Введение. Вводные работы лабораторного практикума по общей физике

ВВОДНЫЕ РАБОТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ОБЩЕЙ ФИЗИКЕ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Под общей редакцией проф. А.Х. Каримова

Казань 1998

Печатается по рекомендации УМЦ и редколлегии по изданию учебной литературы КГТУ им. А. Н. Туполева.

УДК 53(077)

Каримов А.Х., Макаева Р.Х. Вводные работы лабораторного практикума по общей физике/ Учебное пособие. Казан. Гос. Ун-т. Казань, 1998. 19с.

Приведены цели и задачи лабораторного практикума по физике, общие рекомендации по проведению лабораторного физического эксперимента. Рассматриваются понятие и характеристики физических величин, метод анализа размерностей. Приводятся методики определения результатов и погрешностей прямых и косвенных измерений физических величин. Даются рекомендации о выполнении лабораторной работы.

Табл. -1. Ил.-1. Библиогр. -9 назв.

Рецензент: доцент, к.ф.-м.н. Е.И. Филатов

(Казанск. Гос. Ун-т)

Введение

Цель и содержание физического лабораторного практикума

Лабораторные работы по физике имеют цель проиллюстрировать определенные теоретические положения физики. При их выполнении студенты должны:

- приобрести навык работы с приборами;

- научиться планировать эксперимент, выбирать измерительные приборы;

- научиться оценивать точность результатов измерений; ана­лизировать результаты опыта и делать выводы; в соответствии с установленными требованиями оформлять отчет по работе;

- изучить правила техники безопасности.

Физический лабораторный практикум облегчает в дальнейшем усвоение инженерных дисциплин и дает необходимые знания для самостоятельного проведения экспериментальных исследований.

Выполнение лабораторной работы состоят из следующих этапов:

1) получение задания у преподавателя;

2) подготовка к выполнению работы (изучение руководства, приборов, оборудования, сборка схемы, настройка и т.д.);

3) проведение лабораторного эксперимента;

4) обработка результатов эксперимента и формулирование вы­водов;

5) оформление отчета;

6) защита отчета.

Работа 1

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.

МЕТОД АНАЛИЗА РАЗМЕРНОСТЕЙ.

1.1.Физические величины и их характеристики

При проведении физических экспериментов мы оперируем физи­ческими величинами (ФВ), например такими, как масса, длина, вре­мя, сила тока и т.д.

Название ФВ и их характеристики определены соответствующими государственными стандартами (ГОСТ).

В настоящее время руководствуются ГОСТом "Метрология. Тер­мины и определения". Этот ГОСТ дает определение ФВ и ее основных характеристик.

Физической величиной называют характеристику объектов или явлений материального мира, общую для них в качественном отноше­нии, и индивидуальную для каждого из них в количественном отноше­нии.

Например, масса - физическая величина. Она является общей характеристикой многих физических объектов. В то же время для оп­ределенного физического объекта масса имеет конкретное значение (масса детали, масса станка).

Для определения физической величины вводят ее единицу. Так, например, в качестве единицы массы принимают килограмм, грамм и др.

Количественное выражение ФВ называют значением ФВ. По ГОСТу значение ФВ - это оценка в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Значение ФВ записывают, например, в виде т = 10 кг (10 - чис­ло, кг - единица массы).

Размером ФВ называют количественное содержание характеристи­ки физического объекта. Так, например, тело имеет конкретный раз­мер длины L. Числовое выражение этого размера длины L (т.е. зна­чение) будет зависеть от выбранной единицы длины: L = 1м = 100 см = 1000 мм.

1.2. Системы единиц физических величин

Для удобства и простоты применения единицы ФВ выбирают не произвольно, а руководствуясь определенными принципами.

Совокупность выбранных определенным образом единиц ФВ представляет систему единиц физических величин.

В системе единиц для небольшого числа ФВ их единицы выби­раются произвольно. Эти ФВ и их единицы называются основными. Единицы других ФВ определяют по формулам, связывающим их с ос­новными (формулы связи). Рассчитанные таким образом ФВ и их еди­ницы называются производными.

