Тема: «Определение коэффициента трения скольжения».

Методические указания по проведению лабораторной работы

Предисловие

Методические указания по проведению лабораторных работ по физике предназначены для студентов 1 курса технических специальностей среднего профессионального образования Филиала ФБГОУ «УДГУ» в г. Воткинск.

Цель методических указаний – оказание помощи студентам при подготовке и выполнении лабораторных работ по физике.

В пособии представлены подробные описания лабораторных работ, включающих в себя

а) теоретический материал по изучаемой теме;

б) перечень лабораторного оборудования;

в) описание лабораторной установки ;

г) основное задание по измерению той или иной физической величины;

д) расчетные формулы;

е) таблица результатов измерений и вычислений;

ж) способы обработки результатов измерений. Определение абсолютной и относительной погрешностей.

В каждой лабораторной работе есть дополнительные задания частично-поискового и поискового характера, необходимые для развития самостоятельности мышления, формирования умений решать нестандартные, изобретательские задачи.

Для выполнения дополнительного задания №1 частично - поискового характера обучающимся предложена тема и цель лабораторной работы, необходимое для выполнения лабораторное оборудование, Обучающиеся самостоятельно предлагают способы выполнения работы, пользуются различными источниками, специальной литературой, справочными пособиями.

Для выполнения дополнительного задания №2 поискового характера обучающиеся должны решить новую для них проблему, опираясь на имеющиеся у них теоретические знания.

Основные требования по выполнению лабораторных работ

Правила выполнения лабораторных работ

1 Студент должен прийти на лабораторное занятие подготовленным к выполнению работы. Студент, не подготовленный к работе, не может быть допущен к ее выполнению

2 .Лабораторные работы по физике выполняются по группам, в которую входят 2-6 студентов. Группы назначаются преподавателем на весь учебный год и могут изменяться в исключительных случаях ( выбытие студента из учебного заведения, длительное отсутствие по уважительным причинам и др)

3 Необходимо строгое выполнение всего объема домашней подготовки, указанных в описаниях соответствующих лабораторных работ. К выполнению лабораторных работ необходимо приготовиться до начала занятия в лаборатории. Кроме описания работы в данном учебном пособии, используйте рекомендованную литературу и конспект лекций. К выполнению работы допускаются только подготовленные студент

4 Выполнение каждой лабораторной работы предшествует проверка готовности студента, которая производится преподавателем в форме собеседования или письменного опроса по вопросам, приведенных в описании работы. При проведении эксперимента результаты измерений и расчетов записывайте четко и кратко в заранее подготовленные таблицы

5 При обработке результатов измерений а) помните, что точность расчетов не может превышать точности прямых измерений; б) результаты измерений лучше записывать в виде доверительного интервала

6 Каждый студент после выполнения работы должен представить отчет о проделанной работе и выводом по работе

7 Отчет о проделанной работе следует делать в тетради лабораторных работ .

8 Отчеты по лабораторным работам оформляются согласно требованиям ЕСКД и должны включать в себя следующие пункты:

- название лабораторной работы и ее цель;

- используемое оборудование;

- порядок выполнения лабораторной работы;

- далее пишется «Ход работы» и выполняются этапы лабораторной работы, согласно выше приведенному порядку записываются требуемые теоретические положения, результаты измерений, обработка результатов измерений, заполнение требуемых таблиц и графиков, по завершении работы делается вывод.

9 При подготовке к сдаче лабораторной работы, необходимо ответить на предложенные контрольные вопросы.

10 Таблицы и рисунки следует выполнять с помощью чертежных инструментов (линейки, циркуля и т. д.) карандашом с соблюдением ЕСКД

11 Расчет следует проводить с точностью до двух значащих цифр

12 Исправления выполняются на отдельном листе тетради (на полях делается ссылка на номер страницы тетради, где исправлены ошибки ). При мелких исправлениях (слово, буква, число и т. д.) аккуратно зачеркиваются и над ним пишутся правильно (слово, букву, число и т. п.)

