МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЕ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ
ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
АУ ЧР СПО «Чебоксарский машиностроительный техникум»
| Утверждаю заместитель директора по НППО Балабина Р.Ш. «____»_________________2012 г. |
Методические указания
по проведению лабораторных работ по курсу «Физика»
(для студентов и преподавателей)
| Разработали преподаватели: Курбатова А.Г., Дерезина Л.А. Рассмотрено на заседании предметной комиссии электротехнических дисциплин Протокол №__от « » _______ 2012г. Председатель комиссии _______________ Федоров Н.Г. |
2011-2012 уч.год
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение……………………………………………………………………………………....3
2. Погрешности измерении……………………………………………………………………...4
3. Сведения о приближенных значениях…………………………………………………...8
4. Методика выполнения лабораторных работ
4.1 Подготовка к лабораторной работе…………………………………………………...9
4.2 Сборка электрической цепи…………………………………………………………...10
4.3 Выполнение измерений и вычислений ……………………………………………...10
4.4 Составление отчета……………………………………………………………………..11
4.5 Инструкции по технике безопасности…………………………………………….…12
5. Описание лабораторных работ
Лабораторные работа №1 «Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятник»…………………………………………………………………………………………… 13
Лабораторные работа№2 «Наблюдение броуновского движения»……………….………15
Лабораторные работа№3 «Проверка зависимости между объемом, давлением, температурой для данной массы газа»………………………………………………………………….18
Лабораторные работа№4 «Определение влажности воздуха с помощью гигрометра и психрометра»……………………………………………….…………………………………………......21
Лабораторные работа№5 « Определение поверхностного натяжения жидкости»……….27
Лабораторное занятие №6 « Определение электрической емкости конденсатора»……...31
Лабораторное занятие №7 « Определение удельного сопротивления проводника»……..34
Лабораторное занятие №8 «Определение температурного коэффициента сопротивления проводника»……………………….…………………………………………………………..36
Лабораторное занятие №9 « Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источников электрической энергии»……………………………………………………………………....38
Лабораторное занятие №10 «Исследование мощности, потребляемой лампой, от напряжения на ее зажимах»…………………………………………………..…………………….......40
Лабораторное занятие №11 «Определение электрохимического эквивалента меди»………….42
Лабораторное занятие №12 «Изучение явления электромагнитной индукции»…….45
Лабораторное занятие №13 «Измерение силы тока в цепи с конденсатором»………...…48
Лабораторное занятие №14 «Измерение индуктивного сопротивления катушки»………50
Лабораторное занятие №15 «Изучение устройства и работы однофазного трансформатора»………………………………………………………………………………………………52
Лабораторное занятие №16 «Изучение работы простейшего детекторного радиоприемника»……………………………………………………………………………………………....54
Лабораторное занятие №17 «Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»…………………………………………………………………………………...57
Лабораторное занятие №18 «Определение показателя преломления стекла»…………..…60
Лабораторное занятие №19 «Наблюдение сплошного и линейчатого спектров»………....62
Лабораторное занятие №20 «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»…………………………………………………………………..……..64
6.Список литературы……………………………………………………………..........67
Приложение1…………………………………………..…………………………………68
Приложение2………………………………………………………………………..……69
Приложение3……………………………………………………………………………..70
| 1.ВВЕДЕНИЕ Курс «Физика» для средних специальных учебных заведений является общеобразовательной дисциплиной и служит основой для изучения ряда дисциплин, формирующих технологические компетенции. Физика — наука экспериментальная, поэтому физический эксперимент является корневой структурой физического образования. Лабораторные работы проводятся с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Составной частью современного научного познания является эксперимент, отличающийся от наблюдения активным оперированием реальными объектами, позволяющий изолировать изучаемый объект или процесс от побочных явлений или предметов. "Задача физики - по Галилею, - придумать эксперимент, повторить его несколько раз, исключив или уменьшив влияние возмущающих факторов..." Получая в ходе проведения эксперимента числовой результат, обучающихся должен понимать, какие допущения и пренебрежения были сделаны при постановке опыта и проведении расчетов. С этой позиции он должен оценивать и сопоставлять с табличными данными полученный результат, формулировать вывод. Описание лабораторных работ составлено по традиционному принципу с включением целей , теоретической и экспериментальной части работы с примерами записи полученных результатов в виде таблиц и графиков. Отдельно вынесены вопросы для самостоятельной проработки, приведен перечень рекомендуемой литературы. В теоретической части описания лабораторных работ сформулированы основные понятия и физические законы по теме работы, приведено обоснование и вывод рабочих формул. В экспериментальной части описания предлагается применение различных методик определения характеристик физических систем или универсальных физических постоянных, проверки физических законов. Количество часов на лабораторные работы, определенных учебной программой , составляет 40 часов. Лабораторные работы выполняются бригадами по 2 человека. На выполнение одной работы отводится на 2 академические часа. 2. