Visuelle Physik. Laborarbeit Lösung von Laborarbeiten in Physik

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Labor Nr. 1

Die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn unter dem Einfluss von Schwerkraft und Elastizität.

Zielsetzung:überprüfen Sie die Gültigkeit des zweiten Newtonschen Gesetzes für die Bewegung eines Körpers auf einem Kreis unter der Wirkung mehrerer.

1) Gewicht, 2) Faden, 3) ein Stativ mit Kupplung und Ring, 4) ein Blatt Papier, 5) ein Maßband, 6) eine Uhr mit Sekundenzeiger.

Theoretische Begründung

Der Versuchsaufbau besteht aus einer Last, die an einem Faden an einem Stativring befestigt ist (Abb. 1). Auf den Tisch unter dem Pendel wird ein Blatt Papier gelegt, auf dem ein Kreis mit einem Radius von 10 cm gezeichnet wird Ö Kreis liegt senkrecht unter dem Aufhängepunkt ZU Pendel. Wenn sich die Last entlang des auf dem Blatt gezeigten Kreises bewegt, beschreibt das Gewinde eine Kegelfläche. Daher wird ein solches Pendel genannt konisch.

Wir projizieren (1) auf die Koordinatenachsen X und Y .

(X), (2)

(J), (3)

wobei der Winkel ist, den der Faden mit der Vertikalen bildet.

Drücken Sie aus der letzten Gleichung aus

und in Gleichung (2) einsetzen. Dann

Wenn die Zirkulationszeit T Pendel um einen Kreis mit Radius K ist also aus experimentellen Daten bekannt

die Umlaufzeit kann durch Zeitmessung bestimmt werden T , wofür das Pendel sorgt n Revolutionen:

Wie aus Abbildung 1 ersichtlich,

, (7)

Abb.1

Abb.2

wo h = OK - Abstand vom Aufhängepunkt ZU zum Mittelpunkt des Kreises Ö .

Unter Berücksichtigung der Formeln (5) - (7) kann Gleichheit (4) dargestellt werden als

. (8)

Formel (8) ist eine direkte Folge des zweiten Newtonschen Gesetzes. Der erste Weg, die Gültigkeit des zweiten Newtonschen Gesetzes zu verifizieren, besteht also darin, die Identität des linken und des rechten Teils der Gleichheit (8) experimentell zu verifizieren.

Die Kraft verleiht dem Pendel eine Zentripetalbeschleunigung

Unter Berücksichtigung der Formeln (5) und (6) hat das zweite Newtonsche Gesetz die Form

. (9)

Leistung F mit Dynamometer gemessen. Das Pendel wird aus der Gleichgewichtslage um eine Strecke entfernt, die dem Radius des Kreises entspricht R , und lesen Sie den Dynamometer ab (Abb. 2) Gewicht der Ladung m als bekannt vorausgesetzt.

Eine andere Möglichkeit, die Gültigkeit des zweiten Newtonschen Gesetzes zu überprüfen, besteht daher darin, die Identität des linken und des rechten Teils der Gleichheit (9) experimentell zu überprüfen.

Arbeitsauftrag

Bauen Sie den Versuchsaufbau (siehe Abb. 1) zusammen und wählen Sie eine Pendellänge von etwa 50 cm.

Zeichnen Sie auf einem Blatt Papier einen Kreis mit einem Radius R = 10 sm.

Legen Sie ein Blatt Papier so auf, dass der Mittelpunkt des Kreises unter dem senkrechten Aufhängepunkt des Pendels liegt.

Distanz messen h zwischen dem Aufhängepunkt ZU und der Mittelpunkt des Kreises Ö Maßband.

h =

5. Fahren Sie das Kegelpendel mit konstanter Geschwindigkeit entlang des gezeichneten Kreises. Messzeit T , während der das Pendel macht n = 10 Umdrehungen.

T =

6. Berechnen Sie die Zentripetalbeschleunigung der Last

Berechnung

Fazit.

Labor Nr. 2

Validierung des Gesetzes von Boyle-Mariotte

Zielsetzung: verifizieren Sie experimentell das Boyle-Mariotte-Gesetz, indem Sie Gasparameter in zwei thermodynamischen Zuständen vergleichen.

Ausrüstung, Messgeräte: 1) ein Gerät zum Studium der Gasgesetze, 2) ein Barometer (eines pro Klasse), 3) ein Laborstativ, 4) ein Streifen Millimeterpapier mit den Maßen 300 * 10 mm, 5) ein Maßband.

Theoretische Begründung

Das Boyle-Mariotte-Gesetz definiert den Zusammenhang zwischen Druck und Volumen eines Gases einer gegebenen Masse bei konstanter Gastemperatur. Von der Gerechtigkeit dieses Gesetzes oder der Gleichheit überzeugt zu sein

(1)

genug, um den Druck zu messenP 1 , P 2 Gas und sein Volumenv 1 , v 2 im Anfangs- bzw. Endzustand. Eine Erhöhung der Genauigkeit der Gesetzmäßigkeitsprüfung wird durch die Subtraktion des Produkts von beiden Seiten der Gleichheit erreicht (1). Dann sieht Formel (1) so aus

(2)

oder

(3)

Das Gerät zum Studium der Gasgesetze besteht aus zwei 50 cm langen Glasröhren 1 und 2, die durch einen 1 m langen Gummischlauch 3 miteinander verbunden sind, einer Platte mit Klemmen 4 von 300 * 50 * 8 mm und einem Stopfen 5 (Abb. 1, a). An Platte 4 wird zwischen Glasröhrchen ein Streifen Millimeterpapier befestigt. Der Schlauch 2 wird von der Gerätebasis abgenommen, abgesenkt und im Bein des Stativs 6 fixiert. Der Gummischlauch wird mit Wasser gefüllt. Der atmosphärische Druck wird mit einem Barometer in mm Hg gemessen. Kunst.

Wenn das bewegliche Rohr in der Ausgangsposition fixiert ist (Abb. 1, b), kann das zylindrische Gasvolumen im fixierten Rohr 1 durch die Formel gefunden werden

, (4)

wo S ist die Querschnittsfläche des Rohres 1u

Der anfängliche Gasdruck darin, ausgedrückt in mm Hg. Art., ist die Summe aus dem atmosphärischen Druck und dem Druck der Wassersäulenhöhe in Rohr 2:

mmHg. (5).

wo - der Unterschied in den Wasserständen in den Rohren (in mm.). Formel (5) berücksichtigt, dass die Dichte von Wasser 13,6 mal geringer ist als die Dichte von Quecksilber.

Wenn Rohr 2 angehoben und in seiner endgültigen Position fixiert wird (Abb. 1, c), verringert sich das Gasvolumen in Rohr 1:

(6)

wo ist die Länge der Luftsäule im festen Rohr 1.

Der endgültige Gasdruck wird durch die Formel gefunden

mm. rt. Kunst. (7)

Durch Einsetzen der Anfangs- und Endgasparameter in Formel (3) können wir das Boyle-Mariotte-Gesetz in der Form darstellen

(8)

Somit reduziert sich die Überprüfung der Gültigkeit des Boyle-Mariotte-Gesetzes auf eine experimentelle Überprüfung der Identität des linken L 8 - und rechten P 8 -Teils der Gleichheit (8).

Arbeitsauftrag

7.Messen Sie den Unterschied im Wasserstand in den Rohren.

Heben Sie das bewegliche Rohr 2 noch höher an und fixieren Sie es (siehe Abb. 1, c).

Wiederholen Sie die Messungen der Länge der Luftsäule in Rohr 1 und der Wasserstandsdifferenz in den Rohren. Notieren Sie die Messergebnisse.

10. Messen Sie den atmosphärischen Druck mit einem Barometer.

11. Berechnen Sie die linke Seite der Gleichheit (8).

Berechnen Sie die rechte Seite der Gleichheit (8).

13. Überprüfen Sie die Gleichheit (8)

FAZIT:

Labor Nr. 4

Untersuchung einer gemischten Verbindung von Leitern

Zielsetzung : untersuchen Sie experimentell die Eigenschaften einer gemischten Verbindung von Leitern.

Ausrüstung, Messgeräte: 1) Netzteil, 2) Schlüssel, 3) Rheostat, 4) Amperemeter, 5) Voltmeter, 6) Anschlussdrähte, 7) Dreidrahtwiderstände mit Widerständen von 1 Ohm, 2 Ohm und 4 Ohm.

Theoretische Begründung

Viele Stromkreise verwenden eine gemischte Leiterverbindung, die eine Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung ist. Die einfachste gemischte Widerstandsverbindung = 1 Ohm, = 2 Ohm, = 4 Ohm.

a) Die Widerstände R 2 und R 3 sind parallel geschaltet, also der Widerstand zwischen den Punkten 2 und 3

b) Außerdem ist bei einer Parallelschaltung der Gesamtstrom, der in Knoten 2 fließt, gleich der Summe der Ströme, die von ihm abfließen.

c) Da der WiderstandR 1 und Ersatzwiderstand in Reihe geschaltet sind.

, (3)

und der Gesamtwiderstand des Stromkreises zwischen den Punkten 1 und 3.

