В.М. Анисимов, Г.Э. Солохина - Методические указаная к лабораторным работам и темы докладов (1012829), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Т.е. любое событие имеет свою причину впредшествующих состояниях и событиях.Знание свойств познаваемого объекта, как правило, означает, чтовыяснено:а) чем обусловлено свойство,б) в чем его сущностьв) к чему оно приведет.3. Истинность естественнонаучных знаний подтверждаетсяэкспериментом, опытом.Расширение, уточнение знаний о явлениях природы производилосьлюдьми посредством наблюдений, а на более высокой стадии развитияпосредствомэкспериментов,воспроизведениемявленийвискусственной обстановке.В ходе наблюдения исследователь не воздействует на изучаемоеявление или объект, а лишь получает информацию о них.
Частопредставление о полной независимости объекта и субъекта исследованияоправданно, но, строго говоря, является классической идеализацией.1.1 Экспериментальная достоверность и концепцияизмеренийВ процессе познания могут применяться различные методыисследования:экспериментальный,инструментальный,методнаблюдения, математический, метод моделирования объектов и т.д.Экспериментом называется изучение явления при еговоспроизведении в контролируемых условиях. Т.е. экспериментатор саморганизует модель исследуемого явления, имея хорошо осознаннуюцель.Эксперимент должен обладать качеством воспроизводимости впределах той погрешности, в которой он выполнен.Получение числовой информации об изучаемом объекте в ходенаблюдения или эксперимента называют измерением.
Измерениевыполняют методом сопоставления измеряемой величины с некоторойдругой, неизменной величиной, называемой эталоном.Измерительный прибор представляет собойАВмакроскопический объект, который служитпосредникоммеждуявлением,котороеизучается, и органами чувств человека.АВИспользование прибора уменьшает вероятностьискаженноговосприятияявленияиз-занесовершенства органов чувств человека.
(ВРис. 1.1качестве примера субъективности нашего9восприятия можно привести две фигуры, изображенные на рис.1.1, укоторых расстояния АВ одинаковы).Кроме того, приборы расширяют познавательные возможностичеловека. Правильно подобранный прибор создает как бы идеальныйканал: «объект – прибор – исследователь». В процессе измеренийвсегда действует множество факторов, приводящих к искажениюрезультата измерения. Степень искажения результата характеризуютвеличиной погрешности измерения.Более подробно виды погрешностей и методы их расчета будутрассмотрены в лабораторной работе № 0.1.2 Метод и концепция моделирования объектовИ при экспериментальном и при теоретическом исследованииреальные объекты и процессы всегда заменяются их образами,представлениями о них, иными словами – моделями.Термин «модель» обозначает некий материальный или мысленныйобраз изучаемого объекта или прообраз некоторого объекта,создаваемого человеком.
Создание, а затем изучение этихвспомогательных объектов называется моделированием.Моделирование – это метод естествознания, для которогохарактерно отбрасывание несущественного, «лишнего», что мешаетвосприятию главного. Любая модель упрощает изучаемые с ее помощьюобъекты-оригиналы *.Существует два вида моделирования: материальное и идеальное(см.
рис.1.2)При материальном моделировании ценность модели обусловленаименно ее материальной основой: частным случаем материальногомоделирования является естественнонаучный эксперимент, а также:лабораторный эксперимент, макеты, образцы изделий (например,испытания макетов автомобилей при авариях).При идеальном моделировании изучаемый объект заменяетсямысленным представлением о нем, это представление частооформляютвусловном,символическомвиде(например,математическая запись). Ценность идеальной модели обусловленаименно мыслью (представлением, идеей), заключенной в ней.Следует заметить, что в наше время математическое икомпьютерное моделирование играют особую роль. Современнаяестественнонаучная теория, как правило, содержит в качествеважнейшего элемента математическую модель явления.*Л.
Ландау: «Главное в физике - это умение пренебрегать».10Типы моделейМатериальныеИдеальныеНаиболее общий признак моделиЦенность модели заключена в еематериальных качествах ивозможности имивоспользоватьсяЦенность модели заключена в ееспособности отображать ипередавать идеи, представления,чувстваВарианты реализации моделей1. Макеты2.