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИИ Измерение- это нахождение числового значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений (линейки, вольтметра, часы и т.д.). Измерения могут быть прямыми и косвенными. Прямое измерение- это нахождение числового значения физической величины непосредственно средствами измерений. Например, длину - линейкой, атмосферное давление- барометром. Косвенное измерение- это нахождение числового значения физической величины по формуле, связывающей искомую величину с другими величинами, определяемыми прямыми измерениями. Например: сопротивление проводника определяют по формуле R=U/I, где U и I измеряются электроизмерительными приборами. Поэтому измерения никогда не могут быть выполнены абсолютно точно. Результат любого измерения приближенный. Неопределенность в измерении характеризуется погрешностью - отклонением измеренного значения физической величины от ее истинного значения. Перечислим некоторые из причин, приводящих к появлению погрешностей. 1. Ограниченная точность изготовления средств измерения. 2. Влияние на измерение внешних условий (изменение температуры, колебание напряжения ...). 3. Действия экспериментатора (запаздывание с включением секундомера, различное положение глаза...). 4. Приближенный характер законов, используемых для нахождения измеряемых величин. Перечисленные причины появления погрешностей неустранимы, хотя и могут быть сведены к минимуму. Для установления достоверности выводов, полученных в результате научных исследований, существуют методы оценки данных погрешностей. 2. Случайные и систематические погрешности Погрешности, возникающие при измерениях, делятся на систематические и случайные. Систематические погрешности- это погрешности, соответствующие отклонению измеренного значения от истинного значения физической величины всегда в одну сторону (повышения или занижения). При повторных измерениях погрешность остается прежней. Причины возникновения систематических погрешностей: 1) несоответствие средств измерения эталону; 2) неправильная установка измерительных приборов (наклон, неуравновешенность); 3) несовпадение начальных показателей приборов с нулем и игнорирование поправок, которые в связи с этим возникают; 4) несоответствие измеряемого объекта с предположением о его свойствах (наличие пустот и т.д). Случайные погрешности- это погрешности, которые непредсказуемым образом меняют свое численное значение. Такие погрешности вызываются большим числом неконтролируемых причин, влияющих на процесс измерения (неровности на поверхности объекта, дуновение ветра, скачки напряжения и т.д.). Влияние случайных погрешностей может быть уменьшено при многократном повторении опыта. Абсолютные и относительные погрешности Для количественной оценки качества измерений вводят понятия абсолютной и относительной погрешностей измерений. Как уже говорилось, любое измерение дает лишь приближенное значение физической величины, однако можно указать интервал, который содержит ее истинное значение Апр- DА < Аист < Апр+ DА Величина DА называется абсолютной погрешностью измерения величины А. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Абсолютная погрешность равна модулю максимально возможного отклонения значения физической величины от измеренного значения. Апр- значение физической величины, полученное экспериментально, если измерение проводилось многократно, то среднее арифметическое этих измерений. Но для оценки качества измерения необходимо определить относительную погрешность e e= DА/Апр или e= (DА/Апр)*100%. Если при измерении получена относительная погрешность более 10%, то говорят, что произведена лишь оценка измеряемой величины. В лабораториях физического практикума рекомендуется проводить измерения с относительной погрешностью до 10%. В научных лабораториях некоторые точные измерения (например определение длины световой волны), выполняются с точностью миллионных долей процента. Погрешности средств измерений Эти погрешности называют еще инструментальными или приборными. Они обусловлены конструкцией измерительного прибора, точностью его изготовления и градуировки. Обычно довольствуются о допустимых инструментальных погрешностях, сообщаемых заводом изготовителем в паспорте к данному прибору. Эти допустимые погрешности регламентируются ГОСТами. Это относится и к эталонам. Обычно абсолютную инструментальную погрешность обозначают D иА. Если сведений о допустимой погрешности не имеется (например у линейки), то в качестве этой погрешности можно принять половину цены деления. При взвешивании абсолютная инструментальная погрешность складывается из инструментальных погрешностей весов и гирь. В таблице приведены допустимые погрешности наиболее часто встречающихся в школьном эксперименте средств измерения. |
Класс точности электроизмерительных приборов