Основные цели физического практикума

Физика – опытная наука. Работа в лабораториях физического практикума является неотъемлемой частью процесса изучения как законов, так и методов физики. Основные цели, которые нуж­но поставить перед работающими в лабораториях общего физиче­ского практикума, можно определить следующим образом

1. Учащиеся должны получить возможность наблюдать основ­ные физические явления.

2. Учащиеся должны научиться работать с основ­ными приборами.

3. Очень важно научиться различным методам про­ведения измерений, овладеть техникой эксперимента. Необходимо, чтобы запись результатов измерений и расчетов отражала ход и логику выполняемой работы и была аккуратной и краткой.

4. Наконец, необходимо научить учащихся выполнять требования техники безопасности.

1. Элементарные сведения об измерениях

Измерение – процедура сравнения измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения.

Непосредственно сам процесс измерения может состоять из большого количества различных операций. В лабораториях физи­ческого практикума важными моментами в процессе измерений являются наблюдение и отсчет.

Задача наблюдения в состоит в том, чтобы зафиксировать факт наступления каких-либо опреде­ленных событий, которые могут быть самыми разнообразными: иногда требуется совместить две риски, получить устойчивое, не­подвижное изображение сигнала на экране электронного осциллогра­фа, заметить момент, когда мениск, образуемый жидкостью в ка­пилляре, становится плоским при изменении давления в капилляре и так далее.

После того, как ожидаемое событие наступило, следует отсчет – считывание результата измерений со шкалы лимба или цифрового табло прибора; подсчет количества опре­деленных фигур на экране осциллографа, массы эталонного ве­щества (определение массы гирек), величины эталонного сопро­тивления, включенного в цепь (в магазине сопротивлений), и т. д. Регистрация отсчета может производиться автоматически (само­писцы и т. д.).

Измерения подразделяют на прямые и косвенные.

При прямых измерениях определяемую величину сравнивают с единицей измерения непосредственно или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах.

Обозначим:

– измеряемая величина,

– отсчет по измерительному устройству в делениях шкалы, непосредственный отсчет с цифрового табло и т.д. Тогда можно записать

(1.1)

где – цена деления шкалы, единичного показания цифрового табло и т.д.

Простейшие примеры: измерение длины – линейкой, времени – секундомером.

При косвенных измерениях искомая величина определяется (вычисляется) по результатам прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной определенной функциональной зависимостью:

(1.2)

где аргументы

– результаты прямых измерений заданной функциональной зависимости ;

– параметры функциональной зависимости ;

– значение измеряемой величины в принятых для нее единицах, т.е. результат косвенных измерений.

Пример: измерение площади поверхности стола.

Столешница представляет собой прямоугольник. С помощью прямых измерений определяем длину l = 120 см и ширину d = 65 см. Находим площадь стола: S=ld=7800 см². Очевидно, что в этом случае x = S, y = l, z = d, a, b – отсутствуют, f = ld.

Измерения подразделяются также на однократные и многократные.

Однократными называются измерения, которые проводятся один раз.

Многократными называются измерения, которые проводятся несколько раз, но в одних и тех же контролируемых условиях. Многократные измерения образуют серию измерений.