.(4)

Eine elektrische Schaltung zum Untersuchen der Eigenschaften einer gemischten Leiterverbindung besteht aus einer Stromquelle 1, an die ein Rheostat 3, ein Amperemeter 4 und eine gemischte Verbindung aus drei Drahtwiderständen R 1, R 2 und R 3 über einen Schlüssel angeschlossen sind 2. Voltmeter 5 misst die Spannung zwischen verschiedenen Punktpaaren im Stromkreis. Das Diagramm des Stromkreises ist in Abbildung 3 dargestellt. Nachfolgende Messungen von Strom und Spannung im Stromkreis ermöglichen die Überprüfung der Beziehungen (1) - (4).

Aktuelle Messungenichdurch den Widerstand fließtR1 und die potenzielle Gleichheit darauf können Sie den Widerstand bestimmen und mit einem bestimmten Wert vergleichen.

. (5)

Der Widerstand kann anhand des Ohmschen Gesetzes ermittelt werden, indem die Potentialdifferenz mit einem Voltmeter gemessen wird:

.(6)

Dieses Ergebnis kann mit dem aus Formel (1) erhaltenen Wert verglichen werden. Die Gültigkeit von Formel (3) wird durch eine zusätzliche Messung mit einem Voltmeter (zwischen den Punkten 1 und 3) überprüft.

Mit dieser Messung können Sie auch den Widerstand (zwischen den Punkten 1 und 3) bewerten.

.(7)

Die durch die Formeln (5) - (7) erhaltenen experimentellen Werte der Widerstände müssen die Beziehung 9;) für eine gegebene gemischte Verbindung von Leitern erfüllen.

Arbeitsauftrag

Bauen Sie den Stromkreis zusammen

3. Notieren Sie das Ergebnis der aktuellen Messung.

4. Schließen Sie ein Voltmeter an die Punkte 1 und 2 an und messen Sie die Spannung zwischen diesen Punkten.

5. Notieren Sie das Ergebnis der Spannungsmessung

6. Berechnen Sie den Widerstand.

7. Notieren Sie das Ergebnis der Widerstandsmessung = und vergleichen Sie es mit dem Widerstandswert des Widerstands = 1 Ohm

8. Schließen Sie ein Voltmeter an die Punkte 2 und 3 an und messen Sie die Spannung zwischen diesen Punkten

überprüfen Sie die Gültigkeit der Formeln (3) und (4).

Ohm

Fazit:

Wir haben experimentell die Eigenschaften einer gemischten Verbindung von Leitern untersucht.

Lass uns nachsehen:

Zusätzliche Aufgabe. Stellen Sie sicher, dass beim Parallelschalten der Leiter die Gleichheit gilt:

Ohm

2 Gänge.

Labor Nr. 1

Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

Zielsetzung: Beweisen Sie experimentell die Lenz-Regel, die die Richtung des Stroms während der elektromagnetischen Induktion bestimmt.

Ausrüstung, Messgeräte: 1) Bogenmagnet, 2) Spule-Spule, 3) Milliamperemeter, 4) Stabmagnet.

Theoretische Begründung

Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion (oder dem Faraday-Maxwell-Gesetz) ist die EMF der elektromagnetischen Induktion E ich in einer geschlossenen Schleife ist numerisch gleich und hat ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Änderungsrate des magnetischen Flusses F durch die von dieser Kontur begrenzte Fläche.

E ich \u003d - F ’

Um das Vorzeichen der Induktions-EMK (und dementsprechend die Richtung des Induktionsstroms) im Stromkreis zu bestimmen, wird diese Richtung mit der ausgewählten Umgehungsrichtung des Stromkreises verglichen.

Die Richtung des Induktionsstroms (sowie die Größe der Induktions-EMK) wird als positiv angesehen, wenn sie mit der ausgewählten Umgehungsrichtung des Stromkreises übereinstimmt, und als negativ, wenn sie der ausgewählten Umgehungsrichtung des Stromkreises entgegengesetzt ist. Wir verwenden das Faraday-Maxwell-Gesetz, um die Richtung des Induktionsstroms in einer kreisförmigen Drahtschleife mit einer Fläche zu bestimmen S 0 . Davon gehen wir zunächst aus T 1 =0 die magnetische Feldinduktion im Bereich der Spule ist gleich Null. Im nächsten Moment T 2 = die Spule bewegt sich in den Bereich des Magnetfeldes, dessen Induktion senkrecht zur Spulenebene auf uns gerichtet ist (Abb. 1 b)

Als Umgehungsrichtung der Kontur wählen wir die Richtung im Uhrzeigersinn. Gemäß der Gimlet-Regel wird der Konturbereichsvektor von uns senkrecht auf den Konturbereich gerichtet.

Der magnetische Fluss, der den Stromkreis in der Ausgangsposition der Spule durchdringt, ist Null (=0):

Magnetischer Fluss in der Endlage der Spule

Änderung des magnetischen Flusses pro Zeiteinheit

Daher wird die Induktions-EMK gemäß Formel (1) positiv sein:

E ich =

Dies bedeutet, dass der Induktionsstrom im Stromkreis im Uhrzeigersinn gerichtet ist. Dementsprechend wird gemäß der Gimlet-Regel für Schleifenströme die Eigeninduktion auf der Achse einer solchen Spule gegen die Induktion des äußeren Magnetfelds gerichtet sein.

Nach der Lenzschen Regel gilt Der Induktionsstrom im Stromkreis hat eine solche Richtung, dass der von ihm erzeugte Magnetfluss durch die durch den Stromkreis begrenzte Oberfläche eine Änderung des Magnetflusses verhindert, der diesen Strom verursacht hat.

Der Induktionsstrom wird auch beobachtet, wenn das externe Magnetfeld in der Ebene der Spule verstärkt wird, ohne sie zu bewegen. Bewegt sich beispielsweise ein Stabmagnet in eine Spule hinein, nehmen das äußere Magnetfeld und der ihn durchdringende magnetische Fluss zu.

Konturrichtung

F 2

ξi

(Unterschrift)

(Ex.)

Ich A

B 1 S 0

B 2 S 0

-(B2-B1)S0<0

15mA

Arbeitsauftrag

1. Spule - Uterus 2 (siehe Abb. 3) mit den Anschlüssen des Milliamperemeters verbinden.

2. Führen Sie den Nordpol des bogenförmigen Magneten entlang seiner Achse in die Spule ein. Bewegen Sie in nachfolgenden Experimenten die Pole des Magneten von derselben Seite der Spule, deren Position sich nicht ändert.

Überprüfen Sie die Übereinstimmung der Ergebnisse des Experiments mit Tabelle 1.

3. Entfernen Sie den Nordpol des bogenförmigen Magneten von der Spule. Stellen Sie die Ergebnisse des Experiments in der Tabelle dar.

Konturrichtung Messen Sie den Brechungsindex von Glas mit einer planparallelen Platte.

Ausrüstung, Messgeräte: 1) eine planparallele Platte mit abgeschrägten Kanten, 2) ein Messlineal, 3) ein Schülerwinkel.

Theoretische Begründung

Die Methode der Brechungsindexmessung mit einer planparallelen Platte beruht darauf, dass ein Strahl, der eine planparallele Platte passiert hat, diese parallel zur Einfallsrichtung verlässt.

Nach dem Brechungsgesetz der Brechungsindex des Mediums

Zur Berechnung und auf einem Blatt Papier werden zwei parallele Linien AB und CD in einem Abstand von 5-10 mm voneinander gezeichnet und eine Glasplatte so darauf gelegt, dass ihre parallelen Flächen senkrecht zu diesen Linien stehen. Bei dieser Anordnung der Platte verschieben sich die parallelen Geraden nicht (Abb. 1, a).

Das Auge wird auf Tischhöhe platziert und die Platte entlang der geraden Linien AB und CD durch das Glas um die vertikale Achse gegen den Uhrzeigersinn gedreht (Abb. 1, b). Die Rotation wird durchgeführt, bis der Strahl QC eine Fortsetzung von BM und MQ zu sein scheint.

Um die Messergebnisse zu verarbeiten, skizzieren Sie die Konturen der Platte mit einem Bleistift und ziehen Sie sie vom Papier ab. Durch den Punkt M wird eine Senkrechte O 1 O 2 zu den parallelen Flächen der Platte und eine Gerade MF gezogen.

Dann werden auf den geraden Linien BM und MF gleiche Segmente ME 1 \u003d ML 1 abgelegt und die Senkrechten L 1 L 2 und E 1 E 2 werden unter Verwendung eines Quadrats von den Punkten E 1 und L 1 auf die gerade Linie O 1 O abgesenkt 2. Aus rechtwinkligen Dreiecken L

a) Richten Sie zuerst die parallelen Flächen der Platte senkrecht zu AB und CD aus. Stellen Sie sicher, dass sich die parallelen Linien nicht bewegen.

b) Legen Sie Ihr Auge auf die Höhe des Tisches und drehen Sie die Platte, indem Sie den Linien AB und CD durch das Glas folgen, um die vertikale Achse gegen den Uhrzeigersinn, bis der Strahl QC eine Fortsetzung von BM und MQ zu sein scheint.

2. Kreisen Sie die Konturen der Platte mit einem Bleistift ein und entfernen Sie sie dann vom Papier.

3. Zeichnen Sie durch den Punkt M (siehe Abb. 1, b) eine Senkrechte O 1 O 2 zu den parallelen Flächen der Platte und eine gerade Linie MF (Fortsetzung von MQ) mit einem Quadrat.

