МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Київський національний університет будівництва і архі??тектури

Ф І З И К А

Лабораторний практикум

БАЗОВИЙ ЦИКЛ

Рекомендовано науково-методичною радою

Київського національного університету будівництва і архітектури

як навчальний посібник для студентів усіх напрямів підготовки

Видання третє, виправлене і доповнене

Київ 2012

УДК: 53(075)

ББК 22.3я7

Ф50

Автори: В.І. Клапченко, І.О. Азнаурян, Н.Б. Бурдейна, Ю.І. Григораш, В.Б. Долгошей, В.Є. Дугінов, О.Ю. Колесник, Г.Ю. Краснянський, Г.В. Кучерова, О.В. Панова, С.М. Пономаренко, Г.Д. Потапенко, В.І. Тарасевич, Ф.Є. Хлистун, О.О. Худенко, О.М. Бесараб

Рецензент: І.К. Коваль, доктор фіз.-мат. наук, професор кафедри фізики та астрономії Чернігівського національного педуніверситету, заслужений діяч науки та техніки

Л.Є. Пелевін, канд. техн. наук, професор кафедри будівельних машин

Рекомендовано науково-методичною радою Київського національного університету будівництва і архітектури, протокол № 8 від 21 червня 2011 року.

Фізика. Лабораторний практикум. Базовий цикл: навчальний посіб-

Ф50 ник / В.І. Клапченко та ін.; за заг. ред. В.І. Клапченка. – К.: КНУБА, 2012. – 168 с.

Посібник містить теоретичний матеріал до лабораторних робіт, методичні вказівки щодо їхнього виконання, а також контрольні запитання.

Мета навчального посібника – допомогти студентам у підготовці, виконанні, оформленні та захисті лабораторних робіт базового практикуму.

Призначено для студентів усіх напрямів підготовки КНУБА.

УДК: 53(075)

ББК 22.3я7

© В.І. Клапченко, І.О. Азнаурян,

Н.Б. Бурдейна та ін., 2012

© КНУБА, 2012

Зміст

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ 1

Київський національний університет будівництва і архі??тектури 1

БАЗОВИЙ ЦИКЛ 1

Рекомендовано науково-методичною радою 1

Модуль 1. Механіка 7

Лабораторна робота № 1.1. ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ СИСТЕМИ ВІД РОЗПОДІЛУ ЇЇ МАСИ ВІДНОСНО ОСІ ОБЕРТАННЯ 7

Лабораторна робота № 1.2. ВИЗНАЧЕННЯ ДИНАМІЧНОЇ В’ЯЗКОСТІ РІДИНИ МЕТОДОМ СТОКСА 12

Лабораторна робота № 1.3. Вивчення закономірностей руху маятника Максвела та визначення його моменту інерції 17

Лабораторна робота № 1.4. Вимірювання пружних характеристик МАТЕРІАЛІВ 24

Лабораторна робота № 1.5. Визначення КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ КОЧЕННЯ 30

Лабораторна робота № 1.6. ВИЗНАЧЕННЯ швидкості кулі за допомогою балістичного маятника 36

Модуль 2. Молекулярна фізика 40

Лабораторна робота № 2.1. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИН МЕТОДОМ ВІДРИВУ КІЛЬЦЯ 40

Лабораторна робота № 2.2. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ МЕТОДОМ РЕГУЛЯРНОГО РЕЖИМУ 45

Лабораторна робота № 2.3. ПЕРЕВІРКА ОСНОВНИХ ГАЗОВИХ ЗАКОНІВ 51

Лабораторна робота № 2.4. Визначення Cp/CV для повітря методом Клемана – Дезорма 56

Лабораторна робота № 2.5. Визначення температурного коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл 63

Модуль 3. Електрика та магнетизм 69

Лабораторна робота № 3.1. Вивчення розподілу потенціалу електростатичного поля 69

Лабораторна робота № 3.2. ВИЗНАЧЕННЯ ОПОРУ ПРОВІДНИКА ЗА ДОПОМОГОЮ АМПЕРМЕТРА І ВОЛЬТМЕТРА 74

Лабораторна робота № 3.3. ГРАДУЮВАННЯ гальванометра 81

Лабораторна робота № 3.4. ГРАДУЮВАННЯ ТЕРМОПАРИ 88

Лабораторна робота № 3.5. ВИЗНАЧЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СКЛАДОВОЇ ІНДУКЦІЇ ТА НАПРУЖЕНОСТІ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ 93

Лабораторна робота № 3.6. ВИВЧЕННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ КОРОТКОГО СОЛЕНОЇДА 99

Лабораторна робота № 3.7. Визначення питомого заряду електрона методом схрещених полів 105

Лабораторна робота № 3.8. Визначення ККД трансформатора 110

Лабораторна робота № 3.9. ВИЗНАЧЕННЯ ІНДУКТИВНОСТІ КОТУШКИ І ДРОСЕЛЯ 115

Модуль 4. Коливальні та хвильові процеси. Оптика 120

Лабораторна робота № 4.1. Визначення параметрів згасання коливань фізичного маятника 120

Лабораторна робота № 4.2. Дослідження резонансних характеристик коливального контуру 126

Лабораторна робота № 4.3. ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ЗВУКУ В ПОВІТРІ МЕТОДОМ СТОЯЧИХ ХВИЛЬ 134

