Как решать лабораторные работы по физике

Содержание

оформление лаб по физике

Министерство
образования и науки РФ

Волжский
институт строительства и технологий

(филиал)
Волгоградского государственного
архитектурно-строительного университета

Лабораторная
работа по физике №
М-2_

ИЗУЧЕНИЕ
ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
НА
КРЕСТООБРАЗНОМ МАЯТНИКЕ ОБЕРБЕКА

(Название
лабораторной работы)

Учебная группа
НТТС-13

	ФИО	Дата	Подпись
Студент	Иванов И.И.	14.11.2013 г.
Преподаватель	Петров П.П.	21.11.2013 г.

Волжский 2013

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

изучение законов
вращательного движения, определение
момента инерции маятника Обербека.

ОБОРУДОВАНИЕ
И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:

маятник Обербека,
секундомер, набор грузов.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

Моментом инерции
J
материальной точки массой m
относительно оси вращения называется
величина, равная произведению массы
точки на квадрат расстояния её до
рассматриваемой оси:
.

Моментом инерции
системы точек
(тела) относительно оси вращения
называется физическая величина, равная
сумме произведений масс n
материальных точек системы на квадрат
их расстояний до рассматриваемой оси:

. (1)

Теорема Штейнера:
момент инерции тела J
относительно любой оси вращения равен
моменту его инерции J_с
относительно параллельной оси, проходящей
через центр масс C
тела, сложенному с произведением массы
тела на квадрат расстояния а
между осями:
.

Моментом силы
относительно неподвижной точки О
называется физическая величина,
определяемая векторным произведением
радиус-вектора,
проведенного из точки О в точку приложения
силы, на силу.
В векторном виде.

Модуль момента
силы

.
(2)

Основное
уравнение динамики вращательного
движения
твердого тела относительно неподвижной
оси: сумма моментов сил, действующих на
тело относительно оси, равно произведению
момента инерции этого тела относительно
той же оси на угловое ускорение,
приобретаемое телом

,
(3)

Моментом
импульса
материальной точки относительно
неподвижной точки О называется физическая
величина, определяемая векторным
произведением:

Момент импульса
твердого тела относительно оси
есть сумма
моментов импульса отдельных частиц:

.
(4)

С учетом того, что
,
момент импульса твердого тела относительно
оси равен произведению момента инерции
тела относительно той же оси на угловую
скорость тела

.
(5)

Продифференцируем
уравнение (5) по времени:

.
(6)

Т.е. основное
уравнение динамики вращательного
движения твердого тела
относительно неподвижной оси есть
производная момента импульса твердого
тела относительно оси вращения равна
моменту сил относительно той же оси:

Закон сохранения
момента импульса:
момент импульса замкнутой системы
сохраняется, т.е. не изменяется с течением
времени

или
,
(7)

ОСНОВНЫЕ
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ:

Ускорение груза:

(8)

Угловое ускорение:

(9)

Момент силы
натяжения нити: М_н=
F_н
· r (10)

Сила
F_н:
F_н
= m (g – a)
(11)

Момент инерции
маятника Обербека:
(12)

Момент силы трения
М_тропределяется
графически: зависимость углового
ускорения от момента сил, действующих
на систему, будет представлять собой
прямую линию, проходящую через точку с
координатами [М_тр;
0].

ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ

Наименование	Значение
Радиус шкива	r₁= 0,9 см; r₂ = 1,75 см
Перемещение груза	h =1 м
Абсолютные погрешности прямых измерений	Δm=0,1г; Δt=0,01c; Δh=0,005м

ТАБЛИЦЫ НАБЛЮДЕНИЙ

Радиус
r₁= 0,9 см =
0,9 ∙ 10^-2
м

N опыта	m, кг	t, с				a, м/с²	, 1/с²	F_н, Н	М_н, Нм	J, кгм²	J_ср, кгм²
N опыта	m, кг	t₁	t₂	t₃	t_ср	a, м/с²	, 1/с²	F_н, Н	М_н, Нм	J, кгм²	J_ср, кгм²
1	0,137	23,34	23,38	23,35	23,36	0,0037	0,41	1,34	0,012	0,0232	0,0238
2	0,165	20,56	20,60	20,59	20,58	0,0047	0,52	1,62	0,015	0,0227
3	0,219	18,05	18,01	18,07	18,04	0,0061	0,68	2,15	0,019	0,0244
4	0,277	15,94	15,96	15,92	15,93	0,0079	0,88	2,72	0,024	0,0249

