- •Физика по направлению подготовки
- •Программа
- •Реализация компетенции ок(2)
- •Реализация компетенций ок4 и ок8.
- •Учебный план курса План лекционных занятий
- •План лабораторных работ
- •План практических занятий
- •Вопросы, вынесенные на самостоятельную подготовку.
- •Вопросы к зачету
- •Основная и дополнительная литература
- •Лабораторные работы
- •Механика Лабораторная работа №1 «Изучение колебаний математического маятника»
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 «Изучение колебаний физического маятника»
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 «Изучение колебаний пружинного маятника»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 «Определение моментов инерции тел методом крутильных колебаний»
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть.
- •Порядок проведения экспериментальных измерений
- •Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Контрольные вопросы:
- •Электричество и магнетизм. Лабораторная работа № 5 Экспериментальная проверка закона Ома и определение сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Окончательный вид таблицы №1
- •Окончательный вид таблицы №2
- •V. Определение зависимости сопротивления проводника заданной длины в цепи постоянного тока
- •Лабораторная работа № 6 Экспериментальное определение ёмкости конденсатора
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Переключатель
- •Замеряемых параметров
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров тока и времени при разрядке конденсатора
- •Результаты обработки экспериментальных данных исследуемого конденсатора
- •Зависимость выражения от времени t
- •Лабораторная работа № 7 Явление электромагнитной индукции. Исследование магнитного поля соленоида
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения экспериментальных измерений.
- •Внешние витки; 2- соленоид; 3- внутренние витки; 4- генератор сигналов; 5- осциллограф; 6- коммутатор витков; b- магнитный поток.
- •IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
- •Результаты экспериментальных измерений
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Результаты замеров частоты сигнала и напряжения эдс во внутреннем витке
- •Окончательный вид таблицы №3
- •Окончательный вид таблицы №4
- •Результаты замеров напряжения эдс на внутренних витках
- •Окончательный вид таблицы №7
- •Окончательный вид таблицы №9
- •Лабораторная работа № 8 Экспериментальное определение удельного сопротивления проводника в цепи постоянного тока
- •I. Цель лабораторной работы
- •II. Теоретическая часть
- •Основные характеристики проводниковых материалов
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и перепада напряжения в исследуемом проводнике
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты обработки замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 800 мм
- •Результаты замеров диаметра исследуемого проводника
- •Обработка результатов замеров диаметра исследуемого проводника
- •Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
- •Результаты вычисления удельного сопротивления исследуемого проводника длиной 400 мм
- •VI.4. Определение материала, из которого изготовлен исследуемый проводник
- •Оптика Лабораторная работа № 9 Изучение дифракции света на щели
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Лабораторная работа № 10 Измерение длины волны света с помощью дифракционной решетки
- •I. Цель работы
- •II. Теоретическая часть
- •III. Порядок проведения эксперимента.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •Результаты замеров и l, занесённые в Excel
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Изучение явления поляризации
- •Цель работы:
- •Теоретическая часть
- •Порядок проведения измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 Изучение естественного вращения плоскости поляризации
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Описание установки
- •Перед проведением измерений комплекс лко-5 требует настройки.
- •Порядок проведения эксперимента Определение угла поворота плоскости поляризации
- •Обработка результатов измерений
- •Заключение.
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература.
- •Методические указания к решению задач.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Электричество и магнетизм;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Квантовая физика, физика атома;
- •Домашние задания.
- •Механика;
- •Молекулярная физика и термодинамика;
- •Механические и электромагнитные колебания и волны;
- •Электричество и магнетизм;
- •Волновая и квантовая оптика;
- •Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц
IV. Обработка результатов измерений в программе Microsoft Excel
Обработку результатов измерений будем производить на компьютере в программе Microsoft Excel и продемонстрируем технологию необходимых при этом расчётов на конкретных результатах измерений.
