Министерство образования и науки Украины

Таврический Национальный университет имени В.И.Вернадского

физический факультет

кафедра экспериментальной физики

Лабораторные работы по курсу общей физики

Механика

Часть I

Методические указания по изучению учебной дисциплины «Механика»

для студентов 1 курса, дневной формы обучения

6.070101, 7.070107 «Физика»,

6.070203, 7.070203 «Прикладная физика»

образовательно-квалификационных уровней

«бакалавр», «специалист»

Симферополь, 2001

Печатается по решению научно-методического совета

Таврического Национального университета имени В.И.Вернадского

№ от 2001 г.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………...
Инструкция по технике безопасности ……………………………………
Подготовка к лабораторным работам и их оформление ………………...
Графический метод представления результатов эксперимента ………...
Лабораторная работа №1 Измерение длин. Обработка результатов измерений ……………………
Лабораторная работа №2 Изучение статистических закономерностей, возникающих при проведении измерений ………………………………………..…………..
Дополнительная литература к лабораторным занятиям ……………...…

Введение

В процессе формирования научного мировоззрения важную роль играют лабораторные исследования, основу которых составляет эксперимент. Эксперимент представляет собой мощное средство получения новых знаний. Важными этапами любого эксперимента являются:

знание соответствующей теории;

умение работать на экспериментальной установке;

четко поставленное задание;

правильно проведенные измерения;

статистическая обработка экспериментальных данных;

получение искомой физической величины;

грамотное оформление проведенных исследований.

Для получения первичных знаний и навыков в проведении экспериментов проводится цикл вводных лабораторных работ по разделу «Механика» курса общей. В цикл входят две лабораторные работы, направленные на изучение теории измерений и статистической обработки экспериментальных данных.

Измерить величину – значит сравнить ее с однородной величиной, условно принятой за единицу измерений. Некоторые величины, например, линейные размеры тел, массу, время, можно измерять непосредственно при помощи соответствующих приборов. Такие измерения называются прямыми . Большинство же физических величин можно определить только по рабочим формулам, выражающих исходную величину через непосредственно измеряемые и табличные величины. Такие измерения называют косвенными .

Несовершенство измерительных приборов и органов чувств экспериментатора приводят к тому, что измерения всегда сопровождаются той или иной погрешностью и, следовательно, дает неточное значение измеряемой величины.

Знания численного значения какой-либо физической, определенной экспериментально, еще недостаточно для того, чтобы сделать вывод из эксперимента. Поэтому перед экспериментатором стоит задача не только измерения физической величины, но и оценка точности результата измерения.

Проведение занятий в лаборатории связано с работой на экспериментальных установках, поэтому предварительно необходимо изучить инструкцию по технике безопасности.

Материалы по разделу "Механика и молекулярная физика" (1 семестр) для студентов 1 курса (1 семестр) АВТИ, ИРЭ, ИЭТ, ИЭЭ, ИнЭИ (ИБ)

Материалы по разделу "Электричество и магнетизм" (2 семестр) для студентов 1 курса (2 семестр) АВТИ, ИРЭ, ИЭТ, ИЭЭ, ИнЭИ (ИБ)

Материалы по разделу "Оптика и атомная физика" (3 семестр) для студентов 2 курса (3 семестр) АВТИ, ИРЭ, ИЭТ, ИЭЭ и 3 курса (5 семестр) ИнЭИ (ИБ)

