- •127994, Москва, ул. Образцова, 15 Типография мииТа Лабораторная работа № 100
- •1. Цели и задачи лабораторной практики
- •2. Организация работы студентов в физической лаборатории
- •4. Ошибки измерений физических величин
- •5. Оформление результатов измерений
- •6. Расчёт ошибок прямых измерений
- •7. Расчёт ошибок косвенных измерений
- •8. Запись результатов измерений
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
----------------------------------------------------------------------
Кафедра "Физика - 1"
А.Д.КУРУШИН
ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ОШИБОК КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине "ФИЗИКА"
Лабораторная работа № 100
М о с к в а – 2 0 0 5
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
-----------------------------------------------------------------
Кафедра "Физика - 1"
А.Д.Курушин
Утверждено
редакционно-издательским
советом университета
ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ОШИБОК КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.
Методические указания к лабораторной работе
по физике № 100
для студентов 1 и 2 курсов энергетических,
строительных и механических специальностей
Под редакцией проф. Курушина А.Д.
М о с к в а - 2 0 0 5
УДК 53
К – 93
Курушин А.Д. ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. ВЫЧИСЛЕНИЕ ОШИБОК КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. Методические указания к лабораторной работе по физике № 100.- М.:МИИТ, 2005. –23 с.
Приводятся основы теории и практики проведения физических измерений. Вводятся основные понятия теории ошибок и методики обработки результатов прямых и косвенных измерений. Освещены вопросы организации и проведения занятий в физической лаборатории.
© Московский государственный
университет путей сообщения
(МИИТ), 2005
Учебно-методическое издание
Курушин Алексей Дмитриевич
ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
ВЫЧИСЛЕНИЕ ОШИБОК КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине "ФИЗИКА".
Лабораторная работа № 100
-----------------------------------------------------------------------------------------
Подписано к печати Формат 60х84 1/16 Тираж -1000
Усл.печ.л. Заказ - Изд.№ Цена
-------------------------------------------------------------------------------------
127994, Москва, ул. Образцова, 15 Типография мииТа Лабораторная работа № 100
1. Цели и задачи лабораторной практики
В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ КУРСА ФИЗИКИ
Лабораторный практикум, как составная часть учебного процесса по курсу физики, обеспечивает прочную связь познавательной и профессиональной направленности физических знаний. Относительная доля времени, отводимого на этот вид учебных занятий, в техническом вузе всё время возрастает.
Целью лабораторной практики студентов в вузе является:
1.Приобретение навыков в проведении эксперимента и ознакомление с методами обработки экспериментальных данных.
2. Ознакомление с различными приборами и приёмами прямых и косвенных измерений физических величин.
3 .Наглядное подтверждение теоретических положений, излагаемых в лекционном курсе, в сильной степени помогающее понять и усвоить сущность различных физических явлений.
2. Организация работы студентов в физической лаборатории
Работа студентов в физических лабораториях проводится в соответствии с расписанием занятий, составляемым на семестр. В зависимости от числа часов, запланированных для экспериментальных работ (17...18 или 34...36 часов), занятия в лаборатории проводятся один раз в две недели или еженедельно. Продолжительность каждого занятия составляет два академических часа.
В течение семестра студенты выполняют установленное графиком количество лабораторных работ, объединённых в тематические циклы (кинематика и динамика поступательного и вращательного движений, электростатика, постоянный ток, молекулярная физика, колебания и волны и т.п.) по 2...4 работы в цикле. Каждый цикл работ завершается их защитой - собеседованием с преподавателем по
теории, методике и практике выполнения лабораторной работы После защиты выполненного цикла работ студенты допускаются к выполнению следующего цикла. Защита всех циклов лабораторных работ является основанием для допуска студента к зачёту по практическим работам и затем к экзамену. Лабораторная работа выполняется студентами в составе бригады из двух человек. При этом каждый из работающих ведёт свой протокол, в котором фиксируются результаты совместных измерений и обработки полученных результатов. Перед окончанием занятия результаты измерений предъявляются преподавателю, ведущему занятия в группе. Последовательность выполнения лабораторных работ каждой бригадой определяется графиком, составляемым на семестр и имеющимся в лаборатории. Каждому студенту следует его записать, чтобы получить в библиотеке соответствующий набор "Методических указаний для выполнения лабораторных работ по дисциплине "Физика" на кафедре "Физика-1". Методические указания необходимы для самостоятельной домашней подготовки к лабораторным занятиям. Результатом этой подготовки является конспект (протокол), включающий название лабораторной работы и её номер, краткое содержание теории работы, основные формулы, схема лабораторной установки с обозначениями измеряемых физических величин, расчётные формулы, заготовки таблиц, в которые заносятся результаты измерений в лаборатории и расчётов, примеры расчётов, содержащие обозначение рассчитываемой величины, используемой для этого расчёта формулы, формулы расчёта относительной ошибки измерения исследуемой величины. Если одна и та же величина в данной работе определяется несколькими разными способами, то пример расчёта приводится один раз для каждого способа. Во многих работах по результатам измерений и расчётов необходимо строить графические зависимости - поэтому необходимо отвести место в конспекте для построения графиков. Наиболее корректно это осуществляется построением графика на миллиметровой бумаге с соблюдением пропорций конспекта и масштабов, соответствующих полученным результатам. Затем этот график вклеивается в предусмотренное в конспекте место. По согласованию с преподавателем
допускается построение графиков непосредственно в конспекте в отведённом месте с применением чертёжных инструментов и с соблюдением всех правил оформления графиков. Работа над конспектом заканчивается оценкой погрешностей измерений и записью окончательного результата. Оформленный в соответствии с описанными правилами конспект представляет уже отчёт о выполненной лабораторной работе, сдаваемый преподавателю после собеседования (защиты) по циклу.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ
ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Выполнение физических экспериментов, как правило, состоит в измерении физических величин. Измерить физическую величину - это значит сравнить её с какой-то другой однородной, принятой за единицу. Например, измеряя длину любого предмета, мы сравниваем его линейный размер с эталоном - метром. Первоначально за метр принимали одну сорокамиллионную долю парижского меридиана. В настоящее время принято другое определение метра: "Метр - длина, равная 1650763,73 длины волн излучения в вакууме, соответствующая переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона-86". Массу мы сравниваем с эталоном, названным килограммом и т.д.
Различают прямые и косвенные измерения. В результате прямых измерений получаем непосредственно численное значение определяемой величины. Примером прямых измерений может служить измерение массы тела при взвешивании на рычажных весах, измерение расстояний с помощью мерной ленты и т.д. При косвенных измерениях значение интересующей нас величины получается путём расчёта по формуле, связывающей значение искомой величины с результатами прямых предварительных измерений. В косвенных измерениях, таких как определение объёма, сначала проводятся прямые измерения длины, ширины, высоты, углов, а затем при подстановке полученных значений в соответствующую формулу на-
ходим объём. В ряде случаев значение какой-либо величины может быть получено как с помощью прямых, так и с помощью косвенных измерений. Например, величину сопротивления проводника можно определить прибором - омметром, а так же вычислить по измеренной величине тока, протекающего по сопротивлению, и по величине падения напряжения на этом сопротивлении. Выбор способа измерений в каждом конкретном случае должен решаться с учётом удобства и скорости получения результатов, конечной точности, надёжности полученного результата, наличия соответствующей аппаратуры.