zakona sastoji se od dvije staklene cijevi 1 i 2 dužine 50 cm, međusobno povezane gumenim crijevom dužine 3 1 m, ploče sa stezaljkama 4 dimenzija 300 * 50 * 8 mm i čepa 5 (Sl. 1, a). Traka milimetarskog papira pričvršćena je na ploču 4 između staklenih cijevi. Cev 2 se skida sa osnove uređaja, spušta dole i učvršćuje u nogu stativa 6. Gumeno crevo se napuni vodom. Atmosferski pritisak se mjeri barometrom u mm Hg. Art.

Prilikom fiksiranja pokretne cijevi u početni položaj (slika 1, b), cilindrični volumen plina u fiksnoj cijevi 1 može se naći po formuli

, (4)

gdje S je površina poprečnog presjeka cijevi 1u

Početni pritisak gasa u njemu, izražen u mm Hg. Art., je zbir atmosferskog pritiska i pritiska visine vodenog stuba u cevi 2:

mmHg. (pet).

gdje je - razlika u nivoima vode u cijevima (u mm.). Formula (5) uzima u obzir da je gustina vode 13,6 puta manja od gustine žive.

Kada se cijev 2 podigne i fiksira u krajnji položaj (slika 1, c), volumen plina u cijevi 1 se smanjuje:

(6)

gdje je dužina zračnog stupa u fiksnoj cijevi 1.

Konačni pritisak gasa se nalazi po formuli

mm. rt. Art. (7)

Zamjena početnih i konačnih parametara plina u formulu (3) omogućava nam da predstavimo Boyle-Mariotteov zakon u obliku

(8)

Tako se provjera valjanosti Boyle-Mariotteovog zakona svodi na eksperimentalnu provjeru identiteta lijevog L 8 i desnog P 8 dijela jednakosti (8).

Radni nalog

7.Izmjerite razliku u nivoima vode u cijevima.

Podignite pokretnu cijev 2 još više i pričvrstite je (vidi sliku 1, c).

Ponovite merenja dužine vazdušnog stuba u cevi 1 i razlike u nivoima vode u cevima. Zabilježite rezultate mjerenja.

10. Izmjerite atmosferski pritisak barometrom.

11. Izračunajte lijevu stranu jednakosti (8).

Izračunajte desnu stranu jednakosti (8).

13. Provjerite jednakost (8)

IZLAZ:

Laboratorija #4

Ispitivanje mješovitog spoja provodnika

Cilj : eksperimentalno proučavati karakteristike mješovite veze provodnika.

Oprema, merni instrumenti: 1) napajanje, 2) ključ, 3) reostat, 4) ampermetar, 5) voltmetar, 6) spojne žice, 7) tri žičana otpornika otpora od 1 oma, 2 oma i 4 oma.

Teorijsko opravdanje

Mnogi električni krugovi koriste mješovitu vezu vodiča, koja je kombinacija serijskih i paralelnih veza. Najjednostavniji spoj mješovitog otpora = 1 ohm, = 2 oma, = 4 oma.

a) Otpornici R 2 i R 3 su povezani paralelno, tako da otpor između tačaka 2 i 3

b) Osim toga, sa paralelnom vezom, ukupna struja koja teče u čvor 2 jednaka je zbiru struja koje teku iz njega.

c) S obzirom da je otporR 1 i ekvivalentni otpor spojeni su u seriju.

, (3)

i ukupni otpor kola između tačaka 1 i 3.

.(4)

Električni krug za proučavanje karakteristika mješovite veze provodnika sastoji se od izvora napajanja 1, na koji su preko ključa priključeni reostat 3, ampermetar 4 i mješoviti spoj tri žičana otpornika R 1, R 2 i R 3 2. Voltmetar 5 mjeri napon između različitih parova tačaka u kolu. Dijagram električnog kola prikazan je na slici 3. Naknadna mjerenja struje i napona u električnom kolu omogućit će provjeru odnosa (1) - (4).

Mjerenja strujeIteče kroz otpornikR1, a potencijalna jednakost na njemu omogućava vam da odredite otpor i uporedite ga sa datom vrijednošću.

. (5)

Otpor se može pronaći iz Ohmovog zakona mjerenjem razlike potencijala voltmetrom:

.(6)

Ovaj rezultat se može porediti sa vrednošću dobijenom iz formule (1). Ispravnost formule (3) se provjerava dodatnim mjerenjem pomoću voltmetra napona (između tačaka 1 i 3).

Ovo merenje će vam takođe omogućiti da procenite otpor (između tačaka 1 i 3).

.(7)

Eksperimentalne vrijednosti otpora dobijene formulama (5) - (7) moraju zadovoljiti relaciju 9;) za datu mješovitu vezu provodnika.

Radni nalog

Sastavite električni krug

3. Zabilježite rezultat trenutnog mjerenja.

4. Povežite voltmetar na tačke 1 i 2 i izmerite napon između ovih tačaka.

5. Zabilježite rezultat mjerenja napona

6. Izračunajte otpor.

7. Zabilježite rezultat mjerenja otpora = i uporedite ga sa otporom otpornika = 1 ohm

8. Povežite voltmetar na tačke 2 i 3 i izmerite napon između ovih tačaka

provjeriti valjanost formula (3) i (4).

Ohm

Izlaz:

Eksperimentalno smo proučavali karakteristike mješovite veze provodnika.

hajde da proverimo:

Dodatni zadatak. Uvjerite se da kada su provodnici spojeni paralelno, jednakost je tačna:

Ohm

Ohm

2 kurs.

Laboratorija #1

Proučavanje fenomena elektromagnetne indukcije

Cilj: eksperimentalno dokazati Lenzovo pravilo koje određuje smjer struje tokom elektromagnetne indukcije.

Oprema, merni instrumenti: 1) lučni magnet, 2) zavojnica, 3) miliampermetar, 4) šipkasti magnet.

Teorijsko opravdanje

Prema zakonu elektromagnetne indukcije (ili Faraday-Maxwellovom zakonu), EMF elektromagnetne indukcije E i u zatvorenoj petlji je brojčano jednak i suprotan po predznaku brzini promjene magnetskog fluksa F kroz površinu omeđenu ovom konturom.

E i \u003d - F '

Da bi se odredio predznak indukcijske EMF (i, prema tome, smjer indukcijske struje) u krugu, ovaj smjer se uspoređuje s odabranim smjerom zaobilaženja kruga.

Smjer indukcijske struje (kao i veličina indukcijske EMF) smatra se pozitivnim ako se poklapa s odabranim smjerom zaobilaženja strujnog kruga, a negativnim ako je suprotan odabranom smjeru zaobilaženja kruga. Koristimo Faraday-Maxwellov zakon da odredimo smjer indukcijske struje u kružnoj žičanoj petlji s površinom S 0 . Pretpostavljamo da u početnom trenutku t 1 =0 indukcija magnetnog polja u području zavojnice jednaka je nuli. U sledećem trenutku t 2 = zavojnica se kreće u područje magnetskog polja čija je indukcija usmjerena okomito na ravan zavojnice prema nama (slika 1b)

Za smjer zaobilaženja konture biramo smjer u smjeru kazaljke na satu. Prema pravilu gimleta, vektor površine konture će biti usmjeren od nas okomito na područje konture.

Magnetski fluks koji prodire u kolo u početnoj poziciji zavojnice je nula (=0):

Magnetski fluks u konačnom položaju zavojnice

Promjena magnetnog fluksa u jedinici vremena

Dakle, indukcijska emf, prema formuli (1), bit će pozitivna:

E i =

To znači da će indukcijska struja u kolu biti usmjerena u smjeru kazaljke na satu. Prema tome, prema pravilu gimleta za struje petlje, vlastita indukcija na osi takvog zavojnice bit će usmjerena protiv indukcije vanjskog magnetskog polja.