Радиус
r₂
= 1,75 см = 1,75
∙ 10^-2
м

N опыта	m, кг	t, с				a, м/с²	, 1/с²	F_н, Н	М_н, Нм	J, кгм²	J_ср, кгм²
N опыта	m, кг	t₁	t₂	t₃	t_ср	a, м/с²	, 1/с²	F_н, Н	М_н, Нм	J, кгм²	J_ср, кгм²
1	0,137	12,54	12,52	12,58	12,55	0,0127	0,73	1,34	0,023	0,0253	0,0253
2	0,165	11,16	11,11	11,13	11,13	0,0162	0,92	1,62	0,028	0,0250
3	0,219	9,57	9,53	9,55	9,55	0,0219	1,25	2,14	0,038	0,0258
4	0,277	8,25	8,27	8,24	8,25	0,0294	1,68	2,71	0,047	0,0252

ВЫЧИСЛЕНИЯ
РЕЗУЛЬТАТОВ:

Радиус
r₁= 0,9
см = 0,9 ∙ 10^-2
м

с;

с;

с;
с;

м/с²;

1/с²;

F_н
= 0,137∙(9,8 –
0,0037) = 1,34 Н; F_н
= 0,165∙(9,8 –
0,0047) = 1,62 Н;

F_н
= 0,219∙(9,8 –
0,0061) = 2,15 Н; F_н
= 0,277∙(9,8 –
0,0079) = 2,72 Н;

М_н=1,34
· 0,9 ∙ 10^-2
= 0,012 Нм;
М_н=1,62
· 0,9 ∙ 10^-2=
0,015 Нм;

М_н=2,15
· 0,9 ∙ 10^-2
= 0,019 Нм;
М_н=2,72
· 0,9 ∙ 10^-2
= 0,024 Нм;

кгм²;

кгм²;

кгм²;

Радиус
r₂= 1,75
см = 1,75 ∙ 10^-2
м

с;

м/с²;

1/с²;

1/с²;
1/с²;

1/с²;

F_н
= 0,137∙(9,8 –
0,0127) = 1,34 Н; F_н
= 0,165∙(9,8 –
0,0162) = 1,62 Н;

F_н
= 0,219∙(9,8 –
0,0219) = 2,14 Н; F_н
= 0,277∙(9,8 –
0,0294) = 2,71 Н;
М_н=1,34
· 1,75 ∙ 10^-2
= 0,023 Нм;
М_н=1,62
· 1,75 ∙ 10^-2=
0,028 Нм;

М_н=2,14
· 1,75 ∙ 10^-2
= 0,038 Нм;
М_н=2,71
· 1,75 ∙ 10^-2
= 0,047 Нм;

кгм²;

кгм²;

кгм²;

График зависимости

для
определения М_тр

М_тр1= 0,0025
Нм;
М_тр1= 0,005
Нм;

ВЫВОД:
Момент
инерции маятника Обербека не зависит
от массы груза, подвешенного на нить, и
радиуса шкива, на который эта нить
навита, а определяется только массами
грузов, закрепленных на спицах маятника,
и расстоянием от грузов до оси вращения.

ОБРАЗЕЦ

ОФОРМЛЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ

РАБОТЫ

studfiles.net

Лабораторные работы по физике

Нижегородский
Государственный
Технический
Университет.

Лабораторная
работа по физике
№2-23.

Изучение
основных правил
работы с

радиоизмерительными
приборами.

Выполнил
студент

Группы
99 – ЭТУ

Наумов
Антон Николаевич

Проверил:

Н. Новгород
2000г.

Цель
работы:
знакомство
с основными
характеристиками
радиоизмерительных
приборов, правилами
их подключения
к измеряемому
объекту, методикой
проведения
измерений и
оценкой их
погрешностей.

Задание
№1:
Измерение
напряжения
сигнала генератора.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
вольтметры
В3 и В7.

Экспериментальная
часть.

1). Установили
на генераторе
частоту выходного
сигнала f
= 5кГц, напряжение
U = 2В.

Измерили
вольтметром
В3 выходное
напряжение
U_x=2В.

Погрешность
измерения.

U=U_x
U=(2

0,4) B.

2). Измерили
вольтметром
В7 выходное
напряжение
U_x=2,01В.

Погрешность
измерения.

U=U_x
U=(2,01

0,01)
B.

Задание
№2:
Анализ
формы и измерение
параметров
синусоидального
сигнала с помощью
осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
вольтметры
В3 и В7, осциллограф
С1.

Экспериментальная
часть.

1). Установили
на генераторе
Г3 напряжение
U = 2В.

Измерили
вольтметром
В3 выходное
напряжение
U_x=2В;
на вольтметре
В7: U_x=2В.