Например, единицей длины пути S является метр (м), време­ни t - секунда (с). Пусть они будут основными ФВ и их единицами. Скорость v иее единица являются производными и определяются по формуле связи:

, м / с

Существует ряд систем единиц ФВ: МКС, СГС, СИ и др.

Постановлением Государственного комитата СССР по стандар­там с 1 января 1982 г. для применения в промышленности, науке, технике и в образовании введен ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78) "Единицы физических величин". Согласно этому ГОСТу обязательному применению подлежат единицы Международной системы, которая была принята на Генеральной конференции мер и весов в 1968 г. (Систе­ма интернациональная - СИ).

Основными единицами СИ являются: метр (м) - единица длины, килограмм (кг) - единица массы, секунда (с) - единица времени, ампер (А) - единица силы электрического тока, Кельвин (К) - еди­ница термодинамической температуры, кандела (кд) - единица силы света, моль (моль) - единица количества вещества.

Введены еще две дополнительные единицы СИ: радиан (рад) – единица плоского угла и стерадиан (ср) - единица телесного угла.

Производные единицы СИ образуются из основных и дополни­тельных единиц по формулам связи.

В СИ каждой основной и производной физической величине оп­ределена характеристика, называемая размерностью.

Размерности основных физических величин записываются в ви­де заглавных букв латинского или греческого алфавитов: длина - L, масса - М, время - Т, сила электрического тока - I, темпера­тура - Q, количество вещества - N,сила света – J.

Размерность произвольной ФВ X обозначают dim X (от англ. dimension - размерность) или [Х].

Если обозначить длину - l, массу - m, время - t, то мож­но записать:

[l] = L, [m] = M, [t] = Т и т.д.

Размерность производной ФВ отражает ее связь с основными ФВ данной системы единиц и определяется по формулам связи. Так, например,

Согласно рассматриваемому ГОСТу наряду с основными единицами ФВ обязательному применению подлежат десятичные дольные и кратные от них. Например, м - мм, мкм, км; кг - г, мг; с - мс, мкс; А - кА, мА, мкА; В - кВ, мВ, мкВ и др. Названия дольных и кратных единиц образуются с помощью приставок: санти (10^-2), милли (10^-3), микро (10^-6), нано (10^-9), пико (10^-12), кило (10³), мега (10⁶) и т.д.

Рассмотрим примеры вывода единиц и размерностей производных ФВ. Для каждой ФВ приведем ее название, условное обозначение, фор­мулу связи с основными ФВ, единицу измерения, размерность:

Механика

- Площадь, S, S = l м², L².

- Объем, V, V = 1 м³, L³.

- Скорость линейная, v = S/ t, 1 м / с, LT ^-1.

- Скорость угловая, ω = d α / d t, 1 рад / с, T ^-1.

- Ускорение линейное, a = d v / d t, 1 м / с², LT ^-2.

- Ускорение угловое, ε = d ω / d t, 1 рад / с², T ^-2.

- Плотность, ρ = m / V, 1 кг/м³, МТ^-3.

- Сила, F = ma, 1 кг ·м/с² = 1 Н, MLT^-2.

- Давление, механическое напряжение р, σ,

p = F/S, 1 H / м² = 1 Па, MT^-2L^-1.

- Энергия, работа, количество теплоты, E, W, A, Q,

A = Fl, E_к = mv² / 2,

E_p = mgh, 1 H∙м = кг∙м² / с² = 1 Дж, ML²T^-2.

- Мощность, Р, N

N = A / t, 1 Вт = 1 Дж / с = 1 кг · м² / с³, ML²T^-3.

Задание 1. Вывести единицы измерения и размерности:

а) момента силы М = Fl;

б) осевого массового момента инерции J = mr²;

в) импульса (количества движения) тела p = mv.

Электрический ток

- Сила электрического тока - основная ФВ, единица – I А - ос­новная единица, размерность – I.

- Электрическое напряжение, U = P / I (Р- мощность), ,

.

- Плотность электрического тока, j = dI / dS,1 А / м², L^-2.

