Введение

Лабораторный практикум является обязательной составляющей изучения курса физики на естественных факультетах. В течение каждого семестра изучения физики студенты должны выполнить лабораторные работы, тематика и количество которых определены учебной программой курса для данного направления.

Цели лабораторного физического практикума:

1. Изучение основ физики с использованием экспериментальных методов.

2. Знакомство с методикой проведения физического эксперимента.

3. Приобретение опыта проведения измерений физических величин и оценки их погрешностей.

Для успешного выполнения лабораторной работы и получения зачета за отведенное время студент обязан заранее подготовится к занятию и составить конспект лабораторной работы в соответствии с требованиями методических указаний. Если в течение аудиторного занятия студент не успел получить зачет по лабораторной работе, он должен провести необходимую обработку результатов измерений во внеучебное время, правильно оформить работу и представить ее для получения зачета на следующем по расписанию лабораторном занятии.

Организация учебного процесса в лабораториях осуществляется в соответствии с утвержденными на кафедре общей физики нормами и правилами проведения лабораторных работ, с которыми студенты знакомятся на первом занятии.

Этапы выполнения лабораторной работы:

1. получение допуска к лабораторной работе;

2. правильное и самостоятельное проведение измерений;

3. обработка результатов измерений;

4. получение зачета по лабораторной работе.

Подготовка к допуску осуществляется с использованием методических указаний к лабораторной работе и рекомендованной литературы. Проводится оформление раздела «Краткая теория» в конспекте лабораторной работы.

Допуск студентов к лабораторной работе преподаватель проводит в виде собеседования со студентом. Подготовка к получению допуска к лабораторной работе является основой для ее правильного, грамотного и наиболее быстрого выполнения. В течение подготовки к допуску, которую необходимо проводить заранее во внеучебное время, студент должен выполнить следующее:

1. Подготовить конспект лабораторной работы по установленной форме.

2. Изучить основы теории физического явления, исследуемого в лабораторной работе, и запомнить формулировки понятий, используемых в теории.

3. Разобраться с выводом основных формул, которые используются в лабораторной работе. Понять вид функций и графиков, которые должны быть получены в работе, а также значения или оценки рассчитываемых величин.

4. Понять процедуру проведения измерений и последовательность обработки результатов измерения.

После получения допуска каждый студент самостоятельно проводит обработку результатов измерения и их представление в соответствии с методическими рекомендациями к лабораторной работе.

Итогом работы служит предоставление оформленного отчета по лабораторной работе и получение зачета у преподавателя.

Лабораторная работа № 312

Изучение законов столкновений

Оборудование: демонстрационная дорожка, цифровой измеритель скорости, световые барьеры, тележки с экранами, дополнительные грузы, пусковое устройство, насадки для упругого и неупругого столкновений.

Цель работы: получить зависимости импульсов тележек от отношения их масс до и после соударения при упругом и неупругом ударах;

получить зависимость кинетических энергий тележек от отношения их масс до и после соударения при упругом и неупругом ударах;

получить зависимость энергетических потерь тележек от отношения их масс до и после соударения при неупругом ударе.

Краткая теория

Закон сохранения импульса

Векторная величина

(1)

численно равная произведению массы материальной точки на ее скорость и имеющая направление скорости, называется импульсом этой материальной точки.

Совокупность материальных точек (тел), рассматриваемых как единое целое, называется механической системой. Силы взаимодействия между материальными точками механической системы называются внутренними. Силы, с которыми на материальные точки системы действуют внешние тела, называются внешними. Механическая система тел, на которую не действуют внешние силы, называется замкнутой (или изолированной). Если мы имеем механическую систему, состоящую из многих тел, то, согласно третьему закону Ньютона, силы, действующие между этими телами, будут равны и противоположно направлены, т. е. геометрическая сумма внутренних сил равна нулю.

Закон сохранения импульса: в замкнутой системе импульс сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

Закон сохранения импульса справедлив не только в классической физике, хотя он и получен как следствие законов Ньютона. Эксперименты доказывают, что он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц (они подчиняются законам квантовой механики). Этот закон носит универсальный характер, т. е. закон сохранения импульса — фундаментальный закон природы.

Закон сохранения импульса является следствием определенного свойства симметрии пространства — его однородности. Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются, иными словами, не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отсчета.

Импульс сохраняется и для незамкнутой системы, если геометрическая сумма всех внешних сил равна нулю.