Эксперимент в физике. Физический практикум. - Шутов В. И.
ISBN:5-9221-0632-5
Скачать (прямая ссылка):
Данное пособие представляет собой попытку создания единого руководства по экспериментальной физике для ведения занятий в физических лабораториях профильных физико-математических школ и лицеев. Оно рассчитано на учащихся, не обладающих опытом самостоятельной работы в физической лаборатории. Поэтому описания работ выполнены подробно и обстоятельно. Особое внимание уделено теоретическому обоснованию применяемых экспериментальных методов, вопросам обработки результатов измерений и оценки их погрешностей.
Описание каждой экспериментальной работы начинается с теоретического введения. В экспериментальной части каждой работы приводятся описания экспериментальных установок и задания, регламентирующие последовательность работы учащихся при проведении измерений, образцы рабочих таблиц для записи результатов измерений и рекомендации по методам обработки и представления результатов. В конце описаний предлагаются контрольные вопросы, ответы на которые учащиеся должны подготовить к защите работ.
В среднем за учебный год каждый учащийся должен выполнить 10 — 12 экспериментальных работ в соответствии с учебным планом.
Учащийся заранее готовится к выполнению каждой работы. Он должен изучить описание работы, знать теорию в объеме, указанном в описании, порядок выполнения работы, иметь предварительно подготовленный лабораторный журнал с конспектом теории и таблицами, а также, если это необходимо, иметь миллиметровую бумагу для выполнения прикидочного графика.
Перед началом выполнения работы учащийся получает допуск к работе. Примерный перечень вопросов для получения допуска:
1. Цель работы.
2. Основные физические законы, изучаемые в работе.
3. Схема установки и принцип ее действия.
6
Введение
4. Измеряемые величины и расчетные формулы.
5. Порядок выполнения работы.
Учащиеся, допущенные к выполнению работы, обязаны следовать порядку выполнения строго в соответствии с описанием.
Работа в лаборатории заканчивается выполнением предварительных расчетов и обсуждением их с преподавателем.
К следующему занятию учащийся самостоятельно заканчивает обработку полученных экспериментальных данных, построение графиков и оформление отчета.
На защите работы учащийся должен уметь ответить на все вопросы по теории в полном объеме программы, обосновать принятую методику измерений и обработки данных, вывести самостоятельно расчетные формулы. Выполнение работы на этом завершается, выставляется окончательная итоговая оценка за работу.
Семестровая и годовая оценки выставляются при успешном выполнении всех работ в соответствии с учебным планом.
Курс "Экспериментальная ф из и ка" п рактич ее к и реализован на комплексном лабораторном оборудовании, разработанном Учебно-методической лабораторией Московского физико-технического института, включающем в себя лабораторные комплексы по механике материальной точки, механике твердого тела, молекулярной физике, электродинамике, геометрической и физической оптике. Такое оборудование имеется во многих специализированных физико-математических школах и лицеях России.
Коллектив авторов с благодарностью примет конструктивные замечания и предложения по улучшению курса в техническом и методическом планах.
ПОГРЕШНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерить физическую величину А—значит узнать, сколько раз в А (значение физической величины) содержится единица измерения а . Тогда А можно представить как па . Измерения могут быть прямыми и косвенными.
В прямых измерениях значение физической величины считывается непосредственно со шкалы прибора. Например, измерение длины с помощью линейки, измерение силы тока амперметром.
При косвенных измерениях значения физической величины определяются по формулам, выражающим какие-то законы. Например, для измерения площади круга необходимо сделать прямые измерения диаметра, тогда
площадь вычисляется косвенно по известной формуле Б = -.
Измерения, проводимые в физической лаборатории с целью проверки физических законов и определения физических величин и характеристик, дают, как правило, только приближенные значения.
В результате однократного измерения физической величины х получается значение х эксп , отличающееся от истинного значения, которое неизвестно.
Величина отклонения Ах называется абсолютной погрешностью измерения.
Самыми распространенными являются систематические погрешности,
которые при повторных измерениях остаются постоянными или изменяются по определенному закону. При этом результаты измерений оказываются во всех опытах либо завышенными, либо заниженными.
измерения
прямые
косвенные
Погрешности прямых измерений
8 Погрешности физических величин. Обработка результатов измерений
Они могут быть инструментальными, связанными, например, со сдвигом или перекосом приборной шкалы, изгибом стрелки у стрелочных приборов, изменением физических параметров приборов, и методическими,
погрешности прямых измерений
возникающими из-за выбора неточной методики измерений или неоправданного использования приближенных расчетных формул (неучет сил трения, масс нитей и блоков и т.д.)
