Физика / Географы-печать
.pdf
Министерство образования и науки Украины Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского
Кафедра общей физики
Дубинянский Ю.М., Егоров Ю.А. Шостка В.И.,
Методические указания к выполнению лабораторных работ по физике для студентов географического факультета профессиональных направлений подготовки:
0705 – география, 0708 – экология.
Симферополь 2006
Методические указания к выполнению лабораторных работ по физике для студентов географического факультета профессиональных направлений подготовки:
0705 – география, 0708 – экология.
Составители: Дубинянский Ю.М., канд. пед. наук, доцент Егоров Ю.А., канд. физ.-мат. наук, преподаватель Шостка В.И., канд. физ.-мат. наук, доцент
Печатается по решению научно-методического совета ТНУ Редактор: Н.А. Василенко
от 24.11.05г.
Подписано к печати |
Формат 60×84/16 |
Бумага тип. ОП |
Объем 2 п.л. |
Тираж - 100 |
Заказ - |
95007, г. Симферополь, пр. Вернадского, 4 Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского
2 |
47 |
Таблица результатов: Определение увеличения микроскопа
№ |
N |
γi |
|
γ |
− γ i |
|
(γ |
−γ i )2 |
γ |
|
η% |
γтеор |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
åγi |
|
|
|
|
|
|
å(γ |
−γ i )2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Обработка результатов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
γ = åγ i |
|
|
|
|
Dγ = βn |
|
|
|
|
η = γ |
×100% |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
å(γ i - γ )2 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
γ |
|
|
||||||
Вывод: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Результат: γ = |
|
± Dγ |
|
η = % |
|
γэксп. γтеор. |
||||||||||||||||||
γ |
|
|
||||||||||||||||||||||
Введение
Лабораторные работы по физике для географического факультета имеют особое значение, так как позволяют закрепить теоретический материал, научить студента умению пользоваться основными измерительными приборами и обрабатывать резуль- таты измерений.
Вотчете по лабораторной работе должны быть записаны номер и тема работы, сформулированы цель и задачи, приведе- на схема лабораторной установки, записаны рабочие формулы.
Все результаты непосредственных измерений и вычисле- ний должны быть сведены в таблицы. В отчете обязательно должны быть приведены примеры вычислений по рабочей фор- муле.
Вконце отчета должен быть сделан вывод, в котором указаны законы и соотношения, которые использовались при выполнении лабораторной работы, приведен окончательный ре- зультат с учетом абсолютной и относительной погрешности из- мерений и его сравнение с табличным значениям.
Обработка результатов измерений
Систематическая ошибка ас
1.Измерение длины – половина наименьшего деления шкалы.
2.Измерение интервала времени секундомером – 0,05 секунды.
3.Измерение массы – зависит от класса точности весов и гирь.
4.Измерение температуры термометром – 0,5 0С.
5.Измерение электрических величин зависит от класса точно-
сти приборов
46 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Случайная ошибка |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
ai |
yi |
|
yi2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
a1 |
a1-ā |
|
(a1-ā)2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
… |
… |
|
… |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
ai |
ai-ā |
|
(ai-ā)2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
… |
… |
|
… |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
an |
an-ā |
|
(an-ā)2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åai |
|
å(ai − |
|
)2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ai - измеряемая величина; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
å a i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
a |
|
|
i = 1 |
|
- среднее арифметическое, n – число опытов. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
n |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a = βn å(ai − |
|
)2 - абсолютная ошибка; |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
a |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100% - относительная ошибка (в %). |
|
|
|
|
||||||||||
|
η = |
|
a |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Значение коэффициента βn для доверительной вероятности 95% и числа опытов n
n |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
|
βn |
9,00 |
1,76 |
0,92 |
|
0,63 |
|
0,47 |
0,37 |
0,32 |
0,27 |
0,24 |
||
Запись окончательного результата: |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
100% |
|
|
|
|||
|
|
|
a = a ± |
a; η = |
|
a |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
||
Цель: Используя законы прямолинейного распространения лу- чей, определить увеличение микроскопа методом зеркальной насадки.
Рабочая формула: γ = 0,1N
где γ - увеличение микроскопа, N – число делений линейки.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1.На предметный столик микроскопа положить объект- микрометр с нанесенными штрихами.
2.Перемещая тубус микроскопа, получить резкое изображение штрихов в окуляре.
3.На окуляр микроскопа поместить зеркальную насадку.
