1. Математически опишите физическое явление, соответствующее условиям эксперимента и лабораторной установке
2. Решите полученное уравнение относительно искомой величины
3. Определите в полученной формуле известные и неизвестные величины
4. Определите способы нахождения неизвестных величин. Найдите эти величины
5. Определите численное значение искомой величины
6. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности
7. Проведите экспериментальную проверку полученного результата
План проведения эксперимента по исследованию зависимости между физическими величинами
1. Определите, зависимость между какими величинами будет исследоваться в ходе эксперимента?
2. Соберите экспериментальную установку
3. Если будет исследоваться зависимость между тремя и более величинами a, b,c, …, то оставляя постоянными величины b, с, … определите зависимость x= f(a)
Затем, оставляя постоянными величины a, c, …, определите зависимость x= f(b)
4. Определите погрешности измерений и постройте с их учетом графики зависимостей, установленные в эксперименте
5. Учитывая точность измерений, сформулируйте выводы, отражающие установленные в эксперименте зависимости [3]
Приборы
«При подборе комплекта приборов, принадлежностей и материалов для фронтальных занятий прежде всего нужно обратить внимание на то, чтобы комплект был минимальным и в то же время давал возможность поставить методически правильно и технически грамотно все намеченные лабораторные работы. При этом приборы и принадлежности должны быть простыми по своей конструкции, почти не отвлекающими внимания учащихся и не отнимающими времени на освоение их устройства, если эти приборы не служат предметом изучения.
Все приборы должны быть портативными, чтобы с ними было удобно обращаться во время работы и размещать в шкафах для хранения. Оборудование должно давать возможность производить выдачу и уборку всего необходимого в каждой работе с наименьшей затратой времени, так как организационная сторона при фронтальном методе ведения лабораторных занятий имеет решающее значение в успехе всего дела.
Очевидно, эту задачу нельзя решать по частям: сначала подбирать оборудование для той или иной отдельной работы или группы работ, а потом механически соединять его вместе. Многие приборы применялись во всех разделах курса физики, поэтому необходимо вырабатывать конструкцию этих приборов, имея ввиду весь комплекс лабораторных работ. В зависимости от этого условия, т. е. числа и тематики работ, задача будет иметь различные решения». [5 стр. 9]
«Почти все более или менее крупные приборы (они же и более дорогие) применяются, как правило в нескольких работах. Таким образом, разнообразие конструкций сведено к возможному минимуму. Этим значительно снижается общая стоимость всего комплекта оборудования для лабораторных работ, устраняется излишний простой прибор в кабинете, облегчается освоение приборов учащимися. Исключение составляют лишь некоторые приборы и принадлежности, которые применяются в какой либо одной лабораторной работе. К таким приборам относятся, например, ареометр, диск для вывода правила моментов сил, поляроид и некоторые другие. Эти приборы имеют узкоспециальное назначение и по сравнению с другими применяются очень редко, но без них обойтись ни как нельзя по методическим соображениям. Все остальные приборы, принадлежности и приспособления, которые применяются в какой либо одной из работ, очень просты и относятся к самым дешевым, самодельным, например: проволоки с наконечниками для измерения удельного сопротивления, кольца железные для магнитной защиты, экраны из картона для изучения магнитного поля, держатели из жести для диапозитивов, вертушки из бумаги или фольги, плоские фигуры из картона или фанеры для определения центра тяжести и т. п. Однако во всех таких случаях надо помнить, что лучшие результаты в постановке фронтальных лабораторных занятий и в организации выдачи, уборки и хранения деталей и в смысле широкого применения одних и тех же приборов в ряде работ (комплектность) будут достигнуты тогда, когда все приборы подбираю по указанным в комплекте характеристикам. В таком виде оборудование подвергалось многократному испытанию и проверялось на практике в школьных условиях. Поэтому в тех школах, где фронтальные работы только начинают вводиться и приборы подбираются вновь, следует приобретать и изготовлять оборудование строго придерживаясь приведенных характеристик». [5 стр. 48]
Вычисление погрешностей измерений в лабораторных работах
«Процесс любого измерения только тогда считается полностью завершенным, когда указаны абсолютные и относительные погрешности измерений. Модуль абсолютной погрешности измерения |D| позволяет указать интервал, внутри которого находится истинное значение измеряемой величины. Длина этого интервала равна 2*|D| (Рис. 1). Другими словами, абсолютная погрешность показывает, на сколько истинное значение измеряемой величины может отличаться от результатов измерения. Качество измерений характеризует относительная погрешность, которая показывает, во сколько раз модуль абсолютной погрешности |D| меньше измеряемой величины Xизм. Т. е. при измерении неизвестной величины измеряемая величина должна находится в интервале [Xизм+_|D|], а результат измерения можно принять за истинное с значение с относительной погрешностью e=Dx/Xизм.