Prema Lenzovom pravilu, indukcijska struja u strujnom kolu ima takav smjer da magnetski tok koji stvara kroz površinu ograničenu krugom sprječava promjenu magnetskog fluksa koji je uzrokovao ovu struju.

Indukcijska struja se također opaža kada se vanjsko magnetsko polje pojača u ravnini zavojnice bez pomjeranja. Na primjer, kada se šipkasti magnet pomakne u zavojnicu, vanjsko magnetsko polje i magnetni tok koji prodire kroz njega se povećavaju.

Smjer konture

F 1

F 2

ξi

(znak)

(pr.)

I A

B 1 S 0

B 2 S 0

-(B 2 -B 1)S 0<0

15 mA

Radni nalog

1. Zavojnica - materica 2 (vidi sliku 3) spojiti na terminale miliampermetra.

2. Umetnite sjeverni pol lučnog magneta u zavojnicu duž njegove ose. U kasnijim eksperimentima pomičite polove magneta sa iste strane zavojnice, čiji se položaj ne mijenja.

Provjerite podudarnost rezultata eksperimenta sa tablicom 1.

3. Uklonite sjeverni pol lučnog magneta sa zavojnice. Rezultate eksperimenta prikažite u tabeli.

Smjer konture izmjerite indeks prelamanja stakla pomoću ravno-paralelne ploče.

Oprema, merni instrumenti: 1) ravnoparalelna ploča sa zakošenim ivicama, 2) merni lenjir, 3) studentski kvadrat.

Teorijsko opravdanje

Metoda mjerenja indeksa prelamanja pomoću ravnoparalelne ploče temelji se na činjenici da snop koji je prošao kroz ravnoparalelnu ploču napušta ga paralelno sa smjerom upada.

Prema zakonu refrakcije, indeks prelamanja medija

Za izračunavanje i na listu papira povlače se dvije paralelne prave AB i CD na udaljenosti od 5-10 mm jedna od druge i na njih se postavlja staklena ploča tako da su njene paralelne strane okomite na ove linije. Kod ovakvog rasporeda ploče, paralelne prave linije se ne pomiču (slika 1, a).

Oko se postavlja u nivo stola i prateći prave linije AB i CD kroz staklo, ploča se rotira oko vertikalne ose u smeru suprotnom od kazaljke na satu (sl. 1, b). Rotacija se izvodi sve dok se snop QC ne čini kao nastavak BM i MQ.

Za obradu rezultata mjerenja, ocrtajte konture ploče olovkom i uklonite je s papira. Kroz tačku M povučena je okomita O 1 O 2 na paralelne strane ploče i prave linije MF.

Zatim, na pravim linijama BM i MF, odlažu se jednaki segmenti ME 1 = ML 1 i okomite L 1 L 2 i E 1 E 2 se spuštaju pomoću kvadrata iz tačaka E 1 i L 1 na pravu liniju O 1 O 2. Iz pravokutnih trougla L

a) prvo orijentirajte paralelne strane ploče okomito na AB i CD. Pazite da se paralelne prave ne pomiču.

b) postavite oko u nivo stola i, prateći linije AB i CD kroz staklo, rotirajte ploču oko vertikalne ose u smjeru suprotnom od kazaljke na satu dok se snop QC ne učini da je nastavak BM i MQ.

2. Olovkom zaokružite konture ploče, a zatim je uklonite sa papira.

3. Kroz tačku M (vidi sliku 1, b) povucite okomitu O 1 O 2 na paralelne strane ploče i pravu liniju MF (nastavak MQ) koristeći kvadrat.

4. Centrirano u tački M, nacrtajte krug proizvoljnog radijusa, označite tačke L 1 i E 1 na pravim linijama BM i MF (ME 1 = ML 1)

5. Koristeći kvadrat, spustite okomice iz tačaka L 1 i E 1 na pravu O 1 O 2.

6. Izmjerite dužinu segmenata L 1 L 2 i E 1 E 2 pomoću ravnala.

7. Izračunajte indeks prelamanja stakla koristeći formulu 2.

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja

"Tambovski državni tehnički univerzitet"

V.B. VYAZOVOV, O.S. DMITRIEV. AA. EGOROV, S.P. KUDRYAVTSEV, A.M. PODCAURO

MEHANIKA. OSCILACIJE I TALASI. HIDRODINAMIKA. ELEKTROSTATIKA

Radionica za studente prve godine dnevnog i studente druge godine dopisnog odsjeka

sve specijalnosti inženjersko-tehničkog profila

Tambov

UDK 53(076.5)

R e e n s e n t s:

Doktor fizičko-matematičkih nauka, profesor, dr. Odsjek za opštu fiziku, FGBOU VPO „TSU po imenu I.I. G.R. Deržavin"

V.A. Fedorov

Predsjednik Međunarodnog informatičkog Nobelovog centra (INC), doktor tehničkih nauka, prof

V.M. Tyutyunnik

Vyazovov, V.B.

B991 Fizika. Mehanika. Vibracije i talasi. Hidrodinamika. Elektrostatika: radionica / V.B. Vyazovov, O.S. Dmitriev, A.A. Egorov, S.P. Kudryavtsev, A.M. Podkauro. - Tambov: Izdavačka kuća FGBOU VPO

"TGTU", 2011. - 120 str. - 150 primjeraka. – ISBN 978-5-8265-1071-1.

Sadrži teme, zadatke i smjernice za izvođenje laboratorijskih radova u okviru predmeta, doprinoseći usvajanju, učvršćivanju obrađenog gradiva i provjeri znanja.

Namenjen za studente prve godine redovnih i drugih godina dopisnog odseka svih specijalnosti inženjersko-tehničkog profila.

UDK 53(076.5)

UVOD

Fizika je egzaktna nauka. Zasnovan je na eksperimentu. Uz pomoć eksperimenta provjeravaju se teorijske pozicije fizičke nauke, koje ponekad služe kao osnova za stvaranje novih teorija. Naučni eksperiment potiče od Galileja. Veliki italijanski naučnik Galileo Galilej (1564 - 1642), bacajući kugle od livenog gvožđa i drva iste veličine sa nagnutog tornja u Pizi, opovrgava Aristotelovo učenje da je brzina padajućih tela proporcionalna gravitaciji. U Galileju, kugle padaju na podnožje tornja gotovo istovremeno, a on je razliku u brzini pripisao otporu zraka. Ovi eksperimenti su bili od velikog metodološkog značaja. U njima je Galileo jasno pokazao da je za dobijanje naučnih zaključaka iz iskustva potrebno eliminisati sporedne okolnosti koje sprečavaju da se dobije odgovor na pitanje koje se postavlja prirodi. Čovek mora biti u stanju da vidi ono glavno u iskustvu da bi se apstrahovao od činjenica koje nisu bitne za datu pojavu. Stoga je Galileo uzeo tijela istog oblika i iste veličine kako bi smanjio utjecaj sila otpora. Odvraćao je pažnju od bezbroj drugih okolnosti: vremenskog stanja, stanja samog eksperimentatora, temperature, hemijskog sastava bačenih tela i tako dalje. Galileov jednostavan eksperiment bio je u suštini pravi početak eksperimentalne nauke. Ali takvi izvanredni naučnici kao što su Galileo, Newton, Faraday bili su briljantni pojedinačni naučnici koji su sami pripremali svoje eksperimente, pravili uređaje za njih i nisu pohađali laboratorijske radionice na univerzitetima.

