Как известно, физика - экспериментальная наука, поэтому при ее изучении наряду с лекционными и практическими занятиями необходимо выполнение лабораторных работ. При этом студенты знакомятся с физическими приборами и методами измерений, особенностями физического эксперимента, теорией погрешностей, глубже проникают в физику явления. Лабораторный практикум позволяет со всех сторон рассмотреть исследуемое явление - от его проявления в конкретном эксперименте до теории. Еще одна его замечательная особенность состоит, в том, что при выполнении и защите лабораторных работ преподаватель и студент работают на самой короткой дистанции, что практически обеспечивает персональный контроль за знаниями студентов - и возможность для студента проверить уровень своих познаний "у специалиста". По сути, при правильной работе студента и преподавателя, материал, заложенный в лабораторный практикум, "обречен на усвоение". Именно поэтому при создании практикума подбираются работы, отражающие наиболее важные законы и явления в физике - конечно, с учетом практических возможностей лаборатории.
Данное методическое пособие содержит в себе описание лабораторных работ, которые выполняют в курсе физики студенты географических и биологических специальностей. Работы эти относительно простые и "обкатаны" многими поколениями студентов. Описание состоит из краткой теории, порядка выполнения работы и контрольных вопросов.
Рекомендуется знакомиться с описанием заранее, а не в лаборатории (по крайней мере, мы надеемся, что сознательные студенты получат такую возможность благодаря нашему труду). При этом надо разобраться со следующими вопросами: 1. какое явление изучается в работе; 2. что будет измеряться и по какой схеме; 3. чего делать категорически нельзя (техника безопасности); 4. в какую таблицу заносить результаты измерений; 5. что по ним рассчитывается. Если Вы разобрались с этими вопросами, скорее всего, допуск к работе не составит у Вас затруднений.
Оформление работ осуществляется в тетрадях для лабораторных и включает следующие пункты: 1. название; 2. цель работы; 3. приборы; 4. схема эксперимента; 5. рабочие формулы (то есть только те, по которым будет вестись расчет); 6. таблица измерений; 7. пример расчета (для каждой рабочей формулы по одному примеру - это необходимо, чтобы в случае ошибки преподаватель имел возможность проверить расчет); 8. графики; 9. вывод.
Сразу же отметим наиболее часто встречаемые ошибки при построении графиков (см. рис.1): а) разметка осей должна быть равномерной; б) при построении теоретических кривых недопустимо соединять точки ломаными кривыми - необходимо строить наиболее подходящую по теории гладкую зависимость; в) график должен быть подписан, единицы измерения представляемых величин указаны; г) по оси x необходимо откладывать изменяемую в эксперименте величину (на рис.1 - силу), а по оси y - величину, которая меняется вследствие этого изменения (на рис.1 - ускорение), а не наоборот; д) не забывайте отображать на графике полосы погрешностей. Рекомендуется использовать для построения графиков миллиметровую бумагу.
Рис.1. Примеры построения графиков: а - правильно, б - неправильно.
После выполнения работы необходимо завизировать этот факт росписью преподавателя или лаборанта, даже в том случае если измерения проведены, а расчеты еще не доведены до конца.
Защита работы (в большинстве случаев она происходит на следующем занятии) состоит в объяснении хода эксперимента, полученных результатов и ответе на контрольные вопросы. Как правило, вопросы составлены так, чтобы обеспечить знание теории, необходимой для понимания эксперимента и углубить понимание его особенностей. Практика показывает, что временные затраты на изучение материала по контрольным вопросам дома (около 1 часа) с лихвой окупаются при защите.