Как выполнить лабораторную работу по физике: правила написания и оформления, готовый образец
Как показывает практика, лабораторные работы по физике — самые сложные в выполнении. Для того чтобы успешно с ними справиться необходимо быть обладателем научного склада ума и хорошо разбираться в геометрии, химии, алгебре, математике и др.
В этой статье расскажу, на что обратить внимание при выполнении лабораторной по физике.
Правила и порядок выполнения работы
Как и любая другая студенческая и научная работа, лабораторная выполняется в строгом соответствии с установленными правилами. Их можно найти в ГОСТах и методических рекомендациях на кафедре.
На кафедру нужно сходить обязательно, ведь стандарты написания и оформления, прописанные вашим вузом, иногда важнее общепринятых.
Первое, что вам поможет справиться с работой — понимание структуры лабораторной. Она состоит из:
Последние два пункта часто формируют раздел, называемый «Порядок выполнения работы».
Информация, предусмотренная вышеперечисленными структурными элементами, фиксируется (в идеале) в процессе прохождения практикума — в отдельном лабораторном журнале. Так что если вы из тех, кто следит за своим конспектом, то сделать лабораторную работу по физике вам не составит труда.
Оформление конспекта
Конспект для сдачи преподавателю включает:
Написание вывода
Вывод — важнейшая часть лабораторной, ведь он содержит итоговую информацию по работе и показывает, справились вы с исследованием или нет. Поэтому важно связывать выводы с поставленными в начале задачами и целями исследования.
Написание выводов должно основываться на целях и задачах, но не повторять их полностью: развивайте и расширяйте выводы насколько это возможно.
Для описания результатов исследования используйте научный стиль изложения. Не стоит писать выводы так, как будто вы пишете сочинение: использовать метафоры, эпитеты и прочие «украшательства».
Не растягивайте мысль и коротко пройдитесь по выполненному.
Чтобы посмотреть, как все это реализуется на практике, скачайте пример оформления лабораторной по физике.
Как оформить лабораторный отчет по физике
Как оформить лабораторный отчет.
Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с целью и ходом выполнения работы.
Повторить (или изучить) теоретический материал по данной теме.
Подготовить тетрадь для выполнения данной работы.
На уроке выполнить исследование (измерения, наблюдения).
Составить отчет о выполнении лабораторной работы по схеме:
Дата, наименование и номер работы.
Сформулируйте цель исследования. Она должна быть ясной и конкретной.
Сформулируйте и запишите гипотезу, которую собираетесь проверить в ходе лабораторной работы. Гипотеза должна быть четкой, давая ясное и точное описание того, что может случиться и почему (если…, то….).
Напишите краткое теоретическое обоснование эксперимента.
Опишите оборудование и материалы, необходимые для проведения эксперимента и методы измерения необходимых величин: как будете изменять независимую переменную, как будет измеряться зависимая переменная, как будете контролировать постоянные величины.
Не забудьте указать инструментальные погрешности всех приборов.
Схема или зарисовка опыта, установки.
Сделайте схематический рисунок установки, используемой в ходе лабораторной работы.
Опишите условия, которые необходимо обеспечить при проведении эксперимента, чтобы обеспечить наибольшую точность результата.
Сбор и обработка данных
Результаты измерений обычно оформляются в виде таблицы. Таблицы должны быть пронумерованы и иметь заголовок, который кратко отражает содержание таблицы. В таблице также необходимо указать погрешности измерений. Единицы измеряемых величин указываются только в названии столбцов.
Полученные данные должны быть правильно обработаны и представлены в таблицах или графиках. К графикам необходимо сделать аннотации и присвоить номера.
Вычислите погрешности измерения, оформите конечный результат в виде
Сделайте вывод на основе полученных данных и выдвинутой гипотезы. Сравните ваши результаты с литературными данными.
Рефлексия и оценка результата.
Оцените достоинства и недостатки использованного метода. Опишите основные источники погрешностей. Сделайте предложения по улучшению методики проведения эксперимента и использованного оборудования.
