- •Утверждено на заседании кафедры “Физика” Протокол № 6 от 06.02.07
- •Ответственный за выпуск г.О. Татарченко, доц., к.Т.Н.
- •Содержание
- •Введение.
- •1. Тема: «изучение электронного осциллографа»
- •I. 1. Сформулируйте закон Кулона. Как взаимодействуют разноименно и одноименно заряженные частицы?
- •I. 2. Что называют напряженностью электростатического поля? Чем порождается и обнаруживается электростатическое поле? Как направлены силовые линии вектора напряженности электростатического поля?
- •I. 3. Покажите, как графически изображают электростатическое поле? Принцип суперпозиции электростатических полей.
- •I. 4. Что называется потенциалом, разностью потенциалов электростатического поля? Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.
- •I. 5. Чему равна емкость уединенного проводника, шара?
- •I. 6. Чему равна энергия заряженного конденсатора?
- •I. 7. Для чего предназначен осциллограф? Что называется чувствительностью осциллографа?
- •I. 8. Опишите устройство электронно-лучевой трубки.
- •II. 9. Объясните принцип действия электронного осциллографа.
- •II. 10. Какие существуют органы управления электронным осциллографом?
- •II. 11. Приведите принципиальную схему установки и объясните, как в лабораторной работе определяли чувствительность электронного осциллографа.
- •II. 12. Поток вектора напряженности электростатического поля. Сформулируйте теорему Гаусса для электростатического поля.
- •II. 13. Чему равна работа электростатического поля при перемещении заряда? Что такое циркуляция вектора ?
- •II. 14. Что называется вектором электрического смещения?
- •II. 15. Как рассчитывается электроемкость плоского конденсатора, батареи конденсаторов при последовательном и параллельном соединении?
- •III. 16. Покажите и рассчитайте поле равномерно заряженной бесконечной плоскости, двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей.
- •III. Задачи
- •2. Тема: «определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли».
- •I. 1. Какое поле называется магнитным? Чем оно порождается и какова его важнейшая особенность? Как исследуется магнитное поле и как определяется ориентация контура с током в пространстве?
- •I. 2. Почему рамка с током ориентируется в пространстве? Чем определяется вращающий момент сил? Что называется магнитной индукцией? Как изображают силовые линии магнитного поля?
- •I. 3. Какие магнитные поля характеризует вектор магнитной индукции ? Как связана эта величина с напряженностью магнитного поля?
- •I. 4. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчету магнитных полей.
- •I. 5. Сформулируйте принцип суперпозиции для вектора . Приведите примеры.
- •I. 6. Что называется явлением электромагнитной индукции? Какие токи называются индукционными? Закон Фарадея, правило Ленца.
- •I. 7. Какое явление называется самоиндукцией? Взаимной индукцией? Что такое индуктивность контура?
- •I. 8. Опишите в общих чертах строение магнитного поля Земли.
- •I. 9. Объясните действие магнитного поля Земли на магнитную стрелку. Почему мы можем в работе измерить только горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли?
- •I. 10. Опишите принципиальную схему установки и ход выполнения лабораторной работы.
- •II. 11. Сформулируйте закон Ампера. Покажите взаимодействие параллельных токов.
- •Модуль силы Ампера вычисляется по формуле
- •II. 12. Каково действие магнитного поля (силы Лоренца) и электромагнитного с магнитным на движущийся заряд?
- •II. 13. Каково движение заряженных частиц в магнитном поле под действием силы Лоренца?
- •II. 14. Что называется циркуляцией вектора магнитного поля в вакууме? Закон полного тока для магнитного поля в вакууме (теорема о циркуляции вектора ).
- •II. 15. Что называется потоком вектора магнитной индукции? Сформулируйте теорему Гаусса для поля .
- •II. 16. Чему равна работа по перемещению проводника с током в магнитном поле?
- •II. 17. Объясните, почему прибор называется тангенс-гальванометром? Поясните на примере тангенс-гальванометра принцип суперпозиции магнитных полей. Выведите расчетную формулу.
- •III. Задачи
- •3. Тема: «определение скорости звука методом резонанса».
- •I. 1. Что называется колебаниями? Гармонические колебания, их основные характеристики.
- •I. 2. Запишите уравнение гармонических колебаний, изобразите их график. Что называется фазой, амплитудой, периодом колебаний?
- •I. 3. Что называется волновым процессом (волной)? Как распространяются волны? Основные свойства волн?
