- •1. Статистическая обработка результатов эксперимента Физические измерения
- •Погрешности физических измерений
- •Оценка величины систематической погрешности
- •Оценка погрешности при прямых однократных измерениях
- •Оценка величины случайной погрешности
- •Оценка погрешности при прямых многократных измерениях
- •Оценка погрешности косвенных измерений
- •1.1. Определение погрешности прямого многократного
- •1.2. Определение погрешности косвенного измерения удельного сопротивления. (Лабораторная работа 2) Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Вычисление погрешности измерения удельного сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •2. Кинематика и динамика поступательного движения тел
- •2.1. Измерение ускорения свободного падения на машине Атвуда. (Лабораторная работа 3)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Проверка второго закона Ньютона с помощью машины Атвуда. (Лабораторная работа 4)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Задание 1. Проверка закона пути .
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Исследование прямолинейного движения тел в поле силы тяжести. (Лабораторная работа 5)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Подготовка прибора к измерениям
- •3. Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела
- •3.1. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека. (Лабораторная работа 6)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •4. Закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии
- •Удар – совокупность явлений, связанных со значительными изменениями скорости тела за малый промежуток времени (тысячные доли секунды).
- •В качестве меры механического взаимодействия тел при ударе служит импульс силы за время удара:
- •4.1. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью прибора Гримзеля. (Лабораторная работа 7)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Удар шаров. (Лабораторная работа 8)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Определение момента инерции и проверка закона сохранения энергии с помощью маятника Максвелла. (Лабораторная работа 9)
- •Теория метода и описание прибора
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5. Закон изменения момента импульса и закон сохранения момента импульса
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Изучение прецессии гироскопа. (Лабораторная работа 11)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6. Механические колебания. Физический маятник
- •6.1. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. (Лабораторная работа 12)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Определение ускорения свободного падения с помощьюмаятника универсального. (Лабораторная работа 13)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
1.1. Определение погрешности прямого многократного
измерения времени. (Лабораторная работа 1)
Теория метода и описание прибора
Примером прямых многократных измерений может служить массив измерений времени лабораторным секундомером. Поскольку цена деления секундомера 0,01 с, а реакция человека составляет десятые доли секунды, то при попытках остановить секундомер точно на заданном значении мы получим набор случайно распределенных около этого значения результатов.
Порядок выполнения работы и обработка результатов
измерений
Ознакомиться с работой секундомера и подключить его к сети.
В качестве тренировки попытаться несколько раз установить на секундомере значение 1,00 с или какое-либо другое, указанное преподавателем.
Проделать серию измерений (5 – 7 раз) с целью установления на секундомере указанного значения времени.
Записать результаты измерений в табл.1.2.
Вычислить среднее значение по формуле (1.6).
Найти погрешности отдельных измерений: .
Вычислить квадраты погрешностей отдельных измерений:
Определить среднеквадратичную погрешность среднего по формуле (1.8).
Для данного числа измерений и доверительной вероятностинайти в табл. 1.1 значение коэффициента Стьюдента.
Вычислить случайную погрешность по формуле (1.9).
Записать значение систематической погрешности (погрешности прибора) .
Вычислить полную погрешность измерений по формуле (1.10).
Оценить относительную погрешность по формуле (1.2).
Таблица 1.2
№ | ||||||||||
1 2 3 4 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2. Определение погрешности косвенного измерения удельного сопротивления. (Лабораторная работа 2) Теория метода и описание прибора
В качестве примера косвенных измерений определим удельное сопротивление хромоникелевого провода с помощью прибора ФРМ-01. (Подробное описание этого прибора можно получить у лаборанта).
Удельное сопротивление найдем путем измерения активного сопротивления R, так как
, (1.19)
где длина провода,площадь поперечного сечения провода.
Отсюда получим:
, (1.20)
где диаметр провода.
Для проведения измерений используем режим точного измерения тока.
Рис. 1.2. Схема измерений в режиме точного измерения тока
В этой схеме показания вольтметра включают в себя падения напряжения как на измеряемом сопротивлении R, так и на внутреннем сопротивлении амперметра
. (1.21)
Отсюда имеем:
. (1.22)
Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
Для вычисления удельного сопротивления необходимо измерить длину провода l, его диаметр d, а также ток I и соответствующее падение напряженияUv. Внутреннее сопротивление амперметра задано в паспортных данных прибора ФРМ-01 и равно RA=0,15 Ом.
Таблица 1.3
|
|
0,15 |
|
|
Рекомендуется следующий порядок действий при проведении измерений.
Ознакомиться с описанием прибора ФРМ-01.
Установить подвижный кронштейн на отметку 40-45 см, отсчитывая от основания. По шкале на колонне снять отсчет длины . Данные записать в табл. 1.3 в метрах.
Диаметр провода измерить микрометром. Данные занести в табл. 1.3 в миллиметрах.
Подключить прибор к сети и нажать клавишу «сеть».
Выбрать режим работы переключателем «мост» (клавишу нажать, т.е. режим ).
Средним переключателем выбрать измерительную схему (рис.1.2) – режим точного измерения тока. Клавиша должна быть отжата.
Потенциометром «рег.тока» установить такое значение тока, чтобы показания вольтметра были не менее 0,9 В.
Показания вольтметра и амперметра занести в табл. 1.3, причем ток записать в амперах.
Потенциометром установить минимальное значение тока и выключить прибор.
По формулам (1.22) и (1.20) рассчитать удельное сопротивление провода . Результат представить в.
Сравнить результат с табличным значением .