WEB-ресурс научно-практических конференций

К.п.н. Боголюбова И.А., к.т.н. Рубцова Е.И., к.ф.-м.н. Копылова О.С.

ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», Российская Федерация

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАЗНОУРОВНЕВЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ

Основной задачей выполнения лабораторных работ по физике студентами является отработка и закрепление экспериментальных умений, правильное оформление отчета, расчет погрешностей измерений и закрепление знаний о конкретном физическом явлении.

В связи с этим преподавателями кафедры физики СтГАУ разработаны методические указания к лабораторным работам, часть из которых являются разноуровневыми. В указаниях к ним дана полная письменная инструкция по проведению лабораторных работ трех уровней сложности (А, В, С): номер и название работы, цель ее проведения и оборудование, необходимое для ее выполнения, рисунки установок, порядок выполнения работы, таблицы для занесения данных, способы расчета погрешностей измерений. К каждому заданию подобраны контрольные вопросы.

Оценка знаний и умений студентов при выполнении разноуровневых лабораторных работ зависит от того, задание какого уровня он выбрал для выполнения:

- если студент выполнил только задание уровня «А» (правильно выполнении эксперимент, получены верные результаты, рассчитана погрешность, верно сделан вывод), правильно ответил на контрольные вопросы базового уровня, то получает оценку «3»;

- если студент выполнил задание уровня «В» (правильно выполнении эксперимент, получены верные результаты, рассчитана погрешность, верно сделан вывод), правильно ответил на контрольные вопросы базового и программного уровня, то получает оценку «4»;

- если студент выполнил задание уровня «С» (правильно выполнении эксперимент, получены верные результаты, рассчитана погрешность, верно сделан вывод), правильно ответил на контрольные вопросы всех уровней сложности, то получает оценку «5».

Если у студента в работе есть недочеты, то оценка снижается в зависимости от количества и глубины ошибок.

Приведем пример лабораторной работы «Изучение колебаний физического маятника».

УРОВЕНЬ В

1. Рассчитайте теоретическое значение момента инерции стержня относительно данной оси:

2. Отклоните стержень на небольшой угол от положения равновесия и с помощью секундомера определите время t , за которое он совершит полных колебаний.

3. Рассчитайте период колебания: .

4. Вычислите опытное значение момента инерции: .

5. Рассчитайте погрешность измерения: .

6. Измените расстояние между осью подвеса и центром масс стержня, и повторите опыт.

7. Заполните таблицу:

8. Постройте график зависимости момента инерции от расстояния между осью подвеса и центром масс стержня.

9. Сделайте вывод, как изменился момент инерции с уменьшением расстояния от оси вращения до центра масс. Почему определенные в работе значения моментов инерции стержня не совпадают с теоретическими?

Контрольные вопросы :

1) Колебания. Гармоническое колебание. Характеристики колебания.

2) Момент инерции, теорема Штейнера.

3) Физический маятник, вывод дифференциального уравнения колебания физического маятника, его решение, период колебания физического маятника.

4) Дано дифференциальное уравнение колебаний . Определите циклическую частоту и период колебания. Амплитуда колебаний . Напишите уравнение колебаний частицы (начальная фаза ).

УРОВЕНЬ С

1. Отклоните маятник на угол 6 ⁰ , который будет являться начальным значением амплитуды А ₀ , и отпустите без толчка.

2. Измерьте время t и число колебаний N , за которые амплитуда колебаний уменьшилась до 5 ⁰ .

3. Повторите опыт для значений 4 ⁰ , 3 ⁰ и 2 ⁰ при той же начальной амплитуде.

4. Рассчитайте период колебаний: .

5. Рассчитайте значения .

6. Рассчитайте значение логарифмического декремента затухания: .

7. Рассчитайте значения коэффициента затухания: .

8. Рассчитайте значения добротности системы: .

9. Заполните таблицу:

10. Постройте график зависимости от времени колебания системы.

11. Сделайте вывод, о чем свидетельствует зависимость от времени колебания системы. Как изменится график данной зависимости и период колебаний маятника, если его поместить в вакуум, в воду?

Контрольные вопросы :

1) Затухающее колебание. Характеристики затухающего колебания.

2) Вывод дифференциального уравнения затухающего колебания физического маятника, его решение.

3) В каких пределах может меняться коэффициент затухания? Каков будет характер движения маятника при ?

4) Дано дифференциальное уравнение затухающих колебаний . Определите коэффициент затухания и циклическую частоту. Начальная амплитуда колебаний . Напишите уравнение колебаний маятника (начальная фаза ).

Таким образом, по нашему мнению, представленная методика проведения лабораторных работ с различным уровнем сложности позволяет преподавателю полнее осуществляет контроль за ходом выполнения лабораторной работы, своевременно выявить трудности и ошибки студентов.