1.7. Приложение к протоколу

Как было сказано выше, протокол служит формой представления результатов лабораторных измерений с их последующей математической обработкой.

Для ряда лабораторных работ до выполнения измерений требуется получить ожидаемые теоретические результаты. Это позволяет студентам, во-первых, лучше разобраться с тем кругом физических понятий и законов, которые будут изучаться в лабораторной работе, и, следовательно, осознанно проводить опыты, и, во-вторых, сравнить ожидаемые теоретические результаты с результатами, полученными в ходе эксперимента, и дать обоснованное заключение о применимости использованной теории.

Задание по теоретическому расчету студенты выполняют в процессе подготовки к лабораторной работе. Явившись на занятие, студент обязан показать преподавателю полученные теоретические результаты вместе с заготовкой протокола. Это – необходимое условие допуска к выполнению экспериментов.

Сдавая преподавателю протокол с результатами опытов, студент одновременно сдает теоретические результаты, оформив их как приложение к протоколу.

Обычно студенческая бригада, выполняющая лабораторную работу на одной установке, состоит из двух-трех человек. Рекомендуется каждому члену бригады присвоить номера 1, 2, 3, распределив фамилии студентов по алфавиту. Каждый член бригады в соответствии со своим номером получает индивидуальное теоретическое задание, содержание которого приведено в описании лабораторной работы.

Лабораторная работа № 0 Определение объема тела цилиндрической формы

Цель работы – на достаточно простом примере научиться проводить измерения физической величины, обрабатывать и представлять результаты прямых и косвенных измерений.

Объем цилиндра рассчитывается по формуле

V = π d² h/4, (0.1)

где d – диаметр основания цилиндра, h – высота цилиндра.

Следовательно, объем тела цилиндрической формы можно определить из косвенного измерения, произведя прямые измерения диаметра и высоты.

Обработка и представление результатов прямых измерений

Так как у реального цилиндрического тела значения d и h, измеренные в разных местах и направлениях, могут оказаться неодинаковыми, то следует произвести многократные измерения диаметра и высоты для нескольких сечений цилиндра. Если результаты многократных измерений получатся разными, следует произвести их статистическую обработку в соответствии с п. 1.2. Предстоит определить средние значения ∆d и ∆h, среднеквадратичные отклонения ∆_d и ∆_h, доверительные погрешности ∆_d и ∆_h (доверительную вероятность следует выбирать близкой к 100 %).

В качестве измерительного прибора используют линейку или штангенциркуль. Прибор позволит измерить диаметр и высоту цилиндра. Приборная погрешность δ линейки и штангенциркуля определяется ценой деления. Приступая к измерениям, необходимо определить цену деления измерительного прибора.

Доверительные погрешности ∆_d и ∆_h, полученные в результате статистической обработки, следует сравнить с приборной погрешностью δ. Если, например, большим оказывается значение ∆_d, то результат многократных прямых измерений диаметра представляется в виде:

d ± ∆ _d ( n = ... , P = ... ) . (0.2)

Если выполняется условие δ > ∆ _d , то результат представляется в виде

d ± δ .

В последнем случае считается, что все имеющиеся случайные погрешности перекрываются погрешностью прибора. Именно в такой ситуации можно ограничиваться однократным измерением.