4. Zentriert am Punkt M, zeichnen Sie einen Kreis mit beliebigem Radius, markieren Sie die Punkte L 1 und E 1 auf den geraden Linien BM und MF (ME 1 \u003d ML 1)

5. Senken Sie mit einem Quadrat die Senkrechten von den Punkten L 1 und E 1 auf die Linie O 1 O 2.

6. Messen Sie die Länge der Segmente L 1 L 2 und E 1 E 2 mit einem Lineal.

7. Berechnen Sie den Brechungsindex von Glas mit Formel 2.

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation

Bundesstaatliche Haushaltsbildungseinrichtung für Höhere Berufsbildung

"Staatliche Technische Universität Tambow"

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

MECHANIK. SCHWINGUNGEN UND WELLEN. HYDRODYNAMIK. ELEKTROSTATIK

Workshop für Studienanfänger des Tagesstudiums und Studienanfänger des Fernstudiums

alle Fachrichtungen des Ingenieurwesens und des technischen Profils

Tambow

UDC 53 (076,5)

R e e n s e n t s:

Doktor der physikalischen und mathematischen Wissenschaften, Professor, Leiter. Institut für Allgemeine Physik, FGBOU VPO „TSU benannt nach I.I. GR. Derzhavin"

V.A. Fjodorow

Präsident des International Information Nobel Center (INC), Doktor der Technischen Wissenschaften, Professor

V.M. Tjutjunnik

Wjasowow, V.B.

B991 Physik. Mechanik. Schwingungen und Wellen. Hydrodynamik. Elektrostatik: Werkstatt / V.B. Wjasowow, O.S. Dmitrijew, A.A. Egorov, S.P. Kudryavtsev, A.M. Podkauro. - Tambow: Verlag der FGBOU VPO

"TGTU", 2011. - 120 S. - 150 Exemplare. – ISBN 978-5-8265-1071-1.

Enthält Themen, Aufgaben und Richtlinien zur Durchführung von Laborarbeiten im Rahmen des Studiums, die zur Aneignung, Festigung des behandelten Stoffes und Wissensüberprüfung beitragen.

Konzipiert für Vollzeitstudenten im ersten Jahr und im zweiten Jahr der Korrespondenzabteilung aller Fachrichtungen im Ingenieur- und Technikprofil.

UDC 53 (076,5)

EINLEITUNG

Physik ist eine exakte Wissenschaft. Es basiert auf Experimenten. Mit Hilfe des Experiments werden die theoretischen Positionen der Physik getestet, und manchmal dient es als Grundlage für die Erstellung neuer Theorien. Das wissenschaftliche Experiment stammt von Galileo. Der große italienische Wissenschaftler Galileo Galilei (1564 - 1642) widerlegt mit dem Werfen gleich großer gusseiserner und hölzerner Kugeln von einem schiefen Turm in Pisa die Lehre des Aristoteles, dass die Geschwindigkeit fallender Körper proportional zur Schwerkraft ist. Bei Galileo fallen die Kugeln fast gleichzeitig auf den Sockel des Turms, und er führte den Geschwindigkeitsunterschied auf den Luftwiderstand zurück. Diese Experimente waren von großer methodischer Bedeutung. Darin zeigte Galilei deutlich, dass es notwendig ist, um wissenschaftliche Schlussfolgerungen aus Erfahrungen zu ziehen, Nebenumstände zu beseitigen, die eine Beantwortung der an die Natur gestellten Frage verhindern. Man muss in der Lage sein, die Hauptsache in der Erfahrung zu sehen, um sich von Tatsachen zu abstrahieren, die für ein bestimmtes Phänomen nicht wesentlich sind. Daher nahm Galileo Körper gleicher Form und gleicher Größe, um den Einfluss der Widerstandskräfte zu verringern. Er war von zahllosen anderen Umständen abgelenkt: dem Wetterzustand, dem Zustand des Versuchsleiters selbst, der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung von Wurfkörpern und so weiter. Galileos einfaches Experiment war im Wesentlichen der wahre Beginn der experimentellen Wissenschaft. Aber so herausragende Wissenschaftler wie Galileo, Newton, Faraday waren brillante Einzelwissenschaftler, die ihre Experimente selbst vorbereiteten, Geräte für sie herstellten und keine Laborworkshops an Universitäten besuchten.

Es war einfach nicht da. Die Entwicklung von Physik, Technik und Industrie Mitte des 19. Jahrhunderts führte zur Erkenntnis der Bedeutung der Ausbildung von Physikern. Zu dieser Zeit wurden in den entwickelten Ländern Europas und Amerikas physikalische Labors geschaffen, deren Leiter bekannte Wissenschaftler waren. So wird im berühmten Cavendish Laboratory der Begründer der elektromagnetischen Theorie, James Clerk Maxwell, zum ersten Kopf. In diesen Laboren sind obligatorische Physik-Workshops vorgesehen, die ersten Labor-Workshops entstehen, darunter die bekannten Workshops von Kohlrausch an der Universität Berlin, Glazebrook und Shaw am Cavendish Laboratory. Werkstätten für physikalische Instrumente entstehen

und Laborgeräte. Auch an höheren technischen Hochschulen werden Laborpraktika eingeführt. Die Gesellschaft sieht die Bedeutung der Lehre in experimenteller und theoretischer Physik sowohl für Physiker als auch für Ingenieure. Seitdem ist die Physikalische Werkstatt ein obligatorischer und fester Bestandteil der Ausbildung für Studierende naturwissenschaftlicher und technischer Fachrichtungen an allen Hochschulen. Leider muss angemerkt werden, dass sich in unserer Zeit trotz des scheinbaren Wohlbefindens mit der Bereitstellung physikalischer Laboratorien von Universitäten Werkstätten für Universitäten mit technischem Profil, insbesondere für Provinzuniversitäten, als völlig unzureichend erweisen. Es ist einfach unmöglich, die Laborarbeit der Physikfakultäten der Universitäten der Metropolen durch die Technischen Universitäten der Provinzen zu kopieren aufgrund ihrer unzureichenden Finanzierung und der Anzahl der zugewiesenen Stunden. In letzter Zeit ist die Bedeutung der Physik in der Ausbildung von Ingenieuren tendenziell unterschätzt worden. Die Zahl der Vorlesungs- und Laborstunden ist reduziert. Unzureichende Finanzierung macht es unmöglich, eine Reihe von Komplexen einzurichten

und teure Werkstätten. Sie durch virtuelle Jobs zu ersetzen, hat nicht den gleichen Bildungseffekt wie die Arbeit direkt an den Maschinen im Labor.

Der vorgeschlagene Workshop fasst langjährige Erfahrungen beim Aufbau von Laborarbeit an der Tambov State Technical University zusammen. Der Workshop umfasst die Theorie der Messfehler, Laborarbeiten zu Mechanik, Schwingungen und Wellen, Hydrodynamik und Elektrostatik. Die Autoren hoffen, dass die vorgeschlagene Publikation die Lücke in der Versorgung technischer Hochschulen mit methodischer Literatur schließen wird.

1. THEORIE DES FEHLERS

MESSUNG PHYSIKALISCHER GRÖSSEN

Physik basiert auf Messungen. Eine physikalische Größe zu messen bedeutet, sie mit einer homogenen Größe zu vergleichen, die als Maßeinheit genommen wird. Zum Beispiel vergleichen wir die Masse eines Körpers mit der Masse einer Kettlebell, die eine grobe Kopie des Massennormals ist, das in der Kammer für Gewichte und Maße in Paris aufbewahrt wird.

Direkte (sofortige) Messungen sind solche Messungen, bei denen wir den numerischen Wert der gemessenen Größe mit Instrumenten erhalten, die in Einheiten der gemessenen Größe kalibriert sind.

Ein solcher Vergleich wird jedoch nicht immer direkt vorgenommen. In den meisten Fällen wird nicht die für uns interessante Größe gemessen, sondern andere Größen, die durch bestimmte Beziehungen und Muster damit verbunden sind. In diesem Fall müssen zur Messung der erforderlichen Menge zunächst mehrere andere Größen gemessen werden, durch deren Wert der Wert der gewünschten Größe rechnerisch bestimmt wird. Eine solche Messung wird indirekt genannt.

Indirekte Messungen bestehen aus direkten Messungen einer oder mehrerer Größen, die mit der zu bestimmenden Größe durch einen quantitativen Zusammenhang verbunden sind, und der Berechnung der zu bestimmenden Größe aus diesen Daten. Das Volumen eines Zylinders wird beispielsweise nach folgender Formel berechnet:

V \u003d π D 2 H, wobei D und H nach der direkten Methode (Bremssattel) gemessen werden. 4

Der Messvorgang beinhaltet neben dem Finden des gewünschten Wertes auch den Messfehler.

Es gibt viele Gründe für das Auftreten von Messfehlern. Der Kontakt von Messobjekt und Gerät führt zu einer Verformung des Objekts und damit zu Messungenauigkeiten. Das Instrument selbst kann nicht vollkommen genau sein. Die Genauigkeit der Messungen wird durch äußere Bedingungen wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Vibrationen, Lärm, den Zustand des Experimentators selbst und viele andere Gründe beeinflusst. Natürlich wird der technologische Fortschritt die Instrumente verbessern und genauer machen. Der Genauigkeitssteigerung sind jedoch Grenzen gesetzt. Es ist bekannt, dass im Mikrokosmos das Prinzip der Unsicherheit wirkt, das es unmöglich macht, die Koordinaten und die Geschwindigkeit eines Objekts gleichzeitig genau zu messen.