Материалы 4 семестр

Перечень лабораторных работ по общему курсу физики
Механика и молекулярная физика
1. Погрешности при физических измерениях. Измерение объема цилиндра.
2. Определение плотности вещества и моментов инерции цилиндра и кольца.
3. Изучение законов сохранения при соударении шаров.
4. Изучение закона сохранения импульса.
5. Определение скорости пули методом физического маятника.
6. Определение средней силы сопротивления грунта и изучение неупругого соударения груза и сваи на модели копра.
7. Изучение динамики вращательного движения твердого тела и определение момента инерции маятника Обербека.
8. Изучение динамики плоского движения маятника Максвелла.
9. Определение момента инерции маховика.
10. Определение момента инерции трубы и изучение теоремы Штейнера.
11. Изучение динамики поступательного и вращательного движения с помощью прибора Атвуда.
12. Определение момента инерции плоского физического маятника.
13. Определение удельной теплоты кристаллизации и изменения энтропии при охлаждении сплава олова.
14. Определение молярной массы воздуха.
15. Определение отношения теплоемкостей Сp/Cv газов.
16. Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха.
17. Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Стокса.
Электричество и магнетизм
1. Исследование электрического поля с помощью электролитической ванны.
2. Определение электрической емкости конденсатора баллистическим гальванометром.
3. Весы напряжения.
4. Определение емкости коаксиального кабеля и плоского конденсатора.
5. Изучение диэлектрических свойств жидкостей.
6 Определение диэлектрической проницаемости жидкого диэлектрика.
7. Изучение электродвижущей силы методом компенсации.
8 Определение индукции магнитного поля измерительным генератором.
9. Измерение индуктивности системы катушек.
10. Изучение переходных процессов в цепи с индуктивностью.
11. Измерение взаимной индуктивности.
12. Изучение кривой намагничивания железа по методу Столетова.
13. Ознакомление с осциллографом и изучение петли гистерезиса.
14. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона.
Волновая и квантовая оптика
1. Измерение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля.
2. Определение длины волны света методом колец Ньютона.
3. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.
4. Изучение дифракции в параллельных лучах.
5. Изучение линейной дисперсии спектрального прибора.
6. Изучение дифракции Фраунгофера на одной и двух щелях.
7. Экспериментальная проверка закона Малю.
8. Исследование линейных спектров испускания.
9 Изучение свойств лазерного излучения.
10 Определение потенциала возбуждения атомов по методу Франка и Герца.
11. Определение ширины запрещенной зоны кремния по красной границе внутреннего фотоэффекта.
12 Определение красной границы фотоэффекта и работы выхода электрона из металла.
13. Измерение температуры спирали лампы с помощью оптического пирометра.

(Все работы по механике)

Механика

№1. Физические измерения и вычисление их погрешностей

Ознакомление с некоторыми методами физических измерений и вычисление погрешностей измерений на примере определения плотности твердого тела правильной формы.

Скачать

№2. Определение момента инерции, момента сил и углового ускорения маятника Обербека

Определить момент инерции маховика (крестовины с грузами); определить зависимость момента инерции от распределения масс относительно оси вращения; определить момент силы, приводящий маховик во вращение; определить соответствующие значения угловых ускорений.

Скачать

№3. Определение моментов инерции тел с помощью трифилярного подвеса и проверка теоремы Штейнера

Определение моментов инерции некоторых тел методом крутильных колебаний с помощью трифиллярного подвеса; проверка теоремы Штейнера.

Скачать

№5. Определение скорости полета «пули» баллистическим методом с помощью унифилярного подвеса

Определение скорости полета «пули» с помощью крутильного баллистического маятника и явления абсолютно неупругого удара на основе закона сохранения момента импульса

Скачать

№6. Изучение законов движения универсального маятника

Определение ускорения свободного падения, приведенной длины, положения центра тяжести и моментов инерции универсального маятника.

Скачать

№9. Маятник Максвелла. Определение момента инерции тел и проверка закона сохранения энергии

Осуществить проверку закона сохранения энергии в механике; определить момент инерции маятника.

Скачать

№11. Исследование прямолинейного равноускоренного движения тел на машине Атвуда

Определение ускорения свободного падения. Определение момента «эффективной» силы сопротивления движения грузов

Скачать

№12. Исследование вращательного движение маятника Обербека

Экспериментальная проверка основного уравнения динамики вращательного движения твердого тела вокруг закрепленной оси. Определение моментов инерции маятника Обербека при различных положениях грузов. Определение момента «эффективной» силы сопротивления движения грузов.

Скачать

Электричество

№1. Исследование электростатического поля методом моделирования

Построение картины электростатических полей плоского и цилиндрического конденсаторов с помощью эквипотенциальных поверхностей и силовых линий поля; сравнение экспериментальных значений напряжения между одной из обкладок конденсатора и эквипотенциальными поверхностями с его теоретическими значениями.

Скачать

№3. Изучение обобщённого закона Ома и измерение электродвижущей силы методом компенсации

Изучение зависимости разности потенциалов на участке цепи, содержащем ЭДС, от силы тока; расчёт ЭДС и полного сопротивления этого участка.

Скачать

Магнетизм

№2. Проверка закона Ома для переменного тока

Определить омическое, индуктивное сопротивление катушки и емкостное сопротивление конденсатора; проверить закон Ома для переменного тока с различными элементами цепи

Скачать

Колебания и волны

Оптика

№3. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки

Ознакомление с прозрачной дифракционной решеткой, определение длин волн спектра источника света (лампы накаливания).

Скачать

Квантовая физика

№1. Проверка законов абсолютно черного тела

Исследование зависимостей: спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от температуры внутри печи; напряжения на термостолбике от температуры внутри печи с помощью термопары.