Правила приближенных вычислений

Стр 1 из 7Следующая ⇒

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе профессор П.Б. Акмаров ______________________ «____» ___________2013 г.

ФИЗИКА С ОСНОВАМИ БИОФИЗИКИ

Методические указания и контрольные задания

для студентов заочного факультета, обучающихся

по специальности «Ветеринария»

и направлениям «Зоотехния» и «ТППСХП»

Составитель

И.Г. Поспелова

Ижевск

ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА

2013

УДК 53

ББК

Ф 50

Методические указания составлены в соответствии с требованиями государственного стандарта, утвержденным 15.05.2010 г.

Методические указания Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, протокол №__________ от «_____»______________ 2013г.

Рецензенты:

Г.А. Кораблев – доктор химических наук, профессор

А.А. Астраханцев – кандидат с.-х. наук, доцент

Составитель

И.Г. Поспелова – канд. техн. наук, доцент кафедры физики

ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА

Ф 50

Физика с основами биофизики: методические указания / Сост. И.Г. Поспелова – Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2013. – 66 с. Цель настоящего методического указания – оказать помощь студентам заочного факультета, обучающихся по специальности «Ветеринария» и направлениям «Зоотехния» и «ТППСХП» ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА в изучении курса физики. Основной учебный материал программы курса в пособии распределен на двенадцать разделов. В каждом из них даны основные формулы и примеры решения задач, кроме того в пособии даны контрольные задания.

УДК 53

ББК

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…..………………………………………………………………………..

Общие методические указания…………………………………………………...

Вращательное движение твердого тела…………………………………..

II.

Акустика……………………………………………………………………

III.

Гидродинамика…………………………………………………………….

IV.

Свойства твердых и жидких тел…………………………………………..

Явление переноса…………………………………………………………..

VI.

Термодинамика…………………………………………………………….

VII.

Электростатика. Постоянный ток………………………………………...

VIII.

Биоэлектрические явления………………………………………………...

IX.

Переменный ток……………………………………………………………

Фотометрия. Геометрическая оптика…………………………………….

XI.

Волновая оптика. Тепловое излучение…………………………………...

XII.

Квантовая оптика. Фотобиология………………………………………...

Таблицы справочных данных……………………………………………………..

Экзаменационные вопросы……………………………………………………….

Список литературы……………..…………………………………………………

ПРЕДИСЛОВИЕ

Физика получила свое наименование от греческого слова физис – природа. Физические явления происходят в космосе и микромире, в неорганических и органических веществах, в неживой и живой природе. В настоящее время физику можно определить как науку о свойствах и строении материи, о простейших и вместе с тем наиболее общих формах движения материи и об их взаимных превращениях. Поэтому понятия и законы физики лежат в основе всего естествознания.

Животные и растения представляют собой самоуправляющиеся биологические системы, в которых протекают разнообразные физические процессы – механические, тепловые, электрические, оптические, а также сложнейшие биохимические реакции. Поэтому на стыке биологии, физики и химии возникла новая наука – биофизика, изучающая физические и физико-химические процессы в биологических системах на всех уровнях их организации, а также влияние различных физических факторов на живые организмы.

Биофизика успешно объясняет многие биологические явления. Сегодня эта наука тесно связана с электрофизиологией, офтальмологией, фармакологией, зоогигиеной и пр. Комплексные исследования физиков, биофизиков, биохимиков и физиологов позволили получить представление о строении и свойствах биологических молекул, механизмах действия клеточных мембран и клеточных структур. Успешно разрабатываются физико-математические модели биологических процессов. В зооветеринарной практике применяется большое количество приборов – диагностических, терапевтических, хирургических, действие которых основано на самых разнообразных физических законах. Использование современных физических методов в клинической ветеринарии и зоотехнии позволяет усовершенствовать диагностику, профилактику и лечение сельскохозяйственных животных и птицы и тем самым способствовать повышению их продуктивности. Ветеринарный врач и зооинженер должны быть хорошо знакомы как с физическими процессами, протекающими в организме животных, так и с возможностями физической и электронной аппаратуры, с которой он может встретиться на производстве, в лаборатории и в клинике. Поэтому в учебные планы ветеринарных и зооинженерных факультетов, а также факультетов охотоведения введена дисциплина «Физика с основами биофизики», являющаяся базовой по отношению ко многим специальным дисциплинам, таким, как «Физиология сельскохозяйственных животных», «Радиобиология» и др. Цель ее заключается в изучении основных положений современной физики, в физической интерпретации ряда биологических явлений, а также описании некоторых физических и биофизических методов и приборов, широко используемых в сельскохозяйственной практике и в научных исследованиях.