Получили
на экране
осциллографа
изображение:

АО=1,4 см, Х = 4
см.

Измерим
амплитуду
сигнала:

Показания
осциллографа
совпадают с
показаниями
вольтметров.

2). Измерили
период (Т) и частоту
сигнала (f):

Показания
осциллографа
совпадают со
значением на
шкале генератора.

Задание
№3:
Измерение
частоты с помощью
частотомера
и осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
вольтметры
В3 и В7, осциллограф
С1, частотомер
Ф.

Экспериментальная
часть.

1). Измерили
частоту сигнала
частотомером:

Погрешность
измерения:

Показания
генератора:
f_x
= 5кГц.

2). Рассчитаем
частоту сигнала
по показаниям
осциллографа:

Х = 2 см.

Показания
всех приборов
совпадают.

Задание
№4:
Измерение фаз
двух синусоидальных
сигналов с
помощью осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г3,
осциллограф
С1, схема RC.

Экспериментальная
часть.

OA = 1,9
см, ОВ = 1,7 см.

Т.к.

,
а 
— разность фаз
синусоидальных

сигналов,
то

Задание
№5:
Анализ формы
и измерение
параметров
импульсного
сигнала с помощью
осциллографа.

Приборы:
генератор
сигнала Г5,
осциллограф
С1.

Экспериментальная
часть.

1).Установим
длительность
импульсов 
= 500 мкс, частоту
повторений
f_П=490Гц,
амплитуду
U_m=1,32B

2).Получили
на экране следующее
изображение:

Вычислим
амплитуду
импульсов:

Полученный
результат
совпадает с
показаниями
вольтметра
генератора.

Измерим
длительность
импульсов:

Измерим период
и частоту повторений
импульсов:

mirznanii.com

Лабораторные работы — Тихоокеанский государственный университет

1. Определение плотности твердых тел
скачать (416.6 КБ)

6. Определение модуля упругости методом изгиба стержня
скачать (268.3 КБ)

6а. Определение модуля упругости методом изгиба стержня
скачать (238.1 КБ)

9. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва
скачать (219.0 КБ)

9а. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва проволоки и методом отрыва капель
скачать (376.1 КБ)

Изучение температурной зависимости сопротивления металлов
скачать (230.0 КБ)

11. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса
скачать (303.6 КБ)

12. Определение коэффициента вязкости жидкости методом течения через узкий канал
скачать (269.7 КБ)

13б. Определение отношения Сp/Сv методом стоячих волн
скачать (580.7 КБ)

15. Изучение температурной зависимости коэффициента поверхностного натяжения воды
скачать (277.2 КБ)

17а. Изменение энтропии в необратимых процессах теплообмена
скачать (305.5 КБ)

21. Исследование электростатического поля
скачать (505.9 КБ)

22. Изучение приборов для измерения величины тока
скачать (250.3 КБ)

23. Определение емкости конденсатора и диэлектрической проницаемости масла методом периодической зарядки и разрядки конденсатора
скачать (370.0 КБ)

24. Изучение температурной зависимости сопротивления металлов
скачать (475.0 КБ)

28. Измерение сопротивления участка электрической цепи при помощи моста Уинстона
скачать (267.0 КБ)

32. Термопары и ее применение для измерения температуры жидких веществ
скачать (226.7 КБ)

41. Определение индуктивности катушки
скачать (265.8 КБ)

42. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля земли
скачать (352.6 КБ)

43. Определение ускорения силы тяжести при помощи математического маятника
скачать (369.0 КБ)

50. Измерение сопротивления участка электрической цепи при помощи моста Уинстона
скачать (325.9 КБ)

52. Определение радиуса кривизны линзы и показателя преломления воды при помощи колец Ньютона )для направления Ф(б))
скачать (401.1 КБ)

52. Определение радиуса кривизны линзы при помощи колец Ньютона
скачать (235.2 КБ)

53. Изучение естественной оптической активности
скачать (335.6 КБ)

54. Измерение высоких температур
скачать (260.1 КБ)

55. Исследование фотоэлемента
скачать (229.5 КБ)

59. Изучение затухающих колебаний в электрическом колебательном контуре
скачать (449.4 КБ)

59. Изучение затухающих колебаний в электрическом колебательном контуре (для 304 ауд.)
скачать (277.2 КБ)

59а. Изучение вынужденных колебаний в электрическом колебательном контуре
скачать (328.6 КБ)

60. Определение фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз
скачать (541.8 КБ)

64. Определение постоянной Планка
скачать (223.9 КБ)

65. Изучение сериальных закономерностей в спектре водорода и определение постоянной Ридберга
скачать (344.9 КБ)