Ein moderner Ingenieur muss in der Lage sein, den Fehler von Messergebnissen zu bewerten. Daher wird der Verarbeitung der Messergebnisse viel Aufmerksamkeit geschenkt. Die Kenntnis der wichtigsten Methoden zur Berechnung von Fehlern ist eine der wichtigen Aufgaben der Laborwerkstatt.

Fehler werden in systematische Fehler, Fehler und zufällige Fehler unterteilt.

Systematisch Fehler können mit Instrumentenfehlern zusammenhängen (falsche Skala, ungleichmäßig gedehnte Feder, verschobener Instrumentenzeiger, ungleiche Steigung der Mikrometerschraube, ungleiche Skalenarme usw.). Sie behalten während des Experiments ihre Größe bei und müssen vom Experimentator berücksichtigt werden.

Misses sind grobe Fehler, die auf einen Fehler des Experimentators oder eine Fehlfunktion der Ausrüstung zurückzuführen sind. Grobe Fehler sollten vermieden werden. Wenn festgestellt wird, dass sie aufgetreten sind, sollten die entsprechenden Messungen verworfen werden.

Zufällige Fehler. Wenn Sie dieselben Messungen immer wieder wiederholen, werden Sie feststellen, dass ihre Ergebnisse oft nicht genau gleich sind. Fehler, die Größe und Vorzeichen von Erfahrung zu Erfahrung ändern, werden als zufällig bezeichnet. Zufällige Fehler werden vom Experimentator aufgrund der Unvollkommenheit der Sinnesorgane, zufälliger externer Faktoren usw. unfreiwillig eingeführt. Wenn der Fehler jeder einzelnen Messung grundsätzlich nicht vorhersehbar ist, dann verändern sie zufällig den Wert der gemessenen Größe. Zufällige Fehler sind statistischer Natur und werden durch die Wahrscheinlichkeitstheorie beschrieben. Diese Fehler können nur durch statistische Verarbeitung mehrerer Messungen des gesuchten Wertes abgeschätzt werden.

DIREKTE MESSFEHLER

Zufällige Fehler. Der deutsche Mathematiker Gauß erhielt das Gesetz der Normalverteilung, das zufälligen Fehlern unterliegt.

Das Gauß-Verfahren kann auf eine sehr große Anzahl von Messungen angewendet werden. Für eine endliche Anzahl von Messungen werden die Messfehler aus der Student-Verteilung gefunden.

Bei Messungen streben wir danach, den wahren Wert einer Größe zu finden, was unmöglich ist. Aus der Fehlertheorie folgt aber, dass das arithmetische Mittel der Messwerte gegen den wahren Wert der gemessenen Größe tendiert. Wir haben also N Messungen des X-Wertes durchgeführt und eine Reihe von Werten erhalten: X 1 , X 2 , X 3 , …, X i . Der arithmetische Mittelwert von X ist gleich:

∑X ich

X \u003d ich \u003d 0.

Lassen Sie uns den Messfehler finden und dann liegt das wahre Ergebnis unserer Messungen im Intervall: der Durchschnittswert des Wertes plus dem Fehler - der Durchschnittswert minus dem Fehler.

Es gibt absolute und relative Messfehler. Absoluter Fehler wird die Differenz zwischen dem Durchschnittswert der Menge und dem Erfahrungswert genannt.

Xi = \|		− X ich \| .

Der durchschnittliche absolute Fehler ist gleich dem arithmetischen Mittel der absoluten Fehler:

∑X ich

Lautenfehler auf den Mittelwert der gemessenen Größe X . Dieser Fehler wird normalerweise in Prozent angegeben:

E = X 100 %.

Der mittlere quadratische Fehler oder die quadratische Abweichung vom arithmetischen Mittel wird nach folgender Formel berechnet:


			X ich 2


		N. (N − 1)

wobei N die Anzahl der Messungen ist. Mit einer kleinen Anzahl von Messungen kann der absolute zufällige Fehler durch den mittleren quadratischen Fehler S und einen Koeffizienten τ α (N), der Koeffizient genannt wird, berechnet werden

Studenten-Entom:

X s = τ α , N S .

Der Student-Koeffizient hängt von der Anzahl der Messungen N und dem Zuverlässigkeitsfaktor α ab. Im Tisch. 1 zeigt die Abhängigkeit des Student-Koeffizienten von der Anzahl der Messungen bei einem festen Wert des Zuverlässigkeitskoeffizienten. Der Zuverlässigkeitsfaktor α ist die Wahrscheinlichkeit, mit der der wahre Wert der gemessenen Größe in das Vertrauensintervall fällt.

Konfidenzintervall [ X cf − X ; X cp + X ] ist eine numerische Inter-

ein Schacht, in den mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit der wahre Wert der Messgröße fällt.

Der Student-Koeffizient ist also die Zahl, mit der der Effektivfehler multipliziert werden muss, um die gegebene Zuverlässigkeit des Ergebnisses für eine gegebene Anzahl von Messungen zu gewährleisten.

Je größer die für eine gegebene Anzahl von Messungen erforderliche Zuverlässigkeit ist, desto größer ist der Student-Koeffizient. Andererseits ist der Student-Koeffizient für eine gegebene Reliabilität um so kleiner, je größer die Anzahl der Messungen ist. In den Laborarbeiten unserer Werkstatt werden wir die Zuverlässigkeit als gegeben und gleich 0,95 betrachten. Die numerischen Werte der Student-Koeffizienten mit dieser Zuverlässigkeit für eine unterschiedliche Anzahl von Messungen sind in der Tabelle angegeben. eins.

Tabelle 1

Anzahl Messungen N

Koeffizient

Schüler t α (N )

Es sollte notiert werden,

Die Methode des Schülers wird nur für verwendet

Berechnung von direkten gleichen Messungen. Äquivalent -

das sind die Maße

nach der gleichen Methode, unter den gleichen Bedingungen und mit der gleichen Sorgfalt durchgeführt.

Systematische Fehler. Systematische Fehler verändern naturgemäß die Werte der Messgröße. Die durch Instrumente in die Messungen eingebrachten Fehler lassen sich am einfachsten abschätzen, wenn sie mit den Konstruktionsmerkmalen der Instrumente selbst zusammenhängen. Diese Fehler werden in den Pässen für die Geräte angezeigt. Die Fehler einiger Geräte können abgeschätzt werden, ohne auf den Pass Bezug zu nehmen. Bei vielen elektrischen Messgeräten ist ihre Genauigkeitsklasse direkt auf der Skala angegeben.

Die Genauigkeitsklasse des Gerätes g ist das Verhältnis des absoluten Fehlers des Gerätes X pr zum Maximalwert des Messwertes X max ,

der mit diesem Gerät bestimmt werden kann (dies ist der systematische relative Fehler dieses Geräts, ausgedrückt in Prozent der Nennskala X max ).

g \u003d D X pr × 100 %.

Xmax

Dann wird der absolute Fehler X pr eines solchen Geräts durch die Beziehung bestimmt:

D X pr \u003d g X max.

Für elektrische Messgeräte wurden 8 Genauigkeitsklassen eingeführt:

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

Je näher der Messwert am Nennwert liegt, desto genauer wird das Messergebnis. Die maximale Genauigkeit (d. h. der kleinste relative Fehler), die ein bestimmtes Instrument liefern kann, entspricht der Genauigkeitsklasse. Dieser Umstand muss beim Einsatz von Mehrskaleninstrumenten berücksichtigt werden. Die Skala ist so zu wählen, dass der gemessene Wert innerhalb der Grenzen der Skala möglichst nahe am Nennwert liegt.

Wenn die Genauigkeitsklasse für das Gerät nicht angegeben ist, müssen folgende Regeln beachtet werden:

− Der absolute Fehler von Geräten mit Nonius ist gleich der Genauigkeit des Nonius.

− Der Absolutfehler von Geräten mit festem Zeigerabstand ist gleich dem Teilungswert.

− Der absolute Fehler digitaler Instrumente ist gleich der Einheit der kleinsten Ziffer.

− Für alle anderen Instrumente wird der absolute Fehler gleich der Hälfte des Preises der kleinsten Skalenteilung des Instruments angenommen.

Zur Vereinfachung der Berechnungen ist es üblich, den absoluten Gesamtfehler als Summe der absoluten zufälligen und absoluten systematischen (instrumentellen) Fehler zu bewerten, wenn die Fehler in der gleichen Größenordnung liegen, und einen der Fehler zu vernachlässigen, wenn er größer ist als eine Größenordnung (10 mal) weniger als die andere.

Da das Messergebnis als Intervall von Werten dargestellt wird, dessen Wert durch den gesamten absoluten Fehler bestimmt wird, ist die korrekte Rundung des Ergebnisses und des Fehlers wichtig.

Die Rundung beginnt mit einem absoluten Fehler. Die Anzahl der signifikanten Stellen, die im Fehlerwert verbleiben, hängt im Allgemeinen vom Zuverlässigkeitsfaktor und der Anzahl der Messungen ab. Beachten Sie, dass signifikante Zahlen als zuverlässig festgestellte Zahlen in der Aufzeichnung des Messergebnisses angesehen werden. Also, im Rekord 23,21 haben wir vier signifikante Ziffern und im Rekord 0,063 - zwei und im Rekord 0,345 - drei und im Rekord 0,006 - eins. Bei Messungen oder Berechnungen sollten in der endgültigen Antwort nicht mehr Zeichen gespeichert werden als die Anzahl signifikanter Ziffern in der am wenigsten genau gemessenen Menge. Beispielsweise beträgt die Fläche eines Rechtecks mit den Seitenlängen 11,3 und 6,8 cm 76,84 cm2. Das sollte man grundsätzlich hinnehmen Endergebnis der Multiplikation oder Division

6.8 enthält die kleinste Anzahl von Ziffern, nämlich zwei. Daher platt

Die Fläche eines Rechtecks von 76,84 cm2, das vier signifikante Ziffern hat, sollte auf zwei aufgerundet werden, auf 77 cm2.

