Virtuálne laboratórium virtuallab. Fyzikálne virtuálne laboratóriá

Materiál je súborom pre laboratórne cvičenia pre pracovný program vzdelávacej disciplíny ODP.02 „Fyzika“. Práca obsahuje vysvetlivky, hodnotiace kritériá, zoznam laboratórnych prác a didaktický materiál.

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

Ministerstvo všeobecného odborného vzdelávania

Sverdlovská oblasť

Štátna autonómna vzdelávacia inštitúcia

stredné odborné vzdelanie

Sverdlovská oblasť „Polytechnika Pervouralsk“

LABORATÓRNE PRÁCE

DO PRACOVNÉHO PROGRAMU

VZDELÁVACÍ DISCIPLÍN

ODP 02. FYZIKA

Pervouralsk

2013

Náhľad:

Vysvetlivka.

Laboratórne úlohy sú vypracované v súlade s pracovným programom disciplíny „Fyzika“.

Účel laboratórnej práce: formovanie predmetových a metasubjektových výsledkov zvládnutia študentmi hlavného vzdelávacieho programu základného kurzu fyziky.

Laboratórne úlohy:

Formulár správy o laboratórnej práci obsahuje:

1. Počet pracovných miest;
2. Účel práce;
3. Zoznam použitého zariadenia;
4. Sled vykonaných činností;
5. Inštalačný výkres alebo schéma;
6. Tabuľky a / alebo grafy na zaznamenávanie hodnôt;
7. Výpočtové vzorce.

Hodnotiace kritériá:

Zoznam laboratórnych prác.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 1.

„Stanovenie tuhosti pružiny“.

Cieľ: Stanovte tuhosť pružiny pomocou grafu pružná sila verzus predĺženie. Urobte záver o povahe tejto závislosti.

Vybavenie: statív, dynamometer, 3 závažia, pravítko.

Pokrok.

1. Zaveste závažie na pružinu dynamometra, zmerajte silu pružiny a predĺženie.
2. Potom pripevnite druhé k prvému závažiu. Opakujte merania.
3. Pripojte tretie k druhému závažiu. Merania zopakujte znova.

1. Vykreslite elastickú silu proti predĺženiu pružiny:

Fupr, N.

0 0,02 0,04 0,06 0,08 Δl, m

1. Z grafu nájdite priemernú elastickú silu a predĺženie. Vypočítajte priemernú hodnotu koeficientu elasticity:

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 2.

„Stanovenie koeficientu trenia“.

Cieľ: Koeficient trenia určte pomocou grafu závislosti trecej sily od hmotnosti tela. Urobte záver o pomere súčiniteľa klzného trenia a súčiniteľa statického trenia.

Vybavenie: tyč, dynamometer, 3 závažia s hmotnosťou 1 N, pravítko.

Pokrok.

1. Pomocou dynamometra zmerajte hmotnosť tyče P.
2. Položte lištu vodorovne na pravítko. Pomocou dynamometra zmerajte maximálnu statickú treciu silu Ffr 0 .
3. Rovnomerne pri posúvaní lišty po pravítku zmerajte posuvnú treciu silu Ftr.
4. Položte závažie na blok. Opakujte merania.
5. Pridajte druhú váhu. Opakujte merania.
6. Pridajte tretiu hmotnosť. Merania zopakujte znova.
7. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Zostrojte grafy trecej sily voči telesnej hmotnosti:

Fupr, N.

0 1,0 2,0 3,0 4,0 P, H

1. Z grafu nájdite priemerné hodnoty telesnej hmotnosti, statickej trecej sily a sily kĺzavého trenia. Vypočítajte priemerné hodnoty súčiniteľa statického trenia a súčiniteľa klzného trenia:

μ cf 0 = F cv.tr 0; μ av = F av.tr;

Rsr Rsr

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 3.

"Štúdium pohybu tela pôsobením niekoľkých síl."

Cieľ: Študujte pohyb tela pod vplyvom síl pružnosti a gravitácie. Urobte záver o splnení Newtonovho zákona II.

Vybavenie: statív, dynamometer, hmotnosť 100 g na závit, kruh papiera, stopky, pravítko.

Pokrok.

1. Závažie zaveste na šnúry pomocou trojnožky cez stred kruhu.
2. Vodorovne rozviňte lištu a pohybujte sa po okraji kruhu.

RF ovládanie

1. Zmerajte čas t, počas ktorého telo urobí najmenej 20 otáčok n.
2. Zmerajte polomer kruhu R.
3. Vezmite zaťaženie na hranicu kruhu, pomocou dynamometra zmerajte výslednú silu rovnajúcu sa pružnej sile pružiny F napr.
4. Pomocou Newtonovho zákona II vypočítajte dostredivé zrýchlenie:

F = m. a cs; a cs = v 2; v = 2. π. R; T = _ t _;

R T n

A cs = 4.π 2. R. n 2;

(π 2 môže byť rovné 10).

1. Vypočítajte výslednú silu m. a cs.
2. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 4.

„Meranie gravitačného zrýchlenia.“

Cieľ: Zmerajte gravitačné zrýchlenie pomocou kyvadla. Urobte záver o zhode získaného výsledku s referenčnou hodnotou.

Vybavenie: statív, guľa na vlákne, dynamometer, stopky, pravítko.

Pokrok.

1. Zaveste loptu na šnúru pomocou statívu.

1. Zatlačte loptu z rovnovážnej polohy.

1. Zmerajte čas t, počas ktorého kyvadlo vykoná najmenej 20 kmitov (jedna oscilácia je odchýlka v oboch smeroch od rovnovážnej polohy).

1. Zmerajte dĺžku zavesenia lopty l.

1. Pomocou vzorca pre periódu oscilácie matematického kyvadla vypočítajte gravitačné zrýchlenie:

T = 2.π. l; T = _ t _; _ t _ = 2.π. l; _ t 2 = 4.π 2. l

G n n g n 2 g

G = 4,π 2. l. n 2;

(π 2 môže byť rovné 10).

1. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 5.

"Experimentálny test zákona Gay-Lussaca."

Cieľ: Pozrite sa na izobarický proces. Urobte záver o implementácii zákona Gay-Lussac.

Vybavenie: skúmavka, pohár horúcej vody, pohár studenej vody, teplomer, pravítko.

Pokrok.

1. Vložte skúmavku otvoreným koncom hore do horúcej vody, aby ste v nej zohriali vzduch najmenej na 2 - 3 minúty. Zmerajte teplotu teplej vody t 1 .
2. Zatvorte otvor tuby palcom, vyberte skúmavku z vody a vložte ju do studenej vody prevrátením skúmavky. Pozor! Aby ste zabránili úniku vzduchu zo skúmavky, vyberte prst z otvoru skúmavky iba pod vodou.
3. Skúmavku s otvoreným koncom nadol nechajte niekoľko minút v studenej vode. Zmerajte teplotu studenej vody t 2 ... Pozorujte vzostup vody v skúmavke.

1. Po zastavení stúpania vyrovnajte povrch vody v skúmavke s povrchom vody v skle. Teraz je tlak vzduchu v skúmavke rovný atmosférickému tlaku, t.j. podmienka izobarického procesu P = const je splnená. Zmerajte výšku vzduchu v skúmavke l 2 .
2. Vyprázdnite vodu z tuby a zmerajte jej dĺžku l 1 .
3. Skontrolujte implementáciu zákona Gay-Lussac:

V1 = V2; V 1 = _ T 1.

T 1 T 2 V 2 T 2

Pomer objemov je možné nahradiť pomerom výšok vzduchových stĺpcov v skúmavke:

l 1 = T 1

L 2 T 2

1. Prepočítajte teplotu zo stupňov Celzia na absolútnu stupnicu: T = t + 273.
2. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 6.

„Meranie koeficientu povrchového napätia“.

Cieľ: Zmerajte koeficient povrchového napätia vody. Urobte záver o zhode získanej hodnoty s referenčnou hodnotou.

Vybavenie: pipeta s odstupňovaním, pohár vody.

Pokrok.

1. Pridajte vodu do pipety.

1. Nalejte vodu po kvapkách z pipety. Spočítajte počet kvapiek n zodpovedajúcich určitému objemu vody V (napríklad 0,5 cm 3 ) vyliali z pipety.