65а. Изучение сериальных закономерностей в спектре водорода и определение постоянной Ридберга
скачать (342.6 КБ)

66. Определение содержания калия в солях радиометрическим методом
скачать (302.9 КБ)

67. Исследование спектральной характеристики полупроводникового фотоэлемента
скачать (407.0 КБ)

68-1. Изучение работы сцинтилляционного счетчика
скачать (360.6 КБ)

68-2. Установка для изучения и анализа свойств материалов с помощью сцинтилляционного счетчика
скачать (373.9 КБ)

69-1. Исследование космического излучения
скачать (382.5 КБ)

69-2. Измерение углового распределения интенсивности космического излучения
скачать (447.3 КБ)

70. Определение резонансного потенциала атома методом Франка и Герца
скачать (582.0 КБ)

71. Определение энергии альфа-частиц по длине пробега в воздухе
скачать (463.9 КБ)

72. Изучение транзистора
скачать (311.6 КБ)

73. Исследование полупроводникового диода
скачать (267.3 КБ)

75. Исследование терморезистора
скачать (12.7 МБ)

76. Исследование пленки феррита-граната методом магнитооптического эффекта Фарадея
скачать (344.2 КБ)

77. Определение дисперсии стеклянной призмы
скачать (262.6 КБ)

78. Определение длин волн в спектре ртутной лампы с помощью гониометра
скачать (457.6 КБ)

78. Определение длины световой волны в спектре ртутной лампы с помощью гониометра (для направления Ф(б))
скачать (427.4 КБ)

79. Изучение свободных колебаний пружинного маятника
скачать (583.4 КБ)

81. Изучение фотоэлектрических преобразователей света Рекомендуем при подготовке к л.р. ознакомиться с дополнительными материалами (Вентильные свойства p-n-перехода)
скачать (552.8 КБ)

82. Изучение внутреннего фотоэффекта Рекомендуем при подготовке к л.р. ознакомиться с дополнительными материалами (глава 1)
скачать (316.2 КБ)

90. Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом
скачать (287.9 КБ)

91. Определение коэффициента теплопроводности методом нагретой нити
скачать (300.7 КБ)

92. Определение коэффициента взаимной диффузии воздуха и водяного пара
скачать (357.2 КБ)

93. Определение отношения Сp/Сv методом адиабатического расширения
скачать (496.5 КБ)

94. Определение отношения Сp/Сv резонансным методом
скачать (503.6 КБ)

95. Определение теплоемкостей твердых тел
скачать (1.4 МБ)

97. Изучение процессов плавления и кристаллизации олова
скачать (343.9 КБ)

98. Определение молярной массы и плотности газа методом откачки
скачать (411.2 КБ)

101. Определение удельного электросопротивления проводника методом вольтметра-амперметра
скачать (325.9 КБ)

102. Изучение вращательного движения
скачать (598.8 КБ)

103. Изучение законов динамики прямолинейного движения с помощью машины Атвуда
скачать (548.4 КБ)

104. Определение моментов инерции некоторых тел при помощи крутильного маятника
скачать (372.7 КБ)

105. Определение скорости полета пули методом крутильного баллистического маятника
скачать (220.9 КБ)

106. Изучение силы трения качения
скачать (290.9 КБ)

107. Изучение закона сохранения импульса при ударе
скачать (298.4 КБ)

108. Маятник Максвелла
скачать (283.9 КБ)

109. Исследование колебаний связанных систем
скачать (382.5 КБ)

110. Изучение движения гироскопа
скачать (346.4 КБ)

111. Определение земного ускорения при помощи оборотного маятника
скачать (269.1 КБ)

112. Законы равноускоренного прямолинейного движения тел
скачать (282.1 КБ)

120. Изучение распределения частиц в гравитационном поле Земли
скачать (237.1 КБ)

121. Измерение функции распределения электронов вольфрамового термокатода
скачать (258.0 КБ)

122. Изучение распределения ферми-дирака для электронов проводника
скачать (370.8 КБ)

124. Исследование электропроводности полупроводников
скачать (547.5 КБ)

125. Исследование электропроводности p-n- перехода
скачать (302.4 КБ)

126. Опыт Франка и Герца
скачать (612.5 КБ)

127. Эффект Комптона
скачать (797.4 КБ)

128. Опыт Резерфорда
скачать (797.2 КБ)

129. Эффект Мёссбауэра
скачать (625.0 КБ)

130. Рентгеновское излучение
скачать (854.0 КБ)

131. Проверка закона Стефана–Больцмана
скачать (332.0 КБ)

132. Изучение температурной зависимости сопротивления металлов
скачать (316.5 КБ)