In der Physik ist es üblich, die Ergebnisse von Berechnungen mit Exponenten zu schreiben. Statt 64.000 schreiben sie also 6,4 × 104 und statt 0,0031 schreiben sie 3,1 × 10–3. Der Vorteil dieser Notation ist, dass Sie die Anzahl der signifikanten Stellen einfach angeben können. Beispielsweise ist beim Eintrag 36900 nicht klar, ob diese Zahl drei, vier oder fünf signifikante Ziffern enthält. Wenn bekannt ist, dass die Aufzeichnungsgenauigkeit drei signifikante Stellen beträgt, sollte das Ergebnis als 3,69 × 104 geschrieben werden, und wenn die Aufzeichnungsgenauigkeit vier signifikante Stellen beträgt, sollte das Ergebnis als 3,690 × 104 geschrieben werden.

Die Ziffer der signifikanten Ziffer des absoluten Fehlers bestimmt die Ziffer der ersten zweifelhaften Ziffer im Ergebniswert. Daher muss der Wert des Ergebnisses selbst auf die signifikante Zahl gerundet (korrigiert) werden, deren Ziffer mit der Ziffer der signifikanten Ziffer des Fehlers übereinstimmt. Die formulierte Regel sollte auch in Fällen angewendet werden, in denen einige der Ziffern Nullen sind.

Beispiel. Wenn bei der Messung des Körpergewichts das Ergebnis m = (0,700 ± 0,003) kg erhalten wird, müssen am Ende der Zahl 0,700 Nullen geschrieben werden. m = 0,7 zu schreiben würde bedeuten, dass über die nächsten signifikanten Stellen nichts bekannt ist, während Messungen gezeigt haben, dass sie gleich Null sind.

Der relative Fehler E X wird berechnet.

E X \u003d D X.

X vgl

Beim Runden des relativen Fehlers reicht es aus, zwei signifikante Stellen zu belassen.

Das Ergebnis einer Reihe von Messungen einer bestimmten physikalischen Größe wird als Intervall von Werten mit Angabe der Wahrscheinlichkeit dargestellt, dass der wahre Wert in dieses Intervall fällt, d.h. das Ergebnis sollte geschrieben werden als:

Dabei ist D X der auf die erste signifikante Stelle gerundete absolute Gesamtfehler und X cf der unter Berücksichtigung des bereits gerundeten Fehlers gerundete Mittelwert der gemessenen Größe. Bei der Erfassung des Messergebnisses ist unbedingt die Maßeinheit des Wertes anzugeben.

Schauen wir uns ein paar Beispiele an:

Angenommen, wir haben beim Messen der Länge eines Segments das folgende Ergebnis erhalten: l cf = 3,45381 cm und D l = 0,02431 cm Wie notiert man das Ergebnis der Messung der Länge eines Segments richtig? Zunächst runden wir den absoluten Fehler mit einem Exzess auf und lassen eine signifikante Zahl D l = 0,02431 » 0,02 cm. Die signifikante Zahl des Fehlers liegt an der hundertsten Stelle. Dann runden wir mit Korrekturen ab

ORGANISATION DES STUDIUMS DES STUDIENKURS PHYSIK

Entsprechend dem Arbeitsprogramm des Studiengangs "Physik" studieren Vollzeitstudierende den Studiengang Physik in den ersten drei Semestern:

Teil 1: Mechanik und Molekularphysik (1 Semester).
Teil 2: Elektrizität und Magnetismus (2. Semester).
Teil 3: Optik und Atomphysik (3. Semester).

Beim Studium der einzelnen Teilbereiche des Physikstudiums werden folgende Leistungsarten angeboten:

Theoretisches Studium des Studiengangs (Vorlesungen).

Übungen zur Problemlösung (praktische Übungen).

Leistung und Schutz von Laborarbeiten.

Selbständiges Lösen von Problemen (Hausaufgaben).

Prüfungsunterlagen.

Versatz.

Konsultationen.

Prüfung.

Theoretisches Studium des Physikstudiums.

Das theoretische Studium der Physik wird in fortlaufenden Vorlesungen gemäß dem Programm des Studiengangs Physik durchgeführt. Vorlesungen werden nach Stundenplan des Fachbereichs gelesen. Der Besuch der Vorlesungen ist für Studierende verpflichtend.

Für das Selbststudium des Faches können die Studierenden die für den jeweiligen Teil des Physikstudiums empfohlene Liste der grundlegenden und zusätzlichen pädagogischen Literatur oder die von den Mitarbeitern des Fachbereichs erstellten und veröffentlichten Lehrbücher verwenden. Unterrichtsmaterialien für alle Teile des Physikstudiums sind auf der Website des Fachbereichs öffentlich zugänglich.

Werkstätten

Parallel zum Studium des theoretischen Stoffes müssen die Studierenden in praktischen Lehrveranstaltungen (Seminaren) Problemlösungsmethoden aus allen Teilbereichen der Physik beherrschen. Die Teilnahme am praktischen Unterricht ist verpflichtend. Die Seminare finden nach Stundenplan des Fachbereichs statt. Die Überwachung des aktuellen Fortschritts der Schüler wird von einem Lehrer durchgeführt, der praktischen Unterricht zu folgenden Indikatoren durchführt:

Teilnahme am praktischen Unterricht;
die Effektivität der Arbeit des Schülers im Klassenzimmer;
Vollständigkeit der Hausaufgaben;
die Ergebnisse von zwei Klassenzimmertests;

Zur eigenständigen Vorbereitung stehen den Studierenden Lehrbücher zur Problemlösung zur Verfügung, die von den Mitarbeitern des Fachbereichs erstellt und herausgegeben wurden. Lehrbücher zur Lösung von Problemen in allen Teilbereichen des Physikstudiums sind auf der Website des Fachbereichs verfügbar.

Laborarbeiten

Laborarbeiten zielen darauf ab, die Studierenden mit Messgeräten und Methoden physikalischer Messungen vertraut zu machen, um die grundlegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten zu veranschaulichen. Die Laborarbeiten werden in den Lehrlaboren des Fachbereichs Physik gemäß den von den Lehrkräften des Fachbereichs erstellten Beschreibungen (öffentlich zugänglich auf der Website des Fachbereichs) und gemäß dem Stundenplan des Fachbereichs durchgeführt.

In jedem Semester sind 4 Laborarbeiten zu absolvieren und zu verteidigen.

In der ersten Stunde führt der Lehrer eine Sicherheitseinweisung durch und informiert jeden Schüler über eine individuelle Liste der Laborarbeiten. Der Student führt erste Laborarbeiten durch, trägt die Messergebnisse in eine Tabelle ein und führt die entsprechenden Berechnungen durch. Der Abschlussbericht über die Laborarbeit muss von den Studierenden zu Hause erstellt werden. Bei der Erstellung eines Berichts ist es erforderlich, die pädagogische und methodische Entwicklung "Einführung in die Theorie der Messungen" und "Leitlinien für Studenten zur Gestaltung von Laborarbeiten und zur Berechnung von Messfehlern" (öffentlich verfügbar auf der Website der Abteilung).

Zum nächsten Unterrichtsteilnehmer muss Präsentieren Sie eine vollständig abgeschlossene erste Laborarbeit und erstellen Sie eine Skizze der nächsten Arbeit aus Ihrer Liste. Die Zusammenfassung muss den Anforderungen an die Gestaltung von Laborarbeiten entsprechen, eine theoretische Einführung und eine Tabelle enthalten, in die die Ergebnisse anstehender Messungen eingetragen werden. Bei Nichterfüllung dieser Voraussetzungen für die nächste Laborarbeit kann der Studierende nicht erlaubt.

In jeder Unterrichtsstunde, beginnend mit der zweiten, verteidigt der Schüler die zuvor vollständig abgeschlossene Laborarbeit. Der Schutz besteht in der Erläuterung der erhaltenen Versuchsergebnisse und der Beantwortung der in der Beschreibung angegebenen Kontrollfragen. Die Laborarbeit gilt als abgeschlossen, wenn eine Unterschrift des Lehrers im Heft und eine entsprechende Note im Tagebuch vorhanden sind.

Nachdem alle im Lehrplan vorgesehenen Laborarbeiten abgeschlossen und verteidigt wurden, trägt der Klassenleiter die Note „bestanden“ in das Laborjournal ein.

Wenn ein Student aus irgendeinem Grund das Curriculum für einen Laborphysik-Workshop nicht absolvieren konnte, kann dies in zusätzlichen Kursen nachgeholt werden, die gemäß dem Stundenplan des Fachbereichs stattfinden.

Zur Vorbereitung auf den Unterricht können die Studierenden die methodischen Empfehlungen zur Durchführung von Laborarbeiten nutzen, die auf der Website des Fachbereichs öffentlich zugänglich sind.

