Общие рекомендации

Процесс выполнения лабораторных работ включает теоретическую подготовку, знакомство с приборами и материалами, проведение опыта и измерений, числовую обработку результатов лабораторного эксперимента и написание отчета по выполненной работе.

Теоретически подготовиться к выполнению эксперимента студент должен самостоятельно. Необходимо внимательно проработать указания к данной лабораторной работе, а для более глубокого изучения рассматриваемого явления следует обратиться к литературным источникам, перечень которых помещен в конце указаний.

Опыты и измерения выполняют в аудитории после краткого собеседования с преподавателем по контрольным вопросам, которые приводятся в конце каждой лабораторной работы.

Теоретическая подготовка завершается составлением отчета в тетради для лабораторных работ по следующему плану:

а) название работы;

б) цель ее;

в) явления, положенные в основу этой работы;

г) терминология: модели, физические понятия, физические величины (определения, определяющие уравнения); принципы и законы, формулы связи;

д) принципиальная и рабочая схемы установки;

е) расчетная формула;

ж) таблицы измеряемых и расчетных величин;

з) оценка результатов измерений (сравнить с табличными значениями, объяснить вид графика);

и) источник ошибок и погрешностей (при выполнении лабораторной работы, при изготовлении установки).

Классификация ошибок измерения

Любая физическая величина может быть измерена путем сравнения её с однородной величиной, принятой за единицу (эталоном).

Измерения бывают прямые и косвенные. В результате прямых измерений определяемая физическая величина получается сразу, непосредственно. Примерами прямых измерений служат определения длины (линейкой, штангенциркулем), силы электрического тока (амперметром). При косвенных измерениях искомая величина вычисляется по результатам прямых измерений других величин, связанных с искомой некоторой формулой.

Любое измерение не может быть абсолютно точным. Между истинным Х_ИСТ и измеренным значением физической величины Х существует некоторая разность

ΔХ = ½Х – Х_ИСТ½, (1.1)

которая называется абсолютной ошибкой результата измерения.

Чтобы охарактеризовать качество измерения и иметь возможность сравнить результаты измерений различных физических величин, вводится понятие относительной погрешности, под которым подразумевают отношение абсолютной ошибки измерения к истинному значению измеряемой величины.

. (1.2)

Чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерения. Погрешности, или ошибки измерения, можно разделить на три класса: грубые ошибки, или промахи; систематические ошибки; случайные ошибки.

Грубые ошибки появляются в результате небрежности, невнимательности экспериментатора (неправильные отсчеты по прибору, неправильная запись результата и т.п.). В большинстве случаев промахи хорошо заметны, так как резко отличаются от результатов других измерений.

Систематические ошибки могут быть вызваны методикой постановки эксперимента, ограниченной точностью измерительных приборов, дефектами самого объекта исследования и т.д. Величина и знак систематической погрешности могут оставаться неизменными при многократном повторении одних и тех же измерений. В некоторых случаях влияние систематических погрешностей на результат измерения можно учесть, если ввести соответствующие поправки.

Случайные ошибки обусловлены действием самых разнообразных и неконтролируемых причин. Поэтому результаты повторных измерений одной и той же физической величины могут не совпадать даже при том, что они проводятся в неизменных условиях одним и тем же методом (такие измерения называют равноточными).

Случайные ошибки могут иметь любую величину, положительный или отрицательный знак. Ошибки, противоположные по знаку, но равные по абсолютной величине, встречаются в среднем одинаково часто. Закономерности, которым подчиняются случайные ошибки, и способы их оценки изучают в разделе математики «Теория ошибок», основанном на законах теории вероятности и математической статистики.