- Электрическое активное сопротивление, R ≈ U / I, 1 В / А = 1 Ом, ML²T^-3I^-2.

Задание 2. Вывести единицу измерения и размерность работы электричес­кого тока и выделившегося количества тепла по закону Джоуля - Ленца.

1.3. Метод анализа размерностей

Рассмотрим некоторую производную механическую ФВ X, завися­щую, например, от длины l, массы т и времени t. Размерность величины X в общем случае записывается в виде

где α,β, γ - показатели размерности ФВ. Приведенная формула называется формулой размерностей.

Если α = β = γ = 0, то ФВ является безразмерной.

Физические законы не зависят от выбора единиц измерения ФВ. Поэтому размерности обеих частей формулы, выражающей рассматри­ваемый физический закон, должны быть одинаковыми.

На основе размерностей ФВ разработан метод анализа размер­ностей, позволяющий установить функциональные связи между ФВ.

Если известны величины, от которых зависит искомая ФВ у, то методом анализа размерностей можно с точностью до безразмерного множителя установить зависимость

y = f (х₁, х₂, х₃, …, х_n).

Согласно требованию равенства размерностей левой и правой частей физических уравнений можно записать

[y] = [f].

Решая это уравнение, определяют показатели размерностей, входя­щих в формулу ФВ, и окончательно вид искомой формулы.

Рассмотрим применение метода анализа размерностей на кон­кретном примере.

Пример. Требуется определить время прохождения пути S телом массой m, движущимся поступательно и прямолинейно под действием постоянной силы f.

С левой стороны будущей формулы ставим искомую величину t, а справа - заданные величины t ~S m f. Составим уравнение раз­мерностей

,

где С - постоянная.

Подставляя размерности величин, получим

Т = CL^αM^β (LMT^-2)^γ.

Требование равенства размерностей левой и правой частей формулы приводит к следующей системе уравнений для показателей размерностей:

при L α + γ = 0, при М β + γ = 0, при Т -2 γ = 1.

Решая эти уравнения, получим

, .

Переходя к исходным заданным величинам, запишем искомую формулу

t = .

Из механики знаем, что a = f / m, S = at² / 2,

и .

Следовательно, метод анализа размерностей позволил опреде­лить искомую зависимость с точностью до постоянного коэффициента .

Метод анализа размерностей применяют в случаях, когда точ­ное аналитическое решение получить сложно.

Задание 3. Методом анализа размерностей определить скорость v, с которой упадет на землю свободно падающее с ускорением свободного падения g с высоты h тело массой m.

Работа 2

МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ

РАБОТ И ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА

2.1. Определение результата измерений и его погрешности

Различает прямые и косвенные измерения физических величин.

При прямом измерении значение физической величины определя­ется непосредственно с помощью измерительного средства.

Косвенным измерением называют измерение, при котором искомое значение физической величины находят по аналитической зависимости через входящие в нее физические величины, определяемые прямыми измерениями.

2.1.1. Прямые измерения

Пусть необходимо определить результат прямого измерения про­извольной физической величины х.

Для повышения достоверности результата проводят несколько повторных измерений, при которых получают ряд значений х ₁, х ₂, …, х _n.

Результат прямого измерения физической величины записывают в виде

х = х _ср ± ∆ х, р = …, n = …,

где х _ср - номинальное значение результата, определяемое как сред­нее арифметическое значение n, измерений; ∆ х - полуширина дове­рительного интервала, где находится истинное значение искомой ве­личины (или абсолютная погрешность);

р - доверительная вероят­ность того, что истинное значение искомой физической величины на­ходится в интервале от (х_ср – ∆х) до (х_ср + ∆х); n - число изме­рений.

Определение результата прямого измерения физической величи­ны х и его погрешности выполняют в следующей последовательности:

I. Рассчитывают номинальное значение результата измерения

,

х _iзначение отдельного i-го измерения.

2. Определяют полуширину доверительного интервала (абсолютную погрешность)

∆ х = ,

где - систематическая погрешность измерения, ε - случайная погрешность измерения.