Небрежное оформление отчета, исправления недопустимы!
Правила выполнения лабораторных работ по физике
1. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ
Главное назначение лабораторных занятий по физике – приобретение студентами необходимых умений и навыков в проведении физического эксперимента. При этом студенты должны проверить основные физические закономерности явлений, познакомиться с методами измерений и правилами обработки результатов измерений, научиться обращению с современной научной аппаратурой.
Студенты выполняют лабораторные работы по графику, имеющемуся в аудитории.
Каждому занятию предшествует предварительная подготовка студента, которая включает в себя:
а) ознакомление с содержанием лабораторной работы по методическим указаниям к ней;
б) проработку теоретической части по учебникам, рекомендованным в методических указаниях;
в) составление бланка отчета («полуотчет») по лабораторной работе в соответствии со стандартом предприятия «Выполнение и оформление отчетов по лаб. раб». СТП21600..
«Полуотчет» выполняется на заключенных в рамку листах стандартного размера 297×210 мм (формат А4) (можно взять развернутый лист обычной тетради в клетку, укороченный на 7 клеток снизу). Записи на оборотной стороне листа не допускаются.
«Полуотчет» должен содержать:
1) название лабораторной работы;
4) приборы и принадлежности;
5) таблицу для занесения метрологических характеристик измерительных приборов;
6) теоретическую часть (основные понятия и законы);
7) описание метода измерений и установки;
8) таблицы для записи в них результатов измерений.
Теоретическая часть должна быть краткой, занимать не более листа. Она должна содержать основные положения, законы, лежащие в основе изучаемого физического явления, и рабочую формулу (без вывода) с расшифровкой всех буквенных обозначений.
Студент должен помнить, что методические указания к лабораторным работам являются только основой для их выполнения. Теоретическую подготовку к каждой лабораторной работе необходимо осуществлять с помощью учебной литературы.
К выполнению новой (следующей) работы допускаются студенты, сдавшие отчет по предыдущей лабораторной работе и успешно прошедшие собеседование с преподавателем. Формальным признаком готовности студента к занятию является наличие у него «полуотчета» по предстоящей работе. Для получения допуска студент должен показать усвоение им метода определения искомых физических величин, понимание исследуемых в работе физических явлений, уяснение физического смысла основных величин.
Студенты, получившие допуск, приступают к выполнению лабораторной работы. В лаборатории необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. В ходе занятия запрещается заниматься посторонними делами, подходить к другим установкам и мешать выполнению работ студентами. Студенты работают бригадами. Отчет у каждого студента должен быть индивидуальным. Не сделанные без уважительной причины работы выполняются с разрешения преподавателя в специально отведенное время.
Первый этап практической части работы – ознакомление студентов с предложенными инструментами, приборами и аппаратурой. При этом особое внимание уделяется определению метрологических характеристик измерительных приборов в которые входят: диапазон измерений, цена делений, класс точности (для стрелочных электроизмерительных приборов), погрешность измерений. Эти характеристики, выраженные в тех единицах, в которых снимаются показания с приборов, заносятся в метрологическую таблицу.
Следующий этап выполнения работы – монтаж, наладка экспериментальной установки (если это необходимо). Монтаж установки, выполненный студентом, должен быть проверен преподавателем или лаборантом. Только после этой проверки студент приступает к самостоятельному выполнению работы. При первых наблюдениях никаких отсчетов и записей производить не следует. Лишь после того, как студент несколько раз проследит явление, научится управлять установкой и проведет так называемые «прицелочные измерения», можно приступить к записи показаний приборов.
Результаты измерений в тех единицах, в которых снимаются показания приборов (это – не обязательно единицы СИ), заносятся в таблицу, представленную в методических указаниях или составленную студентом. При этом в таблицу записываются обозначения и единицы измерения каждой физической величины. Полученные результаты представляются преподавателю. Затем с разрешения преподавателя нужно выключить установку.