1. Vypočítajte koeficient povrchového napätia: σ = F , kde F = m. g; l = π .d

σ = m. g, kde m = ρ .V σ = ρ .V. g

π .d n π .d. n

ρ = 1,0 g / cm3 - hustota vody; g = 9,8 m / s 2 - gravitačné zrýchlenie; π = 3,14;

d = 2 mm - priemer hrdla kvapky, ktorý sa rovná vnútornej časti špičky pipety.

1. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Získanú hodnotu súčiniteľa povrchového napätia porovnajte s referenčnou hodnotou: σ ref. = 0,073 N / m.

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 7.

"Meranie modulu pružnosti gumy."

Cieľ: Určte modul pružnosti gumy. Urobte záver o zhode získaného výsledku s referenčnou hodnotou.

Vybavenie: statív, kus gumovej šnúry, sada závaží, pravítko.

Pokrok.

1. Zaveste gumovú šnúru za statív. Zmerajte vzdialenosť medzi značkami na kábli l 0 .
2. Na voľný koniec šnúry pripevnite závažia. Hmotnosť závažia sa rovná elastickej sile F, ktorá sa vyskytuje v korde počas ťahovej deformácie.
3. Pri deformácii šnúry zmerajte vzdialenosť medzi značkami l.

1. Vypočítajte modul pružnosti gumy podľa Hookeovho zákona: σ = E. ε, kde σ = F

- mechanické namáhanie, S =π. d 2 je plocha prierezu šnúry, d je priemer šnúry,

ε = Δl = (l - l 0) - relatívne predĺženie šnúry.

4. F = E. (l - l 0) E = 4. F. l 0, kde π = 3,14; d = 5 mm = 0,005 m.

π. d 2 l π.d 2. (l –l 0)

1. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Porovnajte získanú hodnotu modulu pružnosti s referenčnou hodnotou:

E ref. = 8. 10 8 Pa.

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 8.

"Štúdia závislosti prúdu od napätia."

Cieľ: Zostrojte charakteristiku I - V kovového vodiča pomocou získanej závislosti určte odpor rezistora a vyvodte záver o povahe charakteristiky I - V.

Vybavenie: Batéria galvanických článkov, ampérmeter, voltmetr, reostat, odpor, spojovacie vodiče.

Pokrok.

1. Odčítajte údaje z ampérmetra a voltmetra úpravou napätia na rezistore reostatom. Výsledky zapíšte do tabuľky:

1. Podľa údajov z tabuľky zostrojte charakteristiku I - V:

Ja, A.

U, B.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

1. Určte priemerné hodnoty prúdu Iav a napätia Uav pomocou charakteristiky I - V.

1. Vypočítajte odpor rezistora pomocou Ohmovho zákona:

Uav

R =.

Iav

1. Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 9.

"Meranie odporového odporu vodiča."

Cieľ: Určte odpor nikelínového vodiča a vyvodte záver, že získaná hodnota sa zhoduje s referenčnou hodnotou.

Vybavenie: Batéria galvanických článkov, ampérmeter, voltmetr, niklový drôt, pravítko, spojovacie vodiče.

Pokrok.

1) Zostavte reťaz:

A V

3) Zmerajte dĺžku drôtu. Výsledok zapíšte do tabuľky.

R = ρ. l / S - odpor vodiča; S = π. d 2 / 4 - plocha prierezu vodiča;

ρ = 3,14. d 2. U

4. I. l

6) Porovnajte túto hodnotu s referenčnou hodnotou pre rezistivitu niklu:

0,42 Ohm .. mm 2 / m.

7) Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 10.

"Štúdium sériového a paralelného pripojenia vodičov."

Cieľ: Urobte záver o splnení zákonov sériového a paralelného pripojenia vodičov.

Zariadenie : Batéria galvanických článkov, ampérmeter, voltmetr, dva odpory, prepojovacie vodiče.

Pokrok.

1) Zostavte reťaze: a) s konzistentným a b) paralelné pripojenie

Rezistory:

A V A V

R 1 R 2 R 1

2) Odčítajte údaje z ampérmetra a voltmetra.

R CR =;

A) Rtr = R1 + R2; b) R1. R2

R tr =.

(R1 + R2)

Výsledky zapíšte do tabuľky:

5) Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 11.

"Meranie EMF a vnútorného odporu zdroja prúdu."

Cieľ: Zmerajte EMF a vnútorný odpor zdroja prúdu, vysvetlite dôvod rozdielu medzi nameranou hodnotou EMF a nominálnou hodnotou.

Vybavenie: Zdroj prúdu, ampérmeter, voltmetr, reostat, kľúč, spojovacie vodiče.

Pokrok.

1) Zostavte reťaz:

A V

2) Odčítajte údaje z ampérmetra a voltmetra. Výsledky zapíšte do tabuľky.

3 ) Otvorte kľúč. Odčítajte údaje z voltmetra (EMF). Výsledok zapíšte do tabuľky. Porovnajte nameranú hodnotu EMF s nominálnou hodnotou: ε nom = 4,5 V.

I. (R + r) = e; I. R + I. r = ε; U + I. r = ε; I. r = ε - U;

ε - U

5) Výsledok vpíšte do tabuľky:

6) Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 12.

"Pozorovanie účinku magnetického poľa na prúd."

Cieľ: Pomocou pravidla ľavej ruky určte smer prúdu v odbočke. Urobte záver o tom, ako závisí smer sily Ampéra.

Vybavenie: Smyčkový drôt, batéria elektrochemických článkov, kľúč, spojovacie vodiče, oblúkový magnet, statív.

Pokrok.

1) Zostavte reťaz:

2) Priveďte magnet do slučky bez prúdu. Vysvetlite pozorovaný jav.

3) Priveďte severný pól magnetu (N) do slučky prúdom, potom južný pól (S). Ukážte na obrázku relatívnu polohu cievky a póly magnetu, uveďte smer sily ampéra, vektor magnetickej indukcie a prúd v cievke:

4) Opakujte experimenty a zmeňte smer prúdu v slučke:

S S

5 ) Urobte záver.

Náhľad:

Laboratórna práca č. 13.

"Pozorovanie odrazu svetla."

Cieľ:pozorovať jav odrazu svetla. Urobte záver o splnení zákona o odraze svetla.

Vybavenie:svetelný zdroj, obrazovka s štrbinou, ploché zrkadlo, uhlomer, štvorec.

Pokrok.

1. Nakreslite priamku, pozdĺž ktorej umiestnite zrkadlo.

3. Posvieťte lúčom svetla na zrkadlo. Označte incident a odrazené lúče dvoma bodmi. Po spojení bodov zostrojte dopadajúce a odrazené lúče v mieste dopadu bodkovanou čiarou obnovte kolmici na rovinu zrkadla.

1 1’

2 2’

3 3’

α γ

v centrelist).

A E

α

V.

β

D C

F

4. Na určenie indexu lomu používame zákon lomu svetla:

n =hriech α

hriech β

5. Vytvorte kruhsvojvoľnýpolomer (berte polomer kruhu ako je to možnéviac) so stredom v bode B.
6. Označte bod A priesečníka dopadajúceho lúča s kruhom a bod C priesečníku lámaného lúča s kruhom.
7. Z bodov A a C spustite kolmice na kolmicu na rovinu dosky. Výsledné trojuholníky BAE a BCD sú obdĺžnikové s rovnakými preponami BA a BC (polomer kruhu).
8. Pomocou mriežky získajte obrázky spektier na obrazovke; na to sa pozrite na vlákno žiarovky cez štrbinu na obrazovke.

1 max

b

φ a

0 max. (Štrbinový)

difrakčné

mriežkab

1 max

obrazovka

3. Pomocou pravítka na obrazovke zmerajte vzdialenosť od štrbiny k červenému maximu prvého rádu.
4. Vykonajte podobné meranie pre purpurovú výšku prvého rádu.
5. Vypočítajte vlnové dĺžky zodpovedajúce červenému a fialovému koncu spektra pomocou mriežkovej rovnice: d. hriech φ = k. λ, kde d je obdobie difrakčnej mriežky.

d =1 mm = 0,01 mm = 1. desať-2 mm = 1. desať-5 m; k = 1; hriech φ = tan φ =a(pre malé uhly).

100 b

λ = d.b

a

6. Porovnajte výsledky získané s referenčnými hodnotami: λk = 7,6. desať-7 m; λph = 4, 0,0. desať

   Laboratórna práca č. 16.

   „Pozorovanie čiarových spektier“.

