лабы комп

1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра физики

В.А.Степанова, Ю.В.Тихомиров, Б.К. Лаптенков

ФИЗИКА. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Описание лабораторных работ с использованием компьютерных моделей

Москва 2008

Лабораторная работа № 2 – 14к МАГНИТНОЕ ПОЛЕ СОЛЕНОИДА………………………………………….48

3

ВВЕДЕНИЕ

Данный сборник содержит описания к лабораторным работам, в которых используются компьютерные модели, разработанные фирмой «Физикон».

Для подготовки и выполнения виртуальных лабораторных работ на рабочем столе компьютера необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши, когда её маркер расположен на ярлыке «зелёное дерево» с надписью ФИЗИКА. В открывшемся окне находятся папки с описанием лабораторных работ и сборник компьютерных моделей

«ОТКРЫТАЯ ФИЗИКА 1.1».

Открытие папки «Электромагнетизм», в которой есть описание лабораторных работ с нумерацией № 2-..к, позволяет подготовиться к лабораторным работам.

Для выполнения лабораторной работы необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши, когда ее маркер расположен над эмблемой сборника компьютерных моделей «Открытая физика 1.1.» на рабочем столе. После этого появится начальная картинка, имеющая вид

4

После этого необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши, установив ее маркер над названием раздела, в котором расположена данная модель. В разделе

«Электричество и магнетизм» вы увидите следующую картинку

Чтобы увидеть дальнейшие пункты содержания данного раздела, надо щелкать левой кнопкой мыши, установив ее маркер на кнопку со стрелкой вниз, расположенную в правом нижнем углу внутреннего окна.

Кнопки вверху картинки являются служебными. Предназначение каждой

проявляется когда маркер мыши располагается над нею в течение 1-2 секунд (без нажатия кнопок мыши). Очень важной является кнопка с двумя вертикальными чертами

« », которая служит для остановки эксперимента, а рядом расположенные кнопки – для

шага « » и продолжения « » работы.

Прочитав надписи во внутреннем окне, установите маркер мыши над надписью требуемой компьютерной модели и дважды коротко нажмите левую кнопку мыши.

Рассмотрите, например компьютерную модель «Электромагнитная индукция».

5

В появившемся внутреннем окне сверху также расположены служебные кнопки.

Кнопка с изображением страницы служит для вызова кратких теоретических сведений из соответствующего раздела курса «Общая физика», которому соответствует компьютерная модель. Внимательно рассмотрите окно модели, найдите все регуляторы и другие элементы, которые позволяют изменять задаваемые параметры величин для виртуального эксперимента. Перемещать окна можно, зацепив мышью заголовок окна

(имеющий синий фон). Для закрытия окна надо нажать мышью кнопку с крестом в верхнем правом углу данного окна.

ДОПУСК К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Для допуска к лабораторной работе:

* Каждый студент предварительно оформляет свой персональный конспект лабораторной работы.

6

*Преподаватель индивидуально проверяет оформление конспекта и задает вопросы по теории, методике измерений и обработке результатов.

*Студент отвечает на заданные вопросы.

*Преподаватель допускает студента к работе и ставит свою подпись в конспекте студента (графа Допуск).

ОФОРМЛЕНИЕ КОНСПЕКТА для ДОПУСКА к ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Конспект для допуска готовится заранее в тетради выполнения лабораторных работ в соответствии с требованиями, принятыми на кафедре физики.

Первая страница конспекта

Лабораторная работа № --------

(Название лабораторной работы)

Группа---------------------------------

Фамилия, Имя------------------------

Маршрут------------------------------

Допуск---------------------------

Выполнение--------------------

Защита---------------------------

7

Следующие страницы должны содержать:

Цель работы (переписать полностью из описания).

Краткая теория (выписать основные законы, определения и формулы, пояснив физический смысл величин, входящих в формулу).

Компьютерная модель (схематично перерисовать рисунок модели, обозначив параметры, которые необходимо устанавливать для данной лабораторной работы).

Таблицы (состав таблиц и их количество определить самостоятельно в соответствии с методикой измерений и обработкой их результатов, если это не указано в

«Порядке измерений»).

Обработка результатов и оформление отчета ( см. ниже)

ОФОРМЛЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ К ЗАЧЕТУ

Полностью оформленная и подготовленная к зачету работа должна соответствовать следующим требованиям:

В Обработке результатов должны быть представлены все расчеты требуемых величин, заполнены чернилами все таблицы, построены все графики (по желанию, можно использовать для расчетов и построения графиков программу Excel).

. Для всех величин в таблицах должна быть записана соответствующая единица измерения.

Графики должны удовлетворять всем требованиям, приведенным ниже, и

записаны выводы по каждому графику (см. ниже шаблон)

Выписан ответ по установленной форме (см. ниже шаблон).

Записаны выводы по ответу (см. ниже шаблон).

Ответы на контрольные вопросы (кратко и с рисунками, в том числе

задача).

8

ГР А Ф И К (требования):

•на миллиметровой бумаге, размер не менее 1/2 тетрадного листа, или распечатка из

Excel;

•на графике указать оси декартовой системы, на концах осей - стрелки, индексы величин,

единицы измерения;

•на каждой оси указать РАВНОМЕРНЫЙ МАСШТАБ (риски через равные промежутки, числа через равное количество рисок);

•под графиком указать полное название графика СЛОВАМИ;

•на графике точки отметить четко ;

•форма графика - не ломаная линия (должна соответствовать теоретической зависимости).

ВЫВОД по ГРАФИКУ (шаблон):

Полученный экспериментально график зависимости __________________

название функции словами

от ______________ имеет вид прямой (проходящей через начало координат,

название аргумента

параболы, гиперболы, плавной кривой) и качественно совпадает с теоретической зависимостью данных характеристик, имеющей вид ______________(формула).

9

Лабораторная работа № 2-09к

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ

Компьютерная модель «Взаимодействие точечных зарядов» в сборнике компьютерных моделей «Открытая физика» раздел «Электричество и магнетизм»

1.Цель работы

•Знакомство с моделированием электрического поля точечных источников.

•Экспериментальное подтверждение закономерностей для электрических полей точечного заряда.

•Экспериментальное определение величины электрической постоянной.

2.МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Откройте компьютерную модель «Взаимодействие электрических зарядов».

Внимательно рассмотрите модель, найдите все регуляторы и другие основные элементы и зарисуйте их в конспект. В этой модели возможно не только изменять с помощью движков величину зарядов, величина которых выводится в левом нижнем углу окна модели, но и менять расстояние между зарядами с помощью мышки. (Если вы забыли, как работать с системой компьютерного моделирования, прочитайте ВВЕДЕНИЕ ещё раз).

10

Из формулы вычисления напряженности электрического поля точечного заряда q

роль заряда q, образующего электрическое поле, выполняет заряд q1 ) с изменением

расстояния r от него до исследуемой точки поля, изменяется напряженность электрического поля точечного заряда, коэффициентом пропорциональности при этом является электрическая постоянная ε 0 , величину которой необходимо определить в этой

работе.

3.ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

ТАБЛИЦА 1. Значения величины заряда q1 *10-8 Кл (не перерисовывать)