По окончании практической части работы студент завершает оформление отчета по лабораторной работе. Для этого «полуотчет», оформленный при подготовке к занятию, дополняется следующим содержанием:
1) таблицей с результатами измерений;
2) обработкой результатов всех прямых и косвенных измерений;
3) расчетом искомых величин в единицах СИ;
4) графиками (если это необходимо);
Для того чтобы отчет был четким и аккуратным, студент должен иметь рабочую (черновую) тетрадь, в которой проводится расчет искомых физических величин, погрешностей измерений и т. д. Все этапы этих расчетов необходимо кратко отразить в отчете.
Выводы отчета должны опираться на анализ выявленных в работе закономерностей, связей между различными физическими величинами, сравнение полученных результатов с теоретическими и табличными.
В конце занятия полностью оформленный отчет по лабораторной работе сдается преподавателю. Перенос оформления отчета на дом делается в исключительных случаях.
Защита лабораторной работы проводится на следующем занятии и включает в себя такие элементы, как:
а) собеседование по экспериментальной части работы;
б) обсуждение результатов выполнения работы;
в) ответы студентов на контрольные вопросы, имеющиеся в методических указаниях к лабораторным работам.
Возможны ситуации, когда на лабораторном занятии студенты работают по темам, которые еще не освещались в лекциях и не изучались на практических занятиях. В связи с этим важна и ответственна роль учебников, учебных пособий и справочной литературы, которые должны иметь студенты на занятиях.
По окончании занятия студенты приводят в порядок рабочие места, а принадлежности к лабораторной работе сдают лаборанту.
2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. Задача измерений
Изучение физических явлений в большинстве случаев связано с измерениями. Вообще без измерения немыслима практическая деятельность человека. Приходится измерять длину, отсчитывать время, взвешивать тела, назначать допуски на изготовление деталей и т. д.
При измерении любой величины мы никогда не получаем истинного значения. Вследствие несовершенства измерительных приборов, методов измерения, неполноты наших знаний, трудности учета всех побочных явлений при измерениях неизбежны погрешности. В результате измерений можем указать лишь интервал возможных значений измеряемой величины.
Таким образом, задача измерения состоит в установлении интервала, внутри которого находится истинное значение измеряемой величины. Другими словами, задача измерения – получение числового значения физической величины с указанием величины возможной ошибки. Без такой информации о точности измерения его результат бесполезен.
Различают два вида измерений: прямые и косвенные. При прямых измерениях искомая величина находится непосредственно с помощью измерительного прибора, например, измерение времени – секундомером, измерение тока – амперметром и т. д.
При косвенных измерениях искомая величина определяется в результате математических действий над результатами прямых измерений. Например, вычисление плотности тела производится путем деления массы на объем тела, измеренных непосредственно.
2.3. Типы погрешностей измерений
По характеру происхождения погрешности (ошибки) измерения можно разделить на три типа:
1. Промахи или грубые ошибки. Это – ошибки, возникающие в результате небрежности отсчета по приборам, неверной записи показаний и т. п. Такие ошибки следует устранять повторными измерениями.
2. Систематические ошибки. Это – ошибки, сохраняющиеся при повторных измерениях. Причины их различны: а) погрешность прибора (например, стрелка амперметра не стоит на нуле при отсутствии тока); б) отсутствие учета влияния внешних факторов (например, взвешивание тела без учета действия на него выталкивающей силы воздуха). Систематические ошибки учитывают поправками.
3. Случайные ошибки. Это – ошибки, которые проявляются в разбросе результатов при повторных измерениях. Случайные ошибки обусловливаются большим числом случайных причин, которые действуют в каждом отдельном измерении различным неизвестным образом. Например, на результате взвешивания могут отразиться колебания воздуха, пылинки, садящиеся на призмы микровесов и слетающие с них, различное трение. Случайные ошибки заметно обнаруживаются лишь при достаточно высокой чувствительности приборов.