Чаще равняется систематической (постоянной) погрешности измерительного средства. Если известен класс точности к % прибора, то

,

где a _n - предел измерения прибора.

Если класс точности прибора не известен, то принимают равной цене наименьшего деления измерительного средства.

Случайная погрешность измерения

,

где t _p,n - коэффициент, учитывающий закон распределения результа­тов измерений; S _x - среднее квадратическое отклонение отдельно­го i -того измерения x _iот x _ср.

При n < 30 t _p,n является коэффициентом Стьюдента. Его значе­ния находят в зависимости от числа измерений п ипринятой дове­рительной вероятности р. При инженерных расчетах достаточным является р = 0,95. В этом случае

N
t p,n	12,7	4,3	2,8	2,4	2,3

Из таблицы видно, что для получения более или менее приемлемого результата достаточно проводить 3-5 повторных измерений.

Среднее квадратическое отклонение отдельного измерения x _i от x _српри n < 30 определяют по формуле

.

3. Записывают результат измерения

х = х _ср ± ∆ х, р = …, n = ….

Результат читается так: истинное значение х _ист измеряемой фи­зической величины х с доверительной вероятностью р и при числе измерений n находится в интервале

(х_ср – ∆х) <х_ист < (х_ср + ∆х).

4. Относительная погрешность измерения

.

Иногда условно результат измерения х записывают в виде

х = х _ср ± δх, р = …, n = ….

Задание 1. Записать результат измерения силы тока I в цепи, если при 3-х повторных измерениях были получены значения I ₁ = 90А, I ₂ = 92A, I ₃ = 94А. Измерения проводились амперметром на 100 А и класса точности 1,0.

2.1.2. Косвенные измерения

При косвенном измерении значение искомой физической вели­чины y находят по аналитической зависимости

y = f (х ₁, х ₂, …, х _n ),

где х ₁, х ₂, …, х _n физические величины, определяемые прямыми измерениями.

Погрешность ∆ y зависит от погрешностей ∆ х ₁, ∆ х ₂, …, ∆ х _n и структуры формулы

Обработку результата косвенного измерения выполняют в сле­дующей последовательности:

1. По результатам прямых измерений величин х ₁, х ₂, …, х _n определяют х _1ср, х _2ср, …, х _nср и ∆ х ₁, ∆ х ₂, …, ∆ х _n.

2. Номинальное значение y _срискомой физической величины y рассчитывают по заданной формуле, подставляя в нее х _1ср, х _2ср, …, х _nср

y _ср = f (х _1ср, х _2ср, …, х _nср).

3. Далее проще определить относительную погрешность δy ис­комой физической величины y

,

где f - функция y = f (х ₁, х ₂, …).

4. Полуширину доверительного интервала или абсолютную погрешность ∆ у определяют как

∆ у = y _ср · δy.

5. Результат косвенного измерения физической величины записывают в виде

y = y _ср ± ∆ y, р = …, n = …. или y = y _ср ± δy, р = …, n = ….

Пример. Требуется определить плотность материала ци­линдрического тела диаметром d, длиной l и массой m.

Расчетная формула

По результатам прямых измерений установили m _cp = 98,25 г, ∆ m = 0,32 г, d _cp = 35,5 мм, ∆ d = 0,06 мм, l _cp = 35,75 мм, ∆ l = 0,06 мм. При прямых измерениях m, l, d имели место случай­ные и систематические погрешности. Доверительную вероятность при­нимали равной р= 0,95, n = 3. Доверительные интервалы случай­ных погрешностей определяли с помощью коэффициента Стьюдента t _p,n = 4,3.

По средним значениям m _cp, l _cp, d _cpопределяем номинальное значение плотности материала

Расчет ∆δ удобнее вести через относительную погрешность:

δ ρ = =

= = ± 0,43 %.

Абсолютная погрешность ∆δ = ± δ ρ · ρ _cp = = ± 0,012 г/см³

Окончательный результат

ρ = 2,78 г/см³ ± 0,012 г/см³, р = 0,95, n = 3.

