Требования к домашней подготовке
Выполнению лабораторной работы должна предшествовать домашняя подготовка, в ходе которой следует внимательно ознакомиться с описанием к лабораторной работе. Затем в отчете о лабораторной работе необходимо оформить вводную часть по следующей схеме:
- указать название работы и кратко сформулировать ее цель;
- изобразить схему экспериментальной установки;
- привести вывод расчетных формул;
- письменно ответить на контрольные вопросы;
- подготовить таблицу для записи результатов измерений.
При оформлении отчета о лабораторной работе следует руководство-ваться правилами, изложенными в стандарте АГТУ СТО 01.04 – 2005[1].
Студент может приступить к выполнению лабораторной работы только после того, как получит разрешение преподавателя. Студенты, не имеющие подготовки к лабораторной работе, к ее выполнению не допускаются.
Оформление таблиц
Результаты измерений, как правило, записывают в таблицы. При этом необходимо придерживаться следующих правил:
- сначала записывают номер таблицы и ее название;
- наименование физических величин или их условное обозначение, единицы величин пишут только один раз в верхней строке или левом столбце;
- при записи чисел, представленных в экспоненциальной форме, в таблицу заносят только мантиссу числа, а общий множитель 
выносят в верхнюю строку или левый столбец (например, результаты 
кг×м2; 
кг×м2; 
кг×м2 и т.д. можно представить в виде I 1×102 = 4,83 кг×м2; I 2×102 = 4,61 кг×м2; I 3×102 = 4,46 кг×м2 и т. д., тогда в таблицу следует записывать только числовые значения 4,83; 4,61; 4,46 а в верхнюю строку или левый столбец − I ×102, кг×м2);
|
|
- таблицы следует чертить только по линейке.
Построение графиков
Графики позволяют наглядно представить характер зависимости одних физических величин от других. Как правило, графики имеют вид гладких, плавных линий, без резких изломов. Вследствие погрешностей измерений часть экспериментальных точек или даже все не ложатся на эти линии, а группируются вокруг них случайным образом.
При построении графиков следует руководствоваться следующими правилами.
1. Графики необходимо выполнять с использованием чертежных принадлежностей желательно на миллиметровой бумаге.
2. По оси ординат следует откладывать значения функции, по оси абсцисс - значения аргумента.
3. При построении графиков желательно выбирать такие координаты, чтобы ожидаемая зависимость была линейной.
4. Масштаб графика должен быть удобным для нанесения экспериментальных точек.
5. Координатные оси должны быть размечены метками. Рядом с делениями проставляют цифры, позволяющие установить значения, соответствующие делениям шкалы. Около осей координат указывают обозначения физических величин и их единицы.
6. Точка пересечения координатных осей не обязательно должна совпадать с нулевыми значениями функции и аргумента.
7. Экспериментальные точки наносят на график в виде условных знаков небольшого размера (кружки, квадратики, крестики и т.д.). Никаких лишних линий и отметок, поясняющих построение точек, на график не наносят, так как они загромождают рисунок и мешают анализировать результаты.
8. Не следует соединять экспериментальные точки на графике отрезками прямой и получать таким образом ломаную линию.
|
|
9. Экспериментальную кривую (прямую) следует проводить так, чтобы она проходила примерно в средней части всей совокупности экспериментальных точек.
10. Экспериментальные кривые должны занимать практически все поле чертежа.
11. График должен сопровождаться подрисуночной подписью и при необходимости расшифровкой условных обозначений.
Защита лабораторных работ
Правильно оформленная лабораторная работа - это отчет, который должен содержать вводную часть, результаты прямых измерений, перечень измерительных приборов и их характеристики, один пример расчета искомой величины с записью всех промежуточных вычислений и пояснениями, результаты расчетов, оценку погрешности измерений, результаты эксперимента, задания к лабораторной работе (построение графиков, определение параметров экспериментальных зависимостей, сопоставление экспериментальных данных с рассчитанными теоретически и т.д.), анализ результатов работы и выводы.
Зачет по лабораторной работе может быть получен только после ее защиты в ходе собеседования с преподавателем, на котором студент должен показать знание теоретического материала, устройства и принципа действия экспериментальной установки, методики измерений и обработки опытных данных, способность грамотно интерпретировать результаты измерений и расчетов, относящихся к лабораторной работе.
