Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Херсонська державна морська академія Кафедра природничо-наукової підготовки

Реєстр _________ Шифр _________

Методичні рекомендації

до підготовки і виконання лабораторних робіт курсантами денної та студентами заочної форм навчання з дисципліни Фізика

Верещака М.П.

галузь знань 0701 Транспорт і транспортна інфраструктура 0507 Електротехніка та електромеханіка

напрям

підготовки

6.070104 Морський та річковий транспорт

6.050702 Електромеханіка

Херсон 2013

Методичні рекомендації до підготовки і виконання лабораторних робіт курсантами денної та студентами заочної форм навчання з дисципліни фізика / Укладач: Верещака М.П. – Херсон.: ХДМА, 2013. – 96 c.

Рецензенти: Овдій В.М. кандидат фізико-математичних наук, доцент Херсонського державного Університету.

Методичні рекомендації розглянуто і ухвалено на засіданні кафедри природничо-наукової підготовки

(Протокол № __ від « ___ » вересня 2013р.)

Завідувач кафедри ______ Бабійчук А.М. природничо-наукової підготовки

Схвалено навчально-методичним відділом академії Начальник навчально-методичного ____ Черненко В.В. відділу

Друкується за рішенням Вченої ради ХДМА (Протокол № __ від « __ » _______ 2013р.)

ЗМІСТ

ВСТУП 7 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 - Вивчення навчального обладнання лабораторії фізики та правил техніки безпеки при його використанні, а також правил підготовки, виконання, оформлення і захисту звітів лабораторних робіт 8

1. Теоретичні відомості 8 1.1 «Інструкція № 45 «З охорони праці для курсантів під час

проведення лабораторних та практичних занять з фізики»» 8 1.2 Інструкція з пожежної безпеки 12 1.3 Методичні рекомендації до підготовки, виконання, оформлення

та захисту звіту лабораторних робіт 13 1.3.1 Мета і задачі лабораторних занять 13 1.3.2 Організаційні принципи проведення лабораторних занять 13 1.3.3. Методичні рекомендації до підготовки і виконання лабораторних робіт 14

1.3.3.1 Підготовка до лабораторного заняття 14 1.3.3.2 Методика проведення експериментальних досліджень 15 1.3.3.3 Обробка результатів експерименту та оформлення

звіту 18 1.3.3.4 Підготовка та захист звіту лабораторної роботи 19

ДОДАТКИ 20 2. Завдання 24 3. Виконання лабораторної роботи 24 4. Контрольні запитання та завдання 25

4.1 Контрольні запитання 25 4.2 Контрольні завдання 25

Література 25

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 - Дослідження законів кінематики та динаміки поступального руху 26

1. Теоретичні відомості 26 1.1 Основні поняття та закономірності кінематики поступального

руху 26 1.1.1 Основні поняття 26 1.1.2 Основні закономірності 27

1.2 Основні поняття та закономірності динаміки поступального

руху 28

3

1.2.1 Основні поняття 28 1.2.2 Основні закономірності 28 1.3 Механічна енергія та робота 30

2. Будова та принцип дії лабораторного пристрою «машина Атвуда»

ФМ-11М 31 2.1 Будова пристрою ФМ-11М 31 2.2 Теоретичні основи та принцип дії пристрою ФМ-11М 32

3. Виконання досліджень 35 3.1 Підготовка обладнання до проведення досліджень 35 3.1.1 Огляд обладнання 36

3.1.2 Перевірка працездатності обладнання. 36 3.1.2.1 Перевірка працездатності механічної частини

обладнання. 36 3.1.2.2 Перевірка загальної працездатності обладнання 36

3.2 Завдання 37 3.2.1 Виконання експериментальних досліджень 37 3.2.2 Виконання розрахунків та побудова графіків. 38 3.2.3 Аналіз результатів досліджень та висновки 41

4. Контрольні запитання та завдання 42 4.1 Контрольні запитання 42 4.2 Контрольні завдання 42

Література 42

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3 - Дослідження законів збереження імпульсу та механічної енергії при центральному співударі двох куль 43

1.Теоретичні відомості 43 1.1 Основні поняття та закономірності 43 1.1.1 Основні поняття. 43 1.1.2 Основні закономірності 44

2. Будова та принцип дії лабораторного пристрою «Співудар куль»

ФМ-17М 46 2.1 Будова пристрою ФМ-17М 46 2.2 Теоретичні основи та принцип дії пристрою ФМ-17М. 47

3. Виконання досліджень 50 3.1 Підготовка обладнання до проведення досліджень. 50 3.1.1 Огляд обладнання 50

3.1.2. Перевірка працездатності обладнання 50 3.1.2.1 Перевірка працездатності механічної частини