133. Изучение эффекта холла в полупроводниках
скачать (329.1 КБ)

134. Изучение физических свойств p-n перехода
скачать (700.7 КБ)

202. Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона
скачать (335.4 КБ)

203. Исследование магнитного поля соленоида с помощью датчика холла
скачать (369.7 КБ)

203а. Исследование магнитного поля соленоида с помощью датчика холла
скачать (362.1 КБ)

204. Определение коэффициента взаимоиндукции двух катушек индуктивности
скачать (305.0 КБ)

205. Определение работы выхода электронов из металла
скачать (281.2 КБ)

206. Исследование кривой намагничивания ферромагнетика
скачать (394.2 КБ)

207. Изучение процессов заряда и разряда конденсатора скачать
скачать (320.9 КБ)

208. Изучение электрических процессов в простых линейных цепях при действии гармонической электродвижущей силы
скачать (290.6 КБ)

209. Изучение закона Ома
скачать (338.6 КБ)

210. Изучение электронного осциллографа
скачать (354.1 КБ)

302. Изучение собственных колебаний струны
скачать (162.5 КБ)

305. Изучение дифракции света от одной щели
скачать (343.2 КБ)

305. Изучение дифракции света от одной щели (для направления Ф(б))
скачать (342.3 КБ)

308. Методические указания к лабораторной работе № 308
скачать (515.4 КБ)

309. Изучение интерференции света с помощью бипризмы Френеля (для направления Ф(б))
скачать (421.9 КБ)

309. Определение длины световой волны при помощи бипризмы Френеля
скачать (310.1 КБ)

310. Измерение показателя преломления стеклянной пластинки
скачать (159.5 КБ)

310. Изучение интерференции света при отражении от толстой стеклянной пластины (для направления Ф(б))
скачать (456.2 КБ)

311. Моделирование зрительной трубы и микроскопа
скачать (273.2 КБ)

313. Изучение спектра поглощения раствора органического красителя с помощью монохроматора
скачать (221.0 КБ)

400. Изучение свободного падения тел на примере шарика
скачать (660.2 КБ)

401. Изучение равнопеременного движения материальной точки в поле силы тяжести
скачать (396.1 КБ)

402. Исследование баллистического маятника
скачать (661.4 КБ)

403. Изучение законов динамики и сохранения энергии в случае вращательного движения
скачать (530.9 КБ)

404. Измерение кинематических характеристик вращающегося диска
скачать (609.2 КБ)

405. Определение момента инерции твердых тел методом крутильных колебаний
скачать (207.7 КБ)

406. Крутильные колебания. Модуль кручения и модуль сдвига
скачать (530.3 КБ)

409. Изучение эффекта Доплера для ультразвуковых волн
скачать (397.2 КБ)

410. Изучение второго закона Ньютона с использованием воздушной дорожки
скачать (509.0 КБ)

412. Изучение момента силы
скачать (315.7 КБ)

413. Измерение массы, длины и времени
скачать (581.0 КБ)

430. Исследование температурной зависимости вязкости глицерина с помощью вискозиметра
скачать (555.3 КБ)

431. Изучение упругих волн в газах
скачать (323.1 КБ)

432. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца
скачать (521.7 КБ)

434. Определение длины волны и скорости ультразвука в жидкости
скачать (181.8 КБ)

Теория к лабораторному практикуму № 501-517
скачать (860.8 КБ)

Методические указания к лабораторным работам №№ 501, 511-515, 520
скачать (922.0 КБ)

Методические указания к лабораторным работам №№ 502-505, 516, 517
скачать (985.1 КБ)

601-607. Элементы физики твердого тела
скачать (2.2 МБ)

701-707; 801-803. Электричество и магнетизм
скачать (5.1 МБ)

pnu.edu.ru

Лабораторные работы по физике на заказ

Студентам технических ВУЗов приходится изучать не только теорию, но и практику. Каждая лабораторная работа по физике – это сложное здание, отнимающее много времени. Поэтому разумным решением будет поручить её специалисту, который сделает всё за вас. Обратившись на наш специализированный ресурс, вы получите оперативное и качественное выполнение своего задания по умеренной цене.

Где студенты заказывают лабораторные по физике

Сегодня на студента возлагается немалая нагрузка в процессе обучения. Особенно сложно приходится с выполнением разнообразных практических заданий. Когда времени не хватает, можно заказать лабораторную работу по физике грамотному специалисту. Это поможет сэкономить драгоценные часы и получить высокую оценку. Тем более, что без лабораторного практикума получить допуск к экзамену невозможно.