- •I. 4. Какие типы волн существуют в природе, технике? Какие волны называются упругими? Дайте определение продольных и поперечных упругих волн.
- •I. 5. Какие упругие волны называются гармоническими? График упругой волны, распространяющейся вдоль оси х. Что называют длиной волны, волновым фронтом?
- •I. 6. Что называется волновой поверхностью? Какие волны называются плоскими, сферическими? Запишите их уравнения.
- •I. 7. Что называется интерференцией волн? Объясните понятие когерентности, разности хода волн, условия max и min при интерференции волн.
- •I. 8. Какие волны называются звуковыми? Что называется интенсивностью звука? Покажите диапазон частот слышимости для человеческого уха с учетом интенсивности волн.
- •I. 9. Опишите устройство лабораторной установки по определению скорости звука методом резонанса.
- •I. 10. Что такое резонанс? Поясните явление акустического резонанса в лабораторной работе.
- •II. 11. Дайте определения таких характеристик волн как волновое число, фазовая скорость, понятия дисперсии волн. Для характеристики волн используется волновое число
- •II. 12. Запишите уравнение бегущей волны, волновое уравнение.
- •II. 13. Сформулируйте принцип суперпозиции волн. Что называется волновым пакетом, групповой скоростью?
- •II. 14. Какие волны называются стоячими? Как они образуются? Уравнение стоячей волны.
- •II. 15. Что называется громкостью, высотой, тембром звука?
- •II. 16. Как распространяется звуковая волна? Скорость распространения звука в газе и ее зависимость от температуры и плотности газа.
- •II. 17. Объясните физическую сущность определения скорости звука методом резонанса.
- •III. Задачи
- •4. Тема: «определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки».
- •I. 1. Что называется дифракцией? Какие волны называются когерентными, монохроматическими?
- •I. 2. Сформулируйте принцип Гюйгенса. Объясните метод зон Френеля.
- •I. 3. Что такое дифракционная решетка? Покажите и объясните дифракцию на дифракционной решетке.
- •I. 4. Объясните дифракцию света на пространственных решетках.
- •II. 5. Покажите и объясните дифракцию на круглом отверстии и диске.
- •II. 6. Покажите и объясните дифракцию на одной щели (дифракция Фраунгофера).
- •II. 7. Объясните метод определения длины световой волны в лабораторной работе.
- •II. 8. Объясните дифракцию на кристаллах. Формула Вульфа-Брэггов
- •II. 9. Сформулируйте критерий Релея-Джинса для разрешающей способности точечных источников. Объясните разрешающую способность дифракционной решетки.
- •II. 10. Разрешающая способность дифракционной решетки.
- •II. 11. Что называется дисперсией света? Чем отличается дисперсия от явления дифракции? Что такое показатель преломления среды?
- •III. Задачи
- •Список литературы
Министерство образования и науки Украины
Технологический институт
Восточноукраинский национальный университет
имени Владимира Даля
(г. Северодонецк)
Методические рекомендации по курсу «Физика»
по подготовке и защите лабораторных работ.
Темы: «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО», «МАГНЕТИЗМ»,
«КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ», «ВОЛНОВАЯ ОПТИКА».
Утверждено на заседании кафедры “Физика” Протокол № 6 от 06.02.07
Северодонецк 2007
УДК
Методические рекомендации по курсу «Физика» по подготовке и защите лабораторных работ. Темы: «Электричество», «Магнетизм», «Колебания и волны», «Волновая оптика». Для студентов-технологов дневной формы обучения. / Сост.: Г.О. Татарченко., В.Н. Холодняк – Северодонецк: изд-во ТИ, 2007.- 92с.
Составители: Г.О. Татарченко, доц., к.т.н.
В.Н. Холодняк, асс.
Ответственный за выпуск г.О. Татарченко, доц., к.Т.Н.
Рецензент А.Н. Иванов, доц., к.т.н.
Содержание
Введение........................................................................................................4
1. Тема: «Изучение электронного осциллографа» ...................................6
2. Тема: «Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли»............................................................................30
3. Тема: «Определение скорости звука методом резонанса»….............52
4. Тема: «Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»..........................................................................................73
Список литературы....................................................................................90
Приложение………………………………………………………………92
Введение.