Jednostavno ga nije bilo. Razvoj fizike, tehnologije i industrije sredinom 19. stoljeća doveo je do spoznaje važnosti školovanja fizičara. U to vrijeme u razvijenim zemljama Evrope i Amerike stvaraju se fizičke laboratorije, čiji su čelnici bili poznati naučnici. Dakle, u čuvenoj laboratoriji Cavendish, osnivač elektromagnetne teorije, James Clerk Maxwell, postaje prvi šef. U ovim laboratorijama su predviđene obavezne fizičke radionice, pojavljuju se prve laboratorijske radionice, među njima i poznate radionice Kohlrausch na Univerzitetu u Berlinu, Glazebrook i Shaw u Cavendish laboratoriji. Stvaraju se radionice za fizičke instrumente

I laboratorijska oprema. Laboratorijski praktikumi se uvode iu visokim tehničkim ustanovama. Društvo vidi važnost nastave eksperimentalne i teorijske fizike i za fizičare i za inženjere. Od tada je fizička radionica postala obavezan i sastavni dio programa obuke studenata prirodnih nauka i tehničkih specijalnosti na svim visokim ustanovama. Nažalost, treba napomenuti da se u današnje vreme, i pored prividnog blagostanja sa obezbeđenjem fizičkih laboratorija univerziteta, radionice pokazuju potpuno nedovoljnim za univerzitete tehničkog profila, posebno provincijske. Prepisivanje laboratorijskog rada odsjeka za fiziku metropolitanskih univerziteta od strane provincijskih tehničkih univerziteta jednostavno je nemoguće zbog njihovog nedovoljnog finansiranja i broja dodijeljenih sati. U posljednje vrijeme postoji tendencija potcjenjivanja važnosti uloge fizike u obrazovanju inženjera. Smanjuje se broj nastavnih i laboratorijskih sati. Nedovoljna finansijska sredstva onemogućavaju postavljanje niza kompleksa

I skupe radionice. Njihova zamjena virtuelnim poslovima nema isti obrazovni učinak kao rad direktno na mašinama u laboratoriji.

Predložena radionica sumira dugogodišnje iskustvo u postavljanju laboratorijskog rada na Tambovskom državnom tehničkom univerzitetu. Radionica obuhvata teoriju grešaka mjerenja, laboratorijske radove iz mehanike, oscilacija i valova, hidrodinamike i elektrostatike. Autori se nadaju da će predložena publikacija popuniti prazninu u obezbjeđivanju tehničkih visokoškolskih ustanova metodološkom literaturom.

1. TEORIJA GREŠKE

MERENJE FIZIČKIH VELIČINA

Fizika se zasniva na mjerenjima. Izmjeriti fizičku veličinu znači uporediti je sa homogenom veličinom koja se uzima kao jedinica mjere. Na primjer, upoređujemo masu tijela sa masom girja, koji je gruba kopija etalona mase koji se čuva u Komori za mjere i utege u Parizu.

Direktna (neposredna) mjerenja su ona mjerenja u kojima se dobije numerička vrijednost mjerene veličine pomoću instrumenata kalibriranih u jedinicama mjerene veličine.

Međutim, takvo poređenje nije uvijek direktno. U većini slučajeva, ne mjeri se količina koja nas zanima, već druge veličine povezane s njom određenim odnosima i obrascima. U ovom slučaju, za mjerenje tražene količine, potrebno je prvo izmjeriti nekoliko drugih veličina po čijoj se vrijednosti izračunavanjem utvrđuje vrijednost željene veličine. Takvo mjerenje se naziva indirektno.

Indirektna mjerenja se sastoje od direktnih mjerenja jedne ili više veličina povezanih s količinom koja se određuje kvantitativnim odnosom i izračunavanja količine koja se utvrđuje iz ovih podataka. Na primjer, zapremina cilindra se izračunava po formuli:

V \u003d π D 2 H, gdje se D i H mjere direktnom metodom (kaliper). 4

Proces mjerenja sadrži zajedno sa pronalaženjem željene vrijednosti i greške mjerenja.

Postoji mnogo razloga za pojavu grešaka u mjerenju. Kontakt mjernog objekta i uređaja dovodi do deformacije objekta i, posljedično, netačnosti mjerenja. Sam instrument ne može biti savršeno precizan. Na tačnost merenja utiču spoljašnji uslovi, kao što su temperatura, pritisak, vlažnost, vibracije, buka, stanje samog eksperimentatora i mnogi drugi razlozi. Naravno, tehnološki napredak će poboljšati instrumente i učiniti ih preciznijim. Međutim, postoji ograničenje za povećanje tačnosti. Poznato je da u mikrokosmosu djeluje princip nesigurnosti, što onemogućuje istovremeno precizno mjerenje koordinata i brzine objekta.

Savremeni inženjer mora biti u stanju da proceni grešku rezultata merenja. Stoga se velika pažnja poklanja obradi rezultata mjerenja. Upoznavanje sa glavnim metodama za izračunavanje grešaka jedan je od važnih zadataka laboratorijske radionice.

Greške se dijele na sistematske, promašaje i slučajne.

Sistematično greške mogu biti povezane sa greškama instrumenta (nepravilna skala, neravnomerno rastegnuta opruga, pomeranje pokazivača instrumenta, neujednačen korak mikrometrijskog zavrtnja, nejednaki krakovi skale, itd.). Oni zadržavaju svoju veličinu tokom eksperimenata i eksperimentator ih mora uzeti u obzir.

Promašaji su grube greške koje nastaju zbog greške eksperimentatora ili neispravnosti opreme. Treba izbjegavati grube greške. Ako se utvrdi da su se dogodila, odgovarajuća mjerenja treba odbaciti.

Slučajne greške. Ponavljajući ista mjerenja iznova i iznova, primijetit ćete da njihovi rezultati često nisu potpuno jednaki. Greške koje mijenjaju veličinu i znak od iskustva do iskustva nazivaju se slučajnim. Eksperimentator nehotice unosi slučajne greške zbog nesavršenosti osjetilnih organa, nasumičnih vanjskih faktora itd. Ako je greška svakog pojedinačnog mjerenja u osnovi nepredvidiva, onda nasumično mijenjaju vrijednost mjerene veličine. Slučajne greške su statističke prirode i opisane su teorijom vjerovatnoće. Ove greške se mogu proceniti samo statističkom obradom višestrukih merenja tražene vrednosti.

GREŠKE DIREKTNOG MJERENJA

Slučajne greške. Njemački matematičar Gauss dobio je zakon normalne distribucije, koji je podložan slučajnim greškama.

Gaussova metoda se može primijeniti na vrlo veliki broj mjerenja. Za konačan broj mjerenja, greške mjerenja se nalaze iz Studentove distribucije.

U mjerenjima nastojimo pronaći pravu vrijednost veličine, što je nemoguće. Ali iz teorije grešaka proizlazi da aritmetička sredina mjerenja teži pravoj vrijednosti mjerene veličine. Tako smo izvršili N mjerenja vrijednosti X i dobili niz vrijednosti: X 1 , X 2 , X 3 , …, X i . Srednja aritmetička vrijednost X bit će jednaka:

∑X i

X = i \u003d 0.

Nađimo grešku mjerenja i tada će pravi rezultat naših mjerenja ležati u intervalu: prosječna vrijednost vrijednosti plus greška - prosječna vrijednost minus greška.

Postoje apsolutne i relativne greške mjerenja. Apsolutna greška naziva se razlika između prosječne vrijednosti količine i vrijednosti pronađene iz iskustva.

Xi = |		− X i | .

Prosječna apsolutna greška jednaka je aritmetičkoj sredini apsolutnih grešaka:

∑X i

				i = 1
	Relativna greška se naziva omjerom prosječnih apsolutnih

lutnju grešku na prosječnu vrijednost izmjerene veličine X . Ova greška se obično uzima kao postotak:

E = X 100%.