Многие студенты решают эту проблему, не выходя из ВУЗа, обращаясь к аспирантам своей кафедры. Кроме того, всегда можно попросить знакомых посоветовать хорошего специалиста. Но в основном на помощь учащимся приходит всемирная сеть. Здесь можно быстро найти того, кто предлагает решение лабораторных работ по физике.

При поиске исполнителя нужно быть внимательным. Желательно, чтобы он имел достаточно опыта и разбирался во всех тонкостях этой дисциплины. Ведь лабораторная по физике на заказ может ставить перед исполнителем довольно сложные задачи:

Дифракция света
Законы теплового излучения
Фотоэффект
Электроизмерения
Движение тел в пространстве
Работа с электроприборами
Измерение длины, массы и плотности
Измерение индукции магнитного поля
Измерение момента инерции тела
Измерение мощности и энергии

Это далеко не полный список тем, по которым может быть выполнена лабораторная по физике на заказ. Именно поэтому нужно постараться найти надёжного специалиста, который сможет справиться с заданием.

Мы работаем быстро, качественно и недорого

Большинство студентов обращается за помощью уже тогда, когда необходимо решение лабораторных по физике срочно. При этом каждый из них хочет уложиться в небольшую сумму и получить работу высокого качества. Всё это станет возможным, если вы обратитесь на наш специализированный ресурс. Мы собрали команду высококлассных профессионалов, которые хорошо разбираются в предмете и имеют опыт выполнения различных учебных работ. Здесь вам достанется качественная лабораторная по физике недорого.

ru.solverbook.com

Лабораторные работы по физике Часть 1

Севастопольский
национальный университет ядерной
энергии
и промышленности

Кафедра прикладной
физики и нанофизики

Методическое
пособие по общей физике

для
студентов направления 6.051001

«Метрология
и информационно-измерительные технологии»

Севастополь

2012 Оглавление

Работа 1. Измерение плотности твёрдого тела	3
Работа 2. Исследование равноускоренного движения	14
Работа 3. Исследование кинематики маятника Обербека	23
Работа 5. Проверка второго закона Ньютона	33
Работа 9. Изучение динамики вращательного движения	42
Работа 13. Исследование прецессии гироскопа	63
Работа 17. Проверка теоремы Штейнера	81
Работа 46. Определение температурного коэффициента сопротивления металлов	93
Работа 41. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли	102
Работа 42. Определение удельного заряда электрона	110
Работа 51. Экспериментальная проверка закона полного тока	118
Работа 45. Исследование цепи постоянного тока	127
Рекомендуемая литература	132

Работа 1. Измерение плотности твёрдого тела

П.В.
Потапков, А.Г. Рипп

Цель работы

Работы
лабораторного практикума по физике
делятся на три типа: исследовательские,
измерительные и комплексные. Предлагаемая
работа – измерительная. Она в
практикуме – первая и выполняет роль
введения. Поэтому её назначение – не
столько изучение физики, сколько освоение
типичных приёмов техники проведения
экспериментов: проведение прямых и
косвенных измерений, оценка погрешностей
измерений, оформление отчёта о проведённом
эксперименте.

Более
конкретно, у данной лабораторной работы
две цели.

Измерить
плотность предложенного твёрдого тела
(изделия).
Оценить
случайную, приборную и полную погрешности
измерения плотности.

Краткая теория

Понятие плотности
вещества

Плотность
вещества – это физическая величина,
численно равная массе вещества,
содержащейся в единице объёма этого
вещества. Обозначается она обычно буквой
. Единица
измерения плотности в СИ –,
в других системах единиц:.

Более строгое
определение плотности такое. Выделим
малый элемент объёма вещества V.
Так как объём мал, то мала и масса
вещества, содержащегося в этом объёме.
Обозначим еёm.
Тогда плотность вещества – это предел
отношенияmкVпри устремленииVк нулю.

. (1.1)

Устремление
к нулю объёма Vозначает, что плотность – это физическая
величина, определённая в каждойточкепространства. Такие величины называютсялокальнымиилидифференциальными.
Другие примеры локальных величин:
температура и давление. В противоположность
локальным величинам существуютглобальныеилиинтегральные величины. Эти
величины определены не для отдельных
точек пространства, а для объектов,
обладающих не равным нулю объёмом.
Пример глобальной физической величины
– это масса вещества. В каждой точке
пространства масса вещества равна нулю,
но для заданного объекта или для заданной
области пространства объёмомVмассу
можно определить, сложив массыm,
содержащиеся во всех элементарных
объёмахV,
входящих вV, то есть вычислив
интеграл:

. (1.2)

Замечание.
Материальная точка – по определению,
объект, объём которого равен нулю, но
массане равнанулю. Однако надо
понимать, что материальных точек в
природе не существует, это – всего лишь
удобная физическаямодель, поэтому
не удивительно, что некоторые её свойства
– парадоксальны. Например, применение
к материальной точке формулы (1.1) приводит
к тому, что плотность вещества, из
которого состоит материальная точка,
равна бесконечности.

