- •Обработка результатов измерений в физическом практикуме
- •Погрешности прямых измерений
- •Погрешности косвенных измерений
- •Правила представления результатов измерения
- •Правила построения графиков
- •Динамика поступательного движения Работа1. Оценка точности прямых и косвенных измерений
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты измерений диаметра проволоки штангенциркулем и микрометром
- •Результаты измерений тока и напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Работа2. Эквивалентность гравитационной и инертной масс
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа3. Изучение законов механики с помощью прибора атвуда
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Динамика вращательного движения
- •Работа4. Определение моментов инерции параллелепипеда методом крутильных колебаний
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа5. Определение момента инерции с помощью маятника Обербека
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа6. Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника максвелла
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа7. Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа9. Изучение прецессии гироскопа
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа11. Определение отношения
- •Методом стоячей волны
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа12. Определение коэффициента вязкости, длины свободного пробега и эффективного диаметра молекулы газа
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа13. Определение коэффициента вязкости жидкости
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа14. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендательный библиографический список
- •Содержание
Правила построения графиков
1. Графики строятся с помощью компьютерных программ или на миллиметровой бумаге.
2. Прежде чем строить график, необходимо:
определить, какая переменная величина является аргументом, а какая функцией (значения аргумента откладываются по оси абсцисс, значения функции – по оси ординат);
определить пределы изменения аргумента и функции по экспериментальным данным;
указать физические величины, откладываемые на координатных осях, и обозначить единицы величин;
3. Нанести на график экспериментальные точки, обозначив их каким-нибудь значком (крестиком, кружочком, жирной точкой).
4. Провести через экспериментальные точки плавную кривую (прямую) так, чтобы эти точки приблизительно в равном количестве располагались по обе стороны от кривой (прямой). На компьютере в программе EXEL для этого используется режим линии тренда и избранный закон аппроксимации данных.
Динамика поступательного движения Работа1. Оценка точности прямых и косвенных измерений
Цель работы – провести прямые и косвенные измерения физических величин. Выполнить оценку точности измерений.
Общие сведения
Сопротивление однородного цилиндрического проводника
,
где l– длина проводника;S– площадь его поперечного сечения;– удельное сопротивление. В системе СИвыражается в ом-метрах (Омм).
Удельное сопротивление
Площадь поперечного сечения Sрассчитывается поизмеренному значению диаметра проводникаd: СопротивлениеRвычисляется по измеренным значениям напряженияUи токаIсогласно закону Ома для участка цепи
(1)
Таким образом, удельное сопротивление
(2)
Каждую из физических величин (l, d, U, I) можно измерить непосредственно соответствующими приборами с определенной точностью (прямые измерения). Величина удельного сопротивлениявычисляется по формуле (косвенные измерения).
В общем случае результат измерения величины хпредставляют в виде
где погрешность или ошибка измерения; – среднее значение величины.
Для однократных измерений за величину ошибки принимается систематическая погрешность, которую вносит сам прибор, а средним считается измеренное значение физической величины.
Измерения длины lпроволоки проводится однократно линейкой. Погрешность измерения линейкой определяется как половина цены наименьшего деления.
Значения тока I и напряжения U измеряют однократно с помощью электромагнитных приборов (амперметра и вольтметра). Погрешность I и U этих измерений определяется по классу точности, который указан на шкале приборов: , гдеK– класс точности приборов;IприUпр– наибольшие значения силы тока и напряжения, которые могут быть измерены по шкале прибора.
Диаметр проволоки измеряется многократно штангенциркулем и микрометром. Проведя nизмерений, получим серию результатов: . Как величина случайная диаметр варьирует около некоторого среднего значения, которое определяется как среднее арифметическое:
.
Средняя абсолютная ошибка
. (3)
Средняя квадратическая ошибка
(4)
Если ошибка меньше точности используемого прибора, то за величину ошибки следует принять последнюю.
Сопротивление Rи удельное сопротивлениеопределяются косвенно, т.е. вычисляются по формулам (1) и (2). Погрешности в определении этих величин выражаются через погрешности измеренных величин и вычисляются по следующим формулам:
средняя абсолютная погрешность измерения сопротивления
; (5)
средняя квадратическая погрешность измерения сопротивления
; (6)
средняя абсолютная погрешность измерения удельного сопротивления
; (7)
средняя квадратическая погрешность измерения удельного сопротивления
. (8)