Контрольные задания приведены по методическим указаниям А.С. Белановского «Основы физики и биофизики» для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений, М., 1990 г. – 78 с.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Учебная работа студента заочного отделения при изучении курса «Основы физики и биофизики» складывается из самостоятельной работы и очных занятий.

Самостоятельная работа включает в себя изучение дисциплины по рекомендованным учебным пособиям, решение рекомендованных задач и выполнение контрольных работ.

Во время лабораторно-экзаменационной сессии студент слушает лекции, выполняет лабораторные работы и сдает по ним зачеты, а затем экзамен.

При самостоятельной работе над учебным материалом необходимо:

1. Составлять конспект, в котором записывать законы и формулы, выражающие законы, определения основных физических понятий и сущность физических явлений и методов исследования.

2. Изучать курс «Физика с основами биофизики» систематически, так как в противном случае материал будет усвоен поверхностно.

3. Пользоваться каким-то одним учебником или учебным пособием (или ограниченным числом пособий), чтобы не утрачивалась логическая связь между отдельными вопросами, по крайней мере внутри какого-то определенного раздела курса.

Контрольные работы позволяют закрепить теоретический материал курса. В процессе изучения физики студент должен выполнить десять задач. Решение задач в контрольных работах является проверкой степени усвоения студентом теоретического курса, а рецензии на работу помогают ему доработать и правильно освоить различные разделы курса физики. Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно ознакомиться с примерами решения задач по данной контрольной работе, уравнениями и формулами, а также со справочными материалами, приведенными в конце методических указаний. Прежде чем приступить к решению той или иной задачи, студент должен хорошо понять ее содержание и поставленные в ней вопросы.

Контрольная работа включает следующие разделы:

I. Вращательное движение твердого тела;

II. Акустика;

III. Гидродинамика;

IV. Свойства твердых и жидких тел;

V. Явления переноса;

VI. Термодинамика;

VII. Электростатика. Постоянный ток;

VIII. Биоэлектрические явления;

IX. Переменный ток;

X. Фотометрия. Геометрическая оптика;

XI. Волновая оптика. Тепловое излучение;

XII. Квантовая оптика. Фотобиология.

Контрольная работа для студентов-заочников зооинженерного и ветеринарного факультетов включает любые десять задач из таблицы вариантов.

Таблица вариантов

Вариант	Номера задач в каждой контрольной работе
1	1	11	21	31	41	51	61	71	81	91	101	111
2	2	12	22	32	42	52	62	72	82	92	102	112
3	3	13	23	33	43	53	63	73	83	93	103	113
4	4	14	24	34	44	54	64	74	84	94	104	114
5	5	15	25	35	45	55	65	75	85	95	105	115
6	6	16	26	36	46	56	66	76	86	96	106	116
7	7	17	27	37	47	57	67	77	87	97	107	117
8	8	18	28	38	48	58	68	78	88	98	108	118
9	9	19	29	39	49	59	69	79	89	99	109	119
10	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120

При выполнении контрольных работ необходимо соблюдать следующие правила:

1. На титульном листе указывать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр.

2. Контрольную работу следует выполнять аккуратно, оставляя поля для замечаний рецензента.

3. Задачу своего варианта переписывать полностью, а заданные физические величины выписывать отдельно, при этом все числовые величины должны быть переведены в одну систему единиц.

4. Для пояснения решения задачи, где это нужно, аккуратно сделать чертеж.

5. Решения задач и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями.

6. В пояснениях к задаче необходимо указывать те основные законы и формулы, на которых базируется решение данной задачи.

7. При получении расчетной формулы, которая нужна для решения конкретной задачи, приводить ее вывод.

8. Решение задачи рекомендуется сначала сделать в общем виде, т.е. только в буквенных обозначениях, поясняя применяемые при написании формул буквенные обозначения.

9. Вычисления следует проводить путем подстановки заданных числовых величин в расчетную формулу. Все числовые значения величин, необходимые для решения данной задачи, должны быть выражены в СИ.

10. Проверить единицы полученных величин по расчетной формуле и тем самым подтвердить ее правильность.

11. Точность расчета определяется числом значащих цифр исходных данных. Константы физических величин и другие справочные данные выбираются из таблиц.

12. В контрольной работе следует указывать учебники и учебные пособия, которые использовались при решении задач.

Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных правил, а также работы, выполненные не по своему варианту, зачитываться не будут.

При отсылке работы на повторное рецензирование обязательно представлять работу с первой рецензией.