Лабораторна робота № 4.4. Вивчення роботи релаксаційного генератора 138

Лабораторна робота № 5.1. ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ БІПРИЗМИ ФРЕНЕЛЯ 146

Лабораторна робота № 5.2. ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФРАКЦІЙНИХ ҐРАТ 152

Лабораторна робота № 5.3. Дослідження поляризованого світла 158

Модуль 5. Фізичні основи квантової та ядерної фізики 161

Лабораторна робота № 5.6. ВИЗНАЧЕННЯ РОБОТИ ВИХОДУ ЕЛЕКТРОНА З МЕТАЛІВ МЕТОДОМ ГАЛЬМУВАННЯ ФОТОЕЛЕКТРОНІВ В ЕЛЕКТРИЧНОМУ ПОЛІ 161

Лабораторна робота № 6.1. ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ШИРИНИ ЗАБОРОНЕНОЇ ЗОНИ НАПІВПРОВІДНИКА 166

Лабораторна робота № 6.2. Вимірювання ВОЛЬТ-АМПЕРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ВИПРЯМЛЯЧА 174

Лабораторна робота № 6.3. ВИМІРЮВАННЯ СВІТЛОВОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЬНОГО ФОТОЕЛЕМЕНТА 180

Лабораторна робота № 7.1. ВИЗНАЧЕННЯ АКТИВНОСТІ РАДІОАКТИВНОГО ПРЕПАРАТУ 184

Лабораторна робота № 7.2. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОГЛИНАННЯ РАДІОАКТИВНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ РІЗНИМИ МАТЕРІАЛАМИ 192

Список літератури 197

Додаток 198

Фізичному практикуму належить чільне місце у підготовці майбутніх фахівців – інженерів і технологів. Він, з одного боку, спрямований на більш глибоке засвоєння основних фізичних закономірностей, а з другого – допомагає майбутнім фахівцям набути навичок експериментування. Фізичний практикум є своєрідним вступом до подальшої самостійної роботи студентів.

У посібнику узагальнено багаторічний досвід проведення лабораторних робіт викладачами кафедри фізики КНУБА та вміщено нововведення, зумовлені потребами часу. На відміну від попередніх видань, таких як “Методичні вказівки” до виконання окремих лабораторних робіт [3–6], “Фізичний практикум” [7] 1999 р. та “Фізика. Лабораторний практикум” [8] 2006 р., даний посібник присвячений базовому практикуму, який не менш ніж на 90 % виконують студенти всіх спеціальностей, так чи інакше пов’язаних з будівельним виробництвом.

У пропонованому виданні відображено роботу з організаційно-методичного удосконалення дидактичних матеріалів та робочої програми з фізики згідно з вимогами Болонського процесу. Усі лабораторні роботи базового циклу, наведені в посібнику, згруповано в п’ять мікроциклів відповідно до уніфікованої робочої програми з фізики, яка складається з п’ятьох основних навчальних модулів. Розподіл робіт за мікроциклами відображено в табл. 1. Подібний розподіл характерний і для всіх інших видів навчальної роботи з фізики, зокрема для практичних занять та виконання індивідуальних контрольних робіт. Підготовлений та виданий у 2010 році посібник «Фізика. Збірник задач», в якому наведено методичні вказівки до розв’язування та оформлення задач, а також завдання для індивідуальних контрольних робіт, має аналогічну модульну структуру.

Таблиця 1

Номер модуля	Назва модуля	Номер мікроциклу	Номери лабораторних робіт	Максим. кількість
1.	Механіка	МЦ1	№1.1-1.6	6
2.	Молекулярна фізика	МЦ2	№2.1-2.5	5
3.	Електрика та магнетизм	МЦ3	№3.1-3.9	9
4.	Коливальні та хвильові процеси. Оптика	МЦ4	№4.1-4.4; 5.1-5.3	7
5.	Основи квантової фізики та фізики ядра	МЦ5	№5.6;6.1-6.3;7.1-7.2	6

Таким чином, технологією навчального процесу з курсу «Фізика» передбачено таке: паралельно з лекційним курсом за тематикою певного модуля відбуваються практичні заняття з розв’язування задач і виконання індивідуальної контрольної роботи з цього модуля, а також виконання лабораторних робіт з мікроциклу, присвяченого даному модулю. Номери лабораторних робіт, обов’язкові для виконання студентом в мікроциклі, визначає лектор, який до початку лабораторних занять повідомляє студентам повний список робіт.

Для підвищення якості навчальної роботи під час виконання лабораторних робіт студентам рекомендується проводити підготовку теоретичного матеріалу одразу до всіх робіт, внесених до списку мікроциклу. Крім того, викладачам, які ведуть лабораторний практикум, слід звернути увагу студентів на те, що потрібні для розуміння фізичної суті роботи поняття, терміни, явища, рівняння та закони в посібнику виділено курсивом. А їхні визначення можна знайти: а) в межах коротких теоретичних відомостей до роботи; б) у межах коротких теоретичних відомостей до інших робіт мікроциклу (там уміщено відповідні посилання); в) в підручнику чи конспекті лекцій з даного модуля.

Якість та повноту підготовки теоретичного матеріалу легко перевірити за допомогою контрольних запитань, наведених наприкінці кожної роботи.