По изучению раздела общей физики

Филимонова Л.В., Боброва Т.М.

Ф 53 Методические рекомендации для лабораторных занятий по изучению раздела общей физики «Механика». В двух частях. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2004. – 139 с.: ил.

Целью данного пособия является оказание помощи студентам в подготовке и выполнении лабораторных работ по темам из раздела общей физики «Механика».

В пособии приводятся описания к 13 лабораторным работам. Работы первой части затрагивают преимущественно материал по кинематике, колебаниям и волнам, движению тел в вязкой жидкости; во второй части содержатся работы по динамике материальной точки и твердого тела. К каждой работе дается формулировка цели ее выполнения, перечень используемого оборудования, краткие основы теории по теме работы, описание метода, вопросы к допуску, содержание экспериментальных заданий, вопросы к отчету. Представленный в каждой работе материал достаточен для ее выполнения, но требует изучения дополнительных литературных источников для подготовки отчета. В приложениях приводятся краткая справка по вычислению погрешности результатов учебного эксперимента по физике, необходимые справочные таблицы, дополнительный материал.

Учебно-методическое пособие рекомендуется к использованию на лабораторных занятиях со студентами инженерно-физического и физико-математического факультетов ЕГУ в лаборатории механики.

УДК 531/534

ББК 22.3я721

Ó ЕГУ им. И.А. Бунина, 2003

Ó Филимонова Л.В., 2003

Эксперимент должен по возможности ставиться так, чтобы не допускать не только ошибок, но и неоднозначного истолкования его результатов.

Введение.

Формирование и развитие экспериментальных знаний и умений студентов в процессе изучения общей физики является одной из первостепенных задач ее преподавания в вузе. Это связано со многими причинами, в частности: значением экспериментального метода в физической науке и практике, его местом в обучении физике в школе с учетом разновидностей методики его использования. В процессе подготовки будущих учителей физики необходимо сформировать у студентов знания о составе и структуре экспериментальной деятельности в целом и умения осуществлять эту деятельность в связи с конкретными познавательными целями.

В этой связи, главная цель, поставленная в данном пособии, состоит в обеспечении целенаправленного руководства изучением теоретических вопросов по общей физике с активным применением экспериментального метода как для подтверждения теоретических положений, так и для самостоятельного вывода студентами субъективно новых для них физических закономерностей.

При этом учитывалась необходимость побуждения студентов к активной творческой работе в физической лаборатории. Для этого им предлагается большой перечень вопросов к допуску перед началом выполнения работы, которые акцентируют их внимание на особенностях постановки конкретного эксперимента, на специфике изучаемых явлений и процессов, на возможности присутствия в работе неучтенных дополнительных факторов, сказывающихся на получаемых результатах и т.д.

Предлагаемое пособие посвящено отдельным темам из раздела «Механика» курса общей физики. Изложенные вопросы раскрывают следующие понятия и методы: плотность вещества и тела и методы ее измерения; вязкое трение и метод Стокса; стробоскопический эффект и методы измерения промежутков времени; деформация, модуль Юнга и метод его измерения для проволоки; виды движения и методы изучения соответствующих законов движения и кинематических зависимостей; виды движения твердого тела, его кинематические и динамические характеристики и различные методы определения моментов инерции; колебания и упругие волны, физический и математический маятник, методы определения длины волны и ускорения свободного падения.

Все приведенные в пособии лабораторные работы имеют одинаковую структуру: цель, приборы и принадлежности, основные сведения по теории вопроса и метода, перечень вопросов к допуску, содержание экспериментальных заданий, таблицы для занесения данных и результатов, вопросы к отчету. Кроме того, ясно и обоснованно выведены и особо выделены расчетные формулы. Экспериментальные задания содержат указания по расчету погрешностей и требования подведения итогов в соответствии с поставленной в работе целью.

Подборка экспериментальных заданий предполагает использование математического аппарата, применения графического метода анализа полученных данных, исследование изучаемого явления в вариативных условиях, контроль за обеспечением необходимой экспериментальной ситуации. Это допускает и обеспечивает дифференцированную по уровню сложности и самостоятельности студентов постановку учебного физического эксперимента.

Предлагаемое содержание может быть по-разному использовано преподавателями в соответствии с уровнем подготовки студентов, количеством отводимого на лабораторные занятия аудиторного времени и названием факультета.

Лабораторная работа № 0.

Вводная фронтальная работа.

Нониусы, их назначение и практическое использование при измерении линейных размеров.

Цель работы: познакомиться с принципами построения шкал с нониусами, правилами пользования штангенциркулем и микрометром; получить практические навыки в определении с их помощью линейных размеров различных тел.

Приборы и принадлежности: различные штангенциркули (в том числе демонстрационный), микрометр, образцы твердых тел правильной геометрической формы (шар, цилиндр, параллелепипед).