Задание 2. Методом косвенных измерений записать результат определения силы тока, протекающего через резистор R = 50 Ом, падение напряжения на котором составило U = 200 В. Сопротивление измерялось омметром со шкалой на 100 Ом, напряжение - вольтмет­ром с пределом измерений 300 В. Класс точности обоих приборов - 1,5. Случайными погрешностями при прямых измерениях R и U пре­небречь.

2.2. Общие рекомендации по проведению лабораторного

физического эксперимента

Перед началом лабораторного эксперимента следует:

1. Внимательно ознакомиться с руководством к лабораторной работе.

2. Проверить наличие на рабочем месте необходимых установок, приборов, инструментов.

3. По описаниям и руководствам ознакомиться с работой средств измерения я оборудования.

4. Собрать схему экспериментальной установки или проверить собранную заранее. Собранную схему необходимо предъявить преподавателю или лаборанту.

5. Убедиться в том, что лабораторная установка правильно установлена, настроена и подготовлена к проведению опытов.

6. Для проверки работы приборов и установки сделать пробные включения.

7. Выполнить несколько пробных измерений исследуемых физи­ческих величин.

8. Оценить возможные ошибки опыта.

9. Если предстоит выполнить косвенные измерения, то необхо­димо выписать формулы, по которым будут рассчитываться погрешнос­ти, и по ним установить, измерение каких величин следует прово­дить более тщательно.

10. Для уменьшения систематических ошибок установить слу­чайную последовательность проведения опытов с помощью перечня слу­чайных чисел.

При проведении эксперимента необходимо учитывать следующие рекомендации:

1. Следует удобно расположиться на рабочем месте. Выбрать удобное место для записей. Все приборы должны быть хорошо освеще­ны и видны.

2. Для уменьшения погрешностей измерения выбрать диапазон работы стрелочного прибора так, чтобы стрелка при измерениях за­ходила за середину шкалы.

3. Измерение каждой физической величины следует повторять не менее трех раз. При этом резко уменьшается случайная погрешность.

4. Если полученные результаты не позволяют сделать какие-либо конкретные выводы, то необходимо провести дополнительные из­мерения.

5. При измерениях основное внимание следует уделять тем ве­личинам, которые дают наибольший вклад в окончательную ошибку.

6. Следует избегать измерений, при которых искомая величина y находится как разность двух больших чисел х ₁ и х ₂,так как ошибка результата может сильно возрасти.

7. Если искомая величина y связана с непосредственно изме­ряемыми величинами х ₁, х ₂соотношениями у = х ₁ х ₂ или у = х ₁ / х ₂, то величины х ₁ и х ₂,следует измерять примерно с одинаковой отно­сительной точностью.

8. В каждом эксперименте результаты измерений необходимо записывать немедленно без какой-либо обработки.

9. Черновые записи результатов измерения можно вести в тет­ради или на отдельных листах бумаги. Записи необходимо датировать и сохранять. Черновые расчеты и графики должны быть согласованы с преподавателем.

10. Для ясности записей можно приводить схемы и таблицы.

11. Все записи следует выполнять ясно и однозначно.

Например: Показание амперметра при измерении - 14,5 А.

12.Исправления цифр препятствуют ясности. Неверные цифры рекомендуется зачеркнуть и рядом написать правильные.

2.3. Рекомендации к оформлению отчета

по лабораторной работе

Отчет начинается с указания названия лабораторной работы, фа­милии, инициалов, номера группы студента и даты выполнения экс­перимента.

В отчете должны быть выделены следующие части: цель работы; оборудование, средства измерения и их характеристики; теоретическая часть со схемами и рисунками; экспериментальная часть с ме­тодикой проведения экспериментов и результатами измерений; обра­ботка экспериментальных данных и результаты проведенных расчетов с таблицами и графиками; оценка погрешностей определения физи­ческих величин с соответствующей таблицей погрешностей; анализ полученных результатов и выводы.

При оформлении отчетов по лабораторным работам студенты при­обретают начальные навыки по оформлению отчетов о научно-исследовательской работе, рукописей статей в соответствии с действующими ГОСТами и рекомендациями.

