
- •Методическое указание по курсу “Физика”
- •2008 Г.
- •Введение
- •Как вести себя на зачетах и экзамене
- •Основные понятия и определения
- •1М 1650763,73λ0,
- •1С 9192631770t0,
- •Производные единицы системы си
- •Определения основных понятий в соответствии с din
- •Скалярные и векторные величины
- •Десятичные кратные и дольные единицы
- •Физические величины и единицы измерения
- •Методы измерений
- •Аналоговые и цифровые методы измерения
- •Непрерывные и дискретные методы
- •Метод отклонения и компенсационный метод
- •Погрешности измерений и причины погрешностей
- •Методы обработки экспериментальных результатов
- •Введение в практикум
- •Примеры оформления задач
- •Советы и указания
- •Выполнение работы и оформление отчета
- •20__ Г. План проведения занятия в лаборатории
- •Правила оформления раздела отчета по лабораторной работе
- •Таблицы
- •Построение графиков
- •Электроизмерительные приборы
- •Вспомогательные электрические приборы
- •Источники тока
- •Шкала приборов
- •Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •Оценка погрешностей приборов
- •Пример оформления таблицы при использовании электроизмерительных приборов
- •Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Обработка результатов физических измерений Понятие об измерении
- •Виды погрешностей
- •Вычисление случайных погрешностей при измерениях
- •Вычисление погрешностей косвенных измерений
- •Приближенные вычисления
- •Графическое представление результатов измерений
- •Некоторые советы и указания
- •Описание приборов
- •Штангенциркуль
- •Микрометр
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 2 Определение момента инерции махового колеса
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Упражнение 1
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2
- •Упражнение 3
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 4
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4 Определение момента инерции махового колеса методом колебаний
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Измерения и обработка результатов изменений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 9
- •Краткая теория
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Задачи уирс
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Поверхностное натяжение
- •Теория метода
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Задачи уирс
- •Устройство вискозиметра впж–2
- •Порядок выполнения работ
- •Задачи уирс
- •Устройство вискозиметра вз-4
- •Порядок выполнения работ
- •Задачи уирс
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Основные формулы
- •Пример оформления отчета по лабораторной работе Лабораторная работа № 6
- •Краткая теория
- •Вычисление искомых величин и расчет погрешностей
- •Графики
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №2 Изучение резонанса напряжений
- •Краткая теория
- •§1 Вынужденные электрические колебания.
- •§2 Изменение амплитуды в контуре при изменении частоты внешнего воздействия.
- •§3 Фазовые резонансные кривые.
- •§4. Резонанс напряжений.
- •§5. Резонансные кривые.
- •Изучение резонанса напряжений.
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2. Разрядка конденсатора
- •3. Схема экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы Проверка технического амперметра
- •Контрольные вопросы
- •Метод определения точки Кюри
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Метод тангенс–гальванометра
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Основные формулы
- •Пример оформления отчета по лабораторной работе Лабораторная работа № 1
- •Краткая теория
- •Вычисление искомых величин и расчет погрешностей
- •Графики
- •Описание поляриметра см
- •Принцип действия прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Длины волн светофильтров
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №2 Определение концентрации сахара
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки использующей оптическую скамью
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №4 Определения главного фокусного расстояния оптических систем
- •Краткая теория
- •Упражнение 1 Определение фокусного расстояния собирающей линзы
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 2 Определение фокусного расстояния системы линз и рассеивающей линзы
- •Задачи уирс
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №5 Определение показателя преломления с помощью рефрактометра
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Длины волн светофильтров
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №7 Определение постоянной Стефана-Больцмана
- •Краткая теория
- •Закон Кирхгофа
- •Закон Вина
- •Формула Релея – Джинса
- •Формула Планка
- •Экспериментальная часть
- •Описание пирометра и подготовка к работе
- •Оценка температуры
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №8 Определение относительной энергии абсолютно чёрного тела при различных температурах
- •Краткая теория
- •Закон Вина
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №11 Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №12 Изучение статических характеристик транзистора
- •Краткая теория
- •Вольтамперные статистические характеристики полупроводниковых транзисторов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Основные формулы
- •Графики
- •Пример оформления отчета по лабораторной работе Лабораторная работа № 9
- •Краткая теория
- •Вычисление искомых величин и расчет погрешностей
- •Графики
- •Физические постоянные
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Содержание
Порядок выполнения работы
Штангенциркулем измерить радиус добавочного груза r (измерить диаметр цилиндра добавочного груза и по диаметру найти радиус);
Измерить штангенциркулем диаметр вала махового колеса D. Определить радиус вала:
rв = Dв / 2;
Измерить штангенциркулем расстояние ℓ, указанное на рис.1. Вычислить расстояние между осями: R = ℓ – (r + rв);
Определить период колебания T махового колеса с грузом. Для этого отклонить груз от положения равновесия на небольшой угол α (15°–30°) (на лабораторной установке расположен диск с прорезями) и найти время t N=20 полных колебаний физического маятника:
T = t / N;
Вычислить момент инерции махового колеса по формуле (4);
Меняя угол отклонения 2 раза, найти для 2-х различных грузов значение Т и Т1, каждый опыт повторить 5 раз. Данные занести в таблицу (20 опытов) (Таблица рисуется произвольно).
