ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ФИЗИКА

Методические указания к виртуальному лабораторному практикуму

Вологда

2007

УДК 53(07.072)

Физика. Методические указания к виртуальному лабораторному практикуму. – Вологда: ВоГТУ, 2007. - 144 с.

В методических указаниях по физике «Физика. Методические указания к виртуальному лабораторному практикуму» содержится 21 лабораторная работа по 10 разделам курса общей физики: механика, молекулярная физика и термодинамика, электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика, физика твердого тела, атомная физика. Данные методические указания рекомендованы для студентов всех технических специальностей дневного, вечернего и заочного обучения, обучающихся в ВоГТУ. Представленный материал соответствует требованиям общеобразовательного стандарта.

В пособии даны основные методические указания к оформлению, выполнению лабораторных работ и расчету ошибок измерений.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ.

Составители:

Попов В.А., ассистент.

Штрекерт О.Ю., канд. физ.-мат. наук, старший преподаватель.

Рецензент: Горбунов В.А., заведующий кафедрой ИТ, доктор физ.-мат. наук, профессор

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ 4

1. МЕХАНИКА 5

Лабораторная работа № 1.1 ИЗУЧЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА 5

Лабораторная работа № 1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА 9

Лабораторная работа № 1.3 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАЯТНИКЕ ОБЕРБЕКА 15

2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 22

Лабораторная работа № 2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА 22

Лабораторная работа № 2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ 27

3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ 33

Лабораторная работа № 3.1 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОМА 33

Лабораторная работа № 3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ 37

Лабораторная работа № 3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ 43

Лабораторная работа № 3.4 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ 48

Лабораторная работа № 3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНИТНОЙ ФОКУСИРОВКИ 54

4. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ 63

Лабораторная работа № 4.1 ПРУЖИННЫЙ МАЯТНИК 63

Лабораторная работа № 4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА МЕТОДОМ СТОЯЧИХ ВОЛН 69

Лабораторная работа № 4.3 ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ 74

5. ОПТИКА 80

Лабораторная работа № 5.1 ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. ОПЫТ ЮНГА 80

Лабораторная работа № 5.2 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА НА ОДИНОЧНОЙ ЩЕЛИ И ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКЕ 85

Лабораторная работа № 5.3 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЯРКОСТНОГО ПИРОМЕТРА 93

Лабораторная работа № 5.4 ФОТОЭФФЕКТ 100

6. ФИЗИКА АТОМА, ТВЕРДОГО ТЕЛА И АТОМНОГО ЯДРА 106

Лабораторная работа № 6.1 ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ИСПУСКАНИЯ. АТОМ ВОДОРОДА 106

Лабораторная работа № 6.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКА 112

Лабораторная работа № 6.3 СНЯТИЕ ВАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА 118

Лабораторная работа № 6.4 РАДИОАКТИВНОСТЬ. ПОГЛОЩЕНИЕ -ИЗЛУЧЕНИЯ В ВОЗДУХЕ 122

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ 129

ЛИТЕРАТУРА 139

ПРЕДИСЛОВИЕ

В последние годы в физическом лабораторном практикуме стали использовать имитационные лабораторные работы на компьютерных моделях. Это расширяет возможности лабораторного практикума в тех разделах физики, которые или трудно реализовать (атомная физика, физика твердого тела и т.д.) или трудно представить изучаемое физическое явление наглядно и доступно.

Виртуальные лабораторные работы могут быть использованы и для дистанционного обучения. С 2005 года ассоциация кафедр физики технических вузов России создает для этой цели обменную сеть, где можно будет рассчитывать на получение полной информации о подобных разработках на федеральном уровне.

Кафедра физики ВоГТУ начала работу в этом направлении [1]. А данное пособие представляет собой переработанные методические указания к лабораторному практикуму по общей физике Тверского государственного университета [2]. Оно включает в себя общие требования к подготовке, оформлению и защите виртуальных лабораторных работ; изложены основы методики обработки результатов измерений (оценка погрешностей, построение графиков, анализ экспериментальных зависимостей); приведены методические указания к выполнению работ по различным разделам курса физики. К каждой лабораторной работе даны схема установки, подробное описание методики измерений с выводом расчетных формул, порядок выполнения и обработки результатов, контрольные вопросы. В конце книги приведен список рекомендуемой учебной и дополнительной литературы; приложения содержат необходимые справочные данные, а также образцы оформления отчета по лабораторной работе.

Нумерация рисунков, формул и таблиц – сквозная в пределах описания к каждой лабораторной работе.

В объем «Виртуального лабораторного практикума» входят лабораторные работы по шести разделам курса общей физики: 1 – механика, 2 – молекулярная физика и термодинамика, 3 – электричество и магнетизм, 4 – колебания и волны, 5 – оптика, 6 – физика атома.