Если локальная
величина во всех точках некоторого
объекта имеет одно и то же значение, то
она становится характеристикой объекта
как целого, то есть становится фактически
тоже глобальной величиной. Это характерно
для так называемых однородныхобъектов. Однородным называют объект,
свойства которого в каждой его области
(в том числе, и в каждой его точке)
одинаковы. Однородный объект – это
идеализация, модель. Любой реальный
объект хоть немного, но неоднороден.
Однако модели для того и существуют,
чтобы упростить описание реальных
объектов окружающего мира. В данной
работе как раз и предлагается считать
измеряемый объект (в дальнейшем он
называетсяизделием) однородным.

Способ измерения
плотности однородного тела

Все способы
измерений принято делить на два класса:
прямыеизмерения икосвенные.
Результат прямого измерения – этоотсчёт по шкалеизмерительного
прибора. Результат косвенного измерения
получается в два этапа: на первом из них
производится одно или несколькопрямых
измерений, на втором этапе проделывается
некоторыйрасчёт, использующий
результаты прямых измерений первого
этапа.

В данной
лабораторной работе предлагается
измерить плотность однородного изделия
косвенным способом. Как следует из
формулы (1.2), при вычислении массы
однородного объекта его плотность (постоянную во всех точках объекта)
можно вынести из-под интеграла.

. (1.3)

Из
этой формулы и вытекает способ измерения
плотности однородного изделия:

. (1.4)

Итак,
необходимо измерить массу изделия mи его объёмV, а затем
произвести расчёт значенияпо формуле (1.4).

Измерение массы
– прямое, с помощью весов, а измерение
объёма – косвенное: прямым способом
измеряются размеры изделия, а затем эти
замеры используются для расчёта значения
V.

Оценка случайной
погрешности

Погрешность
измерения плотности изделия ()
можно разделить на сумму двух
составляющих –приборную погрешность_п()
ислучайную_с():

. (1.5)

Приборная
погрешность определяется классом
точностиприборов, применяемых для
измерения размеров изделия и его массы
(весов и штангенциркуля) – об этом
подробнее написано в пункте 1.4.

Случайная
погрешность определяется неточностью
действий человека, производящего
измерения, и неточностью изготовления
изделия. Случайную погрешность можно
оценить, только проведя многократные
измерения. В данной лабораторной
работе предлагается процедуру измерения
плотности проделать пять раз.

Если бы никакие
случайные факторы не влияли на результаты
измерений, то сколько бы раз не повторялись
измерения, все результаты были бы
совершенно идентичными. Наличие случайных
факторов приводит к тому, что серия из
nизмерений даётnразных значений
плотности:
(_,_,
…,_n)¹.
То, насколько велик разброс в этихnчислах, и определяет случайную погрешность.
Формула, по которой оценивают случайную
погрешность_с(),
имеет вид:

. (1.6)

Здесь число
()
называетсясреднеквадратичным(илистандартным) отклонением и определяется
выражением

, (1.7)

где
– средний результат измерения, то есть
среднее арифметическое изnчисел_,_,
…,_n:

, (1.8)

а
число D()
называетсядисперсией.

Число tназываетсякоэффициентом Стьюдента.
Этот коэффициент определяет так
называемуюнадёжность измеренийp(другое её название –доверительная
вероятность). Надёжность измерений
– это вероятность того, что разница
между средним результатом измеренияиистиннымзначением плотности
изделияменьше,
чем погрешность_с().
Значения коэффициента Стьюдента в
зависимости от заданной надёжности
измеренийpи от
количества проведённых измеренийn(объёма серии) приведены в таблице 1.1. В
учебном лабораторном практикуме
рекомендуется принимать значениеpравным 0,9.