Во время экзаменационно-лабораторных сессий проводятся лабораторные работы. Цель лабораторного практикума – не только изучить те или иные физические явления, убедиться в правильности теоретических выводов, приобрести соответствующие навыки в обращении с физическими приборами, но и более глубоко овладеть теоретическим материалом.

При сдаче экзаменов и зачетов преподавателем в первую очередь выясняется усвоение основных теоретических положений программы и умение творчески применять полученные знания к решению практических задач.

Правила приближенных вычислений

Числовые значения физических величин, с которыми приходится иметь дело при решении задач, в большинстве случаев являются приближенными, причем степень приближения зависит как от точности приборов, которыми измерялась данная физическая величина, так и от тех требований, которые выдвигаются условиями задачи.

Так, например, ускорение силы тяжести обычно принимается равным 9,81 м/с². Однако более точные измерения этой величины могут дать значение 9,80665 м/с². При решении же некоторых задач в целях упрощения расчетов можно принять значение этой величины равным 10 м/с².

Необходимо помнить, что точность конечного результата
вычислений зависит только от точности измерений и ее невозможно повысить за счет точности вычислений, высчитывая много десятичных знаков после запятой. Рассмотрим это на примере следующей задачи.

За сколько времени падающее тело достигнет скорости 50 м/с?

В соответствии с законами свободного падения , a . Производя деление, можно получить, например, число 5,09684... секунд. Можно производить деление и дальше, но смысла это иметь не будет, так как вполне достаточно остановиться на числе 5,09, имеющем столько же значащих цифр, сколько их имеет исходное данное – 9,81. Излишнее количество знаков при вычислениях не только не приносит пользы, но является грубой ошибкой, так как говорит о том, что вычислитель не имеет представления о точности своих измерений и вычислений и бесполезно затрачивает свой труд и время.

Чтобы избежать вычисления ненужных знаков, необходимо соблюдать правила действия над приближенными числами:

1. Следует правильно записывать приближенные числа. Так, например, числа 5,6; 5,60; 5,600 – отнюдь не одно и то же число. В первой записи указано, что верны лишь цифры целых и десятых долей. Во втором числе верны сотые доли, а в третьем – также и тысячные, и, следовательно, измерения, в которых получено это число, оказались наиболее точными из всех трех измерений.

2. При сложении и вычитании приближенных чисел в результате надо отбрасывать по правилам округления цифры тех разрядов справа, которых нет хотя бы в одном из слагаемых. Так, например:

Десятые доли отброшены, так как десятичные знаки первого слагаемого неизвестны.

3. При умножении и делении приближенных чисел в результате необходимо оставлять столько значащих цифр, сколько их имеется в числе с наименьшим количеством значащих цифр. Прочие цифры заменяются нулями или отбрасываются по правилам округления. Например:

4. При возведении в степень или извлечении корня в результате надо оставлять столько значащих цифр, сколько их в исходном числе, с которым производится действие. Например:

5. При вычислении сложных выражений следует применять указанные правила в соответствии с видом производимых действий. Например,

Числа 5,3 и 2,7 имеют наименьшее количество значащих цифр, а именно две. Поэтому результаты всех промежуточных вычислений должны округляться до трех знаков, оставляя, кроме двух достоверных, один сомнительный знак. Тогда предыдущее выражение можно будет записать так:

Произведя эти вычисления, округляем ответ до двух значащих цифр, т. е. до 4,7.

6. Табличные величины (число π, , заряд электрона и т. п.) следует брать с таким количеством значащих цифр, которое равно количеству значащих цифр в наименее точном из данных по условиям задачи.

7. В ряде случаев результаты измерений или табличные данные выражаются числами, близкими к единице, но заведомо не равными единице. При точных вычислениях такие числа округлять нельзя. Так, например, магнитная проницаемость платины равна 1,000360, показатель преломления воздуха равен 1,00029 и т. п. Вычисления с ними довольно громоздки. Поэтому при работе с такими числами следует пользоваться специальными правилами.

Пусть число может быть выражено в виде , где х – малое число. Тогда

Рассмотрим применение этих правил на примерах:

Этими правилами следует широко пользоваться в приближенных вычислениях и при решении задач.

Большую помощь при проведении вычислений оказывают микрокалькуляторы. Они полезны не только при решении задач по физике, но и в практической деятельности ветеринарного врача, а также в быту. Следует, однако, отметить, что микрокалькуляторы дают результаты с пятью, семью и с большим количеством знаков. Поэтому числа, даваемые микрокалькулятором, необходимо округлять в соответствии с вышеприведенными правилами.

При вычислениях в ряде случаев удобно пользоваться таблицами 3 и 4, помещенными в конце указаний.

Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 613; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!