- •Физика по направлению подготовки
- •Программа
- •Реализация компетенции ок(2)
- •Реализация компетенций ок4 и ок8.
- •Учебный план курса План лекционных занятий
- •План лабораторных работ
- •План практических занятий
- •Вопросы, вынесенные на самостоятельную подготовку.
- •Вопросы к зачету
- •Основная и дополнительная литература
- •Лабораторные работы
- •Механика Лабораторная работа №1 «Изучение колебаний математического маятника»
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 «Изучение колебаний физического маятника»
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 «Изучение колебаний пружинного маятника»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 «Определение моментов инерции тел методом крутильных колебаний»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть.
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы:
- •Электричество и магнетизм. Лабораторная работа № 5 Экспериментальная проверка закона Ома и определение сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Окончательный вид таблицы №1
- •Окончательный вид таблицы №2
- •V. Определение зависимости сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •Лабораторная работа № 6 Экспериментальное определение ёмкости конденсатора
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Переключатель
- •Замеряемых параметров
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров тока и времени при разрядке конденсатора
- •Результаты обработки экспериментальных данных исследуемого конденсатора
- •Зависимость выражения от времени t
- •Лабораторная работа № 7 Явление электромагнитной индукции. Исследование магнитного поля соленоида
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •Внешние витки; 2- соленоид; 3- внутренние витки; 4- генератор сигналов; 5- осциллограф; 6- коммутатор витков; b- магнитный поток.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты экспериментальных измерений
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Окончательный вид таблицы №3
- •Окончательный вид таблицы №4
- •Результаты замеров напряжения эдс на внутренних витках
- •Окончательный вид таблицы №7
- •Окончательный вид таблицы №9
- •Лабораторная работа № 8 Экспериментальное определение удельного сопротивления проводника в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Основные характеристики проводниковых материалов
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и перепада напряжения в исследуемом проводнике
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты обработки замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 800 мм
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Обработка результатов замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 400 мм
- •VI.4. Определение материала, из которого изготовлен исследуемый проводник
- •Оптика Лабораторная работа № 9 Изучение дифракции света на щели
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Лабораторная работа № 10 Измерение длины волны света с помощью дифракционной решетки
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Изучение явления поляризации
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 Изучение естественного вращения плоскости поляризации
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Описание установки
- •Перед проведением измерений комплекс лко-5 требует настройки.
- •Порядок проведения эксперимента Определение угла поворота плоскости поляризации
- •Обработка результатов измерений
- •Заключение.
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература.
- •Методические указания к решению задач.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Электричество и магнетизм;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Квантовая физика, физика атома;
- •Домашние задания.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Электричество и магнетизм;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц
Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
d=30 мм; чувствительность осциллографа=0,005 в/дел |
|
Уменьшение частоты от max до min |
|
Частота, Гц |
Амплитуда ЭДС, дел |
100 |
1.4 |
200 |
3.2 |
300 |
4.2 |
400 |
5.8 |
500 |
6.7 |
600 |
7.6 |
700 |
8.3 |
800 |
10.2 |
900 |
11.8 |
1000 |
12.7 |
Обработка результатов данного эксперимента осуществляется аналогично предыдущему примеру. В итоге получаем графики, представленные на рис. 18 и рис.19.
Рис.18 Диаграмма зависимости ЭДС от частоты сигнала f
Рис.19 Графическое изображение результатов табл. №4, обработанных с помощью линий тренда
I=0,89U
В результате данных экспериментов подтверждена линейная зависимость, см. формулу (4), ЭДС индукции от частоты электрического сигнала, проходящего по внутреннему витку. С изменением частоты сигнала (в сторону увеличения или уменьшения) ЭДС индукции меняется в соответствии с выражением: ЭДС = 6∙10-5∙f.
Коэффициент в уравнении (4) представляет собой осреднённую величину зависимости ЭДС от частоты сигнала. Реальные величины экспериментальных замеров отличаются от средних. Для оценки точности полученных экспериментальных данных необходимо осуществить их обработку.
В программе Excel обработка результатов таблицы №3 выполняется следующим образом. На свободном листе рабочей книги Excel с клавиатуры заносим в столбцы А, В и С данные таблицы №3.
В ячейку D2 вводим выражение: «ЭДСср, вольт».
Далее в столбце D, начиная с ячейки D3, вычисляем значение ЭДСср. Для этого в ячейку D3 через формульную строку вводим выражение: «=6*10^-5*A3» и далее автозаполнением вычисляем это выражение по столбцу до ячейки D12.
В ячейку Е2 вводим выражение: «ЭДС- ЭДСср, вольт» а в ячейке Е3 получаем численное значение этой разности, вводим формулу: «=С3 – D3» далее автозаполнением вычисляем эту разность по столбцу до ячейки E12.
В ячейке Е13 определяем максимальное значение полученных разностей, для этого вводим выражение: «=max(E3:Е12» и нажимаем клавишу Enter.
В результате получим окончательный вид таблицы №3, обработанной в программе Excel, см. табл. №5.
Таблица №5
Окончательный вид таблицы №3
Из таблицы №5 видно, что максимальная ошибка измерения ЭДС равна 0,004 вольта.
Аналогично обрабатывается часть экспериментов, относящихся к уменьшению частоты сигнала f от max до min, приведённых в таблице №4. В результате получим окончательный вид таблицы №4, обработанной в программе Excel, см. табл. № 6.
Таблица №6
Окончательный вид таблицы №4
Из таблицы №6 видно, что максимальная ошибка измерения ЭДС равна 0,005 вольта.
Для выполнения части эксперимента, относящейся к определению зависимости ЭДС индукции от диаметра внутреннего витка, необходимо установить фиксированную величину частоты сигнала. Затем с помощью коммутатора подключить к системе один из внутренних витков d1, d2, d3, d4 и замерить по осциллографу величину ЭДС.
Предположим, что в результате эксперимента таблица №7, заполнена для исследуемых витков следующими данными.
Таблица №7