Srednja kvadratna greška ili kvadratno odstupanje od aritmetičke sredine izračunava se po formuli:

			X i 2
		N (N − 1)

gdje je N broj mjerenja. Uz mali broj mjerenja, apsolutna slučajna greška se može izračunati preko srednje kvadratne greške S i nekog koeficijenta τ α (N), koji se naziva koeficijent

Studentov entom:

X s = τ α , N S .

Studentov koeficijent zavisi od broja merenja N i faktora pouzdanosti α . U tabeli. 1 prikazana je zavisnost Studentovog koeficijenta od broja mjerenja pri fiksnoj vrijednosti koeficijenta pouzdanosti. Faktor pouzdanosti α je vjerovatnoća s kojom prava vrijednost mjerene veličine padne u interval povjerenja.

Interval pouzdanosti [ X cf − X ; X cp + X ] je numerička među-

osovina u koju sa određenom vjerovatnoćom pada prava vrijednost mjerene veličine.

Dakle, Studentov koeficijent je broj kojim se mora pomnožiti srednja kvadratna greška da bi se osigurala data pouzdanost rezultata za dati broj mjerenja.

Što je veća pouzdanost potrebna za dati broj mjerenja, veći je Studentov koeficijent. S druge strane, što je veći broj mjerenja, manji je Studentov koeficijent za datu pouzdanost. U laboratorijskom radu naše radionice smatraćemo da je pouzdanost data i jednaka 0,95. Numeričke vrijednosti Studentovih koeficijenata sa ovom pouzdanošću za različit broj mjerenja date su u tabeli. jedan.

Tabela 1

Broj mjerenja N

Koeficijent

učenik t α (N )

Treba napomenuti,

Studentova metoda se koristi samo za

proračun direktnih jednakih mjerenja. Ekvivalent -

ovo su mere

izvedeno na isti način, pod istim uslovima i sa istim stepenom pažnje.

Sistematske greške. Sistematske greške prirodno mijenjaju vrijednosti mjerene veličine. Greške koje instrumenti unose u mjerenja najlakše se procjenjuju ako su povezane sa konstrukcijskim karakteristikama samih instrumenata. Ove greške su naznačene u pasošima za uređaje. Greške nekih uređaja mogu se procijeniti bez pozivanja na pasoš. Za mnoge električne mjerne instrumente, njihova klasa tačnosti je naznačena direktno na skali.

Klasa tačnosti uređaja g je odnos apsolutne greške uređaja X pr i maksimalne vrednosti izmerene vrednosti X max ,

koji se može odrediti pomoću ovog uređaja (ovo je sistematska relativna greška ovog uređaja, izražena kao procenat nominalne skale X max ).

g \u003d D X pr × 100%.

Xmax

Tada je apsolutna greška X pr takvog uređaja određena relacijom:

D X pr \u003d g X max.

Za električne mjerne instrumente uvedeno je 8 klasa tačnosti:

0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4.

Što je izmjerena vrijednost bliža nominalnoj vrijednosti, to će rezultat mjerenja biti tačniji. Maksimalna tačnost (tj. najmanja relativna greška) koju dati instrument može dati jednaka je klasi tačnosti. Ova se okolnost mora uzeti u obzir kada se koriste instrumenti sa više skala. Skala mora biti odabrana tako da izmjerena vrijednost, ostajući u granicama skale, bude što bliže nominalnoj vrijednosti.

Ako klasa tačnosti za uređaj nije navedena, tada se moraju poštovati sljedeća pravila:

− Apsolutna greška uređaja sa noniusom jednaka je tačnosti nonija.

− Apsolutna greška uređaja sa fiksnim nagibom pokazivača jednaka je vrijednosti podjele.

− Apsolutna greška digitalnih instrumenata jednaka je jedinici minimalne cifre.

− Za sve ostale instrumente, apsolutna greška se uzima jednakom polovini cijene najmanjeg podjela instrumenta.

Radi jednostavnosti proračuna, uobičajeno je da se ukupna apsolutna greška procenjuje kao zbir apsolutnih slučajnih i apsolutnih sistematskih (instrumentalnih) grešaka, ako su greške istog reda veličine, a da se zanemari jedna od grešaka ako je veća. od reda veličine (10 puta) manje od drugog.

S obzirom da je rezultat mjerenja prikazan kao interval vrijednosti, čija je vrijednost određena ukupnom apsolutnom greškom, važno je ispravno zaokruživanje rezultata i greške.

Zaokruživanje počinje apsolutnom greškom. Broj značajnih cifara koji ostaje u vrijednosti greške, općenito govoreći, ovisi o faktoru pouzdanosti i broju mjerenja. Imajte na umu da se značajne brojke smatraju pouzdano utvrđenim brojkama u zapisu rezultata mjerenja. Dakle, u zapisu 23,21 imamo četiri značajne cifre, au zapisu 0,063 - dvije, a u 0,345 - tri, a u zapisu 0,006 - jedan. U toku mjerenja ili u proračunima, u konačnom odgovoru ne treba pohraniti više znakova od broja značajnih cifara u najmanje precizno izmjerenoj količini. Na primjer, površina pravokutnika sa dužinama stranica 11,3 i 6,8 cm je 76,84 cm2. Kao opšte pravilo, to treba prihvatiti konačni rezultat množenja ili dijeljenja

6.8 sadrži najmanji broj cifara, a to su dvije. Dakle, stan

Površinu pravokutnika od 76,84 cm2, koji ima četiri značajne cifre, treba zaokružiti na dvije, na 77 cm2.

U fizici je uobičajeno da se rezultati proračuna zapisuju koristeći eksponente. Dakle, umjesto 64.000 pišu 6,4 × 104, a umjesto 0,0031 pišu 3,1 × 10–3. Prednost ove notacije je što vam omogućava da jednostavno odredite broj značajnih znamenki. Na primjer, u unosu 36900 nije jasno da li ovaj broj sadrži tri, četiri ili pet značajnih cifara. Ako je poznato da je tačnost snimanja tri značajne brojke, onda rezultat treba napisati kao 3,69 × 104, a ako je tačnost snimanja četiri značajne brojke, onda rezultat treba napisati kao 3,690 × 104.

Cifra značajne cifre apsolutne greške određuje cifru prve sumnjive cifre u vrijednosti rezultata. Stoga se vrijednost samog rezultata mora zaokružiti (ispraviti) na onu značajnu cifru, čija se cifra poklapa sa znamenkom značajne cifre greške. Formulirano pravilo treba primijeniti i u slučajevima kada su neke od cifara nule.

Primjer. Ako se pri mjerenju tjelesne težine dobije rezultat m = (0,700 ± 0,003) kg, tada je potrebno upisati nule na kraju broja 0,700. Pisanje m = 0,7 značilo bi da se o sljedećim značajnim ciframa ništa ne zna, dok su mjerenja pokazala da su jednake nuli.

Izračunava se relativna greška E X.

E X \u003d D X.

X k.č

Prilikom zaokruživanja relativne greške dovoljno je ostaviti dvije značajne brojke.

Rezultat serije mjerenja određene fizičke veličine predstavlja se kao interval vrijednosti sa naznakom vjerovatnoće da prava vrijednost padne u ovaj interval, tj. rezultat bi trebao biti napisan kao:

Ovdje je D X ukupna apsolutna greška zaokružena na prvu značajnu cifru, a X cf je prosječna vrijednost izmjerene vrijednosti zaokružena uzimajući u obzir već zaokruženu grešku. Prilikom snimanja rezultata mjerenja, neophodno je navesti mjernu jedinicu vrijednosti.

