Практикум для студентов технических специальностей очной и заочной форм обучения Тюмень
 Скачать 1.31 Mb.
|
|
Р вз =Р-Р 0 h 0 /h Р ид =P 0 h 0 /h 1 2 …… n ОБРАЗЕЦ ОТЧЕТА Иванов И.И. ГН–04-1 ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 1-1 ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ВЕЛИЧИН И ОБЪЕМОВ ТЕЛ ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ Цель работы провести прямые измерения диаметра D и высоты h цилиндра. Вычислить (косвенное измерение) его объем. Оценить погрешность этих измерений. Приборы и их характеристики Штангенциркуль предел измерения 0 200 мм цена деления масштаба 1 мм цена деления нониуса 0,1 мм Микрометр предел измерения 0 мм цена деления масштаба 0,5 мм цена деления нониуса мм 2. Эскиз (рисунок) и основные расчетные формулы объем цилиндра определяется по формуле V = D 2 h /4, где = 3,14 D -диаметр цилиндра h -высота цилиндра 3. Таблица опытных данных измерения значений диаметра D, высоты цилиндра h и результатов расчета их погрешностей № п/п D i , мм D i = D i , мм ( D i ) 2 , мм i , мм h i = h i , мм ( h i ) 2 , мм h 130 1. 12,38 0 0 140,0 0,2 4 10 2 2. 12,41 -3 10 2 9 10 4 140,1 0,1 1 10 2 3. 12,34 4 10 2 16 10 4 140,2 0 0 4. 12,37 1 10 2 1 10 4 140,3 -0,1 1 10 2 5. 12,40 -2 10 2 4 10 4 140,4 -0,2 4 10 2 D= 12,38 (D i ) 2 =3 10 3 h = 140,2 (h i ) 2 = 0,1 4. Обработка результатов измерений. 1) Расчет среднего значения диаметра h. 12,38 12,40 12,37 12,34 12,41 12,38 5 1 n D D i (мм) 140,2 140,4 140,3 140,2 140,1 140,0 5 1 n h h i (мм) 2) Расчет среднего значения объема 2 , 140 π 2 2 12,38 4 3,14 h D 4 V ≈16867,8 (мм) 3) Оценка случайных погрешностей по методу Стьюдента. мм 2 3 i 2 i 0,95;5 10 3,42 1,5 10 2,8 4 5 10 3 2,8 1 n n D t D сл ) мм ( 6 , 19 07 , 0 2 i 2 i 0,95;5 10 2,8 4 5 0,1 2,8 1 n n h t h сл 4) Оценка систематических погрешностей сист = 0,01 мм h сист = 0,1 мм 5) Расчет полных погрешностей определения диаметра и объема цилиндра 2 4 4 2 2 сист 2 сл 10 56 , 3 10 1 10 42 , 3 D D D (мм) 22 , 0 10 10 ) 6 , 19 ( h ) h ( h 2 4 2 2 сист 2 сл (мм) 6) Оценка погрешностей измерения объема цилиндра. а) Абсолютная ошибка определения объема цилиндра. h h D D 2 V V (2) 3 мм 12480 10 0,16 10 0,58 16867,82 2 V 2 2 2 2 , 140 22 , 0 38 , 12 10 56 , 3 82 , 16867 б) Относительная погрешность определения объема цилиндра. Предварительно округлим среднее значение объема - 131 007 , 0 16870 120 δ V V V или в процентах δV = 0,7%. 7) Запись окончательного результата определения объема цилиндра V. В данной работе объем цилиндра определен в интервале значений V = V= ( 16870 120 ) мм 3 с относительной погрешностью δV = 0,7%. ТАБЛИЦА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Величина Буквенное обозначение Числовое значение Единицы измерения Примечание Ускорение свободного падения g 9,81 м/с 2 для 55 град с.ш. 2,485·10 -2 При температуре t=17 С Теплопроводность воздуха χ 2,553·10 -2 Вт/(м·К) При температуре t=27 С Модуль Юнга E (20-21)·10 10 Н/м 2 Сталь Модуль сдвига G (7,9-8,9)·10 10 Н/м 2 Сталь Коэффициент Пуассона μ 0,25-0,33 Безразмерная Сталь Молярная масса воздуха μ 29·10 -3 кг/моль при t=20 С Плотность воздуха ρ 1,2 кг/м 3 при t=20 С Плотность свинца ρ 11,34·10 3 кг/м 3 при t=20 С Плотность глицерина ρ 1260 кг/м 3 при t=20 С при t=20 С Вязкость воздуха η 184·10 -7 кг/м·с при t=25 С средняя длина свободного пробега молекул воздуха <λ> м Постоянная Больцмана k Дж Газовая постоянная R 8,31 Дж/моль· K Постоянная Авогадро N A 6,029·10 моль 1,48 t=20 0 C чистый 1,194 t=20 0 C 99% 0,942 t=25 0 C чистый Вязкость глицерина η 0,772 Н·с/м 2 t=25 0 C 99% 132 0,662 t=30 0 C чистый 0,5099 t=30 0 C 99% Плотность воды ρ 998,2 кг/м 3 t=20 0 C Скорость звука в воздухе v 331,46 мс t=20 0 C Коэффициент поверхностного натяжения воды α Нм t=20 0 C Удельная теплота кристаллизации олова кр Дж/К ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ 1. по оси ординат откладываются значения функции, а по оси абсцисс – значения аргумента в соответствующих единицах измерения. 2. направление роста величин на графике указывается проставлением масштаба по осям, если нас интересует точное расположение экспериментальных точек. 3. масштаб выбирается так, чтобы экспериментальные точки заняли всю поверхность графика. 4. выбранный масштаб отмечается на осях координат штрихом, высота которого 2 мм, проведенным внутрь полезной поверхности графика. 5. масштабные единицы проставляются цифрами, высота которых от 3 до 5 мм. 6. точки на графике отмечаются крестиком или кружком. значения величин, соответствующие экспериментальным точкам на координатные осине выносятся. 7. экспериментальная кривая (прямая) проводится по большинству точек, либо так, чтобы слева и справа от нее осталось равное число точек. 8. на полезной площади графика никаких пометок и надписей не делается. 9. если по графику приходится находить какое-то промежуточное значение функции, то оно отмечается на графике штриховой линией. 10. все графики в учебных лабораториях выполняются на миллиметровой бумаге ( 10 10 см или 15 15 см ) и только карандашом. Образец РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Савельев ИВ. Курс физики:Учеб.: в кн. Кн Молекулярная физика и термодинамика.-М.:Наука,2003. 2. Бондарев Б.В., Калашников Н.П., Спирин Г.