Задачи рекомендуется решать в такой последовательности.

Ознакомление с условием задачи и его запись. В контроль­ных работах условие задачи записывается сначала полностью, а ниже сокращенно. Приводится перевод числовых данных в СИ (см. Приложение 1).

Анализ задачи. В первую очередь необходимо выяснить фи­зическую сущность задачи, а затем установить функциональную зависимость между величинами, данными в условии, и величиной, которую необходимо найти. Чтобы лучше понять условие, следует сделать рисунок или схему. Заключительным этапом анализа зада­чи является выбор метода её решения.

Решение задачи. Задачи можно решать аналитическим или синтетическим методом. Аналитический метод состоит в том, что сначала находят формулу, содержащую искомую величину и наи­большее количество величин, известных из условия задачи. Если в этой формуле имеются неизвестные величины, то чтобы выразить их через известные величины, необходимо использовать вспомога­тельные формулы. Подставив найденные выражения этих неиз­вестных величин в формулу искомой величины, мы получим фор­мулу общего решения задачи.

Синтетический метод состоит в том, что решение задачи на­чинается не с искомой величины, а с величин, известных из усло­вия. Используя известные связи между физическими величинами, данными в условии задачи, находим формулы, которые выражают функциональную зависимость между ними. В конечном итоге оп­ределяем искомую величину через ряд других величин, которые связаны условием задачи.

Вычисление искомой величины. В правую часть формулы общего решения подставим числовые значения физических вели­чин с наименованиями, согласно СИ. Если формула общего реше­ния сложна, то для проверки правильности решения в правую часть сначала подставляются только наименования величин. Если наиме­нование правой части совпадает с наименованием искомой величи­ны, то решение задачи правильно. В противном случае в решении произошла ошибка.

Объяснения решения задачи. Решение каждой задачи должно сопровождаться кратким объяснением, которое в строгой логиче­ской последовательности раскрывает ход рассуждений, ведущий к искомой величине.

Анализ результата. Получив искомую величину, студент обязан проанализировать её, чтобы убедиться в том, что она реаль­на и соответствует условию задачи.

Перечень тем практических занятий с вопросами для са­моконтроля, кратким справочным материалом и номерами типовых задач смотри в: Методические указания к проведению практи­ческих занятий и организации самостоятельной работы по фи­зике (для курса, рассчитанного на 358 часов) / Сост.: Е.В.Цветкова, В.И.Федун.-Мариуполь:ПГТУ,2005- 34с.

 

7. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИКЕ

 

Студенты с очной формой обучения выполняют лаборатор­ные работы в течение всего семестра, а студенты с заочной формой обучения - во время зачетно-экзаменационной сессии. Последова­тельность выполнения работ предусматривается графиками, разра­ботанными кафедрой физики.

Цель проведения лабораторных занятий.

Лабораторные занятия проводятся с целью опытной проверки от­дельных законов, измерения определенных физических величин или констант, ознакомления студентов с измерительной и научной аппаратурой, выработки у студентов начальных навыков проведе­ния опытных исследований и оценки точности проведенных изме­рений.

Задачи проведения лабораторных занятий. В результате проведения лабораторных занятий студенты должны:

• знать проверяемые физические законы, физический смысл из­меряемых величин, устройство и принцип работы измеритель­ных приборов и установок;

• уметь пользоваться измерительными приборами или установ­кой. Правильно оценить погрешность проведенных измерений.

7.1 Методические рекомендации по подготовке к выполне­нию и защите лабораторных работ.

 

Подготовка студентов к выполнению и защите лаборатор­ной работы осуществляется во время, отведенное на самостоятель­ную работу в читальном зале университета, где имеются все мето­дические руководства к лабораторным работам и рекомендуемая литература.

Студент может рассчитывать на успешную сдачу, если он осмыслил цель и суть лабораторной работы, изучил теоретический материал, разобрался в методике эксперимента, устройстве прибо­ров, знает, каков физический смысл величин, подлежащих измере­нию.