   Cieľ:pozorovať a načrtnúť spektrá inertných plynov. Urobte záver o zhode získaných obrazov spektier so štandardnými obrázkami.

   Vybavenie:napájanie, vysokofrekvenčný generátor, spektrálne trubice, sklenená platňa, farebné ceruzky.

   Pokrok.

   1. Získajte obrázok o vodíkovom spektre. Za týmto účelom sledujte svetelný kanál spektrálnej trubice cez nerovnobežné okraje sklenenej dosky.
   2. Načrtnite spektrumvodík (H):

   400 600 800, nm

   3. Podobne získajte a načrtnite obrázky spektier:

   kryptón (Kr)

   400 600 800, nm

   hélium (nie)

   400 600 800, nm

   neón (Ne)

   1. Preložte stopy častíc do notebooku (cez sklo),ich umiestnením do rohov stránky.
   2. Určte polomery zakrivenia koľají RJa, R.II, R.III, R.IV... Za týmto účelom nakreslite dva akordy z jedného bodu trajektórie, postavtestrednýkolmici na akordy. Priesečníkom kolmíc je stred zakrivenia dráhy O. Zmerajte vzdialenosť od stredu k oblúku. Získané hodnoty zadajte do tabuľky.

   R R.

   O

   3. Určte špecifický náboj častice porovnaním so špecifickým nábojom protónu H11 q = 1.

   m

   Na nabitú časticu v magnetickom poli pôsobí Lorentzova sila: Fl = q. B. v. Táto sila dodáva častici dostredivé zrýchlenie: q. B. v = m.v2 qproporcionálne1 .

   R m R.

   -

   1,00

   II

   Deuteron H.12

   0,50

   III

   Triton H.13

   0,33

   IV

   α - He častica24

   0,50

   5. Urobte záver.
   
   

   Vizuálna fyzika poskytuje učiteľovi možnosť nájsť najzaujímavejšie a najefektívnejšie vyučovacie metódy, vďaka ktorým sú hodiny zaujímavé a intenzívnejšie.

   Hlavnou výhodou vizuálnej fyziky je možnosť demonštrácie fyzikálnych javov v širšej perspektíve a ich komplexné štúdium. Každá práca pokrýva veľký objem vzdelávacích materiálov, a to aj z rôznych odvetví fyziky. To poskytuje množstvo príležitostí na konsolidáciu interdisciplinárnych prepojení, na zovšeobecnenie a systematizáciu teoretických znalostí.

   Interaktívna práca z fyziky by sa mala vykonávať v triede formou workshopu pri výklade nového materiálu alebo na konci štúdia určitej témy. Ďalšou možnosťou je vykonávať prácu mimo vyučovacích hodín, vo voliteľných, individuálnych hodinách.

   Virtuálna fyzika(alebo fyzika online) je nový a jedinečný smer vo vzdelávacom systéme. Nie je žiadnym tajomstvom, že 90% informácií sa do nášho mozgu dostáva prostredníctvom zrakového nervu. A nie je prekvapujúce, že kým sa človek neuvidí, nebude schopný jasne pochopiť povahu určitých fyzických javov. Preto musí byť proces učenia podporovaný vizuálnymi materiálmi. A je úžasné, keď môžete nielen vidieť statický obrázok znázorňujúci fyzikálny jav, ale aj sa na tento jav pozrieť v pohybe. Tento zdroj umožňuje učiteľom ľahkým a uvoľneným spôsobom vizuálne ukázať nielen akcie základných fyzikálnych zákonov, ale tiež pomôcť vykonávať online laboratórnu prácu vo fyzike vo väčšine sekcií všeobecného vzdelávacieho programu. Ako teda napríklad môžete slovami vysvetliť princíp križovatky p-n? Iba tým, že dieťaťu ukážete animáciu tohto procesu, mu bude všetko hneď jasné. Alebo môžete jasne ukázať proces prechodu elektrónov, keď sa sklo trie o hodváb, a potom bude mať dieťa menej otázok o povahe tohto javu. Vizuálne pomôcky navyše pokrývajú takmer všetky oblasti fyziky. Chcete napríklad vysvetliť mechaniku? Tu sú animácie znázorňujúce druhý Newtonov zákon, zákon zachovania hybnosti pri zrážke telies, pohyb telies v kruhu pod pôsobením gravitácie a pružnosti atď. Ak chcete študovať sekciu optiky, nemôže to byť jednoduchšie! Experimenty s meraním vlnovej dĺžky svetelnej vlny pomocou difrakčnej mriežky, pozorovania kontinuálnych a čiarových emisných spektier, pozorovania interferencie a difrakcie svetla a mnoho ďalších experimentov sú názorne ukázané. A čo elektrina? A táto časť dostala niekoľko vizuálnych pomôcok, napríklad existuje experimenty na štúdium Ohmovho zákona pre kompletný obvod, prieskum zmiešaného vodiča, elektromagnetickú indukciu atď.

   Proces učenia sa teda zmení z „povinnosti“, na ktorú sme všetci na hru zvyknutí. Pre dieťa bude zaujímavé a zábavné pozerať sa na animácie fyzických javov, a to nielen zjednoduší, ale aj urýchli proces učenia. Okrem iného môže byť dieťa schopné poskytnúť ešte viac informácií, ako by mohlo dostať pri bežnej forme vzdelávania. Navyše mnohé animácie môžu úplne nahradiť niektoré laboratórne prístroje preto je ideálny pre mnoho vidieckych škôl, kde bohužiaľ nie vždy nájdete ani Brownov elektromer. Čo však môžem povedať, mnohé zariadenia nie sú ani v bežných školách vo veľkých mestách. Snáď zavedením takýchto vizuálnych pomôcok do povinných učebných osnov získame po ukončení štúdia záujem o fyziku, z ktorej sa nakoniec stanú mladí vedci, z ktorých niektorí budú môcť robiť skvelé objavy! Oživí sa teda vedecká éra veľkých ruských vedcov a naša krajina opäť, podobne ako v sovietskych časoch, vytvorí jedinečné technológie, ktoré predbehli dobu. Preto si myslím, že je potrebné takéto zdroje čo najviac popularizovať, informovať o nich nielen učiteľov, ale aj samotných študentov, pretože mnohé z nich bude zaujímavé študovať fyzikálne javy nielen v triede v škole, ale aj doma vo svojom voľnom čase a táto stránka im dáva takú príležitosť! Fyzika online je to zaujímavé, informatívne, vizuálne a ľahko dostupné!

   Vizuálna fyzika poskytuje učiteľovi možnosť nájsť najzaujímavejšie a najefektívnejšie vyučovacie metódy, vďaka ktorým sú hodiny zaujímavé a intenzívnejšie.

   Hlavnou výhodou vizuálnej fyziky je možnosť demonštrácie fyzikálnych javov v širšej perspektíve a ich komplexné štúdium. Každá práca pokrýva veľký objem vzdelávacích materiálov, a to aj z rôznych odvetví fyziky. To poskytuje množstvo príležitostí na konsolidáciu interdisciplinárnych prepojení, na zovšeobecnenie a systematizáciu teoretických znalostí.

   Interaktívna práca z fyziky by sa mala vykonávať v triede formou workshopu pri výklade nového materiálu alebo na konci štúdia určitej témy. Ďalšou možnosťou je vykonávať prácu mimo vyučovacích hodín, vo voliteľných, individuálnych hodinách.