2 Лабораторная работа № 1.1
Измерение диаметра цилиндрического образца
2.1 Порядок выполнения работы и обработки
результатов измерений
|
|
В лабораторной работе экспериментально измеряется диаметр цилиндрического образца с помощью микрометра и оценивается погрешность измерений. Работу следует выполнять в такой последовательности:
- ознакомиться с устройством микрометра;
- записать перечень приборов и принадлежностей и их характеристики в отчет о лабораторной работе;
- измерить диаметр цилиндрического образца на 8 различных участках и результаты записать в таблицу;
- оценить абсолютную и относительную погрешность измерения диаметра образца;
- проанализировать полученные результаты.
2.2 Пример выполнения расчетов и оценки
погрешности измерений
Приборы и принадлежности: цилиндрический образец; микрометр.
Характеристики микрометра: предельное значение измеряемого линейного размера 
мм; предел допускаемой абсолютной основной погрешности 
мм.
Результаты измерений и промежуточных расчетов приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты измерений и промежуточных расчетов
| Номер опыта |  , мм
|  , мм
|  , мм2
|
| 8,10 | − 0,12 | 1,44 | |
| 8,08 | − 0,14 | 1,96 | |
| 8,30 | 0,08 | 0,64 | |
| 8,31 | 0,09 | 0,81 | |
| 8,36 | 0,14 | 1,96 | |
| 8,09 | − 0,13 | 1,69 | |
| 8,32 | 0,10 | 1,00 | |
| 8,20 | − 0,02 | 0,04 |
Рассчитываем среднее арифметическое всех измеренных значений диаметра образца по формуле
,
где 
результат i -го измерения; n – число измерений.
Подставив числовые значения, получаем
Используя данные таблицы 2.1, находим:
мм; 
мм2.
Находим среднее квадратичное отклонение среднего арифметического:
Выполняем вычисления:
мм.
Определяем значение 
:
мм.
Анализ данных таблицы 2.1 показывает, что результаты измерений не содержат грубых погрешностей, так как для всех значений 
выполняется условие 
.
Принимаем доверительную вероятность 
. По таблице А.1 приложений при 
находим коэффициент Стьюдента 
.
Определяем доверительную случайную погрешность по формуле
.
Подставив числовые значения, получаем
мм.
Результат измерений записываем в виде
.
Подставляем числовые значения:
мм.
Эта запись означает, что с доверительной вероятностью 
% истинное значение диаметра цилиндрического образца находится в доверительном интервале
.
Относительная погрешность измерений:
Производим вычисления:
%.
Вывод. В лабораторной работе выполнено измерение диаметра цилиндрического образца. Анализ полученных результатов показывает, что систематическая погрешность измерений, определяемая в основном точностью микрометра (
мм), пренебрежимо мала по сравнению со случайной погрешностью (
мм). Случайная относительная погрешность результата измерений с доверительной вероятностью % не превышает 1,0 %.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица А.1 – Коэффициенты Стьюдента
| Число измерений | Доверительная вероятность α | ||||
| 0,90 | 0,95 | 0,98 | 0,99 | 0,999 | |
| ∞ | 2,9 2,4 2,1 2,0 1,9 1,9 1,9 1,8 1,8 1,8 1,6 | 4,3 3,2 2,8 2,6 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,2 2,0 | 7,0 4,5 3,7 3,4 3,1 3,0 2,9 2,8 2,8 2,7 2,3 | 9,9 5,8 4,6 4,0 3,7 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 2,6 | 8,7 6,9 6,0 5,4 5,0 4,8 4,6 4,5 3,3 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Таблица Б.1 – Модуль Юнга некоторых твердых тел
| Вещество | Алюминий | Латунь | Медь | Сталь |
| E∙10− 9, Па | 65-75 | 80-100 | 100-130 | 200-220 |
*Аникин А.И. Механика: методические указания к выполнению лабораторных работ по физике / А.И. Аникин – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. – 49 с.
[1] СТО АГТУ 01.04 – 2005. Работы студентов. Общие требования и правила оформления [Текст]. – Введ. 11.01.2006. – Архангельск: Изд-во Архан. гос. техн. ун-та, 2006. – 104 с.