Pogledajmo nekoliko primjera:

Pretpostavimo da smo mjerenjem dužine segmenta dobili sljedeći rezultat: l cf = 3,45381 cm i D l = 0,02431 cm Kako ispravno zapisati rezultat mjerenja dužine segmenta? Prvo zaokružujemo apsolutnu grešku sa viškom, ostavljajući jednu značajnu cifru D l = 0,02431 » 0,02 cm. Značajna brojka greške je na stotom mjestu. Zatim zaokružujemo ispravkama

ORGANIZACIJA STUDIJA KURSA FIZIKE

U skladu sa Programom rada discipline „Fizika“, redovni studenti izučavaju predmet fizike u prva tri semestra:

Dio 1: Mehanika i molekularna fizika (1 semestar).
2. dio: Elektricitet i magnetizam (2. semestar).
3. dio: Optika i atomska fizika (3. semestar).

Prilikom izučavanja svakog dijela predmeta fizike predviđene su sljedeće vrste rada:

1. Teorijska izrada predmeta (predavanja).
2. Vježbe rješavanja problema (praktične vježbe).
3. Izvođenje i zaštita laboratorijskih radova.
4. Samostalno rješavanje problema (domaći zadatak).
5. Testovi.
6. Offset.
7. Konsultacije.
8. Ispit.

Teorijsko proučavanje kursa fizike.

Teorijsko izučavanje fizike izvodi se u striming predavanjima u skladu sa Programom predmeta fizika. Predavanja se izvode po rasporedu katedre. Pohađanje predavanja za studente je obavezno.

Za samostalno izučavanje discipline studenti mogu koristiti listu osnovne i dodatne nastavne literature preporučene za odgovarajući dio predmeta fizike, ili udžbenike koje pripremaju i izdaju djelatnici katedre. Nastavna sredstva za sve dijelove predmeta fizika dostupna su u javnom vlasništvu na web stranici katedre.

Radionice

Paralelno sa izučavanjem teorijskog materijala, student mora na praktičnoj nastavi (seminari) ovladati metodama rješavanja zadataka iz svih dijelova fizike. Pohađanje praktične nastave je obavezno. Seminari se održavaju u skladu sa rasporedom odsjeka. Praćenje trenutnog napredovanja učenika vrši nastavnik koji izvodi praktičnu nastavu po sledećim pokazateljima:

• pohađanje praktične nastave;
• efektivnost rada učenika u učionici;
• kompletnost domaće zadaće;
• rezultati dva razredna testa;

Za samostalnu pripremu studenti mogu koristiti udžbenike za rješavanje zadataka koje pripremaju i izdaju djelatnici katedre. Udžbenici za rješavanje zadataka iz svih dijelova predmeta fizika dostupni su na web stranici katedre.

Laboratorijski radovi

Laboratorijski radovi imaju za cilj da studenta upoznaju sa mjernom opremom i metodama fizičkih mjerenja, da ilustruju osnovne fizičke zakonitosti. Laboratorijski rad se izvodi u nastavnim laboratorijama Odsjeka za fiziku prema opisima koje pripremaju nastavnici katedre (dostupni u javnom vlasništvu na web stranici Katedre), a prema rasporedu rada Katedre.

U svakom semestru student mora uraditi i odbraniti 4 laboratorijska rada.

Na prvom času nastavnik provodi sigurnosni brifing, obavještava svakog studenta o individualnoj listi laboratorijskih radova. Student izvodi prvi laboratorijski rad, rezultate mjerenja unosi u tabelu i vrši odgovarajuće proračune. Završni izvještaj o laboratorijskom radu student priprema kod kuće. Prilikom izrade izvještaja potrebno je koristiti nastavno-metodičku izradu „Uvod u teoriju mjerenja“ i „Smjernice za studente o projektovanju laboratorijskih radova i proračunu mjernih grešaka“ (dostupno u javnom vlasništvu na web stranici odeljenja).

Učeniku sljedeće lekcije mora predstavite potpuno završen prvi laboratorijski rad i pripremite nacrt sljedećeg rada sa vaše liste. Sažetak mora ispunjavati uslove za izradu laboratorijskog rada, sadržati teorijski uvod i tabelu u koju će se unositi rezultati predstojećih mjerenja. U slučaju neispunjavanja ovih uslova za naredni laboratorijski rad student nije dopusteno.

Na svakom času, počevši od drugog, student brani prethodni u potpunosti urađen laboratorijski rad. Zaštita se sastoji u objašnjavanju dobijenih eksperimentalnih rezultata i odgovaranju na kontrolna pitanja data u opisu. Laboratorijski rad se smatra u potpunosti obavljenim ako u svesci postoji potpis nastavnika i odgovarajuća ocjena u dnevniku.

Nakon obavljene i odbrane svih laboratorijskih radova predviđenih nastavnim planom i programom, nastavnik koji vodi čas stavlja ocenu „prošao“ u laboratorijski dnevnik.

Ukoliko student iz bilo kojeg razloga nije mogao završiti nastavni plan i program za laboratorijsku fizikalnu radionicu, onda to može učiniti na dodatnoj nastavi koja se održava prema rasporedu odjeljenja.

Za pripremu nastave studenti mogu koristiti metodološke preporuke za izvođenje laboratorijskih radova koje su dostupne u javnom vlasništvu na web stranici katedre.

Testovi

Za tekuću kontrolu napredovanja studenata u svakom semestru na praktičnoj nastavi (seminarima) izvode se dva kabinetska testa. U skladu sa bodovno – ocjenjivačkim sistemom odjeljenja, svaki kontrolni rad se ocjenjuje sa 30 bodova. Ukupan iznos bodova koji je student postigao pri izvođenju testova (maksimalni iznos za dva testa je 60) koristi se za formiranje ocjene studenta i uzima se u obzir pri postavljanju konačne ocjene iz discipline „Fizika“.

offset

Student dobija kredit iz fizike pod uslovom da su završena i odbranjena 4 laboratorijska rada (u laboratorijskom dnevniku postoji oznaka o završetku laboratorijskog rada) i da je zbir bodova za trenutnu kontrolu napretka veći ili jednak 30. seminari).

Ispit

Ispit se polaže na ulaznicama odobrenim od strane odjeljenja. Svaka karta uključuje dva teorijska pitanja i zadatak. Da bi olakšao pripremu, student može koristiti listu pitanja za pripremu ispita, na osnovu koje se formiraju karte. Spisak ispitnih pitanja je javno dostupan na web stranici Odsjeka za fiziku.

1. 4 laboratorijska rada su u potpunosti završena i odbranjena (u laboratorijskom dnevniku je oznaka na odbitku za laboratorijski rad);
2. ukupan rezultat trenutne kontrole napretka za 2 testa je veći ili jednak 30 (od 60 mogućih);
3. ocjena "položio" se stavlja u knjižicu i razrednički list

U slučaju nepoštovanja stava 1., student ima pravo da učestvuje u dodatnim laboratorijskim radionicama, koje se održavaju po rasporedu odsjeka. Prilikom ispunjavanja stava 1. i neispunjavanja stava 2. student ima pravo na bodovanje bodova koji nedostaju na ispitnim komisijama, koje se održavaju u toku sesije po rasporedu odsjeka. Studentima koji su tokom tekuće kontrole uspješnosti postigli 30 ili više bodova, ispitnoj komisiji nije dozvoljeno povećavati ocjenu.

Maksimalan broj bodova koji student može osvojiti sa trenutnom kontrolom učinka je 60. Istovremeno, maksimalan broj bodova za jednu kontrolu je 30 (za dvije kontrole 60).

Nastavnik ima pravo da studentu koji je pohađao svu praktičnu nastavu i aktivno radio na njoj doda najviše 5 bodova (ukupan iznos bodova za tekuću kontrolu napretka, međutim, ne bi trebao biti veći od 60 bodova).

Maksimalan broj bodova koji student može osvojiti na osnovu rezultata ispita je 40 bodova.