Физика – наука о наиболее общих и наиболее простых свойствах мира. Важнейшая цель всякой науки – открытие законов окружающего нас окружающего мира. Установлено, что ни одно явление материального мира не изолировано, каждое связано с другим. Самые главные из этих связей, от которых и зависит каждое явление, называют законами. Закон указывает, как именно происходят изменения в природе. Физика - одна из наиболее важных отраслей современного естествознания, она является опытной наукой, поэтому каждый студент должен овладеть научными методами приобретения знаний, и основную роль в этом процессе играет выполнение лабораторных работ. В процессе выполнения лабораторного практикума студенты воспроизводят основные физические явления, знакомятся и проверяют на практике физические законы, учатся работать с измерительными приборами, получать, обрабатывать и осмысливать полученные экспериментальные данные. Для успешного выполнения лабораторных работ студент должен предварительно изучить теоретический материал, рекомендуемый к данной работе, уметь ответить на контрольные вопросы по данной теме.
Настоящие методические указания включают контрольные вопросы и полные ответы к ним по разделам физики в соответствии с темой лабораторной работы - электричеству, магнетизму, колебаниям и волнам, волновой оптике. При выполнении и подготовке к защите лабораторной работы следует придерживаться следующего критерия: студент, ясно понимающий суть работы, т.е. четко понимающий, какую физическую величину он измеряет, каким способом, с помощью какого оборудования, достигнувший цели работы, правильно оформивший результаты деятельности и правильно отвечающий на вопросы, считается сдавшим данную лабораторную работу. Уровень его знаний определяется его подготовкой по теоретическим и практическим вопросам, приведенным в данных методических указаниях.
Для удобства восприятия теоретического материала вопросы разделены на группы I, II, III разной степени сложности. К первой группе I относятся вопросы и ответы к ним, которые находятся на среднем уровне учебных достижений и дают средние оценки знаний 4-6 баллов. Знание ответов на дополнительные вопросы второй группы II соответствует хорошему уровню подготовки студента по данной теме и оцениваются 7-9 баллами. Высокий уровень знаний по физике с оценкой 10-12 балов показывают студенты, дающие полные ответы на предложенные по теме вопросы первой и второй групп и умеющие решать задачи, предложенные в группе III.
Уровни компетенции |
Оценки |
Критерии оценивания |
Начальный |
1 |
Студент владеет учебным материалом на уровне распознавания, отвечает на вопросы, которые нуждаются в ответе “да” или “нет”, или содержат завуалированный ответ. |
2 |
Студент описывает явления на основе своего опыта, с помощью преподавателя отвечает на вопросы, которые нуждаются в ответе “да” или “нет”. |
|
3 |
Студент описывает явления или его части в связанном виде без объяснения причин, называет явления. |
|
Средний |
4 |
Студент без объяснений описывает явления, приводит примеры, опираясь на собственные наблюдения, на материалы учебника, рассказ преподавателя. |
5 |
Студент описывает явления, воссоздает значительную часть учебного материала, в том числе эксперимента, с посторонней помощью. |
|
6 |
Студент может с посторонней помощью объяснить явления, исправляет допущенные неточности (свои и других), выполняет по подробной инструкции и дополнительными объяснениями эксперимент (лабораторную работу), проявляет знание и понимание основных положений (законов, понятий, формул, теорий), решает простые задачи, которые не делятся на подзадачи. |
|
Достаточный |
7 |
Студент может применять знания в стандартных ситуациях (эксперимент по подробной инструкции), с помощью преподавателя анализирует полученные результаты. |
8 |
Студент умеет объяснять явления, осуществлять анализ, обобщение, систематизацию, выводы с посторонней помощью (преподавателя, дополнительной литературы и т.п.). |
|
9 |
Студент свободно владеет изученным материалом, применяет его на практике в стандартных ситуациях, приводит аргументы в подтверждение своих мыслей. |
|
1 |
2 |
3 |
Высокий |
10 |
Студент обнаруживает творческие способности, самостоятельно определяет отдельные цели собственной учебной деятельности, оценивает новые факты, явления, идеи, находит источники информации и самостоятельно использует их согласно поставленным целям. |
11 |
Студент свободно высказывает собственные мысли, определяет программу личной познавательной деятельности, самостоятельно оценивает разнообразные явления, факты, обнаруживая личную позицию относительно них, находит источники информации и использует получении знания и умения в нестандартных ситуациях, убедительно аргументирует личную жизненную позицию, согласовывая ее с общечеловеческими ценностями. |
|
12 |
Студент обнаруживает творческие способности, самостоятельно развивает собственные наклонности, умеет поставить цель исследования, и указывает пути ее реализации, строит заключения, принимает участие в творческих соревнованиях. |