Вычислить погрешность косвенных измерений момента инерции:
.
Результат измерения J записать в виде:
.
Сделать соответствующий вывод.
Контрольные вопросы
Какое движение называется вращательным?
Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения.
Дайте понятия момента инерции тела относительно, какой либо оси.
От чего зависит момент инерции тела?
Вывести формулу определения момента инерции махового колеса методом колебаний.
Сформулируйте теорему Штейнера.
Литература
Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 478с.
Савельев И.В. Курс общей физики, т.1. Механика. Молекулярная физика: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. – М.: Наука. Главная редакция физико–математической литературы, 1982. – 432с.
Кортнев А.В. Практикум по физике. /Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Кузнецов А.М.: – М: Высшая школа, 1963. – 516с.
Конспект лекций.
Лабораторная работа № 5
Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний
Цель работы:1.Определение момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр массы тела и проверка теоремы Штейнера.
2.Вычислить погрешность измерения.
Приборы и принадлежности: Трифилярный подвес, тела, штангенциркуль, масштабная линейка, секундомер, лабораторные весы, разновесы.
Краткая теория
Моменты инерции различных тел могут быть измерены методом крутильных колебаний с помощью трифилярного подвеса.
Трифилярный подвес (рис.1а) представляет собой круглую платформу на трех симметрично расположенных нитях, укрепленных у краев платформы. Наверху эти нити так же симметрично прикреплены к диску несколько меньшего диаметра, чем диаметр платформы. Платформа может совершать крутильные колебания вокруг вертикальной оси, перпендикулярной ее плоскости и проходящей через ее середину; центр тяжести платформы при этом перемещается по оси вращения. Период колебания определяется величиной момента инерции платформы. Этим и пользуются при определении момента инерции в данной работе.
Если платформа массой m, вращаясь в одном направлении, поднялась на высоту h, то приращение потенциальной энергии ее равно
Вращаясь в другом направлении, платформа придет в положение равновесия с кинетической энергией, равной
,
где J – момент инерции платформы;
– угловая скорость платформы в момент положения равновесия.
Пренебрегая работой сил трения, на основании закона сохранения механической энергии имеем:
(1)
Считая, что платформа совершает гармонические колебания, можем записать зависимость углового смещения платформы от времени в виде:
,
где – угловое смещение платформы,
0 – амплитуда смещения,
T – период полного колебания,
t – текущее время.
Угловая скорость , выражающаяся первой производной по времени, выразится так:
В момент прохождения через положение равновесия (t = 0, T/2,T и т.д.) абсолютное значение этой величины:
(2)
На основании выражений (1) и (2) имеем:
;
(3)
Из рисунка 1в имеем, что
,
так как
,
,
получаем
где ℓ – длина нитей подвеса,
R – радиус платформы,
r – радиус верхнего диска.
а в
рис.1
При малых углах отклонения 0 значение синуса этого угла можно заменить просто значением 0, а величину знаменателя положить равной 2ℓ. Учитывая это, имеем
.
Тогда на основании (3)
,
(4)
откуда
.
(5)
По формуле (5) можно определить момент инерции платформы и тела, положенного на нее.
Вращательный импульс, необходимый для начала крутильных колебаний, сообщается платформе поворотом ее на один и тот же небольшой угол (5-60) (Вращательный импульс придается системе поворотом верхнего диска).