Практическое занятие 7. Естествознание и научно-технический прогресс. Самоорганизация в природе и в обществе (раздел 9)

1. Характеристики самоорганизующихся систем

2. Закономерности самоорганизации (аттракторы, точки бифуркации и др.).

3. Глобальный эволюционизм

4. Естествознание как революционизирующая сила цивилизации

5. Сущность, основные черты, пути преодоления современного экологического кризиса

6. Биотехнологии и будущее человечества

7. Трансгенные организмы: проблема жизни в генетически модифицированном мире

8. Клонирование и его возможности: вымысел и реальность

Литература: 1–9.

3.2. Л А Б О Р А Т О Р Н Ы Й П Р А К Т И К У М

Раздел дисциплины	Название лабораторной работы	Кол-во часов	Литература
Механический детерминизм. Корпускулярные и континуальные концепции в естествознании	№1 Изучение движения тел №2 Изучение статического равновесия механических систем	2	1, 4–9
Пространство, время, относительность. Статистические закономерности в природе	№3 Изучение эволюции организационных структур методом моделирования электростатических полей* №4 Исследование обменных процессов*	2	1, 4–9
Строение вещества	№5 Основные закономерности протекания химических процессов*	2	1–3, 5–9
Вселенная. Звезды. Земля	№6 Земля во Вселенной №7 Солнечная активность*	2	1–3, 5–9
Жизнь	№8 Сравнение строения клеток прокариот и эукариот №9 Выявление активности процесса фотосинтеза №10 Исследование динамики открытых систем №11 Имитационное моделирование филогенеза*	2	1–3, 5–9
Человек. Биосфера	№12 Изучение индивидуальных авторитмов.* №13 Исследование принципа симметрии* №14 Экологическая характеристика места жительства, жилища и образа жизни	2	1–3, 5–9
Естествознание и научно-технический прогресс. Самоорганизация в природе и в обществе	№15 Изучение информационного поля конкурентного взаимодействий в малой социальной группе* №16 Изучение оптических явлений и иллюзий восприятия действительности*	2	1–3, 5–9.
Итого		14

Правила выполнения и оформления лабораторных работ

При оформлении результатов лабораторных работ необходимо заполнить бланк отчета:

Титульный лист:

– название дисциплины;

– тема лабораторной работы (номер, название);

– сведения о студенте (ФИО, группа).

Основная часть:

– цель работы;

– краткий конспект теории;

– выполненные задания практической части (таблицы, описания, рисунки).

– письменные ответы на контрольные вопросы.

Выводы по проделанной работе.

Лабораторная работа считается полностью выполненной, если она защищена по контрольным вопросам методических указаний. В отчет студенту преподаватель выставляет итоговую оценку за выполненную и защищенную работу.

Лабораторная работа № 1. Изучение движения тел

Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.

Материалы и оборудование: штатив с муфтой и лапкой, линейка, рулетка, шарик на нити, лист бумаги, секундомер.

Теоретическая часть

Эксперимент проводится с коническим маятником (рис.). Пусть шарик, подвешенный на нити, описывает окружность радиусом R. На шарик действуют две силы: сила тяжести и сила натяжения нити. Их результирующая создает центростремительное ускорение, направленное к центру окружности. Модуль ускорения можно определить, используя кинематику:

(1)

Для определения ускорения необходимо измерить радиус окружности R и период Т обращения шарика по окружности. Центростремительное ускорение можно определить также, используя 2-й закон Ньютона:

(2)

Направление координатных осей выберем так, как показано на рис. Спроецируем уравнение (2) на выбранные оси:

Ох: (3); Оу:(4)

Из уравнений (3) и (4) и из подобия треугольников получим:

(5)

Таким образом, используя уравнения (1), (3) и (5), центростремительное ускорение можно определить тремя способами:

(6)

Модуль составляющей F_х можно непосредственно измерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности (рис.), и определяем показание динамометра. При этом сила упругости пружины уравновешивает горизонтальную составляющую F_х и равна ей по величине.

В данной работе ставится задача убедится экспериментально, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, будут одинаковыми (одинаковыми в пределах абсолютных ошибок).

Практическая часть

Задание 1. Определяем массу m шарика на весах. Результат взвешивания и инструментальную ошибку ∆m записать в таблицу 1.

Задание 2. Вычерчиваем на листе бумаги окружность радиусом около 20 см. Измеряем данный радиус, определяем инструментальную ошибку и результаты записываем в таблицу 1.

Задание 3. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.

Задание 4. Взять нить пальцами у точки подвеса и вращать маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность как и окружность, начерченную на бумаге.

Задание 5. Отсчитываем время t, за которое шарик совершает заданное число оборотов (к примеру, N = 30) и оцениваем ошибку ∆t измерения. Результаты записываем в таблицу 1.

Задание 6. Определяем высоту h конического маятника и инструментальную ошибку ∆h. Расстояние h измеряется по вертикали от центра шарика до точки подвеса. Результаты записываем в таблицу 1.

Задание 7. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности, и определяем показание динамометра F= F_х и инструментальную ошибку ∆F. Результаты записываем в таблицу:

m

∆m

R

∆R

t

∆t

N

h

∆h

F

∆F

g

∆g

π

∆ π

г

г

мм

мм

с

с

мм

мм

Н

Н

м/с^2

м/с^2

Задание 8. Рассчитываем период Т обращения шарика по окружности и ошибку ∆Т:

.

Задание 9. По формулам (6) рассчитываем значения центростремительного ускорения тремя способами и абсолютные ошибки косвенных измерений центростремительного ускорения.

Контрольные задания

1. Как можно экспериментально определить период Т обращения шарика по окружности?

2. Что такое центростремительное ускорение, как его можно выразить через период обращения и через радиус окружности?

3. Что такое конический маятник. Какие силы действуют на шарик конического маятника?

4. Записать II закон Ньютона для конического маятника.

5. Какие три способа определения центростремительного ускорения предлагаются в данной лабораторной работе?