При измерении известных величин (постоянных или табличных) признаком доверенности полученного результата является принадлежность известного значения интервалу (рис 2.). Если при измерениях известных величин оценка погрешностей не производилась, то в выводе следует сравнить полученное значение с табличным. С этой целью удобно рассчитать величину (Xизм - Xтабл)/Xтабл, которая может служить простой оценкой качества измерений.
При проверке законов, имеющих вид равенства A=B, признаком достоверности является пересечение интервалов [A+DA] и [B+DB] (рис. 3). Если, при проверке законов, оценку погрешности произвести трудно, то можно рассчитать отношение A/B от 1. Тогда разность |A/B-1| позволяет сделать заключение о качестве экспериментальной проверки равенства A=B, т. е. принять за e». [1 стр. 7]
|
|
Оценка точности измерений
«На точность измерений физических величин оказывает влияние ряд причин, вызывающих появление погрешностей.
Погрешности измерений в зависимости от причин из возникновения классифицируются так:
Погрешности метода измерения - это погрешности, возникающие вследствие несовершенства применяемого метода измерения или из-за влияния допущений и упрощений в применении эмпирических формул.
Погрешности, возникающие в результате неправильной установки прибора. Измерительные приборы требуют предварительной проверки и определенной установки. Например, ненагруженные весы должны быть уравновешены, проверено качание чашечек, чувствительные весы должны быть установлены по уровню или отвесу и т. д. Необходимо строгое соблюдение правил пользования измерительным прибором.
Погрешности, возникающие вследствие внешних влияний на средства измерения.
Влияния температуры. Большинство измерительных приборов, применяемых в школе, дают верные показания при температуре +20С. При отклонении от этой температуры результаты измерений искажаются.
На температуру воздуха оказывают потоки теплого и холодного воздуха, источниками которых являются печи, радиаторы центрального отопления и т. п.
Для устранений влияния этих причин при калометрических измерениях необходимо экранировать пламя горелки или плитки, а опыты проводить дальше от окон или радиаторов.
Влияния магнитных полей (магнитного поля Земли и магнитных полей токов) устраняют экранированием. В измерительных приборах экранирование предусмотрено их конструкцией, но он не является полным.
Влияние вредных вибраций и сотрясений устраняют путем применения различных пружин, резиновых прокладок.
Субъективные погрешности - это погрешности, обусловленные индивидуальными свойствами наблюдателя.
Например, запаздывание реакции человека на световой сигнал колеблется от 0,15 до 0,225 с, на звуковой - 0,82-0,195 с. Субъективная погрешность может быть обнаружена при проведении одинаковых измерений несколькими экспериментаторами.
Инструментальные погрешности (основные) - это погрешности, возникающие при изготовлении меры или измерительного прибора.
Инструментальную погрешность, взятую с обратным знаком, называют поправкой. Поправки обычно указываются в техническом паспорте прибора или при помощи сравнения с приборами более высшего класса. Если средства измерения дают заниженные показания, то поправка, у казанная в паспорте имеет знак «+», при завышенных показаниях – «-».
При обнаружении погрешности от неисправности измерительного прибора следует внести поправку в его показания, если не представляется возможности его исправить.
Например термометр, опущенный в лед, не устанавливается на 0ºС, а показывает +1ºС, т. е. нулевая точка термометра смещена вверх по шкале. Показание такого термометра при измерении температур необходимо уменьшить на 1ºС.
В аттестатах, каталогах и описаниях средств измерений указаны допускаемые погрешности, т. е. наибольшие погрешности мер и из мерительных приборов, которые разрешается допускать при их изготовлении при нормальных условиях (температура окружающей среды 20ºС, атмосферное давление 760 мм. рт. ст., влажность 80%). Допускаемые погрешности нормируются государственными стандартами. Они, как правило, имеют двойной знак (+).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
Основные порталы (построено редакторами)