А.Н. Матвеев, Д.Ф. Киселёв - Общий физический практикум (механика)

ОБЩИЙ . ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ. Под редакцией А. Н. Матвеева и Д. Ф. Киселева Допущено Государственным комитетом СССР по народному обраэованвю в качестве учебного пособия для студентов физических специальностей университетов ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УИИВЕРСИТЕТА 1991 ББК 22.3 0-28 УДК 530.10 рецензенты: кафедра физики Московского авиационного института, профессор Н. П. Калашников Авторы: Л. Г. Деденко, Д. Ф. Киселев, В.

К. Петерсон, А. И. Слепков 1004200000(4309000000) †1 98 91 ББК 22.8 © Л. Г. Дедеико, Д. Ф. Киселев, В. К. Петерсон. А. И. Слепков, 1991 077(02) — 91 1$ВМ 5 — 211 — О!583 — 5 0-28 Общнй физический практикум. Механика/Под ред. гь. Н. Матпеера,'Дт-Фз Киселева. — М.: Изд-во МГУ, 1991.— 272:а'.1 Ил. 81 13РЖ 5 — 2111-61563 — 5.

1)чебрве посрбие.является первой книгой общего физического праатнма н содержит описания лабораторных работ по механике. р "чаете пособия посвящена общим вопросам статистической обработки экспериментальных результатов н теории ошибок н является общей для всех последующих выпусков практикума. Во второй части рассматриваются динамика твердого тела, законы сохранения в механике, силы трения, деформации н напряжения, колебания и волны. Каждая практическая работа содержит краткое теоретическое введение, описание экспериментальной установки и порядок выполнения упражнений.

Для студентов физических специальностей университетов. предислОвие Общий физический практикум занимает важное место в общей системе университетской подготовки специалистов-физиков. Будучи неотъемлемой частью курса общей физики, практикум играет главную роль в ознакомлении студентов с экспериментальными основами фундаментальных физических законов и явлений и в привитии им навыков самостоятельной постановки и проведения современного физического эксперимента. Главными задачами практикума для студентов являются: — научить применять теоретический материал программных курсов к анализу конкретных физических ситуаций; экспериментально изучать основные физические закономерности, оценивать порядки изучаемых величин, определять точность и степень достоверности получаемых результатов; — ознакомить с основными экспериментальными методами получения из опыта физической информации.

Научить измерять важнейшие физические константы и величины, ознакомить с последними достижениями современной физики в точности нх определения; — ознакомить с современными приборами и другой измерительной аппаратурой, с принципами их действия, дать общие сведения об областях их применения, сложности проведения измерений, точности получаемых величин и источниках вероятных ошибок; — дать практические навыки в обращении с измерительной аппаратурой и экспериментальными установками. Ознакомить с правилами техники безопасности при проведении экспериментальных исследований; — научить применять современные методы статистической обработки экспериментальных результатов, в том числе с применением ЭВМ, овладеть культурой записи полученной информации, правильным представлением полученных результатов в виде графиков, схем, таблиц; — ознакомить с основными принципами автоматизации при помощи ЭВМ процессов сбора и переработки физической информации в современном эксперименте. В соответствии с сформулированными требованиями формируются лабораторные работы н описания к ннм.

Последние содер- жат, как правило, три части: краткая теория исследуемого явления со ссылкой на доступные литературные источники; описание экспериментальной установки с изложением требований техники безопасности и описание отдельных упражнений с указанием формы представляемого отчета.

В общем физическом практикуме физического факультета МГУ студенты работают в течение первых четырех семестров, выполняя соответственно лабораторные работы по следующим разделам курса общей физики: «Механика», «Молекулярная физика», «Электричество н магнетизм» и «Оптика». В каждом семестре студент выполняет 12 лабораторных работ, причем 60 — 70% из них являются обязательными для всех студентов, а остальные распределяются преподавателем по своему усмотрению с учетом пожеланий студента.

Настоящая книга является первым томом в серии «Общий физический практикум» и имеет ряд особенностей. Первая нз ннх заключается в том, что в ней первая часть посвящена краткому изложению общих принципов проведения физических измерений, теории ошибок и статистической оценки достоверности полученных результатов, а также приводятся основные требования к культуре записи и оформления полученной информации в виде графиков, номограмм и таблиц. Эта часть учебного материала является общей для всех разделов общего физического практикума н ее изучение является обязательным для всех студентов. В отличие от последующих томов настоящей серии в разделе «Механика» для обработки экспериментальных результатов студенты не используют ЭВМ и проводят все расчеты на микрокалькуляторах.

