Механика. Молекулярная физика и термодинамика.

 

Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного

технического университета им. Р.Е. Алексеева в качестве учебно-методического пособия для студентов всех технических специальностей

и всех форм обучения

 

 

Нижний Новгород 2010

Составители: Р.В. Бударагин, А.В. Назаров

 

УДК 53.08

 

 

Лабораторные работы по общей физике. Ч. 1 / НГТУ; сост.: Р.В. Бударагин, А.В. Назаров. Заволжье, 2010. – 103 с.

 

Приведены методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Физика – часть I (Механика. Молекулярная физика и термодинамика)» для студентов Заволжского филиала НГТУ всех специальностей и всех форм обучения, а также методические указания по статистической обработке результатов измерений физических величин.

 

 

Редактор Е.В. Комарова

 

        

 

Подп. в печ.          . Формат 60×84 ¹/₁₆. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 100 экз. Заказ        .

 

 

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.    Типография НГТУ. 603950, Н. Новгород, ул.Минина, 24.

 

© Нижегородский государственный

технический университет

им. Р.Е. Алексеева, 2010

УДК 53.08

ББК 22.3

    Б 903

 

Р е ц е н з е н т

 

заведующий кафедрой “Распространение радиоволн и радиоастрономия” Нижегородского государственного университета

им. Н.И. Лобачевского,

 доктор физико-математических наук, профессор В.Г. Гавриленко

 

    Бударагин Р.В., Назаров А.В.

 

Б 903              Механика. Молекулярная физика и термодинамика / Р.В. Бударагин, А.В. Назаров; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. – Нижний Новгород, 2010. – 299с.

        

    ISBN 978-5-93272-820-8

 

Предлагаемое пособие посвящено отдельным темам из раздела «Механика» и «Термодинамика» курса общей физики. Изложенные вопросы раскрывают следующие понятия и методы: 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; абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары и методы изучения законов сохранения и превращения механической энергии; законы идеального газа, изопроцессы, I и II термодинамики и метод нахождения показателя адиабаты, и метод изучения фазовых переходов 2 рода.

Предназначается для научных работников, аспирантов и магистров, занимающихся электродинамикой, вопросами распространением волн и смежными задачами математической физики, а также для специалистов, работающих по волноводной связи.

 

              Рис.27. Табл.11. Библиогр.:9 назв.

 

 

УДК 621.372.2:537.876.4:621.372.8

                                ББК 22.3

 

ISBN   978-5-93272-820-8                      © Нижегородский государственный

технический университет

им. Р.Е. Алексеева, 2010

© Бударагин Р.В., Назаров А.В., 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………... 1. ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА В ПОЛЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ. Лабораторная работа 1…………………………………...………………………. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ. Лабораторная работа 2………………………………………... 3. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ПУЛИ С ПОМОЩЬЮ БАЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА. Лабораторная работа 3….. 4. ИЗУЧЕНИЕ АБСОЛЮТНО НЕУПРУГОГО И АБСОЛЮТНО УПРУГОГО УДАРА. Лабораторная работа 4………………... 5. МЕХАНИЧЕСКИЙ УДАР. Лабораторная работа 5…………........ 6. ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНОГО ЗАКОНА ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА. Лабораторная работа 6…….......................................................................................... 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ТОРМОЗЯЩЕЙ СИЛЫ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ И МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛА. Лабораторная работа 7…………………..………………...... 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА. Лабораторная работа 8…………………….…………. 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТЕЛА МЕТОДОМ КОЛЕБАНИЙ. Лабораторная работа 9………………………..…... 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ МЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА. Лабораторная работа 10………….…... 11. ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПЕРВОГО РОДА            НА ПРИМЕРЕ НАГРЕВАНИЯ И ПЛАВЛЕНИЯ ОЛОВА. Лабораторная работа 11…………………………………………….... 12. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН…………………………………………………... СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………….….

4   9   14   23 32     39     48   56   62   66     75   84 103

 

 

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, с принципиальным значением экспериментального метода в физической науке и практике. В процессе подготовки будущих технических специалистов необходимо сформировать у студентов знания о составе и структуре экспериментальной деятельности в целом и умения осуществлять эту деятельность в связи с конкретными целями.

Поэтому главной целью данного пособия является обеспечение 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 учитывается 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.

Все приведенные в пособии лабораторные работы имеют одинаковую структуру: формулируется цель работы, перечисляются используемые при выполнении лабораторной работы приборы и принадлежности, приводятся основные теоретические сведения, описывается методика эксперимента, приводится перечень вопросов к теоретическому допуску и содержание экспериментальных заданий. Теоретическая часть содержит подробный и обоснованный вывод расчетных формул, экспериментальная – указания по расчету погрешностей и требования подведения итогов в соответствии с поставленной в целью.

Подборка экспериментальных заданий предполагает использование математического аппарата, применения графического метода анализа полученных данных, исследование изучаемого явления в вариативных условиях. Это позволяет обеспечить дифференцированную по уровню сложности и самостоятельности выполнения студентами постановку учебного физического эксперимента.

Предлагаемое пособие может быть по-разному использовано преподавателями в соответствии с уровнем подготовки студентов, количеством отводимого на лабораторные занятия аудиторного времени, форм обучения и направления подготовки (специальности) студента.

 

 

1. Движение тела в поле силы тяжести

 

Лабораторная работа 1

 

Цель работы – изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту; экспериментальная проверка теоретического выражения для дальности полета тела.