Ukupan iznos bodova koji student osvoji za semestar je osnov za ocjenjivanje discipline „Fizika“ u skladu sa sljedećim kriterijumima:

• ako je zbir bodova trenutne kontrole napretka i srednjeg certificiranja (ispita) manje od 60 bodova, onda je ocjena "nezadovoljavajuća";
• 60 do 74 boda, onda je ocjena "zadovoljavajući";
• ako zbroj bodova trenutne kontrole napretka i srednjeg certificiranja (ispita) spada u raspon od 75 do 89 bodova, onda je ocjena "dobar";
• ako zbroj bodova trenutne kontrole napretka i srednjeg certificiranja (ispita) spada u raspon od 90 do 100 bodova, onda je ocjena "odličan".

Ocjene "odličan", "dobar", "zadovoljavajući" upisuju se u ispitni list i knjižicu. Ocjena "nezadovoljavajuće" je samo u izjavi.

LABORATORIJSKA RADIONICA

Linkovi za preuzimanje laboratorija*
*Da preuzmete fajl, kliknite desnim tasterom miša na link i izaberite "Sačuvaj cilj kao..."
Da biste pročitali datoteku, morate preuzeti i instalirati Adobe Reader.

Dio 1. Mehanika i molekularna fizika

Dio 2. Elektricitet i magnetizam

Dio 3. Optika i atomska fizika

Materijal je komplet za laboratorijsku nastavu za program rada discipline ODP.02 "Fizika". Rad sadrži objašnjenje, kriterijume vrednovanja, spisak laboratorijskih radova i didaktički materijal.

Skinuti:

Pregled:

Ministarstvo opšteg stručnog obrazovanja

Sverdlovsk region

Državna autonomna obrazovna ustanova

srednje stručno obrazovanje

Sverdlovska oblast "Pervouralska politehnika"

LABORATORIJSKI RADOVI

NA PROGRAM RADA

OBRAZOVNA DISCIPLINA

ODP 02. FIZIKA

Pervouralsk

2013

Pregled:

Objašnjenje.

Laboratorijski zadaci se izrađuju u skladu sa programom rada discipline "Fizika".

Svrha laboratorijskog rada: formiranje predmetnih i metapredmetnih rezultata savladavanja od strane studenata glavnog obrazovnog programa osnovnog kursa fizike.

Zadaci laboratorijskog rada:

br. p / str	Formirani rezultati	Zahtjevi GEF-a	Osnovne kompetencije
	Posjedovanje nastavnih i istraživačkih vještina.	Metasubject Results	Analitički
	Razumevanje fizičke suštine posmatranih pojava.	Subject Results	Analitički
	Posjedovanje osnovnih fizičkih koncepata, obrazaca, zakona.	Subject Results	Regulatorno
	Samouvjerena upotreba fizičke terminologije i simbola	Subject Results	Regulatorno
	Posjedovanje osnovnih metoda naučnog saznanja koje se koriste u fizici: mjerenje, eksperiment	Subject Results	Analitički
	Sposobnost obrade rezultata mjerenja.	Subject Results	Social
	Sposobnost otkrivanja odnosa između fizičkih veličina.	Subject Results	Analitički
	Sposobnost objašnjavanja rezultata i izvođenja zaključaka.	Subject Results	samousavršavanje

Obrazac laboratorijskog izvještaja sadrži:

1. Broj posla;
2. Objective;
3. Spisak korišćene opreme;
4. Redoslijed radnji koje treba izvršiti;
5. Instalacijski crtež ili dijagram;
6. Tabele i/ili šeme za evidentiranje vrijednosti;
7. Proračunske formule.

Kriterijumi ocjenjivanja:

Demonstracija vještina.	Ocjena
Montaža instalacije (šeme)	Podešavanje uređaja	Povlačenje svjedočenje	Plaćanje vrijednosti	Punjenje stolova, zgrada grafikoni	Izlaz on rad
						"pet"
						"4"
						"3"

Spisak laboratorijskih radova.

Posao br.	Naziv posla	Naziv sekcije
	Određivanje krutosti opruge.	Mehanika.
	Određivanje koeficijenta trenja.	Mehanika.
	Proučavanje kretanja tijela u krugu pod djelovanje gravitacije i elastičnosti.	Mehanika.
	Mjerenje ubrzanja slobodnog pada sa Uz pomoć matematičkog klatna.	Mehanika.
	Eksperimentalna verifikacija Gay-Lussacovog zakona.
	Mjerenje površinskog koeficijenta tenzija.	Molekularna fizika. Termodinamika.
	Mjerenje modula elastičnosti gume.	Molekularna fizika. Termodinamika.
	Istraživanje zavisnosti jačine struje od voltaža.	Elektrodinamika.
	Merenje otpornosti kondukter.	Elektrodinamika.
	Proučavanje zakona rednog i paralelnog povezivanja provodnika.	Elektrodinamika.
	Mjerenje EMF i internih otpor izvora struje.	Elektrodinamika.
	Promatranje djelovanja magnetnog polja na Current.	Elektrodinamika.
	Posmatranje refleksije svjetlosti.	Elektrodinamika.
	Mjerenje indeksa loma staklo.	Elektrodinamika.
	Mjerenje dužine svjetlosnog talasa.	Elektrodinamika.
	Posmatranje linijskih spektra.
	Proučavanje tragova nabijenih čestica.	Struktura atoma i kvantna fizika.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 1.

"Određivanje krutosti opruge".

Cilj: Odredite krutost opruge pomoću dijagrama sile opruge u odnosu na izduženje. Donesite zaključak o prirodi ove zavisnosti.

Oprema: tronožac, dinamometar, 3 utega, ravnalo.

Radni proces.

1. Okačite uteg na oprugu dinamometra, izmjerite elastičnu silu i izduženje opruge.
2. Zatim pričvrstite drugi na prvi uteg. Ponovite mjerenja.
3. Pričvrstite treći na drugi uteg. Ponovite mjerenja ponovo.

1. Konstruirajte graf zavisnosti elastične sile od izduženja opruge:

Fupr, N

0 0,02 0,04 0,06 0,08 Δl, m

1. Iz grafikona pronađite prosječne vrijednosti elastične sile i istezanja. Izračunajte prosječnu vrijednost koeficijenta elastičnosti:

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 2.

"Određivanje koeficijenta trenja".

Cilj: Odredite koeficijent trenja koristeći dijagram sile trenja u odnosu na tjelesnu težinu. Donijeti zaključak o odnosu koeficijenta trenja klizanja i koeficijenta statičkog trenja.

Oprema: šipka, dinamometar, 3 tereta po 1 N, ravnalo.

Radni proces.

1. Pomoću dinamometra izmjerite težinu šipke R.
2. Postavite blok vodoravno na ravnalo. Pomoću dinamometra izmjerite maksimalnu statičku silu trenja Ffr 0 .
3. Ravnomjerno krećući šipku duž ravnala, izmjeriti silu trenja klizanja Ftr.
4. Stavite teret na šipku. Ponovite mjerenja.
5. Dodajte drugu težinu. Ponovite mjerenja.
6. Dodajte treću težinu. Ponovite mjerenja ponovo.
7. Zapišite rezultate u tabelu:

1. Nacrtajte grafikone sile trenja u odnosu na tjelesnu težinu:

Fupr, N

0 1,0 2,0 3,0 4,0 R, N

1. Prema grafikonu, pronađite prosječne vrijednosti tjelesne težine, sile statičke sile trenja i sile trenja klizanja. Izračunajte prosječne vrijednosti koeficijenta statičkog trenja i koeficijenta trenja klizanja:

μ cf 0 = F cf.tr 0 ; μ av = Fav.tr ;

Rsr Rsr

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 3.

