- •Физика по направлению подготовки
- •Программа
- •Реализация компетенции ок(2)
- •Реализация компетенций ок4 и ок8.
- •Учебный план курса План лекционных занятий
- •План лабораторных работ
- •План практических занятий
- •Вопросы, вынесенные на самостоятельную подготовку.
- •Вопросы к зачету
- •Основная и дополнительная литература
- •Лабораторные работы
- •Механика Лабораторная работа №1 «Изучение колебаний математического маятника»
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 «Изучение колебаний физического маятника»
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 «Изучение колебаний пружинного маятника»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 «Определение моментов инерции тел методом крутильных колебаний»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть.
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы:
- •Электричество и магнетизм. Лабораторная работа № 5 Экспериментальная проверка закона Ома и определение сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Окончательный вид таблицы №1
- •Окончательный вид таблицы №2
- •V. Определение зависимости сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •Лабораторная работа № 6 Экспериментальное определение ёмкости конденсатора
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Переключатель
- •Замеряемых параметров
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров тока и времени при разрядке конденсатора
- •Результаты обработки экспериментальных данных исследуемого конденсатора
- •Зависимость выражения от времени t
- •Лабораторная работа № 7 Явление электромагнитной индукции. Исследование магнитного поля соленоида
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •Внешние витки; 2- соленоид; 3- внутренние витки; 4- генератор сигналов; 5- осциллограф; 6- коммутатор витков; b- магнитный поток.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты экспериментальных измерений
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Окончательный вид таблицы №3
- •Окончательный вид таблицы №4
- •Результаты замеров напряжения эдс на внутренних витках
- •Окончательный вид таблицы №7
- •Окончательный вид таблицы №9
- •Лабораторная работа № 8 Экспериментальное определение удельного сопротивления проводника в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Основные характеристики проводниковых материалов
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и перепада напряжения в исследуемом проводнике
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты обработки замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 800 мм
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Обработка результатов замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 400 мм
- •VI.4. Определение материала, из которого изготовлен исследуемый проводник
- •Оптика Лабораторная работа № 9 Изучение дифракции света на щели
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Лабораторная работа № 10 Измерение длины волны света с помощью дифракционной решетки
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Изучение явления поляризации
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 Изучение естественного вращения плоскости поляризации
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Описание установки
- •Перед проведением измерений комплекс лко-5 требует настройки.
- •Порядок проведения эксперимента Определение угла поворота плоскости поляризации
- •Обработка результатов измерений
- •Заключение.
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература.
- •Методические указания к решению задач.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Электричество и магнетизм;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Квантовая физика, физика атома;
- •Домашние задания.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Электричество и магнетизм;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц
Результаты замеров тока и перепада напряжения в исследуемом проводнике
№ п/п |
U, вольт |
I, ампер |
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|
Данные таблицы №3 позволяют определить фигурирующее в выражении (6) отношение U / I, а это есть сопротивление исследуемого проводника. Среднее значение этой величины определяется выражением:
. (9)
В нашем случае это будет равно:
. (10)
IV. Обработка результатов измерений
Любые измерения значений параметров l, d, U и I, представленных в таблицах №2 и №3 не являются точными величинами, так как они измеряются с определёнными погрешностями.
В таких случаях в качестве точных значений указанных величин принимаются их средние арифметические, вычисляемые по формулам (9) и (10). Тогда погрешностью измерения будем подразумевать модуль величины максимального отклонения всех измеренных величин от их среднего арифметического. А именно, погрешность Δd измерения диаметра исследуемого проводника будем определять как:
Δd = max|di- dср|, (11)
погрешность измерения напряжения электрического тока в цепи:
. (12)
а погрешность Δρ – удельного сопротивления проводника следует вычислять:
Δρ = max|ρi- ρср|. (13)
В формулах (11) - (13) индекс i пробегает все номера измерений соответствующих величин.
Обработку результатов измерений будем производить на компьютере в программе Microsoft Excel и продемонстрируем технологию необходимых при этом расчётов на конкретных результатах измерений.
Предположим, таблица №2 заполнена следующими фактическими данными, см. таблицу «4.
Таблица №4
Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
№п/п |
l, мм |
d, мм |
1 |
100 |
0,71 |
2 |
200 |
0,69 |
3 |
300 |
0,72 |
4 |
400 |
0.7 |
5 |
500 |
0,71 |
6 |
600 |
0,72 |
7 |
700 |
0,71 |
8 |
800 |
0,7 |
Для данной серии измерений необходимо по формуле (8) вычислить dср. В программе Excel таблица №3 формируется следующим образом. На Листе1 рабочей книги Excel в ячейках первой строки с клавиатуры набираем: в А1- № п/п, в В1- d, mm. В результате выполнения вышеуказанных действий получим исходный формат таблицы №3.
Далее заполним полученный формат данными таблицы №3, в результате чего получим таблицу №3 в программе Excel.
Затем выделим ячейки В2-В9 и щёлкнем мышью в панели инструментов по кнопке автосуммы; в ячейке В10 появится результат: .
Далее щёлкнем мышью в ячейке В11 а затем в формульной строке и запишем в ней выражение: =В10/8 после чего нажмём клавишу Enter; в ячейке В11 появится результат: . Это есть среднее значение диаметра исследуемого проводника.
В результате получим дополненную таблицу №3 в программе Excel.
Полученное численное значение dср копируем в ячейке В11 и вставляем в ячейки С2-С9. Далее в ячейках D2-D9 вычисляем разность Δd = d - dср. Для этого в ячейку D2 вписываем выражение: =В2-С2, нажимаем Enter и затем вычисляем автозаполнением до ячейки D9.
В результате получим дополненную таблицу №3 в программе Excel.
Далее в ячейках Е2-Е9 вычисляем абсолютное значение (т.е. модуль) разностей, находящихся в столбце D. Для этого в ячейку Е2 вводим выражение: =ABS(D2), нажимаем Enter и затем автозаполнением вычисляем до Е9. Наконец, в ячейке Е10 получаем максимальное значение |Δd|max.
Окончательный вид таблицы №4 в программе Excel см. в таблице №5.
Таблица №5