Исключить случайные ошибки в отдельных измерениях невозможно. Хотя ошибки случайные, они подчиняются статистическим закономерностям. В следующем пункте без доказательства описаны основные правила обращения со случайными величинами в том объеме, который необходим для обработки результатов измерений, полученных в учебных лабораториях кафедры физики.
2.4. Вычисление случайных погрешностей прямых измерений
Пусть проведено n измерений величины Х и получен ряд значений Х1, Х2, …, Хn. В качестве наилучшего значения для измерений величины принимают среднее арифметическое из всех полученных результатов измерений:
.
Для нахождения величины случайной погрешности DХсл существует целый ряд методов, например, расчет стандартного отклонения (среднеквадратичной ошибки) [1, 2], метод Стьюдента [3,4] и т. д. Следует подчеркнуть, что во всех методах погрешности, по-существу, не вычисляются, а оцениваются. Точность этих оценок низка и составляет в лучшем случае
Далее для оценки DХсл используется средняя абсолютная погрешность по разбросу, определяемая соотношением [5]
,
где DХi = – Хi – абсолютная погрешность отдельного i-го измерения.
2.5. Погрешности приборов
В учебных лабораториях отсчеты со шкалы приборов снимаются, как правило, с точностью до целого деления. Допустим, что при повторных измерениях в показаниях прибора нет разброса в значениях результатов. В этом случае ошибка измерения оценивается как погрешность однократного измерения, определяемая максимальной погрешностью прибора DХпр.
Механические приборы (линейка, штангенциркуль, микрометр и т. д.) имеют инструментальную погрешность DХпр, равную половине цены деления шкалы
где с – цена деления.
Для технических весов моделей ВЛТ – 1 кг, Т – 1000 с диапазоном измерений 50…1000 г, используемых в учебных лабораториях кафедры физики, предельная абсолютная погрешность (по паспорту)
Набор гирь 4-го класса с диапазоном измерений (10 мгг), применяемых в учебных лабораториях кафедры, содержит гири со следующим допустимым отклонением от номинальных значений масс (из паспортных данных):
Погрешность определения массы при взвешивании складывается из погрешности весов и погрешности гирь:
.
Для электроизмерительных стрелочных приборов (амперметр, вольтметр и т. д.)
, (1)
где k – выраженный в процентах класс точности, который указывается на шкале прибора. Например, 0,05; 0,1; 0,2 – образцовые приборы, 0,5; 1,0 – лабораторные приборы, 1,5; 2,5; 4,0 – технические приборы. Если класс точности на приборе не указан, то он считается равным 4,0. В формуле (1) N – максимальное показание прибора (диапазон всей шкалы). Для приборов с двухсторонней шкалой или со шкалой, начинающейся не от нуля, под N следует понимать полный интервал изменения измеряемой величины.
Из выражения (1) следует, что абсолютная погрешность электроизмерительных приборов не меняется при переходе от начала к концу шкалы, однако, относительная ошибка при этом резко уменьшается. Отсюда вытекает важная рекомендация: выбирать прибор (или шкалу многопредельного прибора) следует так, чтобы стрелка прибора при измерениях заходила за середину шкалы.
Для цифровых электроизмерительных приборов, получивших в настоящее время широкое распространение, пределы допускаемых значений погрешности измерений следует брать из паспортных данных приборов. При отсутствии этих данных для грубой оценки можно полагать, что максимальная погрешность равна единице разряда последней значащей цифры на рабочем диапазоне прибора.
Для магазина сопротивления Р 33 с классом точности 0,2 предельная абсолютная погрешность задается формулой
,
где R – включенное сопротивление, Ом.
Для осциллографов погрешности измерения амплитуды (напряжений) исследуемых сигналов, а также погрешности измерения временных интервалов указываются в техническом описании приборов. При отсутствии этих описаний для грубой оценки можно считать, что одно маленькое деление шкалы приблизительно равно максимальной погрешности осциллографа на данном диапазоне измерений.
