Типовой лабораторный журнал кафедры физики

Типовой лабораторный журнал (кафедры физики). – М.: 2008, 96 с.: ил.ISBN 5-7035-1944-6Лабораторный практикум является необходимой составной частью процессаизучения физики. Главные цели лабораторного практикума – дать возможностьстудентам познакомиться с приборами, некоторыми физическими явлениями,овладеть различными методами измерений, научиться технике эксперимента.Конечной целью физического эксперимента является измерение определенныхфизических величин или каких-либо функций от них. Результаты измерений и самэксперимент необходимо подвергнуть логическому анализу и провестинеобходимую обработку результатов измерений.Учебное изданиеISBN 5-7035-1944-6© Ассоциация кафедр физики технических ВУЗов РоссииИнструкция (типовая)по технике безопасности при проведениилабораторных занятий со студентами вучебных практикумах кафедры физикиОбщие положения1.

В учебных лабораторных практикумах кафедры проводятся практическиезанятия с группой студентов под руководством преподавателя и лаборанта посоответствующему разделу курса физики, предусмотренному учебнымипланами.2. Ответственность за технику безопасности и охрану труда при проведениизанятий со студентами в лаборатории несет преподаватель, проверяющийзанятия по расписанию, или назначенный распоряжением заведующегокафедрой.3. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, ознакомившиеся снастоящей инструкцией и расписавшиеся на инструктаже группы.Правила поведения и обязанности студентовпри выполнении лабораторных работв учебных практикумах кафедры1.При эксплуатации лабораторного оборудования (электрооборудования)несчастные случаи могут произойти от:- соприкосновения с токопроводящими частями электроустановок, находящихсяпод напряжением;- прикосновения к металлическим нетокопроводящим частям электроустановок,случайно оказавшимся под напряжением;- коротких замыканий на землю между фазами с образованием электрическойдуги и т.д.2.

Все работы на лабораторном оборудовании могут проводиться только сразрешения преподавателя, ведущего практические занятия.3До начала работы студенты должны на месте подробно ознакомиться слабораторной установкой и со схемой электрических соединений (если таковыеимеются в данной установке).4.

Сборка схемы должна производиться без напряжения при отключенныхавтоматах или выключателях со стороны питающей сети.5. Перед подачей напряжения на электроустановку ( лабораторную работу) необходимо визуально проверить состояние ее заземления.6. Включение напряжения производитсяпреподавателем или лаборантом.толькопослепроверкисхемы7. В случае обнаружения неисправности в электроустановке необходимопрекратить все работы на ней, выключить приборы и доложить преподавателюили лаборанту.8.

Запрещается:- под напряжением вскрывать крышки приборов, перебирать электросхему,расстыковывать штепсельные разъемы и т.д.- выносить из лаборатории методические пособия, материалы и приборы,полученные для выполнения лабораторных работ;- выходить за пределы лаборатории без разрешения преподавателя.9. Студенты, нарушающие настоящую инструкцию, от занятий в лабораторииотстраняются.Общие указания к выполнению лабораторных работКаждая конкретная лабораторная установка рассчитана на работу подгруппыстудентов из 2-х человек. Эти группы создаются обычно по желанию студентов ификсируются преподавателем в журнале кафедры физики. Номера лабораторныхработ для подгрупп студентов сообщаются за 1…2 недели со дня работы влаборатории. Перед каждым лабораторным занятием студент должен ознакомитьсяс описанием заданной для выполнения работы, изучить соответствующий разделтеории и подготовить конспект в лабораторном журнале.Конспект должен содержать ( в пунктах 1 и 2 “Отчета”):1) номер и название работы;2) цель работы;3) краткие теоретические сведения по разделу, к которому относится работа;4) схему установки;5) расчетные формулы;6) в протоколе выполнения лабораторной работы подготавливаются таблицы длязаписи результатов измерений.В начале лабораторного занятия каждый студент должен показать конспектпреподавателю и получить разрешение на выполнение работы.Не имеющие конспекта по неуважительной причине студенты к занятиям влабораторном практикуме не допускаются и выполняют работу послепредставления конспекта преподавателю во внеаудиторное время.Выполняя экспериментальную часть, надо руководствоваться описанием работы, атакже указаниями преподавателя и лаборанта.

После окончания измерений ирасчетов необходимо показать полученные результаты преподавателю дляпроверки и соответствующей отметки в журнале. Электрическую схему установки(если таковая имеется) следует разбирать только после проверки преподавателемполученных результатов.Каждый студент представляет отчет по выполненной работе и защищает его.Отчеты оформляют в лабораторном журнале. Он включает в себя конспект сзаполненной таблицей результатов и указанием единиц соответствующих величин,графики, если они требуются в работе, и расчет погрешностей измерений.Графическое изображение результатовКак правило, физические зависимости – это гладкие, плавные линии без резкихизломов. Чтобы получить наглядное представление о взаимной связирассматриваемых величин и их закономерном измерении, результатыэкспериментов представляют графически, пользуясь, как правило, прямоугольнойсистемой координат.Графики выполняются на миллиметровой бумаге.