   Virtuálna fyzika(alebo fyzika online) je nový a jedinečný smer vo vzdelávacom systéme. Nie je žiadnym tajomstvom, že 90% informácií sa do nášho mozgu dostáva prostredníctvom zrakového nervu. A nie je prekvapujúce, že kým sa človek neuvidí, nebude schopný jasne pochopiť povahu určitých fyzických javov. Preto musí byť proces učenia podporovaný vizuálnymi materiálmi. A je úžasné, keď môžete nielen vidieť statický obrázok znázorňujúci fyzikálny jav, ale aj sa na tento jav pozrieť v pohybe. Tento zdroj umožňuje učiteľom ľahkým a uvoľneným spôsobom vizuálne ukázať nielen akcie základných fyzikálnych zákonov, ale tiež pomôcť vykonávať online laboratórnu prácu vo fyzike vo väčšine sekcií všeobecného vzdelávacieho programu. Ako teda napríklad môžete slovami vysvetliť princíp križovatky p-n? Iba tým, že dieťaťu ukážete animáciu tohto procesu, mu bude všetko hneď jasné. Alebo môžete jasne ukázať proces prechodu elektrónov, keď sa sklo trie o hodváb, a potom bude mať dieťa menej otázok o povahe tohto javu. Vizuálne pomôcky navyše pokrývajú takmer všetky oblasti fyziky. Chcete napríklad vysvetliť mechaniku? Tu sú animácie znázorňujúce druhý Newtonov zákon, zákon zachovania hybnosti pri zrážke telies, pohyb telies v kruhu pod pôsobením gravitácie a pružnosti atď. Ak chcete študovať sekciu optiky, nemôže to byť jednoduchšie! Experimenty s meraním vlnovej dĺžky svetelnej vlny pomocou difrakčnej mriežky, pozorovania kontinuálnych a čiarových emisných spektier, pozorovania interferencie a difrakcie svetla a mnoho ďalších experimentov sú názorne ukázané. A čo elektrina? A táto časť dostala niekoľko vizuálnych pomôcok, napríklad existuje experimenty na štúdium Ohmovho zákona pre kompletný obvod, prieskum zmiešaného vodiča, elektromagnetickú indukciu atď.

   Proces učenia sa teda zmení z „povinnosti“, na ktorú sme všetci na hru zvyknutí. Pre dieťa bude zaujímavé a zábavné pozerať sa na animácie fyzických javov, a to nielen zjednoduší, ale aj urýchli proces učenia. Okrem iného môže byť dieťa schopné poskytnúť ešte viac informácií, ako by mohlo dostať pri bežnej forme vzdelávania. Navyše mnohé animácie môžu úplne nahradiť niektoré laboratórne prístroje preto je ideálny pre mnoho vidieckych škôl, kde bohužiaľ nie vždy nájdete ani Brownov elektromer. Čo však môžem povedať, mnohé zariadenia nie sú ani v bežných školách vo veľkých mestách. Snáď zavedením takýchto vizuálnych pomôcok do povinných učebných osnov získame po ukončení štúdia záujem o fyziku, z ktorej sa nakoniec stanú mladí vedci, z ktorých niektorí budú môcť robiť skvelé objavy! Oživí sa teda vedecká éra veľkých ruských vedcov a naša krajina opäť, podobne ako v sovietskych časoch, vytvorí jedinečné technológie, ktoré predbehli dobu. Preto si myslím, že je potrebné takéto zdroje čo najviac popularizovať, informovať o nich nielen učiteľov, ale aj samotných študentov, pretože mnohé z nich bude zaujímavé študovať fyzikálne javy nielen v triede v škole, ale aj doma vo svojom voľnom čase a táto stránka im dáva takú príležitosť! Fyzika online je to zaujímavé, informatívne, vizuálne a ľahko dostupné!

   ​ Ako dokončiť a zariadiť laboratórne práce

   Pri štúdiu fyziky sa študenti musia naučiť, ako vykonávať a správne navrhovať laboratórne práce. Hlavnou vecou v prvých hodinách fyziky je naučiť študentov zoznámiť sa so základnými technikami vykonávania fyzikálnych meraní a pravidlami spracovania výsledkov. Zároveň je potrebné rozvíjať určité schopnosti, ktoré sú predpokladom ďalšej úspešnej práce na hodinách fyziky. Cieľom laboratórnej práce je hlbšie porozumenie študentom fyzikálnych javov a zákonitostí. Túto úlohu je možné úspešne vyriešiť iba vtedy, ak sa laboratórna práca vykonáva s dostatočným pochopením podstaty študovaných javov. Preto je domáca príprava na laboratórne práce jednou z najdôležitejších etáp.

   Príprava na laboratórne práce.

   Pri príprave na prácu sa odporúča dodržiavať nasledujúci plán.

   Prečítajte si popis práce od začiatku do konca bez toho, aby ste sa museli zaoberať odvodzovaním vzorcov. Úlohou prvého čítania je zistiť, čo je účelom laboratórnej práce, aký fyzikálny zákon alebo jav sa v tejto práci študuje a akou metódou sa vykonáva.

   Prečítajte si učebnicový materiál súvisiaci s touto prácou. Analyzujte výstup vzorca podľa učebnice (ak je to potrebné). Odpovede na bezpečnostné otázky nájdete na konci popisu práce (ak existuje).

   Zvážte podľa učebnice zariadenie a princíp fungovania zariadení, ktoré sa budú používať pri práci.

   Zistite, aké fyzikálne veličiny a s akou presnosťou sa budú priamo merať a aké sú ich názvy.

   Pri popise laboratórnych prác v učebnici zvážte schematický diagram experimentu a tabuľku, do ktorej budú zapísané výsledky meraní. Ak tabuľka nie je v práci, nakreslite ju.

   Zamyslite sa nad tým, aký konečný výsledok a záver by ste mali dosiahnuť v tejto laboratórnej práci.

   Laboratórne práce.

   Pri práci by ste sa mali najskôr zoznámiť so zariadeniami. Je potrebné stanoviť ich súlad s popisom, dodržať postupnosť akcií odporúčaných v popise zariadenia, aby sa zariadenie pripravilo na prevádzku. Určte hodnotu delenia stupnice zariadenia a jeho chybu merania. Ďalej by mal byť vykonaný predbežný experiment s cieľom pozorovať kvalitatívne študovaný jav a posúdiť limity nameraných hodnôt. Po dokončení prípravy môžete začať merať. Malo by sa pamätať na to, že akékoľvek meranie, ak je to možné, sa musí vykonať viac ako raz.

   Merania vykonávané prístrojmi sa zaznamenávajú bezprostredne po ich vykonaní v podobe, v akej boli načítané z prístrojovej stupnice - bez akýchkoľvek prepočtov na súčiniteľ stupnice (ak existuje) alebo sústavu jednotiek. Merné jednotky (multiplikátor) by mali byť zaznamenané v nadpise príslušnej tabuľky alebo v stĺpci s výsledkami merania. Všetky záznamy počas laboratórnych prác by mali byť uchovávané výlučne v zošite na laboratórne práce (môžete tiež na koncepte alebo špeciálne pripravenom formulári (protokol) na hrubé poznámky. Tento formulár je koncept a zápisník je čistou kópiou. Mal by byť byť vedené čo najpresnejšie. Laboratórna práca, vykonaná práca je formalizovaná podľa pokynov na jej implementáciu.

   Laboratórny dizajn.

   Negramotné pracovné záznamy o poradí laboratórnych prác a výsledkoch meraní môžu negovať všetku vykonanú prácu.

   Naučiť sa správne vykonávať laboratórne práce v zošite nie je ťažké, stačí len starostlivo dodržať niektoré základné požiadavky. Je dovolené zaznamenávať výsledky počas laboratórnych prác ako do zošita, tak aj na samostatné podpísané listy.

   Pri laboratórnych prácach je veľmi dôležité okamžite zaznamenať všetko, čo bolo vykonané.Všetky priame merania sa majú zaznamenať okamžite a bez akejkoľvek manipulácie iba s perom. Z tohto pravidla neexistujú žiadne výnimky. Záznamy by mali byť také, aby ich bolo možné po určitom čase ľahko pochopiť. Bežnými chybami sú napríklad nejednoznačnosť a nejednoznačnosť. Písmená a čísla musia byť napísané zrozumiteľne.

   Zvyk opravovať čísla je nepriateľom jasnosti. Nenúťte svojho učiteľa, ktorý vám kontroluje poznámky v zošite, ani seba, aby ste lámali hlavu nad opravenými číslami.

   Pred zápisom výsledku merania nevykonávajte v hlave žiadne, ani najjednoduchšie výpočty.

   Nezabudnite si v prípade potreby nakresliť do notebooku výkres alebo inštalačný diagram. Existuje jedno staré čínske príslovie: „Jeden obrázok je lepší ako tisíc slov.“ Kresbu a nápisy na ňu je potrebné vykonať ceruzkou, aby ste na opravu chýb mohli použiť gumu.

   Ak je možné vykonať predbežné výpočty bez chýb, musí sa to urobiť, aby sa zabezpečilo správne vykonanie experimentu. Ak je možné v práci zostaviť rozvrh, musí sa to urobiť. Na grafoch je príčina obvykle zobrazená horizontálne a následok vertikálne.

   Takže správne formované by mala obsahovať nasledujúce sekcie.

   Názov diela a jeho číslo.

   Zariadenie.

   Údaje na výpočet chyby merania.

