![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Вводное занятие
- •1. Случайные и систематические погрешности. Меры погрешности
- •2. Оценка случайных погрешностей прямых многократных измерений
- •3. Математическая обработка результатов прямых многократных измерений
- •4. Оценка погрешностей прямого однократного измерения и косвенных измерений
- •5. Предварительная подготовка к выполнению лабораторных работ
- •6. Оформление протокола лабораторной работы
- •7. Построение графиков
- •8. Задание к вводному занятию
- •9. Контрольные вопросы к вводному занятию
- •Литература
- •Лабораторная работа № 1 измерение времени соударения упругих тел
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Зависимость времени соударения от размера шаров
- •3. Задания
- •4. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 2 измерение начальной скорости пули с помощью баллистического маятника
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Измерение скорости пули
- •3. Зависимость скорости пули от ее массы
- •4. Оценка стандартного отклонения величины
- •5. Задания
- •6. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3 изучение вращательного движения маятника обербека
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Зависимость углового ускорения маятника от массы ускоряющего груза
- •3. Измерение углового ускорения
- •4. Задания
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4 определение момента инерции маятника обербека
- •1. Зависимость момента инерции маятника от расстояния грузов до оси вращения
- •2. Измерение момента инерции маятника
- •3. Оценка стандартного отклонения момента инерции
- •4. Задания
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 5 определение отношения теплоемкостей методом клемана и дезорма
- •1. Описание метода Клемана и Дезорма
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Измерение
- •4. Оценка стандартного отклонения величины γ
- •5. Теоретическое значение
- •6. Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 6 определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) жидкости по методу стокса
- •1. Теория эксперимента
- •2. Задания
- •3. Описание эксперимента
- •4. Задание к работе
- •6 30092, Г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
2. Задания
Опуская стальные шарики известного диаметра в первую жидкость (глицерин), измерьте время их падения на участке равномерного движения.
Вычислите
для глицерина по формуле и оцените среднеквадратичную погрешность
по формуле для косвенных измерений. (Опыт проделайте не менее чем с 4-5 шарами.)
Повторите измерения и расчеты для второй жидкости.
Используя полученные значения
, оцените величину числа Рейнольдса для каждой жидкости и использованных в эксперименте шаров.
3. Контрольные вопросы
Какая величина измеряется в работе? Дайте ее определение.
В каких единицах измеряется коэффициент внутреннего трения
?
Объясните природу сил внутреннего трения и выведите формулу (1).
При каких условиях шар движется равномерно?
Используя табличные значения
, оцените, какой путь должен пройти шар, прежде чем его скорость станет постоянной.
Совпали ли найденные значения
с табличными?
Выполняется ли условие в Вашей работе?
Литература
Савельев И. В. Курс общей физики. – М.: Астрель, 2001. – Кн. 1: Механика. Кн. 3: Молекулярная физика и термодинамика.
Савельев И. В. Курс общей физики. – Т. 1. – М.: Наука, любое издание.
Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Академия, 2004.
Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1990. – Гл. 6, 8.
Ландау Л. Д., Ахиезер А. И., Лифшиц Е. М. – М.: Наука, 1969. – Гл. 15.
Матвеев А. Н. Молекулярная физика. – М.: Высшая школа, 1981. – § 13, стр. 50-52.
Лабораторная работа № 7 ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БОЛЬЦМАНА
1. Цель работы
Проверка применимости распределения Больцмана к газу электронов, эмитированных из нагретого металлического катода, и определение температуры электронного газа.
2. Теория
В
результате термоэлектронной эмиссии
вблизи нагретого катода электронной
лампы возникает «облако» электронов
или электронный газ с температурой
,
равной температуре катода. При создании
между катодом и анодом некоторой
задерживающей разности потенциалов
электронный газ оказывается во внешнем
силовом электрическом поле типа
гравитационного поля притяжения.
В
состоянии термодинамического равновесия
в электронном газе при температуре
устанавливается распределение Больцмана
по координатам микрочастиц:
. (1)
В
последней формуле
есть вероятность найти электрон в объеме
в окрестности точки с радиусом-вектором
;
– полное число электронов в газе,A– нормировочная постоянная,
– концентрация электронов и
– потенциальная энергия электрона во
внешнем поле в точке с радиусом-вектором
.
Из
распределения Больцмана получаем
следующее выражение для концентрации
электронов
вблизи анода:
. (2)
Концентрация
электронов вблизи поверхности катода
определяется температурой катода. В
эксперименте сила тока накала сохраняется
постоянной, поэтому постоянна температура
катода и температура «электронного
облака». Вследствие этого можно считать,
что
.
Если внешний участок анодной цепи
замкнуть, то в ней возникнет электрический
ток.
Используя
выражение
для силы установившегося анодного тока
через концентрацию
,
среднюю скорость
радиального движения электронов и
площадь поверхности
анода, учитывая зависимость (2), выводим
зависимость анодного тока лампы от
анодного напряжения
:
. (3)
Логарифмируя последнее выражение, получим:
. (4)
Таким
образом, если после обработки результатов
эксперимента получится, что зависимость
от
окажется линейной, то это будет
свидетельствовать о распределении
электронов в постоянном электрическом
поле в соответствии с законом Больцмана
(1).
График
зависимости (4) анодного тока от
задерживающего напряжения
представлен на рис. 1. В эксперименте
наблюдается отклонение от линейной
зависимости при малых задерживающих
потенциалах, которое можно объяснить
влиянием пространственного заряда,
образующегося вблизи катода.
Т
0
. (5)