Для достижения этого рекомендуется подготовку к лабора­торной работе проводить в следующей последовательности:

• прочесть методическое пособие к данной лабораторной работе, разобраться в приведенных схемах, устройстве приборов, мето­дике измерений, ознакомиться с контрольными вопросами;

• С помощью рекомендуемой литературы и конспекта лекций выучить ответы на теоретические контрольные вопросы, осмыс­лить методику измерений;

• В рабочей тетради для лабораторных занятий студент должен записать номер лабораторной работы, её наименование, цель, приборы и принадлежности. Затем необходимо кратко записать ответы на контрольные вопросы, в том числе математические выводы расчетных формул, нарисовать рабочую схему или ри­сунок установки, сделать таблицы для записи эксперименталь­ных данных, вывести формулы дли расчета погрешности кос­венных измерений.

7.2. Требования к оформлению отчета по лабораторной работе.

 

Написание отчета по лабораторной работе является важным элементом её выполнения, способствующим приобретению умения оформлять техническую документацию.

Отчет выполняется на формате А-4 или на развернутом лис­те из ученической тетради, аккуратно, с соблюдением требований ЕСКД - единой системы конструкторской документации. Все из­мерения и вычисления конечного результата должны быть выпол­нены в системе СИ.

Обработку результатов прямых и косвенных измерений проводить в соответствии с методическим пособием кафедры «Ма­тематические методы обработки результатов измерений».

Отчет должен содержать:

• Фамилию, имя, отчество студента, индекс группы;

• Номер лабораторной работы в практикуме кафедры и её наиме­нование;

• Основные расчетные формулы с разъяснением физического смысла входящих в них величин;

• Рисунок или схему лабораторной установки;

• Таблицы записи результатов прямых измерений и расчетные данные, графики, предусмотренные требованиями методическо­го пособия;

• Выводы, где необходимо дать физическое истолкование полу­ченных зависимостей, сопоставить их с теоретическими данны­ми.

Рекомендуется отметить относительную точность результа­та измерений, применимость данной методики, возможность уменьшения ошибок.

Графики выполняют на миллиметровой бумаге, или другой бумаге, имеющей масштабную сетку. Значения независимой пере­менной (аргумента) следует откладывать по оси абсцисс, а значе­ния функции - по оси ординат.

При выборе масштаба исходят из того, чтобы графики получались нормальных размеров (не менее 10 х 10см и не более 20 х 20 см) и использовалась вся площадь чертежа. Пе­ресечение координатных осей не обязательно должно совпа­дать с нулевыми значениями исследуемых величин. Масштаб выбирается так, чтобы в масштабной единице (в 1 мм, 1 см или в одной клетке сетки) находилось целое число (кратное 2 или 5) откладываемых на осях единиц. Нанесение на осях полученных при эксперименте промежуточных значений не допускается.

7. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

СТУДЕНТУ - ЗАОЧНИКУ.

 

Основной формой обучения студента-заочника является са­мостоятельная работа над учебным материалом. Для облегчения этой работы кафедра проводит установочные и обзорные лекции, практические и лабораторные работы, организует проверку и очное рецензирование контрольных заданий, проводит консультации, а также прием зачетов и экзаменов. Для студента процесс изучения физики состоит из следующих видов работ: проработка установочных и обзорных лекций; самостоятельная работа над учебниками и учебными пособиями; выполнение контрольных заданий; выполнение лабораторного практикума; сдача зачетов и экзаменов.

При самостоятельной работе над учебным материалом рекоменду­ется:

Ø составлять конспект, в котором записывать законы и формулы, выражающие эти законы, определения основных физических понятий, сущность физических явлений и методов исследова­ния;

Ø изучать курс физики систематически, так как в противном слу­чае материал будет усвоен поверхностно и существенно увели­чиваются затраты времени на его усвоение; пользоваться в основном одним учебником или учебным посо­бием, чтобы не утрачивалась логическая связь между отдельны­ми вопросами;

Ø пользоваться методическими разработками преподавателей ка­федры физики;

Ø активно использовать возможность получить консультации пре­подавателя в кабинете самостоятельной работы по физике.

 

Контрольные задания позволяют лучше усвоить и закрепить теоретический материал. При выполнении контрольных заданий необходимо соблюдать следующие правила:

1. На титульном листе указать наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, группу. Вклеить индивидуальный лист заданий (или указать номер зачетной книжки, согласно кото­рому был получен вариант задания).

2. Контрольное задание следует выполнять аккуратно.

3. При наличии индивидуального листа заданий пишется только короткое условие, при этом все данные переводятся в СИ.

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

5. Решение задачи 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 задачи, приводить её 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 (см. приложение 1).

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

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

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

Зачет контрольного задания производится при устном собе­седовании по задачам своего варианта.