   Účel práce (nemusíte ju písať. Je formulovaný v učebnici).

   Výkres alebo schéma inštalácie so symbolmi nameraných hodnôt použitých v práci (ak je to potrebné).

   Poradie práce.

   Výsledky všetkých priamych meraní.

   a) záznamy o výsledkoch meraní by nemali podliehať rôznym interpretáciám;

   b) prečiarknuť zdanlivo chybné položky, aby ich bolo možné v prípade potreby prečítať;

   c) nedovoliť podkopávanie a zahmlievanie záznamov, nedovoliť prepisovanie vykonanej práce. To vedie k možnej strate informácií a vylučuje možnosť falšovania výsledkov.

   Výsledky meraní a výpočtov (bez chýb) vo forme tabuliek.

   Grafy

   Záver (musí zodpovedať účelu práce). Na výstupe uveďte chybu merania.

   Kritériá hodnotenia laboratórnej práce.

   Hodnotenie „5“ je stanovená, ak študent vykonáva prácu v plnom rozsahu v súlade s požadovaným sledom experimentov a meraní, nezávisle a racionálne zostavuje potrebné vybavenie, všetky experimenty vykonáva v podmienkach a režimoch, ktoré zabezpečujú správne výsledky a závery, dodržiava požiadavky bezpečnostných predpisov , správne a presne vykonáva všetky záznamy, tabuľky, obrázky, výkresy, grafy, správne vykonáva analýzu chýb.

   Hodnotenie "4" sa uvedie, ak sú splnené všetky požiadavky na skóre „5“, ale vyskytli sa dva alebo tri nedostatky, nie viac ako jedna zásadná chyba a jeden nedostatok

   Hodnotenie „3“ je nastavený, ak práca nie je dokončená úplne, ale objem jej vykonanej časti vám umožňuje získať správny výsledok a záver alebo ak sa počas experimentu a merania vyskytli chyby

   Hodnotenie „2“ sa kladie, ak práca nie je dokončená úplne, alebo objem dokončenej časti práce neumožňuje urobiť správne závery, alebo ak boli experimenty, merania, výpočty, pozorovania vykonané nesprávne.

   Vo všetkých prípadoch sa skóre zníži, ak študent nedodržal bezpečnostné pravidlá!

   Hrubé chyby:

   nevedomosť definície základných pojmov, zákonov, pravidiel, základných ustanovení teórie, vzorcov, všeobecne uznávaných symbolov na označenie fyzikálnych veličín, jednotiek ich merania;

   neschopnosť v odpovedi zvýraznite hlavnú vec;

   neschopnosť aplikovať znalosti na riešenie problémov a vysvetľovať fyzikálne javy, nesprávne formulované otázky problému alebo nesprávne vysvetlenia priebehu jeho riešenia, neznalosť metód na riešenie problémov podobných tým, ktoré boli predtým riešené v triede, chyby vykazujúce nesprávne pochopenie stavu problém alebo nesprávna interpretácia riešenia;

   neschopnosť čítať a vytvárať grafy a koncepty;

   neschopnosť pripraviť inštaláciu alebo laboratórne zariadenie na prevádzku, vykonať experiment, potrebné výpočty alebo použiť získané údaje na vyvodenie záverov;

   neopatrný postoj k laboratórnym zariadeniam a meracím prístrojom;

   neschopnosť určiť odčítanie meracieho zariadenia;

   porušenie požiadavky pravidiel bezpečnej práce pri vykonávaní experimentu.

   Hrubé chyby:

   nepresnosť formulácie, definície, koncepty, zákony, teórie spôsobené neúplným pokrytím hlavných znakov definovaného konceptu, chyby spôsobené nedodržaním podmienok na vykonanie experimentu alebo meraní;

   chyby v legende o schematických diagramoch, nepresnosti vo výkrese, grafy, diagramy;

   prejsť alebo nepresný názov názvov merných jednotiek fyzikálnych veličín;

   iracionálne výber priebehu riešenia.

   Chyby merania.

   Realizácia laboratórnych a praktických prác z fyziky je spojená s meraním rôznych fyzikálnych veličín a následným spracovaním ich výsledkov. Meranie je operácia porovnania veľkosti skúmaného objektu s veľkosťou jedného objektu (aleboMeranie - zistenie hodnoty fyzikálnej veličiny empiricky pomocou prostriedkov). Napríklad meter je braný ako jednotka dĺžky a v dôsledku merania dĺžky určitého segmentu je určené, koľko metrov je v tomto segmente obsiahnutých. Vo fyzike a technológii neexistujú žiadne úplne presné nástroje a iné meracie prístroje, preto neexistujú žiadne úplne presné výsledky meraní. Stále však musíte merať. Ako veľmi môžete dôverovať získaným výsledkom?

   Je obvyklé rozlišovaťpriame a nepriame merania . S priamym Pri meraní sa vykonáva priame porovnanie veľkosti meraného objektu s veľkosťou jedného objektu. Inými slovami, toto je meranie, v ktorom je výsledok priamo v procese čítania zo stupnice (alebo odčítania digitálneho zariadenia). V dôsledku toho sa požadovaná hodnota zistí priamo podľa hodnôt meracieho zariadenia, napríklad objemu - podľa hladiny kvapaliny v odmernom valci (kadičke), hmotnosti - podľa napätia pružiny dynamometra , atď. Priama chyba merania (indikovaná∆ ) závisí iba od kvality meracieho zariadenia. V učebnici fyziky pre siedmy ročník od autora A.V. Peryshkin zavádza koncept chyby merania (strana 11 učebnice):chyba merania isа sa rovná polovici delenia stupnice meracieho zariadenia a že pri zaznamenávaní nameranej hodnoty, berúc do úvahy chybu, by ste mali použiť vzorec

   А = výsledok meraní + ∆а.

   V 10. ročníku je tento koncept formulovaný odlišne: chyba priameho merania je súčtom inštrumentálnej chyby zariadenia∆ a A. a chyby čítaniaО А ... Autor učebnice 7. ročníka pravdepodobne použil takzvané pravidlo „zanedbateľných chýb“:obe zložky chyby priameho merania by sa mali vziať do úvahy iba vtedy, ak sú blízko seba. Akýkoľvek z týchto výrazov možno zanedbať, ak nepresahuje 1/3 - 1/4 druhého.

   Inštrumentálne

   chyba

   +

   Študentský vládca

   Až 30 cm

   1 mm

   1 mm

   Kreslenie pravítka

   Až 50 cm

   1 mm

   0,2 mm

   Pravítko na náradie (oceľ)

   Až 30 cm

   1 mm

   0,1 mm

   Predvádzací vládca

   100 cm

   1 cm

   0,5 cm

   Meracia páska

   150 cm

   0,5 cm

   0,25 cm

   Odmerný valec

   Až 250 ml

   1 ml

   1 ml

   Strmene

   150 mm

   0,1 mm

   0,05 mm

   Mikrometer

   25 mm

   0,01 mm

   0,005 mm

   Tréningový dynamometer

   4 N.

   0,1 N

   0,05 N.

   Mechanické stopky

   0-30 minút

   0,2 s

   1 s za 30 min

   Elektronické stopky

   100 s

   0,01 s

   0,01 s

   Aneroidný barometer

   720-780 mm Hg

   1 mm Hg

   3 mm Hg

   Alkoholový teplomer

   0-100 ° C

   1 oC

   1 oC

   Školský ampérmeter

   2 A.

   0,1 A

   0,05 A.

