laboratorijski praktikum iz fizike kao poseban predmet

Prirodno-matematički fakultet Niš

Departman za fiziku

Katedra za eksperimentalnu i primenjenu fiziku

Laboratorijski praktikum iz fizike kao

poseban predmet

dr Saša GocićNastavnik Laboratorijskog praktikuma 2

•Uvođenje Laboratorijskih praktikuma 1 i 2 u nastavu se

poklapa sa osnivanjem Specijalizovanog odeljenja za fiziku,

u gimnaziji “9. Maj” u Nišu 2003. godine.

•Jedan od razloga za uvođenje laboratorijskih praktikuma -

potreba da učenici steknu i poboljšaju veštine potrebne za

samostalno izvođenje eksperimenata i rad u laboratoriji.

•Motiv: povećanje uspešnosti učenika prilikom rešavanja

eksperimentalnih zadataka na svim nivoima

takmičenja iz fizike!

•Od prelaska Odeljenja u gimnaziju “Svetozar Marković”

u Nišu, nastava iz Laboratorijskih praktikuma se izvodi

u laboratorijama Departmana za fiziku PMF u Nišu.

Laboratorijski praktikum 1 i 2

- Nastava iz LP 1 čini celinu sa nastavom iz predmeta Osnove

mehanike i termodinamike (I razred).

-LP 2 – dopunjuje nastavu iz predmeta Elektromagnetizam i

optika (II razred)

- Obnavlja se i obrađuje teorijska osnova neophodna za izvođenje

predviđenih ogleda.

- Učenici rade oglede samostalno ili u parovima.

- Po završetku ogleda: analiza dobijenih rezultata, uspostavlja se

jasna veza teorija-eksperiment, predlažu se ideje za nove oglede!

Cilj:

Osposobiti učenike da samostalno osmišljavaju i izvode oglede

iz mehanike, termodinamike, elektromagnetizma i optike.

Mehanika1. Merenje dužine: metar, nonijus, mikrometarski zavrtanj,

optički daljinomer.

2. Merenje mase: tehnička i analitička vaga.

3. Određivanje zapremine tečnih i čvrstih tela pomoću

menzure.

4. Određivanje gustine čvrstih tela i tečnosti.

5. Merenje vremena – određivanje brzine tela i perioda

oscilovanja.

6. Određivanje ubrzanja Zemljine teže – Atvudova mašine

i matematičko klatno.

7. Određivanje frekvence oscilovanja fizičkog klatna.

8. Određivanje koeficijenta elastičnosti opruge.

Ogledi u okviru Laboratorijskog praktikuma 1:

9. Određivanje torzione konstante.

10. Određivanje koeficijenta trenja – strma ravan.

11. Određivanje površinskog napona pomoću kapilare.

12. Određivanje koeficijenta viskoznosti – Ostvaldov

viskozimetar.Termodinamika

13. Merenje temperature: termometar sa živom, otporni

termometar i termopar, (optički pirometar).

14. Određivanje specifičnog toplotnog kapaciteta tečnosti i

čvrstih tela.

15. Merenje pritiska: U-cevi i manometri (Vakuummetri)

16. Provera gasnih zakona: Gej-Lisakovog, Šarlovog i Bojl-

Mariotovog zakona.

17. Merenje brzine zvuka u vazduhu pomoću rezonatora

i Kvinkeove cevi.

Elektromagnetizam

1. Omov zakon za deo kola – određivanje nepoznatog otpora.

2. Kirhofova pravila za grananje struje.

3. Mostovi jednosmerne struje – određivanje nepoznatog

otpora.

4. Određivanje temperaturne zavisnosti otpornosti metala.

Ogledi u okviru Laboratorijskog praktikuma 2:

5. Prelazne pojave – punjenje i pražnjenje kondenzatora,

merenje vremenske konstante.

6. Određivanje vrednosti elektromotorne sile termopara.

7. Određivanje elektrohemijskog ekvivalenta bakra.

Optika11. Određivanje žižne daljine sabirnog i rasipnog sočiva.

12. Određivanje indeksa prelamanja stakla i tečnosti

pomoću totalne refleksije.

13. Određivanje uvećanja mikroskopa.

14. Određivanje talasne dužine svetlosti pomoću optičke

rešetke.

15. Određivanje stepena polarizacije svetlosti.

8. Određivanje magnetnog delovanja električne struje –

polje solenoida.

9. Induktivni i kapacitivni otpor u kolu AC struje.

10. Određivanje nepoznate frekvence AC struje.

- Na početku nastave učenici se upoznaju sa karakteristikama

električnih mernih instrumenata i mernih metoda.

-Posebna nastavna jedinica: Određivanje apsolutnih grešaka

direktno i indirektno merenih električnih veličina.