Отчет по лабораторной работе выполняется на листах из учени­ческой тетради, предпочтительнее в клетку. Можно использовать и листы стандартной белой бумаги формата 210 x 300 мм. Необходимо вы­держивать следующие размеры полей: левое - 30 мм, правое - 10 мм, верхнее - 15 мм, нижнее - 20 мм (как в машинописных отчетах о НИР и текстах статей, выполняемых на листах белой бумаги указанного формата).

Страницы отчета нумеруются арабскими цифрами в правом ве­рхнем углу.

Текст отчета писать аккуратно, четким почерком. Помарки, гру­бые исправления и прочие небрежности не допускаются. В отчетах разрешается применять общепринятые сокращения слов, в иных случа­ях следует давать расшифровку сокращения.

Иллюстрации - таблицы, схемы, графики, рисунки - располага­ют в тексте, либо на отдельных листах, включаемых в общую нуме­рацию страниц. Графики выполняются на листе в клетку или на мил­лиметровой бумаге (по согласованию с преподавателем). Графики, сделанные на миллиметровой бумаге, должны быть наклеены на стра­ницы отчета. Иллюстрации (кроме таблиц) в тексте обозначаются "Рис." и нумеруются последовательно арабскими цифрами. Схемы, гра­фики, рисунки должны иметь подрисуночные подписи. Например:

Рис. 1. Схема трехэлектродной лампы.

Цифровой материал оформляется в виде таблиц. Над таблицей справа пишется слово "Таблица" и проставляется ее номер. Далее пишется заголовок таблицы. Например:

Таблица 2

Ошибки измерения физических величин

Иллюстрации располагаются так, чтобы их было удобно рассма­тривать без поворота листа.

Формулы, цифровые и буквенные обозначения физических вели­чин в тексте должны быть аккуратно вписаны чернилами или тушью. Высота цифр и приписных букв 5-6 мм, строчных - 3-4 мм, индек­сов - 2 мм.

Расчетные уравнения и формулы следует выделять в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы оставляется свободная строка. Если уравнение не умещается в одну строку, то его переносят на знаках равенства, плюс, минус и умножения.

Пояснения значений символов и числовых коэффициентов приво­дятся непосредственно под формулой и в той же последовательности, в какой они даны в формуле. Формулы нумеруются цифрами вкруглых скобках.

При проведении расчетов по формулам предварительно необходимо проверить баланс единиц физических величин в обеих частях каждой формулы. Применяются единицы физических величин междуна­родной системы (СИ). Наряду с основными единицами (м, кг, с, А, В,...) допускаются к обязательному применению дольные и кратные десятичные единицы (мм, км, мг,...).

Результаты экспериментов часто представляют в виде графи­ков (рис. I). Графики строят для определения некоторых величин (наклоны кривой, отрезок на координатной оси), для сопоставления экспериментальных данных с теоретической кривой, для установле­ния эмпирического соотношения между двумя величинами.

Вертикальную и гори­зонтальную оси графика вы­черчивают сплошной линией толщиной 0,3-0,5 мм. Стрелки на концах осей рисовать не рекомендуется.

В физике принято на графиках по горизонталь­ной оси откладывать физи­ческую величину, задаваемую экспериментатором (не­зависимую переменную, при­чину), а по вертикальной оси - определяемую величи­ну (следствие).

Рис. 1. Зависимости силы тока разряда конденсатора

I от времени разряда t

- - - - - - - эксперимент

________ - расчет

Для графиков используют специальную бумагу: миллиметровую, логарифмическую, полу­логарифмическую и др. При выполнении крупных графиков допуска­ется бумага в клетку. Логарифмические и полулогарифмические сет­ки позволяют спрямлять графики многих криволинейных функций.

Масштаб графика выбирают так, чтобы экспериментальные точ­ки не сливались друг с другом и равномерно располагались по все­му полю графика. Масштаб должен быть простым. Чаще единице изме­ренной величины (или 0,1, 10, 100 и т.д.) соответствует 10 мм на координатной оси. Удобно также, если 10 мм по оси соответствует двум или пяти единицам. Чем крупнее масштаб, тем выше точность снимаемых значений. Однако не рекомендуется выполнять графики размером свыше 150 мм х 200 мм.

