 |
|
Лабораторна робота №1
Міністерство освіти і науки України
ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ФІЗИКИ
(РОЗДІЛ «МЕХАНІКА»)
Харків 2015
Укладачі: Н. С. Шишко
І. Ф. Омеляненко
Л. В. Дехтярук
Передмова
«Фізика» відноситься до циклу природничо-наукової підготовки студентів у ХНУБА та відіграє важливу роль у набутті студентами загальнонаукових та професійних компетенцій та разом з іншими дисциплінами названого циклу, формує фундаментальне загальнонаукове підґрунтя вивчення курсів циклу професійної та практичної підготовки.
Майбутні інженери повинні не тільки ознайомитись з основними фізичними явищами та їх закономірностями, а й глибоко усвідомити їх сутність, щоб уміти використовувати у практичній діяльності. Тож, мета такої форми навчання як лабораторний практикум, надати студентам можливість дослідним шляхом перевірити основні фізичні закономірності та набути практичні навички роботи з експериментальним устаткуванням.
Дані методичні вказівки упорядковані згідно з робочою програмою курсу фізики для вищих навчальних закладів Ш-IV рівнів акредитації і покликані допомогти студентам у підготовці і виконанні лабораторних робіт, проведенні обчислень фізичних величин, знаходженні похибок результатів вимірювання. Відповідно до робочої програми курсу лабораторний практикум складається з робіт, які забезпечують вивчення шести розділів: механіка, молекулярна фізика та термодинаміка, електрика та магнетизм, коливання та хвилі, оптика, основи фізики атомів та ядер.
Зміст методичних вказівок до кожної лабораторної роботи включає теоретичну інформацію, відомості про обладнання і прилади, порядок виконання роботи та контрольні запитання. Теоретичний вступ, що містить короткий виклад основних явищ і закономірностей конкретної роботи, дозволяє студентові самостійно підготуватися до виконання лабораторної роботи і мати цілком чітку уяву про явище, яке вивчається. Для більш глибокого вивчення досліджуваних явищ необхідно звернутися до рекомендованої літератури.
Електронна версія робіт розміщена на сайті кафедри фізики за адресою: www.phisycs.khnuba.ucoz.ua. та електронному читальному залу ХНУБА.
Методика виконання лабораторних робіт
Виконання кожної лабораторної роботи складається з таких етапів:
· підготовка до виконання роботи;
· отримання допуску до виконання роботи;
· проведення експериментів;
· обробка результатів вимірювань та оформлення звіту;
· захист роботи.
Підготовка до виконання роботи проводиться до початку занять у час, відведений для самостійної роботи, і полягає:
· у вивченні теоретичного матеріалу за допомогою підручників і конспектів лекцій;
· у вивченні методики проведення роботи,
· в осмисленні контрольних запитань.
На початку заняття викладач перевіряє виконання цього етапу та надає допуск до виконання роботи.
Результати експериментальних вимірювань заносяться до таблиці і подаються викладачеві. Після їх затвердження експериментальну частину можна вважати завершеною.
Обробка результатів вимірювань полягає: в обчисленні значень величин, які потрібно визначити, та відповідних похибок; у побудові необхідних графічних залежностей згідно з завданням; в оформленні звіту. Порівняння отриманих результатів з табличними даними.
Оцінка результату виконання лабораторної роботи визначається на підставі її захисту. Мета захисту лабораторної роботи полягає у тому, що студент повинен підтвердити знання основних законів, які описують досліджуване явище, методики визначення основних величин, а також зробити правильні висновки щодо результатів експериментів.
Основні правила техніки безпеки при проведенні лабораторних робіт
1. До самостійного виконання лабораторних робіт студент може приступити після проходження інструктажу з проведення лабораторних робіт і засвоєння безпечних методів їх виконання, про що студент розписується в журналі по техніці безпеки. Цей підпис є також зобов'язанням відновити обладнання, яке вийшло з ладу з вини студента.