Предлагаемые во второй части лабораторные работы являются результатом работы коллектива преподавателей и сотрудников кафедры общей физики. Однако решающая роль в формировании общей идеологии раздела «Механика» и разработке большей части лабораторных работ принадлежит доценту А. Г. Белянкину, который в течение многих лет, вплоть до своей кончины, являлся руководителем этого раздела. Кроме того, а постановке отдельных работ и составлении описаний к ннм в разное время принимали участие следующие сотрудники кафедры: К. Г. Ахмедзянов (27), Т. С.

Величкина (9), Е, В. Корчагина (21), Е. С. Четверикова (18). Эти работы составили содержание книги «Физический практикум. Механика и молекулярная физика» под редакцией проф. В. И. Ивероновой, вышедшей в свет в 1967 году. Однако с выхода этого учебного пособия большинство лабораторных работ претерпело различного рода модернизации. Изложение их теории приведено в соответствие с действующими программами, поставлен ряд новых лабораторных работ. В последних участвовали А. Г. Белянкин (14 — 16, 23 — 24), А, В.

Устинова (13, 24), Д, Ф. Киселев, Л. П. Иванов, В. К. Корнев (21, 22). В создании экспериментальных установок принимали участие выпускники физического факультета Т. А. Крамаренко и А. В. Молодцов. Труд авторов распределился следующнм образом: часть 1 (гл 1 — 7) написана доцентом Л. Г. Деденко, часть 11 — доцентом д ф. Киселевым (гл. 8, 12, 13 введение, 1 — 3, 21 — 24, 26, 27), доцентом В. К. Петерсоном (гл. 9, 10 введение, 7, 9, 10, 12 — 16), ассистентом А. И. Слепковым (гл. 11 введение, 4 — 6, 17 — 20). По просьбе авторов гл. 7 (Я 28, 29, 30) части 1 написаны доцентом В.

И. Волковым и профессором Ю, П. Пытьевым; описание к лабораторной работе 11 было составлено старшим преподавателем 34. В. Семеновым, а к работе 24 — ассистентом Н. А. Сухаревой. Ассистент Л. П. Иванов принимал участие в написании введения к гл. 8. А. Н. Матвеев, Д. Ф. Киселев ЧАСТЫ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА (В ЛАБОРА ТОРИЯХ ОБЩЕГО ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА). КРА ТКОЕ МА ТЕМА ТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К ЧАСТИ! 1.

Долинский Е. Ф. Обработка результатов измерений. Мл Изд-во Комытета стаыдартов, 1973. 2. Пытьее Ю. П. Методы аыализа и иытерпретации эксперимеита. Мл Изд-во Моск. уи-тв, 1990. 3. Пытьев Ю. П. Математические методы анализа эксперымевта. Мл Высшая школа, 1989.

4. Хамнель Ф., Ропггтти Э., Рауссеу П., Штаэль В. Робастиость в статыстике. Подход иа основе фуикций влияния. М.: Мир, 1989. 5, Козлов В. И. Общий физический практикум. Электричество и магиетизм. М.: Изд-во Моск, уи-та, 1987. 6. Булкин П. С,. Попова И.

И. Общий физическый практикум. Молекулярыая физыка и термодииамика. Мл Изд-во Моск. уи-та, 1988. 7. Йльин В. А., Лозняк Э. Г. Осыовы математического аиалыза. Ч.!. Мл Наука, 1982. 8, Тейлор Э. Введение в теорию ошибок. Мл Мир, 1985. 9, Линник Ю. В. Метод паимеыьших квадратов и осыовы теорыы обработка иаблюдеыий. Мл Физматгиз, 1968. 10. Снзайрс Дэг. Практическая физика. Мл Мыр, 1971. 11. Колмогоров А.

Н. «Проблемы передачи ииформациим 1969. Т. Ч, вып. 3. С. 3 — 7, 12. Крамер Г. Математические методы статистике. Мл Мир, 1975. 13. Пытьге Ю. П., Шишмаргв И. А. Курс теории вероятиостей и математической статистики для физиков. Мл Изд-во Моск. уи-та, 1983. 14. Карташева А. Н. Достоверность иэмереиий ы критерии качества испытаиий приборов.М.: Изд-во Комитета стандартов, !967.

15. Дэденно Л. Г., Керэсгнигэ В. В. Математическая обработка результатов эксперимента в лабораториях общего физического практикума. Мл Изд-во Моск. уы-та, !977. ПРЕДИСЛОВИЕ Студенты младших курсов университетов начинают работать в лабораториях физического практикума и поэтому должны учиться обрабатывать результаты эксперимента обычно начиная уже с первого семестра.