-Velika pažnja se posvećuje izvođenju eksperimenta,

predstavljanju i obradi rezultata merenja (crtanje grafika!)

Laboratorijski praktikum 2: Elektromagnetizam

Obrađuju se:

-analogni multimetri,

-digitalni multimetri,

-merni mostovi,

-osciloskopska merenja.

MS8218 MY-68 M92A

Tipovi digitalnih multimetra koji se koriste u laboratoriji:

Za svaki tip multimetra – tehničko upustvo sa

podacima neophodnim za izračunavanje apsolutnih grešaka

direktno merenih električnih veličina.

minUnUkU

Ako je merena veličina napon U, apsolutna greška se

računa po obrascu:

Vrednosti k, n i Umin su definisane za svaki opseg merenja!

gde je: U – vrednost napona očitana na displeju,

k – klasa tačnosti instrumenta,

n – broj digita,

Umin – rezolucija očitavanja.

Tehničko upustva za unimer MS8218

Tipovi DC promenljivih izvora napona:

Primer 1: Omov zakon za deo kola –

određivanje nepoznatog otpora.

0

)(RR

RIp

p

εRp

011 RR

Ip

Linearni grafik se dobija predstavljanjem recipročne

vrednosti struje 1/I u funkciji promenljivog otpora Rp.

baxy

Analogija sa grafikom

linearne funkcije:

Ovo predstavljanje nam

omogućava da nađemo

koeficijent pravca a i

odsečak b.

01 Rbia

Eksperimentalna postavka:

Rezultati merenja:

2

1

I

I

I

R.b. R

[ ]

I

[mA]

ΔR

[ ]

ΔI

[mA]

I-1

[A-1]

Δ(I-1)

[A-1]

1. 1000 4,48 9,0 0,046 223 2,3

2. 900 4,88 8,2 0,049 205 2,1

3. 800 5,36 7,4 0,053 186 1,8

4. 700 5,95 6,6 0,058 168 1,6

5. 600 6,68 5,8 0,063 150 1,4

6. 500 7,61 5,0 0,071 131 1,2

7. 400 8,85 4,2 0,081 113 1,0

8. 300 10,58 3,4 0,095 94.52 0,85

9. 200 13,14 2,6 0,115 76.10 0,67

10. 100 17,32 1,8 0,149 57.74 0,50

minInIkI

1%;5,0 nk

mAI 01,0min

minRnRkR

1%;8,0 nk

01,0minR

AB

AB

RR

IIa

)/1()/1(

-1V0.185a

14.39 Ab

2130a

bR

Grafičko predstavljanje rezultata merenja

RA=120

RB=980

(1/I)A=61A-1

(1/I)B=220A-1

Va

4.51

Rx

I-1x

044,0)/1()/1(

)/1()/1(

AB

AB

AB

AB

RR

RR

II

II

a

a

Određivanje grešaka:

069.00

0

a

a

b

b

R

R7,140R

a

aV24,0

V)3,04,5(

)20210(0R

Primer 2: Prelazne pojave – punjenje i pražnjenje

kondenzatora, merenje vremenske konstante

RCeUtU t ,)( /0

tRC

UU1

lnln 0

Linearni grafik se dobija primenom funkcije ln na vremensku

zavisnosti napona!

baxy

Po analogiji za grafik

linearne funkcije:

0ln1

UbiRC

a

Eksperimentalna postavka:

R. b. t [s] U [V] ΔU [ V] ln U Δ ln(U)

1. 3,31 13,23 0,076 2,82 0,006

2. 5,90 11,72 0,069 2,61 0,006

3. 8,88 10,07 0,060 2,09 0,006

4. 11,88 8,90 0,054 2,9 0,006

5. 15,16 7,69 0,048 2,4 0,006

6. 18,03 6,87 0,044 1,3 0,007

7. 21,06 5,96 0,040 1,9 0,007

8. 23,97 5,12 0,036 1,3 0,007

9. 27,25 4,44 0,032 1,9 0,007

minUnUkU

VUink 01,01%;5,0 min

Za opseg merenja do 20V:

Rezultati merenja:

U

UUln

AB

AB

tt

UUa

)(ln)(ln

1/s-0.0452a

s12.12/1 aRC

kR 70

Grafičko predstavljanje rezultata merenja

tA=4s, tB=26s

ln(U)A=2.55

ln(U)B=1.55

FC 7.301

065,0)(ln)(ln

)(ln)(ln

AB

AB

AB

AB

tt

tt

UU

UU

a

a

knRkRR 66,0min

Određivanje grešaka:

R

R

a

a

C

CFC 6,19

FC )20300(

Umesto zaključka!