Во время зачетно-экзаменационной сессии проводятся ла­бораторные работы. На зачетах и при защите лабораторных работ проверяется умение пользоваться физическими приборами, оформ­лять результаты проведенного эксперимента, объяснять факты и явления на основе теоретических положений. На экзаменах прове­ряется усвоение теоретического материала по программе курса физики.

 

 

Приложение 1.ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

 

Физика является опытной наукой, поэтому умение наблю­дать физические процессы и измерять различные физические вели­чины приобретает особое значение.

Все изменения, происходящие в физических явлениях, оце­ниваются количественно посредством измерений.

Измерить величину — значит, сравнить ее с однородной величиной, условно принятой за единицу.

Вообще говоря, единицу любой физической величины мож­но установить произвольно. Но если единицы всех физических ве­личин установить независимо друг от друга, то в формулах, связы­вающих различные физические величины, появится много пере­водных коэффициентов, что усложнит как сами формулы, так и вычисления. К. Гаусс показал, что для построения системы единиц физических величин достаточно выбрать несколько независимых друг от друга единиц. Эти единицы физических величин называют основными. Единицы физических величин, которые определяются по уравнениям с помощью основных единиц, называют производ­ными.

Совокупность основных и производных единиц называют системой единиц.

При выборе основных единиц необходимо учитывать сле­дующее.

Определения основных теоретических единиц должны охваты­вать физическую сущность каждой из них, не допускающую различных толкований.

Основные теоретические единицы должны быть так установле­ны, чтобы было возможно с большой точностью изготовить эта­лоны и образцовые практические меры.

В зависимости от того, какие физические величины выбра­ны в качестве основных и какие единицы установлены для их из­мерения, могут быть образованы те или иные системы единиц.

Каждое государство, основываясь на исторически сложив­шихся единицах, создавало свою систему единиц, что приводило к серьезным затруднениям в международной торговле, в обмене но­востями в области науки и техники.

На XI Генеральной конференции по мерам и весам было принято решение об установлении для международных сношений практической системы единиц, получившей международное наиме­нование SI, в русской транскрипции — СИ. Эта система была уточ­нена на последующих XII—XV Генеральных конференциях по мерам и весам.

 

Международная система единиц состоит из семи основных единиц, двух дополнительных и большого числа производных еди­ниц.

 

За основные приняты следующие единицы.

Метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299 792 4S8 с.

Килограмм — единица массы — представлен массой междуна­родного прототипа килограмма.

Секунда — время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уров­нями основного состояния атома цезия-133. Ампер — сила не изменяющегося тока, который при прохожде­нии по двум параллельным прямолинейным проводникам бес­конечной длины и ничтожно малой площади поперечного сече­ния, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от дру­гого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 • 10"⁷ Н.

Кельвин — единица температуры, равная 1/273,16 термодина­мической температуры тройной точки воды. Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

Кандела —сила света в заданном направлении источника, ис­пускающего монохроматическое излучение частотой 5,4 • /С/*' 1ц энергетическая сила света которого этом направлении со­ставляет 1/683 Вт/ср.

 

Дополнительные единицы:

 

Радиан — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Стерадианы — телесный угол с вершиной в центре сферы, вы­резающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

 

Для образования производных единиц из основных исполь­зуют определяющие уравнения связи между величинами. Числовые коэффициенты в них полагают равными 1, а величины выражают в основных единицах СИ. Некоторые производные единицы, полу­чившие специальные наименования, могут быть использованы для образования других производных единиц СИ. Сокращенные обо­значения единиц, получивших наименование в честь ученых, пи­шутся с прописной буквы.

Специальные наименования, присвоенные ГКМВ, обяза­тельны к применению. Так, например, для работы и энергии следу­ет применять джоуль (Дж), а не ньютон-метр (Н • м), хотя 1 Н • м = 1Дж.

Множители и приставки СИ для образования десятичных и дольных единиц:

 

Множи­тель	Приставка	Обозна­чение	Множи­тель	Приставка	Обозна­чение
		приставки			приставки
1018	экса	Э	10 -1	деци	д
1015	пета	П	10 -2	санти	с
1012	тера	Т	10 -3	мили	м
109	гига	Г	10 -6	микро	мк
106	мега	М	10 -9	нано	н
103	кило	к	10 -12	пико	п
102	гекто	г	10 -15	фемто	ф
101	дека	да	10 -18	атто	а