обладнання 50

4

3.1.2.2 Перевірка загальної працездатності обладнання 51 3.2 Завдання 52

3.2.1 Виконання експериментальних досліджень 52 3.2.2 Виконання розрахунків та побудова графіків 53 3.2.3 Аналіз отриманих результатів та висновки 56

4. Контрольні запитання та завдання 57 4.1 Контрольні запитання 57 4.2 Контрольні завдання 58

Література 58

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4 - Дослідження законів кінематики та динаміки обертального руху 59

1. Теоретичні відомості 59 1.1 Основні поняття та закономірності кінематики обертального руху 59 1.1.1 Основні поняття 59

1.1.2 Основні закономірності 60 1.2 Основні поняття та закономірності динаміки обертального руху 61 1.2.1 Основні поняття 61 1.2.2 Основні закономірності 63 1.3 Механічна енергія 64

2. Будова та принцип дії лабораторного пристрою «Маятник

Обербека» ФМ-14М 64 2.1 Будова пристрою ФМ-14М 64 2.2 Теоретичні основи та принцип дії пристрою ФМ-14М 66

3. Виконання досліджень 68 3.1 Підготовка обладнання 68 3.1.1 Огляд обладнання 68

3.1.2 Перевірка працездатності обладнання 68 3.1.2.1 Перевірка працездатності механічної частини 68 обладнання

3.1.2.2 Перевірка загальної працездатності обладнання 69 3.2 Завдання 69

3.2.1 Виконання експериментальних досліджень 69 3.2.2 Виконання розрахунків та побудова графіків 71 3.2.3 Аналіз результатів досліджень та висновки 74

4. Контрольні запитання та завдання 75 4.1 Контрольні запитання 75 4.2 Контрольні завдання 75

Література 76

5

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5 - Дослідження гіроскопічного моменту 77

1. Теоретичні відомості 77 1.1 Основні поняття та закономірності кінематики обертального руху 77 1.1.1 Основні поняття 77

1.1.2 Основні закономірності 78 1.2 Основні поняття та закономірності динаміки обертального руху 79 1.2.1 Основні поняття 79 1.2.2 Основні закономірності 81 1.3 Механічна енергія 82

2. Будова, теоретичні основи та принцип дії пристрою «Гіроскоп»

ФМ-18М 83 2.1 Будова пристрою ФМ-18М. 83 2.2 Теоретичні основи та принцип роботи пристрою «Гіроскоп»

ФМ-18М 85 3. Виконання досліджень 90 3.1 Підготовка обладнання 90

3.1.1 Огляд обладнання 90 3.1.2 Перевірка працездатності обладнання 90 3.1.2.1 Перевірка механічної працездатності обладнання 90 3.1.2.2 Перевірка загальної працездатності обладнання 91

3.2 Завдання 91 3.2.1 Виконання експериментальних досліджень 91 3.2.2 Виконання розрахунків та побудова графіків. 94 3.2.3 Аналіз результатів дослідження та висновки 97

4. Контрольні запитання та завдання 97 4.1 Контрольні запитання 97 4.2 Контрольні завдання 97

Література 98

6

ВСТУП

Методичні рекомендації складаються з рекомендацій до п’яти лабораторних робіт.

Рекомендації до кожної лабораторної роботи включають: - тему, мету, перелік обладнання, міри безпеки;

- загальні теоретичні відомості з відповідного розділу фізики (основні поняття та закономірності);

- опис будови та теоретичні основи принципу дії лабораторного обладнання;

- рекомендації до виконання досліджень (послідовність підготовки та перевірки працездатності обладнання, завдання до лабораторної роботи та детальний опис виконання експериментальних досліджень, виконання розрахунків та побудови графіків, а також рекомендаційний аналіз результатів досліджень для формулювання висновків);

- контрольні запитання, завдання та рекомендовану літературу.

В рекомендаціях приведені всі необхідні розрахункові формули та заготовки координатних сіток для побудови графіків.

Кожна лабораторна робота передбачає виконання 3-4 завдань.

Номери завдань та рекомендацій до виконання розрахунків, побудови графіків, аналізу результатів досліджень і формулювання висновків – співпадають.

Кількість обов’язкових до виконання завдань за вказівкою викладача може бути скорочена.

Для збільшення варіацій результатів досліджень в кожній лабораторній роботі викладач задає індивідуальні значення відмічених в таблиці параметрів при отриманні курсантом (студентом) допуску до виконання.

В заключенні слід відмітити велику роботу проведену завідувачем лабораторії кафедри природничо-наукової підготовки Андрійчуком А.Б. при комп’ютерній обробці методичних рекомендацій до друку.

7

Лабораторна робота №1

Тема: Вивчення навчального обладнання лабораторії фізики та правил техніки безпеки при його використанні, а також правил підготовки, виконання, оформлення і захисту звітів лабораторних робіт.