При построении графиковвыбирают масштабы по вертикальной и горизонтальной осям. Естественно, ониобычно различны. Масштабы должны быть такими, чтобы рациональноиспользовать всю площадь чертежа: график не должен '' прижиматься '' к осиординат или абсцисс, наибольшее значения рассматриваемых величин должноотмечаться на концах координатных осей.

Координатные оси отмечают буквами,обозначающими складываемые величины; там же указывают их размерность.Полученные экспериментальные данные наносятся на график в виде точек,кружочков, крестиков и т.д.Экспериментальные точки вследствие ошибок измерений не ложатся на прямую(кривую) физической зависимости, а группируются вокруг нее случайным образом.Точки не следует соединять отрезками прямых, получая некоторую ломануюлинию.

Необходимо проводить гладкие кривые, соответствующие изучаемымфизическим зависимостям. Сначала необходимо выяснить, какая имеетсязависимость ( линейная, степенная, экспоненциальная и т.д.). Затем проводят поточкам усредненную кривую. Обычно точки не лежат на ней, а имеют некоторыйразброс ( из-за погрешности эксперимента) и кривую проводят так, чтобыэкспериментальные точки равномерно отклонялись от нее. Если на графикенаносят несколько кривых, то возможно вычерчивать их разноцветнымикарандашами или показывать их разными линиями (сплошная, пунктир, штрих –пунктир).Как обрабатывать результаты прямых измерений.При прямых измерениях определяемая величина (х) измеряется спомощью измерительного прибора (например: весов, линейки, часов и т.д.)1)2)Результаты каждого отдельного измерения х i занести в таблицу.Рекомендуемое число измерений, если специально не оговорено в описании,должно составлять n=3  7.

Если одно или два измерения резко отличаются отдругих, то их опустить.Найти среднее значение величины X:1 пx   xiп i 13)4)5)Найти абсолютные погрешности отдельных измерений: xi  x  xiизанести их в таблицу, где представлены x i .В ту же таблицу занести квадраты абсолютных погрешностей отдельных2измерений, т.е.

( xi ) .Найти среднюю квадратичную погрешность проведенной серии измеренийn2 x ix 6)7)i 1n n  1 .Задаться доверительной вероятностью P. (если особо не оговорено в описании,принять Р = 0,90).По ниже приведенной таблице для заданной доверительной вероятности (Р) изаданного числа произведенных измерений (n), определить коэффициентt p (n ) .n8)P30,902,90,954,30,999,942,43,25,852,12,84,662,02,64,071,92,43,7Найти границы доверительного интервала, т.е.

абсолютную погрешностьсерии измерений.x  t p ( n ) x .9)Сравнить погрешность x с аппаратурной погрешностью и, если онапревосходит последнюю, окончательный результат в лабораторном журналепредставить в виде:x  x  x .10) Если определённая выше случайная погрешность x меньше или соизмеримас приборной погрешностью xc  , определяемой классом прибора, то границыдоверительного интервала надо расширить на xc .11) В заключении следует оценить относительную погрешность серии измерений: x100%.xПримечание:По решению преподавателя, расчет погрешности прямых измерений может бытьосуществлен без использования доверительной вероятности (P).В этом случае пункты 6, 7, 8 при расчете исключаются, а формула пункта 5n ( x i ) 2используется в виде: x i 1n(n  1).Как обрабатывать результаты косвенных измерений.Это такие измерения, когда исследуемая величина (y) не измеряетсянепосредственно с помощью прибора, а рассчитывается с помощью формулых1 , х2 , х 3 … хп - истинные значения величин,y = f ( х1 , х2 , х 3 … хп ), гдесоответствующие прямым измерениям.

Порядок обработки косвенных измеренийследующий:1) Рассчитывается среднее значение y:y  f ( x1 , x2 , x3 ... x n ) ,гдеx 1 , x 2 , x3 ... xn - средние значения величин, полученных прямыми измерениями.2) По формулеn2 fy   xi  , гдеi 1  xixi - погрешность прямого измерения xi , определяется граница доверительногоинтервала или, по другому, погрешность в измерении величины y.3) В лабораторный журнал результат записывается в видеy  y  y .4) Для того, чтобы оценить относительную погрешностьвыражениеy = f ( х1 , х2 , х 3 … хп ) логарифмируют, берут частные производные по всемпеременным и на этом основании записывают выражение для относительнойпогрешности.Например, если2 x12  x 2y, то, логарифмируя, имеем12x31ln y  ln 2  2 ln x1  ln x2  ln x3 .2Дифференцируя, получим:dydx dx1 dx32 1  2 yx1x 2 2 x3Последнее выражение определяет относительную погрешность в определенииy: x1 x2 1 x3 y.  100 %   2x2 2 x3 y x15) Прежде чем записать в журнал относительную погрешность, надопроанализировать ее выражение и заведомо малыми её составляющимипренебречь.6) В заключении целесообразно сделать вывод о возможных путях повышенияточности измерений.О точности вычислений.Ошибка в вычислениях должна быть согласована с погрешностью измерений.