Лабораторная работа № 1

Освоение методов проведения измерений

и расчета их погрешностей

Задание

1. Запишите значение диаметра проволоки, используемой в данной работе; это значение указано на панели прибора.

2. Определите экспериментально зависимость сопротивления R проволоки от ее длины L. Измерения проведите для десяти значений длины L от L  0,3L₀ до L  L₀ , где L₀ – полная длина проволоки. Результат измерений запишите в табл. 1 . Погрешности U и I определите по классу точности вольтметра и амперметра. Вычислите погрешность _случ (по аналогии с формулой (5)) , обусловленную “разбросом” полученных значений _i. Оцените погрешность _приб (по формуле (7)), обусловленную несовершенством использованных измерительных приборов (это можно сделать только для одного из измерений). Сравните эти две погрешности по порядку величины. По аналогии с формулой (4) вычислите _ср и занесите в таблицу 1. Экспериментальные точки

Таблица 1.

Li, м	L, м	Ui, В	U, В	Ii, А	I, А	d, м	d, м	i, Омм	ср, Омм	ср, Омм

н анесите на координатную плоскость, откладывая по оси Х величину L, а по оси Y – соответствующее ей сопротивление R = U/I. Каждую экспериментальную точку следует изображать с указанием погрешностей L и R , т.е. в виде пересечения двух отрезков : вдоль оси Х длиной 2L с центром в точке L_i и вдоль оси Y длиной 2R c центром в точке R_i. Убедитесь в том, что в пределах точности измерений экспериментальные точки ложатся на прямую, как это

показано, например, на рис. 2.

2ΔR

Рис.2

Лабораторная работа № 2

Изучение законов

равноускоренного движения

Задание

1. Получите у преподавателя набор разновесов. Определите массу m_o страгивающего груза. Для этого, постепенно увеличивая массу m перегрузка, определите с точностью до 0,5 г значение m_o, начиная с которого блок приходит в движение. Измерения повторите при четырех положениях блока, каждый раз поворачивая блок примерно на 90^о по отношению к предыдущему положению. В качестве m_o следует принять наибольшее из найденных значений.

2. Определите экспериментально зависимость времени падения t груза от высоты h. Измерения проведите при определенном выбранном значении массы перегрузка m = (5  10)m_o. При этом необходимо также, чтобы выполнялось неравенство m  2M = 172 г. Определите время падения t для четырех-пяти высот h, повторяя измерения для каждого значения h по четыре раза. Результаты занесите в табл. 1.

Таблица 1.

h, м	t1, с	t2, с	t3, с	t4, с	tср, с	t, с	h, м	m,кг	mo, кг

П о результатам измерений в осях координат , y = t постройте прямую

.По наклону прямой определите а.

3. Определите опытным путем зависимость времени падения t от массы m перегрузка. Измерения проводите при наибольшей возможной высоте падения h = h_макс для пяти значений массы m. Для каждого значения m повторите измерения четыре раза, результат занесите в табл.2.

Все значения массы m перегрузка должны лежать в диапазоне

m_o  m  2M = 172 г.

В нашей лабораторной установке точность m определения массы по существу совпадает со значением массы m_o перегрузка (в процессе измерений возможен сход нити со шкива при торможении блока и поэтому для предотвращения падения грузов на прибор подстраховывайте рукой момент торможения !)

Таблица 2.

m,кг	M/m	t1, с	t2, с	t3, с	t4, с	tср, с	t, с

m = h_макс =

По результатам измерений в осях координат , y = t постройте прямую t

(рис.3).

По наклону прямой

с помощью соотноше-

ния (8) определите

ускорение свободного

падения g 0

и погрешность g. M/m

Рис.3.

Лабораторная работа № 3 Маятник Обербека Задание

1. Сбалансируйте маятник. Для этого оставьте на крестовине два груза на двух противоположных спицах на равных расстояниях от оси вращения. Спицы, на которых находятся грузы, соединены с втулкой резьбой. Вращая спицы в резьбе, добейтесь равновесия. Затем точно сбалансируйте грузы на второй паре спиц на таком же расстоянии от оси вращения.

Полезно несколько раз привести маятник во вращение, каждый раз давая ему возможность остановиться. Подумайте, как на основании этих опытов определить, хорошо ли сбалансирован маятник.

2. Определите экспериментально зависимость углового ускорения  маятника от момента приложенной силы mgr. В этой серии измерений момент инерции маятника должен оставаться постоянным: I = const.

Для определения зависимости  =  (mgr) измерьте время t, за которое груз m опускается на расстояние h. Измерение времени t для каждого груза при постоянном значении h повторите три раза. Затем найдите среднее значение времени движения груза и определите среднее ускорение груза из соотношения (7).

Эти измерения и вычисления повторите для пяти значений массы m груза.

Результаты измерений запишите в табл. 1.

Таблица1

t1, с	t2, с	t3, с	tср, с	t, с	h, м	h.м	ср, с-2	, с-2	mgr, Нм

1. Время t определяется из соотношения:

(где n = 3)

2. Угловое ускорение находится по формуле  = a/r.

3. m определяется точностью, с которой известна масса грузов m.

4. По полученным экспериментальным данным постройте график зависимости углового ускорения  от величины mgr с учетом погрешностей этих величин (рис. 2а).

 g/a_ср

I_o/(mr²)

0 М_тр mgr (R/r)²

Рис.2 а Рис.2 б

4. Проверьте экспериментально зависимость (11). Для этого, взяв постоянную массу груза m такую, чтобы заведомо выполнялось условие М_тр mgr, определите ускорение а груза m при пяти различных положениях R на спицах грузов. В каждом положении R измерения времени падения t груза m с высоты h повторите три раза. Результаты измерений занесите в табл. 2, где t_ср, t и h определяются так же, как в табл. 1.

Полученные экспериментальные точки нанесите с учетом погрешностей в координатной плоскости х = (R/r)², y = g/a_ср и постройте график зависимости

y = y(x) (рис. 2б)

Таблица 2

R, м

r, м

(R/r)2

mгр,кг

t1,с

t2,с

t3,с

tср,с

t,с

hср, м

h,м

aср, м/с2

g/aср