   Školský voltmetr

   6 palcov

   0,2V

   0,1

   V 7. ročníku by mal byť koncept chyby merania zavedený inak:chyba merania isа sa rovná inštrumentálnej chybe meracieho zariadenia. Pretože pri meraniach vykonávaných v laboratórnych prácach stupňa 7 sa používajú dokonca jednoduché, ale stále meracie prístroje (pravítko, meracia páska, merací valec, dynamometer atď.),

   Inštrumentálna chyba meracích prístrojov, napríklad pre lineárne rozmery, je obvykle na samotnom prístroji označená ako absolútna chyba alebo ako dielik stupnice. Ak to nie je na zariadení, potom sa to rovná polovici ceny najmenšej divízie. Rozdelenie stupnice nástrojov je spravidla v súlade s inštrumentálnou chybou. Pri prístrojoch s digitálnym odčítaním nameraných hodnôt je metóda výpočtu chyby uvedená v pasových údajoch prístroja. Ak tieto údaje chýbajú, ako absolútna chyba sa považuje hodnota rovnajúca sa polovici poslednej digitálnej číslice indikátora. Chyba čítania∆oA vzhľadom na skutočnosť, že ukazovateľ zariadenia sa nie vždy presne zhoduje s dielikmi stupnice (napríklad šípka na stupnici dynamometra, voltmetr). V tomto prípade chyba čítania nepresiahne polovicu hodnoty delenia stupnice a chyba čítania sa tiež berie ako polovica hodnoty deleniaО А = s / 2, kde s je delenie stupnice meracieho zariadenia. Chybu odčítania je potrebné vziať do úvahy iba vtedy, ak je počas merania ukazovateľ prístroja medzi dielikmi vyznačenými na stupnici prístroja. Hovoriť nemá zmysel, a ešte viac pokúšať sa vziať do úvahy chyby čítania digitálnych zariadení. Obe zložky chyby priameho merania by sa mali vziať do úvahy iba vtedy, ak sú blízko seba.
   V školskej laboratórnej praxi sa metódy matematickej štatistiky pri meraní prakticky nepoužívajú. Preto je pri vykonávaní laboratórnych prác potrebné určiť maximálne chyby merania fyzikálnych veličín.

   Oveľa častejšie sa však merania vykonávajú nepriamo, napríklad plocha obdĺžnika je určená meraním dĺžok jeho strán, - meraním hmotnosti a objemu atď. Vo všetkých týchto prípadoch sa požadovaná nameraná hodnota získa príslušnými výpočtami.Nepriame meranie - stanovenie hodnoty fyzikálnej veličiny pomocou vzorca, ktorý ju spája s inými fyzikálnymi veličinami určenými priamymi meraniami.

   Výsledok akéhokoľvek merania vždy obsahuje nejakú chybu. Úloha meraní preto zahŕňa nielen nájdenie samotnej hodnoty, ale aj posúdenie chyby povolenej počas merania. Ak nie je vykonaný odhad chyby vo výsledku fyzického merania, potom môžeme predpokladať, že nameraná hodnota je vo všeobecnosti neznáma, pretože chyba môže byť, spravidla povedané, rovnakého rádového rozsahu ako samotná nameraná hodnota alebo ešte viac. Toto je rozdiel medzi fyzickými meraniami a domácimi alebo technickými meraniami, pri ktorých je na základe praktických skúseností vopred známe, že zvolený merací prístroj poskytuje prijateľnú presnosť a vplyv náhodných faktorov na výsledok merania je v porovnaní s ním zanedbateľný. na hodnotu delenia použitého nástroja.

   Je obvyklé rozdeľovať chyby vo fyzikálnych meraniach na systematické, náhodné a hrubé. Systematické chyby sú spôsobené faktormi, ktoré pôsobia rovnako, keď sa rovnaké merania opakujú mnohokrát. Systematické chyby sú skryté v nepresnosti samotného prístroja a nezohľadňujú sa faktory vo vývoji metódy merania. Hodnota systematickej chyby zariadenia je spravidla uvedená v jeho technickom pase. Pokiaľ ide o metódu merania, všetko tu závisí od kvalifikácie experimentátora. Aj keď celková systematická chyba vo všetkých meraniach vykonaných v rámci tohto experimentu vždy povedie k zvýšeniu alebo zníženiu správneho výsledku, znak tejto chyby nie je známy. Túto chybu preto nemožno opraviť, ale je potrebné túto chybu pripísať konečnému výsledku merania.

   Náhodné chyby vďačia svojmu pôvodu z niekoľkých dôvodov, ktorých účinok nie je v každom experimente rovnaký a nemožno ich brať do úvahy. Majú rôzny význam, aj keď sa merania vykonávajú rovnakým spôsobom, to znamená, že sú náhodné. Povedzme si, čo sa robín opakované merania rovnakého množstva. Ak sa vykonávajú rovnakou metódou, za rovnakých podmienok a s rovnakým stupňom starostlivosti, potom sa také merania nazývajú rovnaká presnosť.

   Tretím typom chyby, s ktorou sa musíme vysporiadať, sú hrubé chyby alebo omyly. Hrubá chyba merania sa chápe ako chyba, ktorá za daných podmienok výrazne prevyšuje očakávanú chybu. Môže sa to stať v dôsledku nesprávneho používania zariadenia, nesprávneho zaznamenávania nameraných hodnôt zariadenia, chybného odčítania, nezohľadnenia multiplikátora stupnice atď.

   Výpočet chýb.

   Predstavíme notáciu: A, B, .... -fyzikálne veličiny. Apríl -približné fyzikálne množstvo , t.j. hodnota získaná priamymi alebo nepriamymi meraniami. Pripomeňme si toabsolútna chyba približný počet je rozdiel medzi týmto číslom(Odmerané) a jeho presný význam(Bocian) Navyše, presná hodnota ani absolútna chyba nie sú v zásade známe a podliehajú hodnoteniu na základe výsledkov meraní.

   ∆ A = Aizm - Bocian

   Relatívna chyba (εа) približné číslo (meranie fyzikálnej veličiny) je pomer absolútnej chyby približného čísla k tomuto číslu samotnému.

   εА = ∆А / Aizm

   Maximálna absolútna chyba priame merania sú súčtom absolútnej inštrumentálnej chyby a absolútnej chyby čítania bez ďalších chýb:
   ∆A = ∆uA + ∆uA

   ∆a A -absolútna inštrumentálna chyba , určené konštrukciou zariadenia (chyba meracích prístrojov). Nájdené v tabuľkách.
   ∆ a A -absolútna chyba čítania (vyplýva z nedostatočne presného odčítania hodnôt meracích prístrojov), vo väčšine prípadov sa rovná polovici delenia stupnice; pri meraní času - hodnota delenia stopiek alebo hodín.

   Absolútna chyba merania sa zvyčajne zaokrúhľuje na jedno významné číslo (∆A ~ 0,18 = 0,20). Číselná hodnota výsledku merania sa zaokrúhli tak, aby jeho posledná číslica bola na rovnakom mieste ako chybová číslica (A ~ 12,323 = 12,30).

   Vzorce na výpočet relatívnych chýb pre rôzne prípady sú uvedené v tabuľke.

   Ako môžem použiť túto tabuľku?

   Nechajme napríklad fyzickú veličinuρ vypočítané podľa vzorca:

   ρ = m / V ... Hodnotym aV. zistené priamymi meraniami pri laboratórnych prácach. Ich absolútne chyby sú rovnaké∆m = ∆ am + .Оm a∆V = ∆ aV. + VоV ... Gj Nahradenie získaných hodnôt∆m a∆V, m aV. do vzorca dostaneme približnú hodnotu∆ρ = ∆m / ∆V. Náhrada obdobnám aV. do vzorca dostaneme hodnotuρpr ... Ďalej by ste mali vypočítať relatívnu chybu výsledkuερ ... To sa dá urobiť pomocou príslušného vzorca zo štvrtého riadka tabuľky.ερ = εm + εV = ∆m / m + ∆V / V

   Pretože vzhľadom na prítomnosť náhodných chýb sú výsledky meraní svojou povahou tiež náhodnými premennými, skutočnou hodnotouρist nameranú hodnotu nie je možné špecifikovať. Je však možné nastaviť určitý interval hodnôt meranej veličiny blízko hodnoty získanej ako výsledok meraní.ρ pr , ktorý s určitou pravdepodobnosťou obsahujeρist . ρpr - ∆ρ ≤ ρstr ≤ ρpr + ∆ρ.

   Potom môže byť konečný výsledok meraní hustoty zapísaný nasledovne:

   ρst = ρpr ± ∆ρ

   Problém s odhadom najlepšej hodnotyρist a stanovenie limitov rozsahu z výsledkov meraní je vecou matematickej štatistiky. Ale toto je samostatný rozhovor ...

