Введение
Физика играет огромную роль в естествознании, в развитии современной техники и всех отраслей народного хозяйства.
Процесс научного познания в физике, как и в любой науке, состоит из трех основных частей:
восприятия – первичного изучения исследуемого явления при помощи наблюдения.
обобщения – создания гипотезы, связывающей отдельные результаты наблюдений между собой и с ранее известными фактами и устанавливающей между ними определенные соотношения.
проверки истинности гипотезы на практике
Процесс научного познания данного явления не заканчивается проверкой истинности гипотезы на опыте. По истечении некоторого промежутка времени новые наблюдения, новые опыты приходят в противоречие с теорией и заставляют пересмотреть всю совокупность фактов с новой точки зрения. Тогда возникает новая теория, на данном этапе развития науки более полная , которая со временем совершенствуется. Процесс познания продолжается бесконечно.
Хотя опыт не является единственным средством научного исследования, но его роль, особенно как источника критерия истинности, решающая. Физический эксперимент имеет большое значение не только в научном исследовании, но и при овладении необходимыми знаниями как по физике, так и по ряду других наук.
Физический практикум помогает студентам глубже и подробнее ознакомиться с некоторыми физическими явлениями, а также овладеть основными методами точных физических измерений. Практикум является введением в дальнейшую самостоятельную работу.
Выполнение каждой лабораторной работы проводят по следующей схеме:
Внимательно читают описание лабораторной работы в данном практикуме ( теоретическая подготовка должна проводиться заранее, так как время, отводимое на каждую работу, ограничено и предназначено в основном на монтаж установки, производство измерений и обработку результатов измерений.
Знакомятся с приборами и принадлежностями, которые необходимы для проведения лабораторной работы, и приступают к установке приборов или сборке установки в соответствии с описанием работы. Иногда работа проводится на готовой установке.
Производят наблюдения и отсчеты. Эта часть работы является наиболее ответственной и ее надо проводить очень аккуратно и тщательно, согласно указаниям, которые даны в данном практикуме по каждой работе для измерения и наблюдения данной физической величины. Все результаты измерений записываются в таблицы записи результатов, которые даны в конце каждой работы.
Обрабатывают результаты измерений: вычисляют измеряемую величину по формулам и дают оценку погрешностей измерений.
Измерение физических величин и вычисление погрешностей
Измерить какую-либо величину – значит узнать, сколько раз заключается в ней однородная величина, принятая за величину меры. Непосредственно измерять данную величину (прямое измерение) приходится очень редко. В большинстве случаев производят не прямые измерения, а косвенные – через величины, связанные с измеряемой физической величиной определенной функциональной зависимостью. Например, определение кинетической энергии тела по известной формуле:
Провести измерения физических величин абсолютно точно невозможно, так как всякое измерение сопровождается той или иной ошибкой или погрешностью. Погрешности или ошибки измерений бывают систематические и случайные.
Систематические погрешности происходят от несовершенства измерительных приборов, а также от недостаточно разработанной теории опыта.
Систематические погрешности дают отклонение результата от истинного значения только в одну сторону (или в сторону увеличения, или в сторону уменьшения).
Систематические погрешности можно избежать путем изучения приборов, которыми пользуются при выполнении работ, полной разработки теории опыта, а также введением соответствующих поправок в результаты измерений.
Случайные погрешности носят субъективный характер. Они могут быть по вине экспериментатора: от несовершенства зрения, слуха или по другим причинам, которые заранее нельзя учесть.
Случайные погрешности могут изменить результаты в обе стороны, то увеличивая, то уменьшая их.
Иногда говорят о промахах или просчетах – это ошибки, возникающие в результате небрежности отсчета по приборам или неразборчивости в записи их показаний. Единственное средство устранить их: внимательно сделать повторное ( контрольное ) измерение. Эти ошибки в расчет не принимают.
Исключить при измерениях случайные ошибки невозможно, но благодаря тому, что к случайным ошибкам можно применить законы теории вероятности, можно уменьшить влияние этих ошибок на окончательный результат измерений.