13 Вспомогательные расчеты можно выполнить на отдельных листах, а при необходимости на листах отчета

14 Если студент не выполнил лабораторную работу или работы, то он может выполнить работу или оставшуюся часть во внеурочное время, согласованное с преподавателем

15 В критерии оценивания лабораторной работы входят:

- наличие анализа и выводов проделанной работы;

- наличие пояснений по окончании выполнения каждого этапа;

- соблюдение требований к оформлению работы

Если отчет по работе не сдан во время (до выполнения следующей работы) по неуважительной причине, оценка за лабораторную работу снижается

16 Положительная итоговая оценка по дисциплине выставляется при условии выполнения всех, предусмотренных программой лабораторных работ, предоставления отчета, оформлению к соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению текстовых документов

17 Зачет по лабораторным работам студент получает при условии выполнения всех предусмотренных программой работ, после сдачи отчетов по работам при удовлетворительных оценках за опросы и контрольные вопросы во время лабораторных занятий

Правила техники безопасности

1.Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания преподавателя.

2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения преподавателя .

3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

4. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность. При выполнении лабораторных работ нельзя использовать разбитые стеклянные трубки, трубки с трещинами Для предотвращения падения стеклянные сосуды (пробирки, колбы) при проведении опытов осторожно закрепляйте в лапке штатива. Осколки стекла нельзя собирать со стола руками. Для этого нужно использовать щетку и совок.

5. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

6. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений.

7. Источник тока и электрической цепи подключайте в последнюю очередь.

8. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения преподавателя. Проверяйте наличие напряжения на источниках питания или других частях электроустановки с помощью прибора для измерения напряжения.

9. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей, лишенным изоляции. Не производите присоединения в цепях до отключении источника электропитания.

10. Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводов были наконечники. При сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно соединяйте с клеммами.

11. Выполняйте измерения и наблюдения, соблюдая осторожность, чтобы случайно не прикоснуться к оголенным проводам (токоведущим частям, находящимся под напряжением).

12. Не прикасайтесь к конденсаторам, даже после отключения электрической цепи от источника питания, их сначала нужно разрядить. По окончании работы отключите источник питания, после чего разберите электрическую цепь.

13. Обнаружив неисправность в электрических установках, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник тока и сообщите об этом учителю.

14. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

15.Не уходите с рабочего места без разрешения преподавателя.

Определение погрешностей измерений Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой их результатов. Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений. Прямое измерение - определение значений физической величины непосредственно средствами измерения. Косвенное измерение - определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями. Погрешность измерения - оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения. Допустим, что I (сила тока) - физическая величина. I_пр — приближенное значение физической величины, т. е. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений. I_ист.- истинное (действительное ) значение измеряемой величины. Абсолютная погрешность ΔI - это разность между измеренным I _пр и истинным I_ист значениями измеряемой величины. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины: ΔI = I _пр - I_ист Относительная погрешность ε — это отношение абсолютной погрешности измерения к истинному (действительному) значению измеряемой величины. ε= ΔI/ Iист *100% Инструментальные (приборные или аппаратурные ) погрешности обусловлены погрешностями применяемых средств измерений и занесены в паспорт прибора. Эти погрешности обусловлены конструктивными и технологическими недостатками средств измерений, а также следствием их износа, старения или неисправности.

Таблица 1. Абсолютные инструментальные погрешности средств измерений.