Образцы3. Натурный эксперимент1. Вербальное описаниеобъекта моделирования2. Символьное отображение3. Отображение средствамихудожественного творчестваРис. 1.2Для примера на рис.1.3 показаны материальная и идеальная(математическая) модели гармонического осциллятора (тела,совершающего колебания по гармоническому закону).Гармоническимколебательнымдвижениемназываетсяпериодическоедвижение,прикотором смещение х точки отположения равновесия в зависимостиот времени t изменяется по законусинуса или косинуса:(1.1)x A cos( 0 t),где А - амплитуда колебанияРис. 1.3(максимальное абсолютное значениех); 0 - круговая частота гармонических колебаний; ( 0t + ) - фазаколебаний; - начальная фаза (фаза колебаний в момент времени t = 0).Можно показать, что выражение (1.1) является решением такназываемого дифференциального уравнения гармонических колебаний2x(1.2)0 x 0.где х - вторая производная от смещения х по времени t.Уравнения (1.1) и (1.2) представляют собой математическуюмодель гармонических колебаний.
Такие колебания могут происходитьв системах при отсутствии сил сопротивления и трения в случае, если11равнодействующая сила направлена к положению равновесия системыи прямо пропорциональна смещению тела от положения равновесия,т.е. имеет вид Fkx .Более подробно использование материальных и идеальных моделейбудет рассмотрено в лабораторных работах №№ 2, 13, 14 на примереразличных маятников, совершающих гармонические колебания.Вопросы по разделу 11. Дайте определение термину «наука». Какие две основные областинауки Вы знаете?2.
В чем заключаются основные положения естественнонаучногопознания?3. Что является основным критерием истинности естественнонаучныхзнаний?4. Дайте определение терминам «наблюдение» и «эксперимент».5. В чем заключаются два основных условия эксперимента?6. Что означает термин «измерение»?7. Что такое погрешность эксперимента?8. Дайте определение термину «модель».9. Что такое идеальная модель явления? Приведите примеры.10.
Что такое материальная модель явления? Приведите примеры.11. В чем заключаются идеальная и материальная моделигармонического осциллятора?ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 0Определение плотности твердых тел правильнойгеометрической формы и расчет погрешностейПриборы и оборудование:1) штангенциркуль2) микрометр3) технические весы4) разновески5) полый цилиндр, или прямоугольная пластина, или цилиндрпеременного диаметра.Некоторые измерительные инструменты и приборыШтангенциркульС его помощью измеряют внешние и внутренние размеры тел,глубину отверстий в них. На рис.1.4 изображен один изштангенциркулей.
1 - штанга с делениями ценой в 1 мм, 2 - подвижная12часть со шкалой нониуса с ценой деления 0,1 мм, 3 - тела, размерыкоторых измеряются, 4 - зажимной винт.3413012345678923Рис. 1.4Пример измерения линейного размера показан на рис.1.5:23L = 23,3 ммРис. 1.5Правила измерений1. Проверить совпадение нуля основной шкалы с нулем нониуса.2.
Измеряемый предмет 3 расположить между губками и сдвинутьрамку до соприкосновения губок с предметом.3. Винтом 4 закрепить рамку и произвести отсчет.Измеряемый размер равен целому числу делений основной шкалына штанге (до нуля нониуса) плюс точность нониуса, умноженная напорядковый номер деления нониуса, совпадающего с одним изделений на штанге. Если ни одно из делений нониуса не совпадаетточно с каким-либо штрихом основной шкалы, то берут то деление,которое ближе всего к делению основной72534шкалы.МикрометрМикрометр (рис.1.6) служит дляизмерения небольших внешних линейныхразмеров с более высокой точностью, чем1 6позволяет штангенциркуль.
Применяемыев лаборатории микрометры имеютРис. 1.613точность 0,01 мм. Измерительным элементом микрометра служитвинтовая пара, которая преобразует небольшие линейные перемещениямикрометрического винта в значительные угловые перемещениябарабана.Основные детали микрометра: скоба 1 и микрометрический винт 2.Продольное перемещение винта осуществляется барабаном 3. Дляточных измерений необходимо, чтобы на измеряемое тело при каждомизмерении действовала со стороны винта постоянная сила.
Для этогослужит специальное устройство, размещенное внутри барабана.Последний при измерениях вращается при помощи трещотки 4,которая при достижении установленного усилия микрометрическоговинта на измеряемую деталь проворачивается относительно барабана.На стебель 5 нанесен продольный штрих 6, снизу от него миллиметровая шкала, а сверху - штрихи, делящие каждый миллиметрпополам. На барабан нанесена круговая шкала из 50 делений. Одинполный оборот барабана соответствует продольному перемещениюмикрометрического винта на 0.5 мм, а поворот барабана на одно деление- перемещению на 0.01 мм.Указателями служат для барабана продольный штрих 6 на стебле, адля продольной шкалы - торец барабана.Правила измерений1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
