Министерство образования и науки Украины

Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова

“МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА"

учебное пособие к лабораторным работам по курсу общей физики для студентов1 курса физического факультета.

Одесса 2007

Рекомендовано к опубликованию решением Совета физического факультета ОНУ имени И.И.Мечникова

Авторы и составители:

Васильковская Н. В., Головко В. В., Гоцульский В. Я., Заремба В. Г., Кондратьев Е. Н., Копейка К. М., Полищук Д. Д., Солдатова Е. Б., Флорко А. В., Шевчук В. Г.

Под редакцией проф. Золотко а. Н. Содержание

Предисловие 4

Подготовка к лабораторной работе и ее проведение 5

Лабораторная работа № 1

Определение постоянной Больцмана и числа Лошмидта посредством электролиза

Лабораторная работа №2

Изучение броуновского движения. Определение постоянной Больцмана.

Лабораторная работа № 3

Определение коэфициента диффузии водяных паров в воздухе.

Лабораторная работа № 4

Определение относительной влажности воздуха психрометром Августа

Лабораторная работа №5

Определение зависимости вязкости газа от температуры

Лабораторная работа № 6

Определение отношения удельных теплоёмкостей газов

Лабораторная работа №7

Внутреннее трение в жидкостях. Температурная зависимость коэфициента вязкости жидкости. Определение энергии активации

Лабораторная работа №8

Определение коэфициента теплопроводности резины.

Лабораторная работа №9

Изучение поверхностых явлений в жидкости

Лабораторная работа № 10

Изучение адсорбции растворов поверхностно активных веществ

Лабораторная работа № 11

Определение температуры и удельной теплоты плавления вещества

Лабораторная работа 12

Определение зависимости давления насыщеных паров от температуры

Лабораторная работа № 13

Изучение статистических закономерностей случайных процессов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Новое издание учебного Пособия к лабораторным занятиям по физике для студентов первого курса «Общий физический практикум. Молекулярная физика» существенно отличается от ранее изданных кафедрой общей и химической физики методических работ своей полнотой, комплексным изложением материала, соответствием требованиям современной кредитно - модульной системы оценки знаний студентов.

Основные идейные установки Пособия не изменились. Авторы и составители по-прежнему считают своей главной целью не только дать возможность студентам изучить на опыте важнейшие физические явления, но и научить их обращаться с разнообразными физическими приборами, приобрести необходимые навыки по методике эксперимента, научиться правильно распределить различные временные составляющие работы (подготовка к работе, эксперимент, расчет искомых величин и оценка погрешностей).

Теоретические разделы лабораторных работ не претендуют на то, чтобы создать у студентов полные представления об изучаемых явлениях – для этого следует прорабатывать лекции и учебники. В то же время в теоретической части работ содержится вполне достаточно информации об исследуемых явлениях, чтобы студент мог осознанно проводить эксперименты, обработку экспериментальных данных и отвечать на контрольные вопросы.

Работы, представленные в Пособии, идейная сторона изложения материала, обязательное и оптимальное содержание теоретических разделов, были задуманы и частично реализованы в первых изданиях аналогичных пособий профессором Д.И. Полищуком (заведующим кафедрой с 1963 по 1988 годы), который всегда уделял много внимания поиску и внедрению в учебный процесс наиболее эффективных методических подходов к изложению материала. Авторы и составители Пособия – ученики Д.И. Полищука, постарались сохранить лучшие традиции методической школы Д.И. Полищука при работе над данным Пособием.

Авторы и составители выражают искреннюю благодарность всем преподавателям и сотрудникам кафедры общей и химической физики, вложившим свой труд в постановку лабораторных работ, а также в подготовку материалов к изданию.

Проф. Золотко А. Н.

ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ И ЕЕ ПРОВЕДЕНИЕ

Основная цель изучения курса общей физики состоит в том, чтобы представить физическую теорию как обобщение наблюдений, практического опыта и эксперимента. Поэтому курс общей физики, с одной стороны, должен представлять собой физическую теорию в адекватной математической форме, а с другой стороны, этот курс является экспериментальным и должен ознакомить студентов с основными методиками экспериментального исследования, с главными методами точных измерений физических величин, простейшими методами обработки результатов эксперимента и основными физическими приборами. Курс общей физики должен сформировать у студентов определенные навыки экспериментальной работы, научить правильно выражать физические идеи, количественно формулировать и решать физические задачи, оценивать порядок определяемых физических величин.

Программа курса общей физики может быть выполнена лишь при полном и целесообразном использовании лекций, семинарских и лабораторных занятий, а также времени для самостоятельной работы студентов.

В процессе проведения физического практикума студент учится самостоятельно воспроизводить и анализировать основные физические явления, что способствует более глубокому пониманию теории изучаемого явления, знакомится с важнейшими измерительными приборами, учится правильно выбирать методику эксперимента и соответствующие этой методике экспериментальные приборы, воспитывает у себя творческое отношение к исследовательской работе.

Важное значение имеет физический практикум и в активизации самостоятельной работы студентов, в приобретении навыков самостоятельной работы не только в лабораториях практикума, но и в процессе теоретической подготовки к лабораторным работам. Несомненно, что наиболее эффективный путь изучения курса физики - это параллельное изучение, теоретических вопросов на лекциях и их проработка в лаборатории, т.е. фронтальная постановка задач практикума. Однако, осуществление фронтальной постановки задач вызывает определенные трудности.

В лабораториях практикума нашей кафедры разрыв во времени между лекционным и лабораторным изучением тех или иных вопросов значительно сокращен благодаря проведению практикума по циклам. Каждый такой цикл включает в себя лабораторные работы по одному разделу программы, выполняемые параллельно с изложением данных вопросов на лекциях и на семинарских занятиях.

Однако, в некоторых случаях возникает необходимость самостоятельного изучения тех или иных вопросов теории до того, как они будут изложены на лекциях. В таких случаях, чтобы помочь студентам успешно усвоить новый для них раздел теоретического курса, преподаватель назначает студентам индивидуальные консультации, на которых студенты выясняют все возникающие вопросы.

В целях стимулирования регулярной самостоятельной работы студентов-первокурсников над теоретическим материалом, введены зачёты по циклам работ физического практикума.

Студенты, не отчитавшиеся полностью по теории и практике предшествующего цикла лабораторных работ и не получившие зачёт по этому циклу к выполнению следующего цикла не допускаются.

Эффективность учебного процесса при этом значительно возрастает, поскольку сдача зачетов по циклам вынуждает каждого студента серьезно и регулярно работать над теоретическим курсом в течение всего семестра, исключая тем самым распространенную среди студентов "штурмовщину" в период экзаменационной сессии.

Принцип последовательности изучения материала при этом не нарушается, так как темы циклов располагаются в той же последовательности, в которой излагается теоретический материал на лекциях.

Текущая проверка знаний и умений студентов проводится также с помощью межсессионного контроля (МК, который организовывается 2-3 раза в течение семестра в сроки, указанные деканатом). Преподаватель оценивает работу студентов в период МК по результатам лабораторных работ и семинарских занятий. Студенты, отчитавшиеся по теории я практике лабораторных работ всех циклов, получают зачет за семестр по физическому практикуму без дополнительного собеседования.

Предлагаемые методические указания имеют своей целью помочь студентам наиболее эффективно использовать время, отведенное на выполнение лабораторных работ физического практикума, а также способствовать приобретению навыков экспериментальных исследований и умения анализировать результаты эксперимента.

Сознательное выполнение эксперимента, внимательность и сосредоточенность на процессе измерений, бережное отношение к приборам – необходимое условие успешного проведения опыта.