Методичні рекомендації

Звіт до лабораторної роботи повинен мати:

1. Титульну сторінку (Додаток 1,2).

2. Друга сторінка повинна мати рамку із загальним надписом формату А4. (Додаток3).

3. Розрахункову формулу з поясненням величин що входять до неї.

4. Схеми, графіки, малюнки.

5. Таблицю результатів вимірів і обчислень.

6. Висновок по зробленій роботі.

7. Студент повинен знати відповіді на поставлені контрольні питання.

Література

1. Косогов Г.Ф. Математичні методи обробки результатів вимірів Жданов. Ждми, 1977.

2. Худсон Д. Статистика для фізиків. - М. : Мир, 1967.

3. Трофимова Т.І. Курс фізики: Навчальний посібник для вузів.-М.: Высщ. шк.. 2001.

4. Керівництво до лабораторних занять по фізиці. Під ред. Л.Л. Гольдина. - М: Наука. 1973.

ЗМ1СТ

Загальні методичні вказівки

Методичні рекомендації

Література

1. Витяг з програми.

1. Інструкція до лабораторної роботи № 1

2. Інструкція до лабораторної роботи № 2

3. Інструкція до лабораторної роботи № 3

4. Інструкція до лабораторної роботи № 4

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

Витяг з програми.

1. Визначення розмірів зерна у металі по фотографії .

2. Визначення центра ваги плоскої пластини.

3. Визначання температурного коефіцієнта метала.

4. Вимір потужності, внутрішнього опору і ККД постійного струму.

№ л.р.	Кількість годин
	АХ	ОМЛ	ЗВ	МА	ОБД
1	Практична робота	2	2	2	2
2	Практична робота		2	2	2
3	Практична робота	2	2	2	2
4	-		2	2	2

Лабораторна робота №1

Визначення розміру зерна в металах

Ціль роботи: Робота має на меті дати студентові початкові навички по математичних методах обробки результатів вимірів.

Обладнання: фотографія мікроструктури, лінійка.

Опис методики вимірювання: у роботі визначають середній діаметр зерна по фотографії мікроструктури. Зразок металу шліфується за допомогою наждакового паперу, а потім полірується спеціальною пастою доти, поки його плоска поверхня не стане дзеркально відбиваючою. Відполіровану поверхню обробляють травильним розчином, що сильно взаємодіє із межами зерен металу й слабко - із самими зернами. При розгляді металу в металографічний мікроскоп межі зерен видні у вигляді темних ліній на світлому полі. Ця картина фотографується. На фотографії підсвічується кількість зерен на певній довжині, і на основі декількох таких вимірів з урахуванням збільшення мікроскопа розраховується середній діаметр зерна. Це приклад непрямих вимірів.

Порядок виконання роботи.

Розрахункова формула:

,

Де d - діаметр зерна,

N - кількість зерен на довжині "l ",

D - збільшення мікроскопа, при якому була зроблена фотографія мікроструктури.

У роботі використовується фотографія при збільшенні D = 250 і середньоквадратичною помилкою ς _D = 25.

1)Виміряйте лінійкою ширину прямокутника фотографії мікроструктури й результат l із середньоквадратичною помилкою ς запишіть у таблицю 1. Прийміть "ς _l" рівній половині ціни поділки лінійки.

Таблиця 1 Результати вимірів і обчислень

D=... ς=... l=... ς _l =…

Вимірювання	N	Ni -	(Ni - )2
1
2
. . ,
10
сума

2)3апишить у табл. 1 збільшення мікроскопа (D =250) і величину середньоквадратичної помилки (ς_A =25 ).

3)Підрахуйте кількість зерен N на довжині l фотографії мікрошліфа в 10 місцях, розподіливши ці місця рівномірно по всій довжині прямокутника. Результати вимірів запишіть у таблицю 1.

4)Розрахуйте вибіркову середню кількість зерен і середньоквадратичну помилку вибіркового середнього S_N .

5)3аписав зазначену викладачем довірчу ймовірність розрахуйте довірчі інтервали для величин, що входять у розрахункову формулу

; ;

Тут t_α - відповідні коефіцієнти Лапласа, t_α=0.69

t_α,n - коефіцієнт Ст′юдента, t_α,n=2;5

6)З розрахункової формули одержіть вираз для розрахунку довірчого інтервалу й діаметра зерна (Δd), як це робиться при непрямих вимірах і розрахуйте цей довірчий інтервал.

7)По розрахунковій формулі розрахуйте найбільш імовірне значення діаметра зерна ( ).

8)3апишіть остаточний результат у вигляді , вказавши довірчу ймовірність такого запису.

Контрольні питання.

1)Нормальний закон розподілу помилок.

2)Довірчий інтервал і довірча ймовірність.

3)Вибірка. Вибіркове середнє, і середньоквадратична помилка вибіркового середнього.

4)Прямі і непрямі виміри.

Література.