Таблица 1.1. Значения
коэффициента Стьюдента t

Объём серии n	Надёжность измерений p
Объём серии n	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,95	0,98	0,99
4	0,77	0,98	1,2	1,6	2,4	3,2	4,5	5,8
5	0,74	0,94	1,2	1,5	2,1	2,8	3,7	4,6
6	0,73	0,92	1,2	1,5	2,0	2,6	3,4	4,0
7	0,72	0,90	1,1	1,4	1,9	2,4	3,1	3,7
8	0,71	0,90	1,1	1,4	1,9	2,4	3,0	3,5
9	0,71	0,89	1,1	1,4	1,8	2,3	2,9	3,4
10	0,70	0,88	1,1	1,4	1,8	2,3	2,8	3,3
15	0,69	0,87	1,1	1,3	1,8	2,1	2,6	3,0
20	0,69	0,86	1,1	1,3	1,7	2,1	2,5	2,9

Описанная
процедура оценки случайной погрешности
реализована в некоторых известных
компьютерных программах. Например, в
EXCELесть две следующие
функции.

Первая из них СТАНДОТКЛОН.В вычисляет
стандартное отклонение ,
её аргументы – столбец результатов
измерений
(x_,x_,
…,x_n).
Вторая функция – ДОВЕРИТ.СТЬЮДЕНТ. Она
вычисляет случайную погрешность _с.
Аргументы функции: уровень значимости, который равен (1
–p), стандартное
отклонениеи
объём серии измеренийn.

Оценка приборной
погрешности

В пункте 1.2
отмечалось, что плотность изделия в
данной лабораторной работе измеряется
косвенным способом, в основе которого
лежат измерения массы и объёма изделия
и формула (1.4). Следовательно, приборная
погрешность плотности _п()
зависит от приборных погрешностей массы_п(m)
и объёма_п(V).
Универсальная формула, связывающая_п()
с_п(m)
и_п(V),
имеет вид:

. (1.9)

Здесь
и далее значок «п» для краткости опущен,
а _m()
и_V()
– эточастныепогрешности плотности,
которые определяются формулами

. (1.10)

Можно
обойтись и без вычисления производных,
если воспользоваться правилом, указанным
в [7]: если физическая величина xсвязана с двумя другими величинамиaиbформуламиили,
то относительная погрешность²(x)
равна сумме относительных погрешностей(a)
и(b).

Итак, указанное
правило даёт следующую процедуру оценки
относительной и абсолютной приборных
погрешностей плотности:

. (1.12)
.(1.13)
. (1.14)

Масса изделия
измеряется прямым способом – с помощью
весов, поэтому приборная погрешность
массы (m)
определяется классом точности весов.

Объём изделия
Vизмеряется косвенно:
сначала с помощью штангенциркуля
измеряются размеры изделия, а затем по
формуле объёма определяется значениеV. Формула объёма для
каждого изделия своя, и от этой формулы
зависит правило оценки приборной
погрешности(V).
Рассмотрим пример: изделие – это шайба,
показанная на рисунке 1.1.

Объём шайбы –
это разность объёмов двух цилиндров.
Первый цилиндр имеет высоту Hи диаметрD, второй
(отверстие) имеет ту же высотуH,
но меньший диаметрd.
Поэтому формула объёма следующая:

. (1.15)

Приборная
погрешность объёма (V)
вызвана погрешностями прямых измерений
трёх величин: высотыHи двух диаметровDиd, поэтому

, (1.16)

где

– частные
погрешности, равные

, (1.17)

, (1.18)

. (1.19)

Все
прямые измерения производятся одним и
тем же прибором – штангенциркулем. На
нём указан класс точности 0,1 mm. Это
означает, что абсолютная приборная
погрешность любого измерения, сделанного
этим штангенциркулем, равна 0,1 мм. Таким
образом,
.

studfiles.net

Примерные лабораторные работы на экзамене по физике

Просмотр содержимого документа

«Примерные лабораторные работы на экзамене по физике»

Инструкция по правилам безопасности труда для учащихся при проведении экзамена в кабинете физики

1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания организатора экзамена.

2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения организатора экзамена.

3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

4. Перед выполнением работы внимательно изучите ее содержание и порядок выполнения.

5. Для предотвращения падения стеклянные сосуды (пробирки, колбы) при проведении опытов осторожно закрепляйте в лапке штатива. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность.

6. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

7. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений. Запрещается пользоваться проводником с изношенной изоляцией.

8. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов.

9. Источник тока к электрической цепи подключайте в последнюю очередь. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения организатора экзамена.

10. Не производите пересоединения в цепях до отключения источника электропитания.

11. Пользуйтесь инструментами с изолирующими ручками.

12. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

13. Не уходите с рабочего места без разрешения организатора экзамена.

14. Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом организатору экзамена.

КОМПЛЕКТ №1

весы электронные
измерительный цилиндр (мензурка) с пределом измерения 250мл, С=2 мл.
стакан с водой
цилиндр стальной на нити V=26см³,m=196г, обозначить №1
цилиндр алюминиевый на нитиV=26см³, m=70,2г, обозначить №2.