2. Перед виконанням роботи необхідно ретельно вивчити її опис.
3. Роботи слід виконувати тільки з дозволу викладача та в присутності лаборанта.
4. Вимірювальні прилади та інструмент необхідно використовувати тільки за прямим призначенням.
5. При проведенні експерименту категорично заборонено залишати робоче місце .
6. Після проведення експерименту слід переконатися, що всі прилади вимкнено з електромережі та здати їх лаборанту.
Правила оформлення лабораторного журналу
Лабораторний журнал повинен містить такі розділи:
1. Назва і мета роботи (надана у методичних вказівках до кожної роботи або формулюється на занятті).
2. Прилади і матеріали.
3. Теоретична частина (стисла інформація про тему, що її досліджується на занятті).
4. Принципова схема приладу, з необхідними поясненнями.
6. Основні розрахункові формули з поясненням величин.
7. Дослідні дані (у таблицях).
8. Розрахунки.
9. Оцінки точності вимірювань.
10. Графіки, побудовані на міліметровому папері за відповідним правилам.
11. Висновок - стислий підсумок про результати виконання роботи
Приблизний зміст висновку:
а) основні чисельні результати вимірювань,
б) похибка вимірювань, у разі відносної похибки більше 15% обов'язковий аналіз та зазначення причин, що призвели до зниження точності експерименту,
в) аналіз результатів:
• порівняння одержаних дослідних результатів (у тому числі графіків) з теоретичними
• порівняння отриманих експериментальних значень з табличними (обов'язкове посилання на джерела інформації)
• зіставлення їх розбіжностей з точністю вимірювань.
12. Письмові відповіді на контрольні запитання.
Лабораторна робота №1
ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ КІНЕМАТИКИ І ДИНАМІКИ ЗА ДОПОМОГОЮ МАШИНИ АТВУДА[1] ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОРЕННЯ ВІЛЬНОГО ПАДІННЯ.
Мета роботи: дослідження руху тіл під дією сили тяжіння; розрахунок прискорення вільного падіння за результатами дослідів; розрахунок реального прискорення системи з двох тягарців.
Прилади і обладнання: машина Атвуда з електромагнітним пускачем, фотоелектричними датчиками і мілісекундоміром, лінійка.
Опис приладу
Основні закони кінематики і динаміки можна експериментально перевіряти за допомогою машини Атвуда, схематично зображеної на рис.1.1.
Рис. 1.1. Машина Атвуда
На платформі 1 змонтовані вертикальна колона 2 і пульт керування 15 з мілісекундоміром. До колони 2 прикріплені нерухомий кронштейн 3, два рухомих – 4 і 5, а також втулка 6, на якій змонтовані електромагніт 7 і легенький шків 8. Через паз на ободі шківа проходить нитка 9, до кінців якої прив’язані тягарці 10 і 11 однакової маси. Кронштейни 4 і 5 можна переміщувати вздовж колони 2, фіксуючи в потрібному положенні. Це дозволяє змінювати шлях 
, на якому тягарці будуть рухатись рівноприскорено, і шлях 
, де тягарці рухаються рівномірно.
До кронштейна 5 прикріплені фотоелектричний датчик 13 і додатковий кільцеподібний кронштейн 12, який знімає з падаючого тягарця 10 додатковий тягарець Д.
Кронштейн 3 оснащено двома гумовими амортизаторами 16, що пом’якшують падіння тягарців 10 і 11, а також електричним датчиком 14. Кронштейни 4 і 5 мають покажчики розташування, а кронштейн 4 – ще й риску для точного розміщення нижньої частини тягарця 10 у початковому положенні. У цьому положенні при відтиснутій клавіші «ПУСК» електромагніт 7 утримує систему у стані спокою.
Завдання 1. ВИВЧЕННЯ РІВНОПРИСКОРЕННОГО РУХУ ТА ВИЗНАЧЕННЯ 