Методические указания по проведению лабораторных работ по курсу «Физика» (для студентов и преподавателей) (стр. 3 из 13)
3) При вычислении относительной погрешности измерения, если δx < 10%, то результаты хорошие, δx < 20% - удовлетворительные и δx >20% - неудовлетворительные.
4) При вычислении абсолютной и относительной погрешностей необходимо знать правила округления:
4.1. В результате оставить одну значащую цифру, если число начинается с цифр 4,5,6,7,8,9
4.2. В результате оставить две значащие цифры, если число начинается с цифр 1,2,3 Например: δx =12,3%. Применяя правила округления, в качестве ответа запишем: δx =12%. Если δx=43,1%, то ответ будет δx =40%
5) При построении графиков необходимо выяснить функциональную зависимость. Аргумент (независимая переменная) откладывается по горизонтальной оси, а функция – по вертикальной. Необходимо правильно выбрать масштаб по осям координат. Масштаб не должен быть слишком большим или слишком малым. В противном случае график будет или очень маленьким, или очень большим. По осям координат откладываются не произвольные числа, а числа кратные (1,2,3,4,5)*10 , где К=0,1,2,…
6) Сделать выводы по лабораторной работе.
4.4 СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Составление отчета - индивидуальная работа студента. Отчет является документом о проделанном эксперименте, поэтому в нем должны быть приведены все необходимые сведения для проверки результатов опытов и расчетов. Страницы отчета должны быть оформлены в соответствии с ГОСТ.
Также в отчет должны входить:
· цель работы;
· теория;
· оборудование;
· схема опыта, если она приводится;
· таблицы данных;
· применяемые формулы и расчеты по ним;
· графики зависимости при требовании в порядке выполнения работы;
· выводы по результатам измерений и вычислений;
· ответы на контрольные вопросы или решения задач.
Схемы, таблицы, графики и другие построения выполняются только черным карандашом (тушью), чертежными инструментами. При выполнении схем должны соблюдаться стандартные обозначения (ГОСТы) указываемых элементов. Исправления и помарки в отчете не допускаются.
При выполнении всех вышеуказанных требований выполненная работа зачитывается преподавателем автоматически, в противном случае зачет производится по результатам собеседования с преподавателем.
4.5 ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Общие требования безопасности
· Перед началом выполнения лабораторных работ по физике преподаватель проводит инструктаж по технике безопасности.
· Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ по физике при личной записи об ознакомлении и росписи в "Журнале по технике безопасности".
· В случае появления дыма, специфического запаха горелой изоляции, студент должен выключить установку и немедленно сообщить о произошедшем преподавателю.
Основные правила техники безопасности
· Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.
· Перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите её описания, уясните ход её выполнения.
· Произведите сборку электрических цепей, переключения в них, монтаж и ремонт электрических устройств только при отключении источника питания. Запрещается подключать к электрической сети 220В приборы и оборудование без разрешения преподавателя.
· Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводов были наконечники.
· При сборке электрической цепи, провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно зажимайте клеммами.
· Выполняйте наблюдения и измерения, соблюдая осторожность, чтобы случайно не прикоснуться к оголённым проводам (токоведущим частям, находящимся под напряжением).
· По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
· Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом преподавателю.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ
С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
Цель: вычислить ускорение свободного падения при помощи математического маятника.
Оборудование:
1. часы с секундной стрелкой;
2. измерительная лента
3. шарик с отверстием
4. нить
5. штатив с муфтой и кольцом.
Теория:
Как известно, гравитационное поле Земли в любой точке ее поверхности характеризуется ускорением свободного падения g. Ускорение свободного падения можно определить экспериментально с помощью математического маятника. Математическим маятником называют материальную точку массой m, подвешенную на невесомой, нерастяжимой нити и совершающей гармонические колебания в вертикальной плоскости. Период колебаний математического маятника выражается следующей формулой:
(1),где
–длина подвеса, g-ускорение свободного падения, T – период малых колебаний маятника. Из формулы (1) можно вычислить ускорение свободного падения: 
(2)Из формулы (2) видно, что для определения ускорения свободного падения необходимо знать длину подвеса и период малых колебаний маятника. Длина может быть измерена непосредственно с помощью линейки (мерной ленты).