№ п/п	Средства измерений	Предел измерений	Цена деления	Абсолютная инструментальная погрешность, А_и
1	Линейка ученическая чертёжная инструментальная (стальная) демонстрационная	До 50 см До 50 см 20 см 100 см	1мм 1мм 1мм 1см	±1мм ±0,2мм ±0.1мм ±0.5см
2	Лента измерительная	150 см	0,5 см	±0,5 см
3	Измерительный цилиндр	До 250 мм	1 мл	±1 мл
4	Штангенциркуль	150 мм	0,1 мм	±0,05 мм
5	Микрометр	25 мм	0,01 мм	±0,005 мм
6	Динамометр учебный	4 Н	0,1	±0,05 Н
7	Весы учебные	200 г	—	±0,01 г
8	Секундомер	0—30 мин	0,2 с	±1 с за 30 мин
9	Барометр-анероид	720-780 мм	1 ммрт. ст.	±3 мм рт. ст.
10	Термометр лабораторный	0—100 °С	1 °С	±1°С
11	Амперметр школьный	2 А	0,1 А	±0,05 А
12	Вольтметр школьный	6 В	0,2 В	±0,15 В

ΔА_и— абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора (погрешность средств измерения; см. табл. 1.) ΔА_о— абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно точного отсчета показаний средств измерения), она равна в большинстве случаев половине цены деления; при измерении времени — цене делении секундомера или часов. Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешностиотсчета при отсутствии других погрешностей: ΔА=ΔАи+ΔАо Абсолютная погрешность косвенных измерений ∆А _косв =ε_А*А_пр(ε-выражается десятичной дробью) Ответ записывается в форме: А = А_пр ± ΔА _косв Таблица 2. Относительная погрешность косвенных измерений.

№п/п	Вид формулы физической величины	Формула относительной погрешности
1.	Х=А+В+С
2.	Х=А-В
3.	Х=АВС
4.	Х = Аⁿ (Х = В*С²)	e = ΔB/B + 2*ΔC/C
5.	Х=А/В
6.	Х= Х = B*	+

ПРИМЕР :

Лабораторная работа №1. Вычислим погрешность измерения коэффициента трения , измеренного с помощью динамометра.

Вес бруска с грузами Р = N=1,8 Н. F_тр=0,6 Н, μ_пр=0,33.

Инструментальная погрешность динамометра ( таблица 1) Δ _и =0,05Н, Погрешность отсчета - половина цены деления(таблица 1) Δ _о = 0,05Н .

Абсолютная погрешность прямых измерений рассчитывается по формуле :

ΔА=ΔАи+ΔА₀

Абсолютная погрешность измерения веса и силы трения ∆А= 0,05Н+0,05Н = 0,1 Н.(Измерения были проведены одним прибором-динамометром)

Относительная погрешность измерения (в таблице 5-я строчка)

Абсолютная погрешность косвенного измерения ∆ μ =ε _μ* μ_пр ∆ μ = 0,22*0,33=0,074 Ответ:

Оценка лабораторных работ

Оценка «5» ставится в том случае, если обучающийся:
а) выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений;
б) в представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы;
в) полностью выполнил анализ погрешностей;

г) соблюдал требования безопасности труда.

Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но допущены недочеты или негрубые ошибки.

Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью или если

а) в ходе проведения опыта и измерений были допущены ошибки, приводящие к получению результатов с большей погрешностью,
б) не выполнен совсем или выполнен неверно анализ погрешностей.
Оценка «2» ставится в том случае, если
работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.

В тех случаях, когда обучающийся показал оригинальный и наиболее рациональный подход к выполнению дополнительного задания, но не избежал тех или иных недостатков, оценка за выполнение работы по усмотрению преподавателя может быть повышена по сравнению с указанными выше нормами.

Лабораторная работа №1

Тема: «Определение коэффициента трения скольжения».

Цель работы: Изучить особенности силы трения, вычислить коэффициент трения скольжения.

Оборудование, средства измерения :

1) деревянная линейка,

2) брусок

3) динамометр

4) набор грузов

Теоретическое обоснование:

Сила трения возникает при соприкосновении двух тел вследствие шероховатости поверхностей и взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел (рис.1.2). Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и пропорциональна силе нормального давления тела на опору, равной силе реакции опоры N

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения. Существуют сила трения покоя, сила трения скольжения, качения, сила жидкого и воздушного трения.

Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. В соответствии с третьим законом Ньютона вес тела P равен по модулю силе реакции опоры и направленной в противоположную сторону: (рис3).

Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3

При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Ее называют силой упругости. Простейшим видом деформации является деформация растяжения или сжатия. При малых деформациях сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации: Fупр = –k x.

Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука. Коэффициент k называется жесткостью тела. В системе СИ жесткость измеряется в н/м.

Измерить силу трения можно с помощью динамометра, который под действием внешней силы может перемещаться по горизонтально расположенной плоскости (линейке). При равномерном движении согласно первому закону ньютона равнодействующая сил, действующих на тело рано нулю. Это означает, что сила трения скольжения уравновешивает силу упругости пружины динамометра и может быть измерена динамометром. F_тр=F_упр .

Контрольные вопросы:

№ п / п	Содержание вопроса	Ответ на вопрос
1.	Что называется силой трения?
2.	Какова причина возникновения силы трения?
3.	Какие существуют виды силы трения?
4.	По какой формуле можно рассчитать силу трения скольжения?
5.	Запишите формулу для определения коэффициента трения
6.	Что называется весом тела?
7.	Напишите основную формулу для определения веса тела
8.	Почему при измерении силы трения необходимо придерживаться равномерного движения бруска?
9.	Приведите примеры практического использования силы трения в технических системах автомобиля.
10.	Предложите способы увеличения или уменьшения силы трения скольжения.

Порядок выполнения работы.

1.	Подвесьте брусок к динамометру и определите его вес вместе с одним из грузов. Запишите показания динамометра в таблицу 3. Измените вес тела, добавляя грузы (2 и 3 шт.). Для каждого случая измерьте вес тела. Запишите значения веса тел для каждого случая в таблицу 3 (1 и 4 столбец таблицы)
2.	Равномерно тяните брусок вдоль плоскости, закрепленной на штативе (линейки). Определите значение силы упругости, действующей на брусок. Запишите показания динамометра в таблицу 3, учитывая, что : Fупр =Fтр. 3.Увеличивайте количество грузов на бруске до 3=х, измерьте силу упругости в каждом случае и занесите показания динамометра в таблицу 3 (столбцы 2и 3).
2.
3	3.Увеличивайте количество грузов на бруске до 3-х, измерьте силу упругости в каждом случае и занесите показания динамометра в таблицу 3 (столбцы 2и 3).
4.	Вычислите коэффициент трения по формуле где N = P А) Коэффициент трения в первом опыте μ1= = Б) Коэффициент трения во втором опыте μ2= = В) Коэффициент трения в третьем опыте μ3 = = Г) Среднее значение коэффициента трения μ ср = μ1 + μ2+ μ3 = 3 Занесите вычисленные значения коэффициентов трения в таблицу 3 (столбцы 5и 6)
6.	Заполните таблицу 3

Таблица 3

Количество грузов на бруске	Сила упругости Fупр, Н	Сила трения , Fтр, Н	Вес тела Р ,Н	Коэффициент трения μ	Среднее значение коэффициента трения μ_ср= μ_пр
1	2	3	4	5	6
1.
2.
3.

7.	Определите абсолютную погрешность прямых измерений силы трения и веса тела с помощью динамометра (таблица 1)	ΔА=ΔАи+ΔА₀ _{___________________________________}
8.	Определите относительную погрешность измерения коэффициента трения (таблица 2)	_____________________
9.	Вычислите абсолютную погрешность косвенных измерения коэффициента трения	∆ μ =∆ А* e ______________________
10.	Запишите окончательный результат в виде:	μ= μ_пр.+∆ μ _____________________

Вывод:

____________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительное задание №1. Проведите дополнительные эксперименты, доказывающие, что сила трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Составьте план экспериментальных действий и опишите полученные результаты

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 740; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!