Федеральное агентство по образованию

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ – «НИНХ»

Кафедра современного естествознания и наукоемких технологий

Методические указания

для выполнения лабораторных работ

по учебной дисциплине

«Физика и Концепции современного естествознания»

для студентов направления

220600 Инноватика

Разработчики:

Профессор доктор физико-математических наук

Дубнищева Татьяна Яковлевна

Кандидат физико-математических наук

Бетеров Илья Игоревич

Кандидат биологических наук

Рожковский Александр Дмитриеич

Новосибирск - 2008

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 2

СОДЕРЖАНИЕ 2

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 2

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 5

2.1 Методика выполнения лабораторной работы 5

2.2 Требования к оформлению отчета по лабораторной работе 6

3.3 Электромагнетизм, оптика и квантовая физика 50

3.4 Термодинамика и молекулярная физика 96

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

На изучение дисциплины “Физика и Концепции современного естествознания” в течение трех семестров запланировано 255 часов. Из них на самостоятельную работу выделено 113 часов. В течение каждого семестра планируется 5 – 6 лабораторных работ, на выполнение которых в расписании отводится 17 – 18 часов.

Основная цель выполнения лабораторных работ – закрепление теоретического материала дисциплины и получение навыков применения теории для анализа и количественной оценки явлений природы. Важным преимуществом компьютерных моделей является то, что они помогают наглядно объяснить явления, наблюдаемые на практике, как в макромире, так и на микроскопическом (атомно-молекулярном уровне). Тем самым компьютерное моделирование позволяет сформировать представление об универсальном характере законов природы.

Студенты должны научиться получать и грамотно обрабатывать экспериментальные данные, рассчитывать требуемые параметры, делать выводы об особенностях изучаемых процессов или явлений, о соответствии представленных моделей природным аналогам. Использование компьютерных моделей программы “Открытая физика” и лабораторных работ, разработанные кафедрой СЕНТ для курса Концепции современного естествознания позволит студентам получить необходимые навыки и расширит их кругозор. Для проведения работ нужно усвоить и использовать следующие технологии.

Технология статистической обработки результатов

Статистическую обработку результатов можно производить с помощью встроенного калькулятора (входит в набор стандартных программ). Для этого нужно выбрать “Вид” калькулятора – “инженерный” и включить кнопку “Sta” (откроется дополнительное окно). Набрать на клавиатуре нужное число и нажать кнопку “Dat” – набранное значение появится в этом окне. Повторить процедуру ввода со всеми используемыми данными. Если по ошибке внесено неверное значение, его можно удалить из памяти калькулятора: выделить неправильное значение в окне левой клавишей мыши и нажать кнопку “CD”. По окончании ввода данных (для самопроверки общее количество введенных значений также высвечивается в этом окне) нажать кнопку“Ave” – в строке калькулятора появится среднее значение, рассчитанное для всего числового массива; при нажатии кнопки “s” – высвечивается среднеквадратичное отклонение. Чтобы удалить все данные перед новым расчетом, нужно нажать кнопку “CAD”.

Статистическую обработку данных можно также осуществлять с использованием программы Excel. Для этого необходимо занести данные в строку или столбец книги, выделить ячейку, куда будет заноситься результат вычислений, и левой клавишей мыши нажать кнопку “fx”. В открывшемся окне “Мастер функций” выбрать категорию “статистические”, из перечня функций выбрать “СРЗНАЧ” и нажать “ОК”. В появившемся окне в графе “Число 1” указать область листа книги, по которой будут производиться вычисления: например, если 10 значений находятся в колонке А, в данную графу нужно с клавиатуры ввестиА1:А10. После этого нажать “ОК”. В выделенной ячейке появится требуемое значение. Вычисление среднеквадратичного значения проводится аналогичным образом, только выбирается статистическая функция “СДАНДОТКЛОН”.

Методика построения графиков в программе Excel.

Ввести с клавиатуры значения xиyв разные столбцы листа книги. Левой клавишей мыши выделить область листа с введенными значениями. На панели задач выбрать команды “Вставка” и “Диаграмма” – откроется окно “Мастер диаграмм”. Из перечня стандартных программ нужно выбрать тип диаграммы “точечная”, а в окне “Вид” из предложенных вариантов выбрать такой, где бы экспериментальные данные обозначались точками (при этом с помощью кнопки “Просмотр результата” можно увидеть, как будет выглядеть график и нажать “Далее”. В окне появится вид диаграммы. Нажав кнопку “Ряд”, можно в открывшемся окне в графе “Имя” дать название приводимым на графике данным (оно появится в легенде), а также указать область значенийXиYв соответствующих строках (полезно использовать в случаях, если перепутаны оси). Если все устраивает, снова нажать кнопку “Далее”. Заполнить строчки “Название диаграммы”, “Ось X”и “Ось Y” (указать, какие величины отложены по осям, в каких единицах они измеряются). Можно также. Нажав кнопку “Подписи данных” и поставив галочку в строке “Значение Y”, вывести на диаграмму эти данные. По окончании нажать “Далее”. Выбрать, куда поместить диаграмму – на отдельный лист или на уже имеющийся, и нажать “Готово”.

Если требуется определить значение тангенса наклона прямой, то надо выделить мышью область диаграммы, а на панели задач выбрать команды “Диаграмма” и “Добавить линию тренда”. При этом откроется окно “Линия тренда”, в котором выбирается команда “Линейная”, затем, щелкнув по команде “Параметры”, поставить галочку в графе “Показывать уравнение на диаграмме” и нажать “ОК” - на диаграмме появится уравнение видаy = ax + b, где коэффициентаи есть требуемая величина.