Prüfungsunterlagen

Zur laufenden Kontrolle des Studienfortschritts werden in jedem Semester in praktischen Lehrveranstaltungen (Seminaren) zwei Präsenztests durchgeführt. Nach dem Punktesystem des Fachbereichs wird jede Kontrollarbeit mit 30 Punkten bewertet. Die Gesamtpunktzahl der Studierenden bei der Durchführung von Klausuren (bei zwei Klausuren maximal 60 Punkte) geht in die Bewertung der Studierenden ein und wird bei der Festsetzung der Gesamtnote im Fach „Physik“ berücksichtigt.

versetzt

Der Student erhält eine Anrechnung in Physik, sofern 4 Laborarbeiten absolviert und verteidigt werden (es gibt eine Note über die Absolvierung der Laborarbeit im Laborjournal) und die Summe der Noten für die aktuelle Fortschrittskontrolle größer oder gleich ist 30. Seminare).

Prüfung

Die Prüfung wird auf vom Fachbereich genehmigten Tickets durchgeführt. Jedes Ticket beinhaltet zwei theoretische Fragen und eine Aufgabe. Um die Vorbereitung zu erleichtern, kann der Student den Fragenkatalog zur Vorbereitung auf die Prüfung verwenden, auf dessen Grundlage die Tickets gebildet werden. Die Liste der Prüfungsfragen ist auf der Website des Fachbereichs Physik öffentlich zugänglich.

4 Laborarbeiten wurden vollständig abgeschlossen und verteidigt (im Laborjournal gibt es eine Markierung auf dem Offset für Laborarbeiten);
die Gesamtpunktzahl der aktuellen Fortschrittskontrolle für 2 Tests ist größer oder gleich 30 (von 60 möglichen);
die Note „bestanden“ wird im Notenbuch und im Notenblatt angebracht

Bei Nichteinhaltung von Absatz 1 hat der Studierende das Recht, an zusätzlichen Laborworkshops teilzunehmen, die nach Stundenplan des Fachbereichs stattfinden. Bei Erfüllung von Absatz 1 und Nichterfüllung von Absatz 2 hat der Studierende das Recht, die fehlenden Punkte in den Prüfungskommissionen, die während der Session nach dem Stundenplan des Fachbereichs abgehalten werden, nachzuholen. Studierende, die bei der laufenden Leistungskontrolle 30 Punkte oder mehr erreicht haben, dürfen dem Prüfungsausschuss die Bewertungsnote nicht erhöhen.

Die maximale Punktzahl, die ein Schüler mit der aktuellen Leistungskontrolle erreichen kann, beträgt 60. Gleichzeitig beträgt die maximale Punktzahl für eine Kontrolle 30 (für zwei Kontrollen 60).

Der Lehrer hat das Recht, einem Schüler, der alle praktischen Unterrichtsstunden besucht und aktiv bearbeitet hat, nicht mehr als 5 Punkte hinzuzufügen (die Gesamtpunktzahl für die laufende Fortschrittskontrolle sollte jedoch 60 Punkte nicht überschreiten).

Die maximale Punktzahl, die ein Student aufgrund der Prüfungsergebnisse erreichen kann, beträgt 40 Punkte.

Die Gesamtpunktzahl der Studierenden für das Semester bildet die Grundlage für die Benotung der Studienrichtung „Physik“ nach folgenden Kriterien:

wenn die Summe der Noten der aktuellen Fortschrittskontrolle und der Zwischenzertifizierung (Prüfung) weniger als 60 Punkte, dann ist die Note „ungenügend“;
60 bis 74 Punkte, dann ist die Note „befriedigend“;
wenn die Summe der Noten der aktuellen Fortschrittskontrolle und der Zwischenzertifizierung (Prüfung) im Bereich von liegt 75 bis 89 Punkte, dann ist die Note „gut“;
wenn die Summe der Noten der aktuellen Fortschrittskontrolle und der Zwischenzertifizierung (Prüfung) im Bereich von liegt 90 bis 100 Punkte, dann ist die Note „sehr gut“.

Die Noten „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“ werden im Prüfungsblatt und im Leistungsbuch festgehalten. Die Note „ungenügend“ wird nur in der Stellungnahme gesetzt.

LABOR WERKSTATT

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Teil 1. Mechanik und Molekularphysik

Teil 2. Elektrizität und Magnetismus

Teil 3. Optik und Atomphysik

Das Material ist ein Satz für den Laborunterricht des Arbeitsprogramms des Faches ODP.02 „Physik“. Die Arbeit enthält eine Erläuterung, Bewertungskriterien, eine Liste der Laborarbeiten und didaktisches Material.

Ministerium für allgemeine Berufsbildung

Oblast Swerdlowsk

Staatliche autonome Bildungseinrichtung

berufsbildende Sekundarstufe

Gebiet Swerdlowsk "Polytechnikum Perwouralsk"

LABORARBEITEN

ZUM ARBEITSPROGRAMM

BILDUNGSDISZIPLIN

ODP 02. PHYSIK

Perwouralsk

2013

Erläuterungen.

Laboraufgaben werden gemäß dem Arbeitsprogramm der Disziplin "Physik" entwickelt.

Der Zweck der Laborarbeit: die Bildung von Fach- und Überfachergebnissen der Bewältigung durch Studierende des Hauptausbildungsprogramms des Grundstudiums Physik.

Aufgaben der Laborarbeit:

Nr. p / p	Geformte Ergebnisse	GEF-Anforderungen	Grundlegende Kompetenzen
	Besitz von Lehr- und Forschungskompetenzen.	Metasubjekt-Ergebnisse	Analytisch
	Verständnis der physikalischen Essenz der beobachteten Phänomene.	Betreff Ergebnisse	Analytisch
	Besitz grundlegender physikalischer Konzepte, Muster, Gesetze.	Betreff Ergebnisse	Regulierung
	Sicherer Umgang mit physikalischer Terminologie und Symbolen	Betreff Ergebnisse	Regulierung
	Besitz der in der Physik angewandten grundlegenden Methoden naturwissenschaftlicher Erkenntnis: Messung, Experiment	Betreff Ergebnisse	Analytisch
	Fähigkeit, Messergebnisse zu verarbeiten.	Betreff Ergebnisse	Sozial
	Die Fähigkeit, die Beziehung zwischen physikalischen Größen zu erkennen.	Betreff Ergebnisse	Analytisch
	Fähigkeit, Ergebnisse zu erklären und Schlussfolgerungen zu ziehen.	Betreff Ergebnisse	Selbstverbesserung

Das Laborberichtsformular enthält:

Auftragsnummer;
Zielsetzung;
Liste der gebrauchten Geräte;
Die Reihenfolge der auszuführenden Aktionen;
Installationszeichnung oder -diagramm;
Tabellen und/oder Schemata zur Erfassung von Werten;
Berechnungsformeln.

Evaluationskriterien:

Demonstration von Fähigkeiten.	Klasse
Montage Montage (planen)	Einstellung Geräte	Rückzug Zeugnis	Zahlung Werte	Tische füllen, bauen Diagramme	Fazit an arbeiten
						"5"
						"4"
						"3"

Liste der Laborarbeiten.

Job-Nr.	Berufsbezeichnung	Abteilungsname
	Bestimmung der Steifigkeit einer Feder.	Mechanik.
	Bestimmung des Reibungskoeffizienten.	Mechanik.
	Das Studium der Bewegung eines Körpers im Kreis unter die Wirkung von Schwerkraft und Elastizität.	Mechanik.
	Messung der Freifallbeschleunigung mit Mit Hilfe eines mathematischen Pendels.	Mechanik.
	Experimentelle Überprüfung des Gesetzes von Gay-Lussac.
	Messung des Oberflächenkoeffizienten Spannung.	Molekulare Physik. Thermodynamik.
	Messung des Elastizitätsmoduls von Gummi.	Molekulare Physik. Thermodynamik.
	Untersuchung der Abhängigkeit der Stromstärke von Stromspannung.	Elektrodynamik.
	Widerstandsmessung Dirigent.	Elektrodynamik.
	Studium der Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung von Leitern.	Elektrodynamik.
	Messung von EMF und intern Stromquellenwiderstand.	Elektrodynamik.
	Beobachtung der Wirkung eines Magnetfeldes auf Strom.	Elektrodynamik.
	Beobachtung der Lichtreflexion.	Elektrodynamik.
	Brechungsindexmessung Glas.	Elektrodynamik.
	Messung der Länge einer Lichtwelle.	Elektrodynamik.
	Beobachtung von Linienspektren.
	Untersuchung der Spuren geladener Teilchen.	Der Aufbau des Atoms und die Quantenphysik.

Laborarbeit Nummer 1.

"Bestimmung der Steifigkeit einer Feder".

Ziel: Bestimmen Sie die Steifigkeit der Feder, indem Sie die Federkraft über der Dehnung auftragen. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Art dieser Abhängigkeit.

Ausrüstung: Stativ, Dynamometer, 3 Gewichte, Lineal.

Fortschritt.

Hängen Sie ein Gewicht an die Dynamometerfeder, messen Sie die elastische Kraft und die Dehnung der Feder.
Befestigen Sie dann das zweite am ersten Gewicht. Messungen wiederholen.
Befestigen Sie das dritte am zweiten Gewicht. Wiederholen Sie die Messungen erneut.

Konstruieren Sie ein Diagramm der Abhängigkeit der elastischen Kraft von der Dehnung der Feder:

Fupr, N

0 0,02 0,04 0,06 0,08 Δl, m

Finden Sie in der Grafik die Durchschnittswerte der elastischen Kraft und Dehnung. Berechnen Sie den Mittelwert des Elastizitätskoeffizienten:

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 2.

"Bestimmung des Reibungskoeffizienten".