1)Косогов Г.Ф. Математичні методи обробки результатів вимірів Жданов. Ждми, 1977.

2)Худсон Д. Статистика для фізиків. - М. : Мир, 1967.

Лабораторна робота №2.

Тема. Визначення центра ваги плоскої пластини.

Ціль: навчитися визначати цент ваги плоскої пластини.

Прилади й матеріали: плоска пластина, лінійка, олівець.

Методичні рекомендації.

У даній роботі треба знайти центр ваги плоскої фігури, що складає із простих геометричних фігур. Центр ваги прямокутника перебуває на перетинанні його діагоналей, трикутника - медіан. Положення центра ваги визначається по формулі:

, де х_i, y_i- координати центра ваги, S_i- площа.

Виконання роботи.

1. Задану плоску пластину розбиваємо на складові частини(прямокутники або трикутники).

2. Визначаємо центр ваги кожної частини.

3. Знаходимо площі кожної частини в мм (мал. а).

4. Розташовуємо пластин на аркуші. Її перечерчиваем. Креслимо координатні осі (мал. б).

5. Знаходимо координати центрів ваги.

6. Дані заносимо в таблицю:

Складові частини	Площі складових частин. Si, мм2	Координати центрів ваги кожної частини
		Xi, мм	Yi, мм
1.
2.
…

7. Обчислюємо координати центра ваги плоскої пластини (X_i, мм, Y_i, мм) і відзначаємо крапку З( ).

8. Визначаємо погрішність обчислення:

Відносну - ,

абсолютну .

9. Результат записуємо у вигляді: .

10. Записати висновок.

11. Контрольні питання.

1.Закон збереження моменту сил.

2. Що називається плечем сили.

3. Як розрахувати центр ваги пластини.

4. Чому розрахунки запропонований зробити в мм, а не в системі СІ.

5. Що називається центром ваги.

Лабораторна робота №3

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОГО ОПОРУ

МЕТАЛІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ Й ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

КОЕФІЦІЄНТА ОПОРУ

Ціль роботи - дослідити залежність електричного опору металу від температури, визначити температурний коефіцієнт опору досліджуваного матеріалу.

Обладнання: досліджувані провідники, нагрівач, термометр, вольтметр, амперметр, з’єднувальні проводи.

Загальні положення

Е лектричний опір R - скалярна фізична величина, що характеризує властивість провідника протидіяти пропущенню електричного струму й рівна відношенню напруги U на кінцях провідника до сили струму I, що протікає по ньому:

Опір провідників, наявність електричного струму в яких приводить до виділення тепла, називається омічним або активним. Опір однорідного провідника залежить від матеріалу провідника і його геометричних розмірів і може бути розраховане по формулі:

(1)

де l - довжина провідника,

S - площа поперечного перерізу провідника

ρ - питомий електричний опір, що характеризує матеріал провідника.

Електричний опір вимірюють омметрами й вимірювальними мостами. Одиниця електричного опору в СІ - Ом.

Електричний опір металів пов'язаний з розсіюванням електронів провідності на теплових коливаннях кристалічної гратниці й структурних неоднорідністях. Тому опір металів залежить від температури. З великим ступенем точності можна вважати, що залежність опору металів від температури є лінійною:

(2)

де R - опір при температурі t°С,

Rо - опір при 0°С,

α- температурний коефіцієнт опору. Для чистих металів температурний коефіцієнт становить величину порядку

Для деяких електротехнічних сплавів (манганін, константан) α настільки мало, що їм можна зневажити і у досить широкому інтервалі температур уважати опір незалежної від температури. З формули (2) виходить, що

( 3)

тобто для визначення α необхідно знати опір при 0°С, що, як правило, невідомо. Тому для визначення α можна скористатися різними методами.

Перший метод полягає в тому, щоб використати два значення опору, виміряного при двох різних температурах. Відповідно до формули (1), можна записати:

(4)

(5)

де R₁ - опір провідника при температурі t₁ ^oC, R₂ - опір цього ж провідника при температурі t₂°С.

Вирішуючи систему рівнянь (2) - (3), одержимо:

(6)

Незважаючи на гадану простоту, цей метод не дуже гарний, тому що можливі випадкові помилки при вимірах опору й температури можуть дати значну помилку у визначенні α.

Другий метод полягає в знаходженні температурного коефіцієнта опору за допомогою графіка залежності опору провідника від температури. Для побудови графіка необхідно експериментально визначити кілька значень опору (5-7 значень) при різних температурах. Температуру варто змінювати з постійним кроком. Експериментальні дані зображують на координатній площині певними значками (точками, кружками, хрестиками). Масштаби по осях вибирають так щоб одержати приблизно рівні розміри по довжині й висоті. Теоретична залежність повинна мати на нашім графіку вид прямої лінії. Пряму проводимо так, щоб вона лежала можливо ближче до точок і щоб по обох її сторонах виявлялася приблизно рівна їхня кількість.