Мета: Сприяти безпечному, свідомому, організованому виконанню лабораторних робіт.

Обладнання: Лабораторні стенди, навчальне лабораторне обладнання, інструкції:

1 Теоретичні відомості

1.1 «Інструкція № 45 «з охорони праці для курсантів під час проведення лабораторних та практичних занять з фізики»».

1. Загальні вимоги безпеки

1.1 Вимоги охорони праці цієї інструкції поширюються на курсантів, які проводять лабораторні, практичні заняття у лабораторії фізики.

1.2 Інструкція розроблена на підставі вимог «Положення про розробку інструкцій з охорони праці», затвердженого наказом Держкомітету по нагляду за охороною праці України від 29.01.98 р №9.

1.3 Лабораторні і практичні заняття з фізики проводяться у спеціально обладнаних лабораторіях і кабінетах, що відповідають Правилам техніки безпеки.

1.4 Допуск курсантів у лабораторії і кабінети здійснюється викладачем у відповідності з розкладом занять або календарно-тематичним планом викладача.

1.5 Виконуйте лише ту роботу, яку доручив викладач.

1.6 У лабораторії фізики знаходяться обертові електричні машини, конденсатори, індуктивності і резистори, які можуть викликати різного роду травми. Тому проводити лабораторні і практичні заняття дозволяється при налагодженому заземленні електрообладнання і електричних приладів, при наявності огороджень обертових частин і нагрівальних резисторів.

1.7 Робоче місце повинно бути чистим і вільним, одяг курсанта повинен бути охайним.

2. Вимоги безпеки перед початком робіт

2.1 Перед початком лабораторних або практичних занять відповідальний за їх проведення зобов'язаний провести інструктаж на робочому місці, про що повинен бути зроблений запис у Журналі реєстрації інструктажів з питань охорони праці, завірений підписом кожного курсанта.

2.2 Стан електрообладнання, пристроїв і засобів сигналізації перевіряється візуальним оглядом. Про всі помічені недоліки курсант зобов'язаний негайно доповісти викладачеві.

8

2.3 Для попередження аварійних ситуацій необхідно перед включенням установки перевірити опір ізоляції мегомметром, навантаження включати плавно і не допускати перевантаження.

2.4 Після підготовки лабораторної роботи до дії курсант зобов'язаний пред'явити її викладачеві і тільки з дозволу викладача приступити до її виконання.

3. Вимоги безпеки під час проведення лабораторних і практичних занять.

3.1 Курсанту забороняється:

- без дозволу викладача порушувати послідовність виконання лабораторного або практичного заняття, яка викладена у методичних вказівках до даної роботи;

- під час проведення лабораторної роботи забороняється доторкатися руками до неізольованих ділянок установок;

- знімати захисні кожухи і огородження з електроустановок;

- під час роботи відходити від приладів і машин, що знаходяться під напругою.

3.2 Стежте за справністю усіх кріплень у приладах і пристроях. Не доторкайтесь до обертових частин обладнання і не нахиляйтесь над ними.

3.3 Для складання експериментальних установок користуйтесь проводами (з наконечниками і запобіжними чохлами) з міцною ізоляцією, без видимих пошкоджень.

3.4 Складаючи електричне коло, уникайте перетину проводів, забороняється користуватися провідниками із спрацьованою ізоляцією і вимикачами відкритого типу (при напрузі понад 42В).

3.5 Джерело струму вмикайте в електричне коло в останню чергу. Складне коло вмикайте тільки. після перевірки і з дозволу викладача. Наявність напруги в колі перевіряйте тільки приладами або покажчиками напруги.

3.6 Не доторкайтесь до елементів кола, що не, мають ізоляції і перебувають під напругою. Не виконуйте повторно з’єднань у колах до вимикання джерела електроживлення.

3.7 Стежте за тим, щоб під час роботи випадково не доторкнутись до обертових електричних машин. Не виконуйте повторно з’єднань в електричних колах машин до повної зупинки якоря або ротора машини.

3.8 Не доторкайтесь до корпусів спеціального електрообладнання, до затискачів ввімкнених конденсаторів.

3.9 Користуйтесь інструментом з ізолюючими ручками.

9

3.10 Для приєднання споживачів до мережі користуйтесь штепсельними з’єднаннями.

3.11 При виявленні несправностей (побічні стуки, сильне гудіння, перегрів апаратури, зашкалювання вимірювальних приладів або спрацювання захисту) курсанту слід терміново зупинити установку і повідомити викладача.

3.12 При виникненні пожежі курсанту необхідно відключити установку, повідомити викладача і разом з викладачем приступити до гасіння пожежі.