Ziel: Bestimmen Sie den Reibungskoeffizienten mit einem Diagramm der Reibungskraft gegen das Körpergewicht. Machen Sie eine Schlussfolgerung über das Verhältnis des Gleitreibungskoeffizienten und des Haftreibungskoeffizienten.

Ausrüstung: Stange, Dynamometer, 3 Lasten mit je 1 N, Lineal.

Fortschritt.

Messen Sie mit einem Dynamometer das Gewicht der Stange R.
Legen Sie den Block horizontal auf das Lineal. Messen Sie mit einem Dynamometer die maximale Haftreibungskraft Ffr 0 .
Gleichmäßig Bewegen Sie die Stange entlang des Lineals und messen Sie die Gleitreibungskraft Ftr.
Legen Sie die Last auf die Stange. Messungen wiederholen.
Fügen Sie ein zweites Gewicht hinzu. Messungen wiederholen.
Fügen Sie ein drittes Gewicht hinzu. Wiederholen Sie die Messungen erneut.
Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein:

Zeichnen Sie Diagramme der Reibungskraft gegen das Körpergewicht:

Fupr, N

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

Finden Sie gemäß der Grafik die Durchschnittswerte von Körpergewicht, Haftreibungskraft und Gleitreibungskraft. Berechnen Sie die Durchschnittswerte des Haftreibungskoeffizienten und des Gleitreibungskoeffizienten:

μ cf 0 = F cf.tr 0 ; μ av = Fav.tr ;

Rsr Rsr

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 3.

"Die Lehre von der Bewegung eines Körpers unter Einwirkung mehrerer Kräfte".

Ziel: Untersuchung der Bewegung eines Körpers unter Einwirkung elastischer Kräfte und Schwerkraft. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Erfüllung des zweiten Newtonschen Gesetzes.

Ausrüstung: ein Stativ, ein Dynamometer, ein Gewicht von 100 g an einem Faden, ein Papierkreis, eine Stoppuhr, ein Lineal.

Fortschritt.

Hängen Sie das Gewicht mit einem Stativ über der Mitte des Kreises an den Faden.
Wickeln Sie die Stange in einer horizontalen Ebene ab und bewegen Sie sich entlang der Kreisgrenze.

RF-Steuerung

Messen Sie die Zeit t, die der Körper mindestens 20 Umdrehungen n macht.
Messen Sie den Kreisradius R.
Nehmen Sie die Last bis zur Grenze des Kreises, verwenden Sie ein Dynamometer, um die resultierende Kraft zu messen, die gleich der elastischen Kraft der Feder F ist Ex.
Berechnen Sie die Zentripetalbeschleunigung unter Verwendung des Newtonschen II. Gesetzes:

F = m. ein cs ; und tss \u003d v 2; v=2. . R; T \u003d _ t _;

R T n

Und cs \u003d 4. π 2. R. n2;

(π2 gleich 10 genommen werden).

Berechnen Sie die resultierende Kraft m. ein tss .
Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein:

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 4.

"Messen der Beschleunigung des freien Falls".

Ziel: Messen Sie die Freifallbeschleunigung mit einem Pendel. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Übereinstimmung des erhaltenen Ergebnisses mit dem Referenzwert.

Ausrüstung: Stativ, Kugel an einem Faden, Dynamometer, Stoppuhr, Lineal.

Fortschritt.

Hängen Sie die Kugel mit einem Stativ an den Faden.

Drücke den Ball von der Gleichgewichtsposition weg.

Messen Sie die Zeit t, in der das Pendel mindestens 20 Schwingungen macht (eine Schwingung ist eine Abweichung in beide Richtungen von der Gleichgewichtslage).

Messen Sie die Länge der Kugelaufhängung l.

Berechnen Sie mit der Formel für die Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels die Beschleunigung des freien Falls:

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

G n n g n 2 g

G = 4. π 2 . l. n2;

(π2 gleich 10 genommen werden).

Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein:

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 5.

"Ein experimenteller Test des Gay-Lussac-Gesetzes".

Ziel: Untersuchen Sie den isobaren Prozess. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Umsetzung des Gay-Lussac-Gesetzes.

Ausrüstung: Reagenzglas, Glas heißes Wasser, Glas kaltes Wasser, Thermometer, Lineal.

Fortschritt.

Legen Sie das Röhrchen mit dem offenen Ende in heißes Wasser, um die Luft im Röhrchen für mindestens 2-3 Minuten zu erwärmen. Warmwassertemperatur t messen 1 .
Schließen Sie die Öffnung des Röhrchens mit Ihrem Daumen, nehmen Sie das Röhrchen aus dem Wasser und legen Sie es in kaltes Wasser, indem Sie das Röhrchen auf den Kopf stellen. Aufmerksamkeit! Um zu verhindern, dass Luft aus dem Reagenzglas entweicht, nehmen Sie Ihren Finger nur unter Wasser von der Reagenzglasöffnung.
Lassen Sie das Röhrchen mit dem offenen Ende nach unten einige Minuten in kaltem Wasser. Kaltwassertemperatur t messen 2 . Beobachten Sie den Anstieg des Wassers im Reagenzglas.

Gleichen Sie nach dem Stoppen des Anstiegs die Wasseroberfläche im Reagenzglas mit der Wasseroberfläche im Becherglas ab. Jetzt ist der Luftdruck im Reagenzglas gleich dem atmosphärischen Druck, d.h. die Bedingung des isobaren Prozesses P = const ist erfüllt. Messen Sie die Höhe der Luft im Reagenzglas l 2 .
Gießen Sie das Wasser aus dem Reagenzglas und messen Sie die Länge des Reagenzglases l 1 .
Überprüfen Sie die Umsetzung des Gay-Lussac-Gesetzes:

V1 \u003d V2; V 1 = _ T 1 .

T 1 T 2 V 2 T 2

Das Volumenverhältnis kann durch das Verhältnis der Höhen der Luftsäulen im Reagenzglas ersetzt werden:

l 1 \u003d T 1

L 2 T 2

Konvertieren Sie die Temperatur von der Celsius-Skala in die absolute Skala: T \u003d t + 273.
Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein:

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nr. 6.

"Messen des Oberflächenspannungskoeffizienten".

Ziel: Messen Sie die Oberflächenspannung von Wasser. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Übereinstimmung des empfangenen Werts mit dem Referenzwert.

Ausrüstung: Pipette mit Divisionen, ein Glas Wasser.

Fortschritt.

Ziehen Sie Wasser in eine Pipette.

Lassen Sie das Wasser tropfenweise aus der Pipette fallen. Zählen Sie die Anzahl der Tropfen n, die einem bestimmten Wasservolumen V entsprechen (z. B. 0,5 cm 3 ) aus der Pipette gegossen.

Berechnen Sie den Oberflächenspannungskoeffizienten: σ = F , wobei F = m . g; l = π.d

σ = m. g , wobei m = ρ .V σ = ρ .V. g

π .d n π .d . n

ρ \u003d 1,0 g / cm 3 - Dichte des Wassers; g = 9,8 m/s 2 - Erdbeschleunigung; pi = 3,14;

d = 2 mm ist der Durchmesser des Tropfenhalses, gleich dem inneren Querschnitt der Pipettenspitze.

Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein:

Vergleichen Sie den erhaltenen Wert des Oberflächenspannungskoeffizienten mit dem Referenzwert: σ Ref. = 0,073 N/m.

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 7.

"Messung des Elastizitätsmoduls von Gummi".

Ziel: Bestimmen Sie den Elastizitätsmodul von Gummi. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Übereinstimmung des erhaltenen Ergebnisses mit dem Referenzwert.

Ausrüstung: ein Stativ, ein Stück Gummischnur, ein Satz Gewichte, ein Lineal.

Fortschritt.

Hängen Sie die Gummischnur mit einem Stativ auf. Messen Sie den Abstand zwischen den Markierungen am Kabel l 0 .
Befestigen Sie Gewichte am freien Ende der Schnur. Das Gewicht der Lasten ist gleich der elastischen Kraft F, die im Seil bei Zugverformung auftritt.
Messen Sie den Abstand zwischen den Markierungen, wenn das Kabel verformt ist l.

Berechnen Sie den Elastizitätsmodul von Gummi mit dem Hookeschen Gesetz: σ = E. ε, wobei σ = F

– mechanische Beanspruchung, S =. d2 - Querschnittsfläche der Schnur, d - Durchmesser der Schnur,

ε \u003d Δl \u003d (l - l 0) - relative Dehnung der Schnur.

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

. d 2 l π.d 2 .(l –l 0 )

Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein:

Vergleichen Sie den erhaltenen Wert des Elastizitätsmoduls mit dem Referenzwert:

E-Ref. = 8 . 10 8 Pa.

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 8.

"Untersuchung der Abhängigkeit der Stromstärke von der Spannung."

Ziel: Konstruieren Sie den CVC eines Metallleiters unter Verwendung der erhaltenen Abhängigkeit, bestimmen Sie den Widerstand des Widerstands und ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Art des CVC.

Ausrüstung: Batterie aus galvanischen Zellen, Amperemeter, Voltmeter, Rheostat, Widerstand, Verbindungsdrähte.

Fortschritt.

Nehmen Sie Messwerte vom Amperemeter und Voltmeter vor und stellen Sie die Spannung über dem Widerstand mit einem Rheostat ein. Trage die Ergebnisse in eine Tabelle ein:

U, V
Ich, A

Konstruieren Sie gemäß den Daten aus der Tabelle den CVC:

Ich, A

U, V

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

Bestimmen Sie die Mittelwerte von Strom Iav und Spannung Uav aus den I–U-Kennlinien.