Порядок выполнения работы
1. Установите на краю стола штатив. У верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 3–5 см от пола.
2. Отклоните маятник от положения равновесия на 5–8 см и отпустите его.
3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.
4. Измерьте время Δt 40 полных колебаний (N).
5. Повторите измерения Δt (не изменяя условий опыта) и найдите среднее значение Δt ср
6. Вычислите среднее значение периода колебаний Тср по среднему значению Δt ср.
7. Вычислите значение gср по формуле:
8. Полученные результаты занесите в таблицу:
| Номер опыта | l, м | N | Δt , c | Δt ср , c |  | g ср,  |
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 |
9. Сравните полученное среднее значение для g ср со значением g =9.8м/с2 и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:
εg
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Что называется математическим маятником?.
2. Что называется механическим колебанием?.
3. Чтобы помочь шоферу вытащить автомобиль, застрявший в грязи, несколько человек
раскачивают автомобиль, причем толчки, как правило, производятся по команде. Важно ли, через какие промежутки времени подавать команду?.
4. Математический маятник за 10 с совершил 20 полных колебаний. Найти период колебаний.
5. Во сколько раз изменится частота колебаний математического маятника при увеличении длины нити в 3 раза?.
Вариант 2
1. Какие колебания называют вынужденными?.
2. Что называют резонансом?.
3. Спортсмен раскачивается при прыжках на батуте со строго определенной частотой. От чего зависит эта частота?.
4. Частота колебаний крыльев комара 600 Гц, а период колебаний крыльев шмеля 5 мс. Какое из насекомых сделает при полете больше взмахов крыльями за 1 мин и на сколько?.
5. Как относятся длины математических маятников, если за одно и то же время один
совершает 10, а второй 30 колебаний? .
Рекомендуемая литература
1. Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.11-25)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 63-76)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
НАБЛЮДЕНИЕ БРУНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ
Цель: осуществить наблюдение броуновское движение с помощью школьного микроскопа.
Оборудование:
1. Школьный микроскоп.
2. Окуляр 15х.
3. Объектив 40х.
4. Акварельные краски (тушь) , 1-2 см3 молока.
5. Предметные и покровные стекла (5-6 шт.).
6. Два сосуда с водой разной температуры.
Теория.
Броуновское движение - это беспорядочное движение малых (размерами в несколько мкм и менее) частиц, взвешенных в жидкости или газе , ,происходящее под действием толчков со стороны молекул окружающей среды. Открыто оно р.Броуном в 1827 году. Видимые только под микроскопом взвешенные частицы движутся независимо друг от друга и описывают сложные зигзагообразные траектории. Броуновское движение не ослабевает со временем и не зависит от химических свойств среды, его интенсивность увеличивается с ростом температуры среды и с уменьшением её вязкости и размеров частиц.
Последовательно объяснение броуновского движения было дано А. Эйнштейном и М.Смолуховским в 1905-1906 годах на основе молекулярно-кинетической теорий. Согласно этой теории, молекулы жидкости или газа находятся в постоянном тепловом движении, причём импульсы различных молекул неодинаковы по величине и направлению. Если поверхность частицы, помещённой в такую среду, мала, как это имеет место для броуновской частицы, то удары, испытываемые частицей со стороны окружающих её молекул, не будут точно компенсироваться. Поэтому в результате»бомбардировки» молекулами жидкости или газа броуновская частицы приходит в беспорядочное движение, меняя величину и направление своей скорости примерно 1014раз в секунду. Характер движения частиц при броуновском движении можно посмотреть на рис.1.