Предположим, что таблица №1 заполнена следующими данными:
Таблица №5
Результаты замеров тока и напряжения в исследуемом проводнике
Увеличение U от 0 до max |
|
I, ампер |
U, вольт |
0 |
0 |
0.25 |
0.28 |
0.5 |
0.56 |
0.75 |
0.84 |
1 |
1.11 |
1.25 |
1.40 |
1.5 |
1.68 |
1.75 |
1.97 |
2 |
2.24 |
2.25 |
2.52 |
2.5 |
2.79 |
Для построения графической зависимости перепада напряжения U от тока I необходимо полученные экспериментальные данные из таблицы №5 занести в Excel.
Для этого необходимо выполнить следующие операции:
- выделить а затем скопировать данные таблицы №5;
- открыть Excel и вставить скопированный материал в столбцы А и В, см. таблицу №6.
Для получения графической зависимости (на основании полученных замеров) необходимо воспользоваться мастером диаграмм в Excel.
Построение графика в Excel следует начинать с выделения численных значений тока и напряжения, размещённых в столбцах А и В, см. табл. №6. При этом необходимо иметь в виду, что числовые данные столбца А имеют смысл аргумента А а столбца В – функции.
Таблица №6
Результаты замеров тока и напряжения
Затем вызывается мастер диаграмм с помощью кнопки , находящейся на панели инструментов Excel. Далее следует выполнить 4 этапа (шага) построения графика:
- на первом шаге выбирается тип и вид диаграммы, а именно: «Точечная», см. рис.9 а);
- на втором шаге активизируется команда «Ряд»: и заполняется надпись легенды: ряд 1-U=f(I):, рис.9 б);
а)
б)
Рис. 9 Вид 1-го и 2-го шага построения диаграммы
- на третьем шаге заполняются окна шаблонов название диаграммы: «Закона Ома» и подписи по осям: X и Y , см. рис.10 а);
- на четвёртом шаге реализуем макрокоманду «Готово» , см. рис.10 б) .
а)
б)
Рис. 10 Вид 3-го и 4-го шага построения диаграммы
В результате получим диаграмму, изображённую на рис.11.
Рис.11 Диаграмма зависимости Y от X
Изменение точечных экспериментальных зависимостей (рис. 11) можно представить в виде графика и описать аналитическими выражениями, т. е. в виде формул. В программе Excel это выполняется с помощью макрокоманды «Добавить линию тренда», которая позволяет линеаризовать зависимость с применением метода наименьших квадратов.
Для этого необходимо выполнить следующие операции:
- на полученной диаграмме требуется подвести курсор к любой отмеченной экспериментальной точке и выполнить однократное нажатие правой клавиши мыши (ПКМ); на поле диаграммы появится контекстное меню, см. рис. 12;
Рис.12 Вид диаграммы перед добавлением линии тренда
- в появившемся контекстном меню подвести курсор мыши к команде «Добавить линию тренда»:, нажать ЛКМ;
- выбрать тип линии тренда «Линейная» в результате получим окно, изображённое на рис. 13 а);
- в верхней части окна «Линия тренда» щёлкнуть ЛКМ по кнопке «Параметры»:;
- с помощью ЛКМ разместить метки (галочки) в окошках «Пересечение кривой с осью Y в точке 0» и «Показывать уравнение на диаграмме»: , в результате получим окно, изображённое на рис. 13 б);
а)
б)
Рис.13 Процесс добавления линии тренда
- и выполнить однократное нажатие ЛКМ на «ОК».
Рисунок 14 иллюстрирует результат указанных построений. В легенде диаграммы обозначена формула, описывающая данную зависимость:
y=1,1193x. (4)
Коэффициент в уравнении (4) представляет собой величину сопротивления R=1,1193 ом, х – это величина тока I а Y – это величина напряжения U.
Тогда применительно к электрическим величинам это уравнение будет описывать закон Ома:
U = 1,1193 I.
Рис.14 Графическое изображение результатов табл. №1, обработанных с помощью линий тренда
I=0,89U
Предположим далее, что таблица №2, заполнена для исследуемого проводника (длиной l=800mm и диаметром d=0,7mm) следующими фактическими данными, полученных в результате повторных измерений, см. табл. №7.
Таблица №7