4.Штатив с масштабной линейкой поместить сбоку от микро- скопа на расстоянии наилучшего зрения.
5.С помощью зеркальной насадки совместить в микроскопе одновременно шкалу масштабной линейки и шкалу объект- микрометра.
6.Подсчитать, сколько делений N масштабной линейки совпа- дает с расстоянием между двумя соседними штрихами шка- лы объект-микрометра. Опыт повторить пять раз.
7.Используя рабочую формулу, вычислить увеличение микро- скопа.
8.Данные занести в таблицу, определить погрешность измере- ний.
9.Определить теоретическое значение увеличения для данного микроскопа.
10.Сравнить полученный результат с теоретическим.
4 |
45 |
Лабораторная работа № 14 ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСКОПА
Вопросы для подготовки:
Природа света. Принцип Гюйгенса-Френеля.
Основные фотометрические характеристики света: световой по- ток, сила света, освещенность поверхности, яркость, светимость.
лупа, телескоп.
Глаз как оптическая система.
Ход лучей в собирающих и рассеивающих линзах для различных случаев расположения предмета относительно фокуса.
Лупа, ход лучей в лупе. Увеличение лупы.
Микроскоп, ход лучей в микроскопе. Увеличение микроскопа. Зрительная труба, ход лучей и увеличение зрительной трубы.
Приборы и оборудование:
Микроскоп, масштабная линейка, зеркальная насадка, объект- микрометр.
Экспериментальная установка:
масштабная линейка
зеркальная насадка
микрометр
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО МЕХАНИКЕ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ
Лабораторная работа № 1 ПРОВЕРКА ЗАКОНА ПУТИ НА МАШИНЕ АТВУДА
Вопросы для подготовки:
Материальная точка. Виды движения.
Характеристики движения: траектория, пройденный путь и пе- ремещение. Средняя и мгновенная скорость. Ускорение и его виды.
Прямолинейное равнопеременное движение материальной точ- ки. Уравнение движения.
Движение тела по окружности. Основные параметры. Угловая скорость, угловое ускорение. Связь между линейной и угловой скоростью, линейным и угловым ускорением.
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Масса тела.
Второй закон Ньютона. Сила. Основное уравнение динамики поступательного движения.
Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Машина Атвуда состоит из легкого блока В, вращающе- гося с малым трением. Через блок перекинута нить с грузами m1 и m2 одинаковой массы (m1 = m2). Грузы состоят из съемных ци- линдров и стержней для их крепления. Если на груз m2 положить перегрузок mP, то вся система начнет двигаться равноускоренно. Блок В находится на стойке А, на которой нанесена измеритель- ная шкала и крепятся две платформы. Верхняя платформа слу- жит для фиксации начального положения груза m2. При нажатии кнопки электромагнита верхняя платформа освобождает груз, давая возможность двигаться. Нижняя платформа служит для установки пройденного пути S. Измерение времени движения грузов производится секундомером.
44 |
5 |
B
mр
m2
m1
A
Схематическое изображение машины Атвуда
Цель: Показать, что при одинаковых массе и движущих силах системы (т.е. одинаковых перегрузках), ускорение a не зависит от пройденного пути и есть величина постоянная.
Рабочая формула: |
a = |
2S1 |
= |
2S2 |
= |
2S3 |
||
t 2 |
|
|
||||||
|
|
|
t |
2 |
|
t |
2 |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
n |
где S1, S2, S3 – пути, пройденные грузом, t1, t2, t3 – соответственно время прохождения этих путей.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1.Груз m2 с перегрузком mP установить на верхнюю платфор- му.
2.Нижнюю платформу установить на расстоянии Si.
3.Одновременно с началом движения включить секундомер, а остановить в момент удара груза о нижнюю платформу.
4.Для трех значений расстояний Si опыт повторить 4 раза.
5.Полученные данные использовать для вычисления ускорения по рабочей формуле.
6.Данные занести в таблицу, определить погрешность измере- ний.
7.Полученные значения ускорений сравнить между собой.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1.Установить осветитель от экрана на расстоянии 1 метр.
2.Поставить между осветителем и экраном собирающую линзу так, чтобы лучи после линзы были сфокусированы на экран.
3.Расположить между линзой и экраном дифракционную ре-
шетку до появления на экране двух дифракционных спектров с порядками k =+1 и k =-1.
4.Опыт повторить пять раз для разных положений дифракци- онной решетки.
5.Для каждого опыта определить угол дифракции θ , применяя теорему Пифагора.