   O numerických výpočtoch

   Pri výpočte zvyčajne používajú mikro kalkulačku, v dôsledku čoho na indikátore v odpovedi automaticky získa toľko čísel, koľko sa na ne zmestí. To vytvára dojem prílišnej presnosti výsledku. Výsledky meraní sú zároveň približnými číslami. Pripomeňme (pozri napríklad M.Ya. Vygodsky, Príručka elementárnej matematiky), že pre približné čísla sa záznam 2.4 odlišuje od 2,40, záznam 0,02 od 0,0200 atď. Písmeno 2,4 znamená, že správne sú iba celé a desatinné číslice, pričom skutočná hodnota čísla môže byť napríklad 2,43 alebo 2,38. Zápis 2,40 znamená, že stotiny sú tiež správne, skutočné číslo môže byť 2,403 alebo 2,398, ale nie 2,421 alebo 2,382. Rovnaké rozlíšenie sa robí pre celé čísla. Záznam 382 znamená, že všetky číslice sú správne. Ak nie je možné zaručiť poslednú číslicu, číslo je zaokrúhlené, ale je napísané nie vo forme 380, ale v tvare 38 · 10. Záznam 380 znamená, že posledná číslica (nula) je správna. Ak sú v čísle 4720 správne iba prvé dve číslice, musí byť napísané v tvare 47 · 102 alebo 4,7 · 103. V prípadoch, keď sú číselné hodnoty fyzikálnych veličín oveľa väčšie alebo oveľa menšie ako jedna, je zvyčajné ich písať ako číslo medzi 1 a 10 a vynásobené zodpovedajúcou silou desať.

   Počet znakov v konečnom výsledku je stanovený podľa nasledujúcich pravidiel. Po prvé, počet platných číslic chyby je obmedzený. Významné číslice sú všetky platné číslice čísla, okrem úvodných núl. Napríklad v čísle 0,00385 sú tri platné číslice, v počte 0,03085 štyri platné číslice, v počte 2500 - štyri, v čísle 2,5 · 103 - dve. Chyba sa vždy zaznamená s jednou alebo dvoma platnými číslicami. V tomto prípade sa riadia nasledujúcimi úvahami.

   Veľkosť náhodnej chyby získanej pri spracovaní výsledkov určitého počtu meraní je sama osebe náhodným číslom, tj. Ak znova vykonáte rovnaký počet meraní, potom vo všeobecnosti získate nielen iný výsledok pre namerané množstvo, ale aj iný odhad chyby. Pretože chyba je náhodným číslom, pomocou zákonov matematickej štatistiky je možné pre ňu nájsť interval spoľahlivosti. Zodpovedajúce výpočty ukazujú, že aj pri dosť veľkom počte meraní sa tento interval spoľahlivosti ukazuje byť veľmi široký, t.j. veľkosť chyby je zhruba odhadnutá. Pri 10 meraniach teda relatívna chyba chyby presahuje 30%. Preto by mali byť uvedené dve platné číslice, ak je prvá z nich 1 alebo 2 a jedna platná číslica, ak je rovná alebo väčšia ako 3. Toto pravidlo je ľahké pochopiť, ak vezmeme do úvahy, že 30% z 2 je 0,6 a zo 4 už 1,2. Ak je teda chyba vyjadrená napríklad číslom začínajúcim číslicou 4, potom toto číslo obsahuje nepresnosť (1,2) presahujúcu jednotku prvej číslice.

   Po zaznamenaní chyby sa hodnota výsledku zaokrúhli tak, aby bola jej posledná platná číslica na rovnakom mieste ako chyba. Príklad správnej prezentácie konečného výsledku:t = (18,7 ± 1,2) 102 s.

   Pravidlá grafov

   Grafy sú postavené na milimetrovom papieri, na ktorý sú v prvom rade vynesené súradnicové osi. Na koncoch osí sú uvedené uložené fyzikálne veličiny a ich rozmery. Potom sa na osi aplikujú dieliky stupnice tak, aby vzdialenosť medzi dielikmi bola 1, 2, 5 jednotiek (alebo 0,1, 0,2, 0,5 alebo 10, 20, 50 atď.). Obvykle je poradie mierky, t.j. 10 ± n sa vysunie na koniec osi. Napríklad pre cestu, ktorou telo prechádza, namiesto 1 000, 1 100, 1 200 atď. metre v blízkosti dielikov stupnice sú zapísané 1,0, 1,1, 1,2 a na konci osi je fyzikálna veličina označená ako S, 103 m alebo S · 10-3, m. Priesečník osí nemá zodpovedať nule pozdĺž každej z osí. Počiatok pozdĺž osí a mierok by mal byť zvolený tak, aby graf zaberal celú súradnicovú rovinu. Po vynesení osí sa experimentálne body vynesú na milimetrový papier. Označujú sa malými kruhmi, štvorcami atď. Ak je na rovnakú súradnicovú rovinu nakreslených niekoľko grafov, pre body sa vyberú rôzne označenia. Potom sú z každého bodu hore, dole a doprava, doľava, položené segmenty, zodpovedajúce chybám bodov v mierkach osí. Ak je chyba pozdĺž jednej z osí (alebo pozdĺž oboch osí) príliš malá, potom sa predpokladá, že je na grafe zobrazená podľa veľkosti samotného bodu.

   Experimentálne body nie sú spravidla navzájom spojené ani segmentmi priamky, ani ľubovoľnou krivkou. Namiesto toho je zostavený teoretický graf tejto funkcie (lineárny, kvadratický, exponenciálny, goniometrický atď.), Ktorý odráža známu alebo predpokladanú fyzickú pravidelnosť, ktorá sa prejavuje v tomto experimente, vyjadrenú vo forme zodpovedajúceho vzorca. V laboratórnej praxi existujú dva prípady: teoretický graf sleduje cieľ extrahovania neznámych parametrov funkcie (tangens sklonu priamky, exponentu atď.) Z experimentu alebo porovnanie teoretických predpovedí s experimentálnym. robia sa výsledky.

   V prvom prípade je graf zodpovedajúcej funkcie nakreslený „od oka“ tak, aby prešiel cez všetky oblasti chyby čo najbližšie k experimentálnym bodom. Existujú matematické metódy, ktoré umožňujú nakresliť teoretickú krivku experimentálnymi bodmi v určitom zmysle najlepším spôsobom. Pri kreslení grafu „od oka“ sa odporúča použiť vizuálny vnem nulového súčtu pozitívnych a negatívnych odchýlok bodov od kreslenej krivky.

   V druhom prípade je graf vykreslený podľa výsledkov výpočtov a vypočítané hodnoty sa nenachádzajú iba pre tie body, ktoré boli získané v experimente, ale s určitým krokom po celej meranej oblasti, aby sa získal hladký priebeh. krivka. Vynesenie výsledkov výpočtov vo forme bodov na milimetrový papier je pracovný moment - po nakreslení teoretickej krivky sa tieto body z grafu odstránia. Ak je do výpočtového vzorca zahrnutý už definovaný (alebo vopred známy) experimentálny parameter, potom sa výpočty vykonávajú s priemernou hodnotou parametra aj s jeho maximálnymi a minimálnymi (v rámci chyby) hodnôt. V tomto prípade graf ukazuje krivku získanú s priemernou hodnotou parametra a pásmo obmedzené dvoma vypočítanými krivkami pre maximálnu a minimálnu hodnotu parametra.

   Pozrime sa na pravidlá pre vytváranie grafov v nasledujúcom príklade. Predpokladajme, že experiment skúmal pohybový pohyb tela. Telo sa pohybovalo po priamke a úlohou experimentu bolo zmerať vzdialenosť, ktorú telo prejde za rôzne časové obdobia. Po vykonaní radu experimentov a spracovaní výsledkov meraní boli zistené priemerné hodnoty meraných veličín a ich chyby. Je potrebné zobraziť výsledky experimentu uvedené v tabuľke vo forme grafu a nájsť z grafu tela, za predpokladu, že pohyb je rovnomerný.

   Tabuľka. Závislosť dráhy, ktorou telo prejde na čase

   ORGANIZÁCIA ŠTÚDIE KURZU FYZIKY

   V súlade s pracovným programom disciplíny „Fyzika“ študenti denného štúdia študujú počas prvých troch semestrov kurz fyziky:

   Časť 1: Mechanika a molekulárna fyzika (1 semester).
   Časť 2: Elektrika a magnetizmus (2. semester).
   Časť 3: Optika a atómová fyzika (3. semester).

   Pri štúdiu každej časti kurzu fyziky sa poskytujú tieto typy práce:
   

   1. Teoretické štúdium kurzu (prednášky).
   2. Cvičenia na riešenie problémov (praktické cvičenia).
   3. Realizácia a ochrana laboratórnych prác.
   4. Riešenie problémov svojpomocne (domáca úloha).
   5. Testovacie papiere.
   6. Ofset.
   7. Poradenstvo.
   8. Skúška

   
   Teoretické štúdium kurzu fyziky.
   