Г. Курс общей физики. Кн. Термодинамика. Статистическая физика. Строение вещества- М Высшая школа, с. 3. Зисман ГА, Тодес ОМ. Курс общей физики. Т. Механика. Молекулярная физика. Колебания и волны- СПб.: Лань, с. 4. Фирш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. Т. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны.- СПб.:Лань.-2009.-470с. 5. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.:Академия, с. 6. Трофимова Т.И. Краткий курс физики. – М Высшая школа, с. 7. Трофимова Т.И. Курс физики. – М Академия, с. 8. Физика в таблицах и формулах : учебное пособие для студентов вуза, обучающихся по техническим специальностям / Т.И. Трофимова. - М. : Дрофа, 2002. - 432 с. 9. Физика. 500 основных законов и формул : справочник для студентов вузов / Т. И. Трофимова. - е изд, стереотип. - М. : Высшая школа, 2000. - 63 с. Дополнительна литература 1. Андроникашвили Э.Л. и др. Лабораторный практикум по физике. - М, 1961. Зависимость силы тока в проводнике от напряжения 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 U, В, А 134 2. Ахматова С.А. и др. Лабораторный практикум по физике. – М, 1980. 3. Барсуков КА, Уханов ЮН. Лабораторный практикум по физике. - М, 1988. 4. Волков Б.Н., Керженцев В.В., Пигарин В.М. и др. Лабораторные работы по разделу Механика. – М, 1986. 5. Гольдин Л.Л. Лабораторные занятия по физике. – М, 1983. 6. Зайдель АН. Ошибки измерений физических величин. – Л, 1974. 7. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. – М, 1963. 8. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л, 1991. 9. Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М, 1974. Т. 10. Фейнман Р.И. и др. Фейнмановские лекции по физике. – М, 1977. Т. 11. Сивухин Р.В. Общий курс физики Вт. Т. Термодинамика и молекулярная физика. М, 1976. 12. Матвеев АН. Молекулярная физика. М, 1987. СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ 1. МЕХАНИКА 1-1 ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ И ОБЪЕМА ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ. 9 1-2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОЛЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НА МАШИНЕ АТВУДА. 11 1-3 ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА НА МАЯТНИКЕ ОБЕРБЕКА…………………………………. 15 1-4-1 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА И ЭНЕРГИИ ПРИ УДАРЕ. 18 1-4-2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ МЕТОДОМ НАКЛОННОГО МАЯТНИКА 1-4-3 ИЗУЧЕНИЕ СЛОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА НА ПРИМЕРЕ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА 1-4-4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ПУЛИ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА 135 1-4-5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ПУЛИ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО КРУТИЛЬНОГО МАЯТНИКА 1-5-1 СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА 1-5-2 ИЗУЧЕНИЕ СВОБОДНЫХ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА. 43 1-5-3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКОВ 1-5-4 КОЛЕБАНИЯ СВЯЗАННЫХ МАЯТНИКОВ. 52 1-5-5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА И МОДУЛЯ ЮНГА. ПРОВОЛОКИ МЕТОДОМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ 58 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА 2-1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ, ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА И КОНЦЕНТРАЦИИ МОЛЕКУЛ КИСЛОРОДА ……….. 62 2-2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ ПОДАЮЩЕГО ШАРИКА МЕТОД СТОКСА) …………………………………………………... 66 2-3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ И СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛ ГАЗА. 70 2-4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ v p C C ДЛЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА…………………………..................................... 77 2-5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА И ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ v p С С ДЛЯ ВОЗДУХА 2-6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ КАНТОРА-РЕБИНДЕРА……………... 92 2-7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ОЛОВА 2-8 ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОЗДУХА МЕТОДОМ НАГРЕТОЙ НИТИ. 103 2-9 ПОЛУЧЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ВАКУУМА. 109 2-10 ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БОЛЬЦМАНА………………........ 117 2-11 ИЗУЧЕНИЕ РЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ. 122 ОБРАЗЕЦ ОТЧЁТА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 129 ТАБЛИЦА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 131 ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ 132 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА. 133 ДЛЯ ЗАМЕТОК Учебное издание Сергей Михайлович Кулак Виталий Фёдорович Новиков Денис Фёдорович Нерадовский Алексей Геннадьевич Заводовский Алексей Анатольевич Орёл Эльвира Германовна Невзорова Нина Ивановна Верлан Людмила Константиновна Габышева ОБЩАЯ ФИЗИКА МЕХАНИКА МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ В авторской редакции Подписано к печати Бум. ГОЗНАК Заказ № Уч.-изд.л. Формат х 1/16 Усл. Печ.л. Отпечатано на RISO GR 3770 Тираж экз. Издательство государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства 625039, г. Тюмень, ул. Киевская, 52 |