6.Используя рабочую формулу, вычислить постоянную ди- фракционной решетки.
7.Данные занести в таблицу, определить погрешность измере- ний.
Таблица результатов: Определение постоянной дифракционной решетки
|
№ |
y, |
|
x, |
Sin θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
− di |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
d i , м |
|
d |
(d |
− di )2 |
|
|
|
|
|
|
|
η% |
|||||||||||||||||||
|
|
|
d |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
пп |
м |
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å di |
|
|
|
|
− di )2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å(d |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Обработка результатов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
ådi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
100% |
|
|||||||||||||
d |
= |
|
|
|
d |
|
= βn å(d − di )2 |
|
|
|
|
η = |
|
|
|||||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
d |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Вывод: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Результат: |
d |
|
|
± |
|
|
|
η = |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
= d |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
6 |
43 |
Лабораторная работа № 13 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ
Вопросы для подготовки:
Природа света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дисперсия света. Поглощение света. Закон Бугера. Рассеяние света. Закон Рэлея.
Интерференция света. Когерентность. Условия максимума и ми- нимума.
Дифракция света и ее виды. Дифракционная решетка, ее пара- метры. Главные максимумы, главные и побочные минимумы.
Приборы и оборудование:
Осветитель, оптическая скамья, дифракционная решетка, линза, экран.
Экспериментальная установка:
дифракционная |
+x экран |
|
|
линза решетка |
+k |
осветитель |
x |
y |
y -k
-x
Цель: Используя волновые свойства света, изучить дифракци- онную решетку и определить ее постоянную.
Рабочая формула: d = kλ
sinθ
где d – постоянная дифракционной решетки, k – порядок спек- тра, λ = 585х10-8 м - длина световой волны, θ - угол дифракции.
Таблица результатов: Проверка закона пути
S, м |
|
S1= |
|
S2= |
|
|
|
|
|
S3= |
|||||||||||||||||||||
t, c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
a, м/c2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
i |
|
|
|
1 = |
|
|
|
|
|
|
|
2 = |
|
|
|
|
|
|
|
3 = |
|
|
|
|
|
||||
a |
a |
a |
|
|
|
|
a |
||||||||||||||||||||||||
a − ai |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(a − ai )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ai |
|
|
|
a1 = |
|
|
|
|
a2 = |
|
|
|
|
|
|
a3 = |
|||||||||||||
ηi % |
|
η1 = % |
|
η2 = % |
|
η3 = % |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a1 + |
...+ a4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
||||||||||
Обработка результатов: |
a |
i |
= |
, |
a = βn å(ai − |
a |
)2 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηi |
|
|
|
a |
4 |
|
|
|
|
|
|
i=1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
ai |
i |
×100%; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вывод: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Результат: |
|
|
|
a1 = a1 ± a1 |
|
|
|
|
|
|
|
η1 = % |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a2 = a2 ± a2 |
|
|
|
|
|
|
|
η2 = % |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a3 = a3 ± a3 |
|
|
|
|
|
|
|
η3 = % |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a1 |
a2 |
a3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
42 |
7 |
Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МАЯТНИКОМ
Вопросы для подготовки:
Замкнутая изолированная инерциальная система.
Импульс тела. Импульс силы. Закон изменения импульса. Закон сохранения импульса тела.
Абсолютно упругий удар. Абсолютно неупругий удар. Закон со- хранения импульса при абсолютно упругом и абсолютно неуп- ругом ударе.
Механическая работа. Мощность. Энергия.
Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия тела.
Потенциальная энергия упругодеформированного тела. Потен- циальная энергия тела в гравитационном поле. Потенциальная энергия тела вблизи поверхности Земли.
Закон сохранения энергии при абсолютно упругом ударе и аб- солютно неупругом ударе.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Баллистический маятник выполнен в виде цилиндра, за- полненного вязким веществом (пластилином или ватой) и под- вешенного на нити к кронштейну. Скорость пули массой m должна быть направлена по горизонтальной прямой, проходя- щей через центр тяжести цилиндра и перпендикулярно оси вра- щения баллистического маятника. Пуля, попадая внутрь вязкой среды маятника, тормозится, передавая свой импульс маятнику, в результате чего он отклоняется на расстояние S от положения равновесия.