"Proučavanje kretanja tijela pod djelovanjem više sila".

Cilj: Proučavati kretanje tijela pod djelovanjem elastičnih i gravitacijskih sila. Donesite zaključak o ispunjenju drugog Newtonovog zakona.

Oprema: tronožac, dinamometar, teg od 100 g na niti, papirni krug, štoperica, ravnalo.

Radni proces.

1. Okačite uteg na konac pomoću stativa preko centra kruga.
2. Odmotajte šipku u vodoravnoj ravnini, krećući se duž granice kruga.

RF kontrola

1. Izmjerite vrijeme t za koje tijelo napravi najmanje 20 okretaja n.
2. Izmjerite polumjer kružnice R.
3. Odnesite opterećenje do granice kruga, pomoću dinamometra izmjerite rezultantnu silu jednaku sili elastičnosti opruge F ex.
4. Koristeći Newtonov II zakon, izračunajte centripetalno ubrzanje:

F = m. a cs ; i tss \u003d v 2; v=2. π . R; T \u003d _ t _;

R T n

I cs \u003d 4. π 2. R. n2;

(broj 2 može se uzeti jednako 10).

1. Izračunajte rezultantnu silu m. ali tss .
2. Zapišite rezultate u tabelu:

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 4.

"Mjerenje ubrzanja slobodnog pada".

Cilj: Izmjerite ubrzanje slobodnog pada klatnom. Donijeti zaključak o podudarnosti dobijenog rezultata sa referentnom vrijednošću.

Oprema: tronožac, kuglica na konac, dinamometar, štoperica, ravnalo.

Radni proces.

1. Okačite lopticu na konac pomoću stativa.

1. Gurnite loptu dalje od ravnotežnog položaja.

1. Izmjerite vrijeme t za koje klatno napravi najmanje 20 oscilacija (jedna oscilacija je odstupanje u oba smjera od ravnotežnog položaja).

1. Izmjerite dužinu ovjesa lopte l.

1. Koristeći formulu za period oscilacije matematičkog klatna, izračunajte ubrzanje slobodnog pada:

T = 2.π. l; T \u003d _ t _; _t_ = 2.π. l; _ t 2 = 4.π 2 . l

G n n g n 2 g

G = 4. π 2 . l. n2;

(broj 2 može se uzeti jednako 10).

1. Zapišite rezultate u tabelu:

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 5.

"Eksperimentalni test Gay-Lussacovog zakona".

Cilj: Istražite izobarni proces. Donesite zaključak o primjeni Gay-Lussacovog zakona.

Oprema: epruveta, čaša tople vode, čaša hladne vode, termometar, ravnalo.

Radni proces.

1. Otvoreni kraj cijevi stavite u toplu vodu da zagrije zrak u cijevi najmanje 2-3 minute. Izmjerite temperaturu tople vode t 1 .
2. Zatvorite otvor tube palcem, izvadite cijev iz vode i stavite je u hladnu vodu, okrećući cijev naopako. Pažnja! Da biste spriječili izlazak zraka iz epruvete, udaljite prst od otvora epruvete samo pod vodom.
3. Ostavite tubu, otvorenim krajem nadole, u hladnoj vodi nekoliko minuta. Izmjerite temperaturu hladne vode t 2 . Posmatrajte porast vode u epruveti.

1. Nakon zaustavljanja porasta, izjednačiti površinu vode u epruveti sa površinom vode u čaši. Sada je pritisak vazduha u epruveti jednak atmosferskom pritisku, tj. ispunjen je uslov izobarnog procesa P = const. Izmjerite visinu zraka u epruveti l 2 .
2. Izlijte vodu iz epruvete i izmjerite dužinu epruvete l 1 .
3. Provjerite implementaciju Gay-Lussacovog zakona:

V 1 \u003d V 2; V 1 = _ T 1 .

T 1 T 2 V 2 T 2

Omjer volumena može se zamijeniti omjerom visina zračnih stupova u epruveti:

l 1 \u003d T 1

L 2 T 2

1. Pretvorite temperaturu sa Celzijusove skale u apsolutnu skalu: T = t + 273.
2. Zapišite rezultate u tabelu:

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad br. 6.

"Mjerenje koeficijenta površinskog napona".

Cilj: Izmjerite površinski napon vode. Donesite zaključak o podudarnosti primljene vrijednosti sa referentnom vrijednošću.

Oprema: pipeta sa podjelama, čaša vode.

Radni proces.

1. Uvucite vodu u pipetu.

1. Kap po kap kapajte vodu iz pipete. Izbrojite broj kapi n koji odgovara određenoj zapremini vode V (na primjer, 0,5 cm 3 ) izlivena iz pipete.

1. Izračunajte koeficijent površinskog napona: σ = F , gdje je F = m . g; l = π.d

σ = m. g , gdje je m = ρ .V σ = ρ .V. g

π .d n π .d . n

ρ \u003d 1,0 g / cm 3 - gustina vode; g = 9,8 m/s 2 - ubrzanje gravitacije; pi = 3,14;

d = 2 mm je prečnik kapisnog vrata, jednak unutrašnjem preseku vrha pipete.

1. Zapišite rezultate u tabelu:

1. Uporedi dobijenu vrijednost koeficijenta površinskog napona sa referentnom vrijednošću: σ ref. = 0,073 N/m.

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 7.

"Mjerenje modula elastičnosti gume".

Cilj: Odrediti modul elastičnosti gume. Donijeti zaključak o podudarnosti dobijenog rezultata sa referentnom vrijednošću.

Oprema: tronožac, komad gumene vrpce, set utega, ravnalo.

Radni proces.

1. Okačite gumeni kabl pomoću stativa. Izmjerite razmak između oznaka na kablu l 0 .
2. Pričvrstite utege na slobodni kraj užeta. Težina tereta jednaka je sili elastičnosti F koja se javlja u kordu prilikom vlačne deformacije.
3. Izmjerite razmak između oznaka kada je kabel deformiran l.

1. Izračunajte modul elastičnosti gume koristeći Hookeov zakon: σ = E. ε, gdje je σ = F

– mehaničko naprezanje, S =π . d2 - površina poprečnog presjeka gajtana, d - prečnik gajtana,

ε \u003d Δl = (l - l 0) - relativno izduženje vrpce.

4 . F=E. (l - l 0 ) E = 4 . F. l 0, gdje je π = 3,14; d = 5 mm = 0,005 m.

π . d 2 l π.d 2 .(l –l 0 )

1. Zapišite rezultate u tabelu:

1. Usporedite dobivenu vrijednost modula elastičnosti sa referentnom vrijednošću:

E ref. = 8 . 10 8 Pa.

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 8.

"Istraživanje zavisnosti jačine struje od napona."

Cilj: Konstruirajte CVC metalnog vodiča, pomoću dobivene ovisnosti odredite otpor otpornika i izvedite zaključak o prirodi CVC-a.

Oprema: Baterija galvanskih ćelija, ampermetar, voltmetar, reostat, otpornik, spojne žice.

Radni proces.

1. Očitajte ampermetar i voltmetar, prilagođavajući napon na otporniku pomoću reostata. Zapišite rezultate u tabelu:

U, V
ja, A

1. Prema podacima iz tabele, konstruišite CVC:

ja, A

U, V

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

1. Odredite prosječne vrijednosti struje Iav i napona Uav iz I–V karakteristika.

1. Izračunajte otpor otpornika koristeći Ohmov zakon:

Uav

R = .

Iav

1. Napravite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 9.

"Mjerenje otpornosti provodnika".

Cilj: Odredite specifični otpor niklovanog vodiča, izvucite zaključak o podudarnosti dobijene vrijednosti sa referentnom vrijednošću.