   Teoretické štúdium fyziky sa uskutočňuje formou streamovaných prednášok čítaných v súlade s programom kurzu fyziky. Prednášky sa konajú podľa harmonogramu katedry. Účasť na prednáškach pre študentov je povinná.

   Na samostatné štúdium odboru môžu študenti využiť zoznam základnej a doplnkovej vzdelávacej literatúry odporúčaný pre zodpovedajúcu časť kurzu fyziky alebo učebnice pripravené a vydané pracovníkmi katedry. Učebnice pre všetky časti kurzu fyziky sú verejne dostupné na webovej stránke katedry.

   
   Praktické lekcie

   Súbežne so štúdiom teoretického materiálu je študent povinný zvládnuť metódy riešenia problémov vo všetkých častiach fyziky na praktických hodinách (semináre). Je povinné navštevovať praktické hodiny. Semináre sa konajú v súlade s harmonogramom katedry. Riadenie súčasného pokroku študentov vykonáva učiteľ, ktorý vedie praktické hodiny podľa nasledujúcich ukazovateľov:

   • účasť na praktických hodinách;
   • výkon študentov v triede;
   • úplnosť domácej úlohy;
   • výsledky dvoch triednych testov;

   Na samostudium môžu študenti využiť študijné príručky na riešenie problémov, pripravené a publikované pracovníkmi katedry. Učebnice pre riešenie problémov vo všetkých častiach kurzu fyziky sú verejne dostupné na webovej stránke katedry.

   
   Laboratórne práce
   
   Laboratórna práca je zameraná na zoznámenie študenta s meracím zariadením a metódami fyzikálnych meraní, na ilustráciu základných fyzikálnych zákonov. Laboratórne práce sa vykonávajú vo vzdelávacích laboratóriách katedry fyziky podľa opisov vypracovaných učiteľmi katedry (ktoré sú verejne dostupné na webovej stránke katedry) a podľa harmonogramu katedry.

   V každom semestri musí študent absolvovať a obhájiť 4 laboratórne práce.

   V prvej hodine učiteľ vykoná bezpečnostné pokyny a informuje každého študenta o individuálnom zozname laboratórnych prác. Študent vykoná prvú laboratórnu prácu, výsledky meraní zapíše do tabuľky a vykoná príslušné výpočty. Záverečnú správu o laboratórnych prácach by mal študent vypracovať doma. Pri príprave správy je potrebné použiť vzdelávací a metodický rozvoj „Úvod do teórie meraní“ a „Metodické pokyny pre študentov k návrhu laboratórnych prác a výpočtu chýb pri meraní“ (dostupné vo verejnej sfére na webová stránka oddelenia).

   Na ďalšiu hodinu študent musieť odošlite úplne dokončenú prvú laboratórnu prácu a pripravte zhrnutie ďalšej práce zo svojho zoznamu. Abstrakt musí spĺňať požiadavky na návrh laboratórnej práce, obsahovať teoretický úvod a tabuľku, kde budú zapísané výsledky nadchádzajúcich meraní. Ak tieto požiadavky nie sú splnené pre ďalšiu laboratórnu prácu, študent nepovolené.

   V každej lekcii, počnúc druhou, študent obhajuje predchádzajúcu úplne dokončenú laboratórnu prácu. Obrana spočíva vo vysvetlení získaných experimentálnych výsledkov a odpovedi na kontrolné otázky uvedené v popise. Laboratórna práca sa považuje za úplne dokončenú, ak je v zošite podpis učiteľa a zodpovedajúca značka v denníku.

   Po dokončení a obhájení všetkých laboratórnych prác stanovených učebnými osnovami učiteľ, ktorý vedie hodinu, vloží do laboratórneho denníka známku „prospešné“.

   Ak študent z akéhokoľvek dôvodu nemohol dokončiť učebné osnovy laboratórnej fyzikálnej praxe, je to možné vykonať v ďalších triedach, ktoré sa konajú podľa rozvrhu katedry.

   Na prípravu na hodiny môžu študenti využiť metodické odporúčania na vykonávanie laboratórnych prác, ktoré sú verejne dostupné na webovej stránke katedry.

   Testovacie papiere
   

   Na monitorovanie pokroku študenta v každom semestri sa v praktických triedach uskutočňujú dva testy v triede (semináre). V súlade so systémom bodového hodnotenia oddelenia je každý test hodnotený 30 bodmi. Celkový počet bodov, ktoré študent získal pri vykonávaní testov (maximálny počet za dva testy je 60), sa používa na zostavenie hodnotenia študenta a zohľadňuje sa pri stanovovaní konečného hodnotenia v disciplíne „Fyzika“.

   
   Ofset

   Študent získava kredit z fyziky za predpokladu, že boli ukončené a chránené 4 laboratórne práce (v laboratórnom časopise je známka z výkonu laboratórnej práce) a súčet bodov za súčasné monitorovanie postupu je vyšší ako alebo sa rovná 30. Kredit v kreditnej knihe a vyhlásenie vypracuje učiteľ, ktorý vedie praktické hodiny (semináre).

   Skúška
   
   Skúška sa vykonáva s lístkami schválenými oddelením. Každý lístok obsahuje dve teoretické otázky a problém. Na uľahčenie prípravy môže študent použiť zoznam otázok na prípravu na skúšku, na základe ktorých sa tvoria lístky. Zoznam otázok k skúške je verejne dostupný na webovej stránke katedry fyziky.

   1. 4 laboratórne práce boli kompletne dokončené a chránené (na teste laboratórnej práce je v laboratórnom denníku značka);
   2. celkové skóre aktuálnej kontroly priebehu pre 2 testy je vyššie alebo rovné 30 (zo 60 možných);
   3. značka "vyhovel" je umiestnená v záznamovej knihe a záznamovom liste

   V prípade nesplnenia ustanovenia 1 má študent právo zúčastniť sa na doplnkových triedach laboratórnej praxe, ktoré sa konajú podľa rozvrhu katedry. Ak je splnený bod 1 a nie je splnený bod 2, študent má právo získať chýbajúce body v skúšobných komisiách, ktoré sa konajú počas zasadnutia podľa harmonogramu katedry. Študenti, ktorí počas súčasného monitorovania postupu dosiahli 30 a viac bodov, nemôžu skúšobnej komisii zvýšiť hodnotenie.

   Maximálny počet bodov, ktoré môže študent získať počas súčasnej kontroly postupu, je 60. Maximálny počet bodov za jednu kontrolu je 30 (za dve kontroly 60).

   V prípade študenta, ktorý absolvoval všetky praktické hodiny a aktívne na nich pracoval, má učiteľ právo pridať najviac 5 bodov (celkový počet bodov za súčasnú kontrolu postupu by v tomto prípade nemal prekročiť 60 bodov) .

   Maximálny počet bodov, ktoré môže študent získať na základe výsledkov skúšky, je 40 bodov.

   Celkový počet bodov, ktoré študent získal za semester, je základom pre hodnotenie disciplíny „Fyzika“ podľa nasledujúcich kritérií:

   • ak súčet bodov súčasnej kontroly postupu a priebežnej certifikácie (skúška) menej ako 60 bodov, potom je známka „neuspokojivá“;
   • 60 až 74 bodov, potom je známka „uspokojivá“;
   • ak súčet bodov súčasného monitorovania postupu a priebežnej certifikácie (skúšky) spadá do rozsahu od 75 až 89 bodov, potom je známka „dobrá“;
   • ak súčet bodov súčasného monitorovania postupu a priebežnej certifikácie (skúšky) spadá do rozsahu od 90 až 100 bodov, potom je známka „výborná“.

   Známky „výborný“, „dobrý“, „uspokojivý“ sa zapisujú do skúšobného listu a klasifikačnej knihy. Značka „nevyhovujúce“ je uvedená iba vo vyhlásení.

   LABORATÓRNA PRAX

   Odkazy na stiahnutie laboratórií*
   * Ak chcete stiahnuť súbor, kliknite pravým tlačidlom myši na odkaz a zvoľte „Uložiť cieľ ako ...“
   Na prečítanie súboru si musíte stiahnuť a nainštalovať program Adobe Reader

   
   
   

   Časť 1. Mechanika a molekulárna fyzika
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

   Časť 2. Elektrina a magnetizmus
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

   
   
   
   

   
   Časť 3. Optika a atómová fyzika