Таблица результатов: Определение фокусного расстояния тонкой сферической собирающей линзы
|
№ |
l, |
|
S1 |
|
S2 |
d, |
|
|
fi , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
f |
− fi |
( f − fi )2 |
f |
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
м |
|
м |
|
м |
м |
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
Дп |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å fi |
|
|
|
|
|
− fi )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å( f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Обработка результатов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
= å fi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
100% |
|
|
|
|||||||||||||||
f |
|
|
|
|
|
f |
|
= βn |
å( f − fi )2 |
η = |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
f |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Вывод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Результат: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 |
|
|
||||||||||||||||
|
f = f |
|
± |
f |
|
|
|
|
η = |
% |
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8 |
41 |
Оптический ход лучей:
S2` |
|
экран |
|
|
S2 |
F |
O2 |
F |
O1 |
изображение I |
-S1` -S1
d
изображение II
l
Цель: Применяя законы геометрической оптики, определить фокусное расстояние собирающей линзы.
Рабочая формула: |
f = |
l 2 |
− d 2 |
|
4l |
||
|
|
|
где l - расстояние от предмета до экрана; d - расстояние между двумя положениями линзы, при которых на экране получается отчетливое изображение предмета: уменьшенное ( I ) и увели- ченное ( II ).
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1.Установить на оптическую скамью осветитель и экран на не- котором расстоянии l.
2.Установить линзу между осветителем и экраном в положе- ние, при котором получается отчетливое увеличенное изо- бражение ( II ) предмета на экране.
3.Передвинуть линзу по оптической скамье в положение, при
котором получается отчетливое уменьшенное изображение ( I ) предмета на экране.
4.Определить расстояние d между этими положениями линзы.
5.Опыт повторить пять раз.
6.Используя рабочую формулу, вычислить фокусное расстоя- ние и оптическую силу линзы.
7.Данные занести в таблицу, определить погрешность измере- ний.
|
|
A |
|
L |
|
B |
h |
C |
|
||
|
|
m, Vo
S
0
Схема установки для определения скорости пули
Цель: Считая удар пули о маятник абсолютно неупругим и применяя законы сохранения импульса и энергии, определить скорость пули до удара.
|
|
r |
|
M + m r |
|
|
|
|
|
|
Рабочая формула: |
= |
|
g |
|||||||
|
v0 |
|
S |
|
|
|
|
|||
m |
L |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
где v0 – скорость пули до удара, |
m - масса пули M - масса маят- |
|||||||||
ника, L – длина маятника, |
g – ускорение свободного падения. |
|||||||||
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1.Установить баллистический маятник в состояние покоя и от- метить нулевое положение на шкале линейки. Масса маятни- ка М, его длина L и масса пули m измерены заранее и приве- дены на стенде к лабораторной установке.
2.Расположить винтовку горизонтально вплотную к маятнику,
произвести выстрел и зафиксировать отклонение маятника
40 |
9 |
по шкале линейки с точностью до 1 мм. Опыт повторить че- тыре раза.
3.Полученные данные использовать для вычисления скорости пули по рабочей формуле. Значения m, M и L приведены на стенде к лабораторной работе.
4.Данные занести в таблицу, определить погрешность измере- ний.
Таблица результатов: Определение скорости пули
|
№ |
|
S, м |
|
v, |
|
v − v |
(v − v |
)2 |
v |
η% |
|||
|
п/п |
|
|
|
м/c |
|
|
|
i |
i |
|
м/c |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
åvi |
|
|
|
|
|
å(v − vi )2 |
|
|
|
Обработка результатов: |
|
|
|
|
||||||||||
v = åvi |
|
v = βn |
|
|
η = Dv ×100% |
|
||||||||
|
å(vi − v)2 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
||
|
n |
|
|
|
i=1 |
|
v |
|
|
|||||
Вывод
Результат: v = v ± v |
η = % |
Лабораторная работа № 12 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ ТОНКОЙ
СФЕРИЧЕСКОЙ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ
Вопросы для подготовки:
Законы геометрической оптики.
Линза и ее основные характеристики: главная оптическая ось, главный фокус, главная плоскость, оптический центр.
Формула тонкой линзы. Оптическая сила линзы. Увеличение линзы.
Построение изображений в линзах. Ход лучей в собирающих и
рассеивающих линзах для различных случаев расположения предмета относительно фокуса.
Недостатки линз: сферическая и хроматическая аберрации, ас- тигматизм, кома, дисторсия.
Приборы и оборудование:
Оптическая скамья (1), осветитель (2), линза (3), экран (4), на- бор держателей, предмет.
Экспериментальная установка:
2 |
3 |
4 |
1
S1` S1
l
10 |
39 |