Oprema: Baterija galvanskih ćelija, ampermetar, voltmetar, niklovana žica, ravnalo, spojne žice.

Radni proces.

1) Sastavite lanac:

A V

3) Izmjerite dužinu žice. Zapišite rezultat u tabelu.

R = str. l / S - otpor provodnika; S = str. d 2 / 4 - površina poprečnog presjeka provodnika;

p = 3,14. d2. U

4.I. l

d, mm	l, m	U, V	ja, A	ρ , Ohm. mm 2 / m
0,50

6) Uporedite dobijenu vrednost sa referentnom vrednošću otpornosti nikla:

0,42 Ohm mm2 / m.

7) Donesite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 10.

"Proučavanje serijskog i paralelnog spoja provodnika".

Cilj: Donijeti zaključak o primjeni zakona serijskog i paralelnog povezivanja provodnika.

Oprema : Baterija galvanskih ćelija, ampermetar, voltmetar, dva otpornika, spojne žice.

Radni proces.

1) Sastavite lance: a) sa dosljednim i b) paralelna veza

Otpornici:

A V A V

R 1 R 2 R 1

2) Očitajte ampermetar i voltmetar.

R pr \u003d;

A) R tr \u003d R 1 + R 2; b) R 1 .R 2

Rtr = .

(R1 + R2)

Zapišite rezultate u tabelu:

5) Donesite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 11.

"Mjerenje EMF i unutrašnjeg otpora izvora struje".

Cilj: Izmjerite EMF i unutrašnji otpor izvora struje, objasnite razlog za razliku između izmjerene vrijednosti EMF i nominalne vrijednosti.

Oprema: Izvor struje, ampermetar, voltmetar, reostat, ključ, spojne žice.

Radni proces.

1) Sastavite lanac:

A V

2) Očitajte ampermetar i voltmetar. Zapišite rezultate u tabelu.

3 ) Otvorite ključ. Uzmite očitanja sa voltmetra (emf). Zapišite rezultat u tabelu. Uporedite izmerenu vrednost EMF sa nominalnom vrednošću: ε nom = 4,5 V.

I. (R + r) = ε; I. R+I. r = ε; U+I. r = ε; I. r = ε – U;

ε–U

5) Unesite rezultat u tabelu:

ja, A	U, V	ε, V	r, Ohm

6) Donesite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 12.

"Promatranje djelovanja magnetnog polja na struju".

Cilj: Postavite smjer struje u zavojnici koristeći pravilo lijeve ruke. Izvedite zaključak od čega zavisi smjer Amperove sile.

Oprema: Namotaj žice, baterija galvanskih ćelija, ključ, spojne žice, lučni magnet, tronožac.

Radni proces.

1) Sastavite lanac:

2) Dovedite magnet na zavojnicu bez struje. Objasnite uočeni fenomen.

3) Dovedite do zavojnice sa strujom prvo sjeverni pol magneta (N), a zatim južni pol (S). Pokažite na slici relativni položaj zavojnice i polova magneta, označite smjer amperove sile, vektor magnetske indukcije i struju u zavojnici:

4) Ponovite eksperimente promjenom smjera struje u zavojnici:

S S

5 ) Izvucite zaključak.

Pregled:

Laboratorijski rad broj 13.

"Promatranje refleksije svjetlosti".

Cilj:posmatraju refleksiju svetlosti. Donijeti zaključak o primjeni zakona refleksije svjetlosti.

Oprema:izvor svjetlosti, prorezani ekran, ravno ogledalo, kutomjer, kvadrat.

Radni proces.

1. Nacrtajte pravu liniju duž koje postavljate ogledalo.

3. Usmjerite snop svjetlosti u ogledalo. Označite incident i reflektovane zrake sa dvije tačke. Povezivanjem tačaka izgraditi upadne i reflektovane zrake, isprekidanom linijom vratiti okomicu na ravan ogledala u tački upada.

1 1’

2 2’

3 3’

α γ

u centrulist).

Koristite ekran da dobijete tanak snop svjetlosti.

Usmjerite snop svjetlosti na ploču. Označite sa dvije tačke upadnu gredu i snop koji je izašao iz ploče. Povezivanjem tačaka konstruirajte upadnu zraku i izlaznu zraku. U tački upada B vratite okomicu na ravan ploče isprekidanom linijom. Tačka F je tačka u kojoj snop izlazi iz ploče. Spajanjem tačaka B i F konstruisati prelomljenu zraku BF.

A E

α

IN

β

D C

F

4. Za određivanje indeksa loma koristimo se zakon loma svjetlosti:

n=sinα

sinβ

5. Izgradite krugproizvoljnoradijus (uzmite poluprečnik kruga kaoviše) sa centrom u tački B.
6. Označite tačku A preseka upadne zrake sa kružnicom i tačku C preseka prelomljenog zraka sa kružnicom.
7. Iz tačaka A i C spustite okomice na okomicu na ravninu ploče. Dobijeni trouglovi BAE i BCD su pravougaoni sa jednakim hipotenuzama BA i BC (poluprečnik kruga).
8. Koristeći rešetku, napravite slike spektra na ekranu; za to pogledajte nit lampe kroz prorez na ekranu.

1max

b

φ a

0 max (razmak)

difrakcijski

rešetkab

1max

ekran

3. Pomoću ravnala na ekranu izmjerite udaljenost od proreza do crvenog maksimuma prvog reda.
4. Napravite slično mjerenje za ljubičasti maksimum prvog reda.
5. Izračunajte valne dužine koje odgovaraju crvenim i ljubičastim krajevima spektra koristeći jednadžbu difrakcijske rešetke: d. sin φ = k. λ, gdje je d period difrakcione rešetke.

d=1 mm = 0,01 mm = 1. 10-2 mm = 1. 10-5 m; k = 1; sin φ = tg φ =a(za male uglove).

100b

λ = d.b

ali

6. Uporedi dobijene rezultate sa referentnim vrijednostima: λk = 7,6. 10-7 m; λf = 4,.0 . 10

   Laboratorijski rad broj 16.

   "Promatranje linijskih spektra".

   Cilj:posmatraju i crtaju spektre inertnih gasova. Donijeti zaključak o podudarnosti dobijenih slika spektra sa standardnim slikama.

   Oprema:napajanje, visokofrekventni generator, spektralne cijevi, staklena ploča, olovke u boji.

   Radni proces.

   1. Steknite sliku vodonikovog spektra. Da biste to učinili, razmotrite svjetlosni kanal spektralne cijevi kroz neparalelne strane staklene ploče.
   2. Skicirajte spektarvodonik (H):

   400 600 800 nm

   3. Nabavite i nacrtajte slike spektra na isti način:

   kripton (Kr)

   400 600 800 nm

   helijum (He)

   400 600 800 nm

   neon (Ne)

   1. Prevedite tragove čestica u svesku (kroz staklo),postavljajući ih na uglove stranice.
   2. Odrediti polumjere zakrivljenosti staza RI, RII, RIII, RIV. Da biste to učinili, nacrtajte dvije tetive iz jedne točke putanje, izgraditesrednjiokomito na tetive. Točka presjeka okomica je centar zakrivljenosti staze O. Izmjerite udaljenost od centra do luka. Dobijene vrijednosti zabilježite u tabeli.

   R R

   O

   3. Odredite specifični naboj čestice upoređujući ga sa specifičnim nabojem protona H11 q = 1.

   m

   Na nabijenu česticu u magnetskom polju djeluje Lorentzova sila: Fl = q. B.v. Ova sila daje čestici centripetalno ubrzanje: q. b. v = m.v2 qproporcionalan1 .

   R m R

   -

   1,00

   II

   Deuteron N12

   0,50

   III

   Triton N13

   0,33

   IV

   α je He čestica24

   0,50

   5. Napravite zaključak.