Berechnen Sie den Widerstand eines Widerstands mit dem Ohmschen Gesetz:

Uav

R = .

Iav

Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 9.

"Messen des spezifischen Widerstands eines Leiters".

Ziel: Bestimmen Sie den spezifischen Widerstand des Nickelleiters und ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Übereinstimmung des erhaltenen Werts mit dem Referenzwert.

Ausrüstung: Batterie aus galvanischen Zellen, Amperemeter, Voltmeter, Nickeldraht, Lineal, Verbindungsdrähte.

Fortschritt.

1) Montieren Sie die Kette:

EIN V

3) Messen Sie die Länge des Drahtes. Trage das Ergebnis in eine Tabelle ein.

R = p. l / S - Leiterwiderstand; S = p. D 2 / 4 - Querschnittsfläche des Leiters;

p = 3,14. d2. U

4.I. l

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

6) Vergleichen Sie den erhaltenen Wert mit dem Referenzwert für den spezifischen Widerstand von Nickelin:

0,42 Ohm.mm2 / m.

7) Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 10.

"Untersuchung der Reihen- und Parallelschaltung von Leitern".

Ziel: Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Umsetzung der Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung von Leitern.

Ausrüstung : Batterie aus galvanischen Zellen, Amperemeter, Voltmeter, zwei Widerstände, Verbindungsdrähte.

Fortschritt.

1) Montieren Sie die Ketten: a) mit konsequent und B) parallele Verbindung

Widerstände:

A V A V

R 1 R 2 R 1

2) Am Amperemeter und Voltmeter ablesen.

Rpr \u003d;

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

Rtr = .

(R1 + R2)

Trage die Ergebnisse in eine Tabelle ein:

5) Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 11.

"Messung von EMF und Innenwiderstand einer Stromquelle".

Ziel: Messen Sie die EMF und den Innenwiderstand der Stromquelle, erklären Sie den Grund für die Differenz zwischen dem gemessenen EMF-Wert und dem Nennwert.

Ausrüstung: Stromquelle, Amperemeter, Voltmeter, Rheostat, Schlüssel, Verbindungskabel.

Fortschritt.

1) Montieren Sie die Kette:

EIN V

2) Am Amperemeter und Voltmeter ablesen. Trage die Ergebnisse in eine Tabelle ein.

3 ) Öffnen Sie den Schlüssel. Nehmen Sie Messwerte vom Voltmeter (EMK). Trage das Ergebnis in eine Tabelle ein. Vergleichen Sie den gemessenen EMK-Wert mit dem Sollwert: ε Nenn = 4,5 V.

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

ε–U

5) Tragen Sie das Ergebnis in eine Tabelle ein:

Ich, A	U, V	ε, V	r, Ohm

6) Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Laborarbeit Nummer 12.

"Beobachtung der Wirkung eines Magnetfeldes auf Strom".

Ziel: Stellen Sie die Richtung des Stroms in der Spule mit der Regel für die linke Hand ein. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung darüber, wovon die Richtung der Ampere-Kraft abhängt.

Ausrüstung: Drahtspule, Batterie aus galvanischen Zellen, Schlüssel, Verbindungsdrähte, Bogenmagnet, Stativ.

Fortschritt .

1) Montieren Sie die Kette:

2) Bringen Sie den Magneten stromlos an die Spule. Erklären Sie das beobachtete Phänomen.

3) Bringen Sie zuerst den Nordpol des Magneten (N), dann den Südpol (S) an die Spule mit Strom. Zeigen Sie in der Abbildung die relative Position der Spule und der Pole des Magneten, geben Sie die Richtung der Amperekraft, den Vektor der magnetischen Induktion und den Strom in der Spule an:

4) Wiederholen Sie die Versuche, indem Sie die Richtung des Stroms in der Spule ändern:

S S

5 ) Schlussfolgerungen ziehen.

Relativer Fehler heißt das Verhältnis der durchschnittlichen absoluten

Laborarbeit Nummer 13.

"Lichtreflexionsbeobachtung".

Ziel:Beobachten Sie die Reflexion des Lichts. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Umsetzung des Lichtreflexionsgesetzes.

Ausrüstung:Lichtquelle, Schlitzwand, Flachspiegel, Winkelmesser, Quadrat.

Fortschritt.

Zeichne eine gerade Linie, entlang der du den Spiegel platzierst.

Richten Sie einen Lichtstrahl auf einen Spiegel. Markieren Sie den einfallenden und den reflektierten Strahl mit zwei Punkten. Durch Verbinden der Punkte bauen Sie die einfallenden und reflektierten Strahlen auf, stellen Sie am Einfallspunkt die Senkrechte zur Ebene des Spiegels mit einer gepunkteten Linie wieder her.

1 1’

2 2’

3 3’

α γ

im ZentrumBlatt).

Verwenden Sie den Bildschirm, um einen dünnen Lichtstrahl zu erhalten.

Richten Sie einen Lichtstrahl auf die Platte. Markieren Sie mit zwei Punkten den einfallenden Strahl und den aus der Platte austretenden Strahl. Konstruieren Sie durch Verbinden der Punkte einen einfallenden und einen ausgehenden Strahl. Stellen Sie am Einfallspunkt B die Senkrechte zur Plattenebene mit einer gestrichelten Linie wieder her. Punkt F ist der Punkt, an dem der Strahl die Platte verlässt. Konstruieren Sie durch Verbinden der Punkte B und F einen gebrochenen Strahl BF.

A E

Zur Bestimmung des Brechungsindex verwenden wir das Lichtbrechungsgesetz:

n=sinα

sinβ

Baue einen KreiswillkürlichRadius (nehmen Sie den Radius des Kreises alsmehr) zentriert bei Punkt B.
Bezeichnen Sie den Schnittpunkt A des einfallenden Strahls mit dem Kreis und den Schnittpunkt C des gebrochenen Strahls mit dem Kreis.
Senken Sie von den Punkten A und C aus die Senkrechten auf die Senkrechte zur Plattenebene ab. Die resultierenden Dreiecke BAE und BCD sind rechteckig mit gleichen Hypotenusen BA und BC (Kreisradius).
Bilder der Spektren mit Hilfe des Gitters auf den Schirm bekommen, dazu den Glühfaden der Lampe durch den Schlitz im Schirm betrachten.

1max

φ ein

0 max (Lücke)

diffraktiv

GitterB

1max

Bildschirm

Messen Sie mit dem Lineal auf dem Bildschirm den Abstand vom Schlitz zum roten Maximum erster Ordnung.
Machen Sie eine ähnliche Messung für das violette Maximum der ersten Ordnung.
Berechnen Sie die Wellenlängen, die den roten und violetten Enden des Spektrums entsprechen, unter Verwendung der Beugungsgittergleichung: d. Sünde φ = k. λ, wobei d die Periode des Beugungsgitters ist.

d=1 mm = 0,01 mm = 1. 10-2 Millimeter = 1. 10-5 m; k = 1; Sünde φ = tg φ =ein(für kleine Winkel).

100b

λ = dB

ein

Vergleichen Sie die erhaltenen Ergebnisse mit den Referenzwerten: λk = 7,6. 10-7 m; λf = 4,0 . 10
Laborarbeit Nummer 16.
"Beobachtung von Linienspektren".
Ziel:Beobachte und zeichne die Spektren von Inertgasen. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Übereinstimmung der erhaltenen Bilder der Spektren mit den Standardbildern.
Ausrüstung:Netzteil, Hochfrequenzgenerator, Spektralröhren, Glasplatte, Buntstifte.
Fortschritt.
1. Erwerben Sie ein Bild des Wasserstoffspektrums. Betrachten Sie dazu den Leuchtkanal der Spektralröhre durch die nicht parallelen Flächen der Glasplatte.
1. Skizzieren Sie das SpektrumWasserstoff (H):
400 600 800 Nanometer
1. Erfassen und zeichnen Sie die Spektralbilder auf die gleiche Weise:
Krypton (Kr)
400 600 800 Nanometer
Helium (He)
400 600 800 Nanometer
Neon (Ne)
1. Übertrage die Partikelspuren in das Notizbuch (durch das Glas),Platzieren Sie sie an den Ecken der Seite.
2. Bestimmen Sie die Krümmungsradien der Gleise Rich, RII, RIII, RIV. Zeichnen Sie dazu zwei Akkorde von einem Punkt der Flugbahn, bauen SieMittesenkrecht zu Akkorden. Der Schnittpunkt der Lote ist der Krümmungsmittelpunkt der Bahn O. Messen Sie den Abstand vom Mittelpunkt zum Bogen. Tragen Sie die erhaltenen Werte in die Tabelle ein.
R R
Ö
1. Bestimmen Sie die spezifische Ladung des Teilchens, indem Sie sie mit der spezifischen Ladung des Protons H vergleichen11 Q = 1.
m
Ein geladenes Teilchen in einem Magnetfeld wird von der Lorentzkraft beeinflusst: Fl = q. Bv Diese Kraft verleiht dem Teilchen eine Zentripetalbeschleunigung: q. B. v = m.v2 Qproportional1 .
R m R
-

1,00

II

Deutero N12

0,50

III

Triton N13

0,33

IV

α ist ein He-Teilchen24

0,50
1. Machen Sie eine Schlussfolgerung.