Оси графика должны иметь обозначения откладываемой физи­ческой величины с указанием единицы измерения.

Слева от вертикальной оси и под горизонтальной осью на расстоянии не менее 2 мм наносятся цифры шкал - значения физической величины.

Дополнительные шкалы по вертикальной оси располагают справа от первой (внутри графика), а также справа и слева от графика с построением дополнительной оси. Начало координат графика может не совпадать с нулевыми значениями физических величин, откладыва­емых по осям.

Применяемая миллиметровая бумага на длине 150-200 мм дает абсолютную погрешность + 0,1... 0,2 мм.

Экспериментальные данные отмечают на графиках жирными точ­ками. При построении теоретической кривой расчетные точки можно наносить карандашом без нажима. Для того чтобы различить экспе­риментальные данные, относящиеся к разным условиям, точки на ко­ординатной сетке наносят в виде темных или светлых кружков (диа­метром 1-2 мм), крестиков, треугольников и т.д., или разным цветом.

Через экспериментальные точки с помощью чертежных инстру­ментов проводят плавную кривую. Экспериментальные точки должны располагаться как выше, так и ниже кривой.

Проведенную через экспериментальные точки кривую иногда описывают аналитической функцией y = f (x). Вид функции определя­ется по виду кривой. Параметры подобранных формул определяют раз­личными математическими методами: методом наименьших квадратов, методом средних, методом выравнивания и др.

2.4. Общие правила техники безопасности

При выполнении лабораторного практикума необходимо соблю­дать следующие правила:

1. Выполнять правила техники безопасности, имеющиеся в каж­дой лаборатории или в руководствах к лабораторным работам.

2. Прежде чем приступить к работе с электрическими прибора­ми, установками, внимательно изучить правила их включения, выклю­чения и работы с ними.

3. Если потребуется что-то изменить в электрической схеме, то не забудьте отключить установку от сети.

4. После сборки электрической схемы следует предъявить ее для проверки преподавателю или дежурному лаборанту и только пос­ле этого включать в сеть.

5. Запрещается прикасаться к элементам схемы установки, на­ходящимся под напряжением.

6. Студентам не разрешается включать установку в сеть без ведома преподавателя или лаборанта.

7. При работе с лазерными установками строго запрещен дос­туп в рабочую зону луча.

8. Следует быть осторожными с нагретыми телами.

9. При работе на электрохимической установке необходимо:

а) соблюдать указанные выше правила работы с электроуста­новками;

б) перед включением рабочего тока обязательно включить вы­тяжную вентиляцию ванны с электролитом;

в) после окончания работы установки включить на 5 минут вен­тиляцию лаборатории;

г) после соприкосновения с электролитом вымыть руки водой.

10. При работе на электроэрозионной и плазменной установ­ках соблюдать указанные выше правила работа с электроустановками.

Список литературы

1. ГОСТ 16263-70 Метрология. Термины и определения.

2. ГОСТ 8.417-81 Единицы физических величин.

3. Основополагающие стандарты в области метрологического обеспечения. М.: Изд-во стандартов, 1981. 217 с.

4. 3айдель Л.Н. Ошибки измерения физических вели­чин. Л.: Наука, 1974. 108 с.

5. Сиденко В.М., ГрушкоМ.М. Основы научных исследований. Харьков: Вища школа, 1977. 200 с.

6. Лабораторные работы по физике: Учебное пособие / Гольдин Л.Л., Егошин Ф.Ф., Козел С.М. и др. М.: Наука, 1983. 704 с.

7. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 1989. 607 с.

8. Чертов А.Г. Физические величины, М.: Высшая шко­ла, 1990. 335 с.

9. Аленицын А.Г., Бутиков Е.И., Конд­ратьев А.С. Краткий физико-математический справочник. М.: Наука, 1990. 368 с.

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н, Туполева

Кафедра технической физики

Дата добавления: 2015-08-02