Основные метрологические характеристики приборов (диапазон измерений, цена деления, класс точности, погрешность) заносятся в метрологическую таблицу. При этом для многопредельных приборов (цифровых электроизмерительных, осциллографов и т. д.) в колонке «диапазон измерений» указываются:
1. Общий диапазон измерений, который в свою очередь сам содержит несколько диапазонов;
2. Рабочие диапазоны измерений, т. е. те, которые были выбраны студентом при проведении измерений.
При отсутствии паспортных данных таких приборов, как осциллографы, генераторы сигналов и т. д., в качестве грубой оценки ΔХпр можно принять одно деление шкалы на рабочем диапазоне измерений.
2.6. Полная погрешность прямого измерения
В общем случае при измерении имеют место как случайные ошибки, так и ошибки, обусловленные погрешностью приборов (здесь и в дальнейшем систематические ошибки считаются пренебрежимо малыми). В теории вероятностей показывается, что в этом случае суммарная ошибка определяется квадратичным суммированием:
.
Здесь ΔХсл – случайная ошибка; ΔХпр – ошибка прибора.
Обратим внимание на важную особенность этой формулы. Пусть одна из ошибок, например ΔХпр, в 2 раза меньше другой. Тогда
.
Как отмечалось в п. 2.4, погрешность редко удается оценить с точностью лучше 30 %. Но в нашем примере – с точностью 20 % . Таким образом, меньшая погрешность почти ничего не добавляет к большей, даже если она составляет половину от нее. Этот вывод очень важен. Если одна из двух складываемых погрешностей в 2 и большее число раз меньше другой, то ею в пределах точности оценки погрешностей можно пренебречь.
2.7. Схема обработки результатов прямых измерений
1. Определяется максимальная погрешность ΔХпр измерительных приборов в соответствии с правилами, изложенными в п. 2.5. Это делается на первом этапе выполнения лабораторной работы при заполнении метрологической таблицы.
2. После проведения не менее 4–5 измерений величины Х определяется и заносится в таблицу среднее арифметическое результата серии измерений .
3. Вычисляются и заносятся в таблицу абсолютные погрешности отдельных измерений:
.
4. Вычисляется и заносится в таблицу средняя абсолютная погрешность по разбросу, принимаемая за случайную погрешность:
.
5. Определяется и заносится в таблицу суммарная ошибка ΔХ прямого измерения:
.
6. Результат прямых измерений записывается в виде
7. Рассчитывается и заносится в таблицу относительная ошибка
.
2.8. Погрешность табличных величин
Часто в расчетные формулы входят величины, приближенные значения которых берутся из таблиц. Это такие величины, как ускорение свободного падения, плотность вещества, универсальная газовая постоянная и т. д. В этом случае за абсолютную погрешность берется 0,5 единицы разряда последней значащей цифры. Например, плотность меди по таблице равна ρ = 8,93 ∙ 103 кг/м3. Данному табличному значению следует приписать абсолютную погрешность Δρ = 0,005 ∙ 103 кг/м3. Таким образом, ρ = (8,930 ± 0,005) ∙ 103 кг/м3.
2.9. Схема обработки результатов косвенных измерений
1. Рабочая формула преобразуется так, чтобы искомая величина У выражалась через непосредственно измеряемые величины Х1, Х2, …, Хm:
2. Проводится обработка прямых измерений всех величин, входящих в формулу (см. п. 2.7).
3. Рассчитывается искомая величина
.
4. Для грубой оценки относительной ошибки результата косвенных измерений используется соотношение
где eХmax – наибольшая относительная ошибка из всех проведенных прямых измерений.
5. Оценивается абсолютная ошибка DУ косвенного измерения:
eХmax/(100 %).
6. Окончательный результат записывается в виде
У = ± DУ.
Образец составления отчета по лабораторной работе с обработкой прямых и косвенных измерений дан в приложении. Обратите внимание, что ошибка измерения диаметра D оценивалась как погрешность однократного измерения, а ошибки измерения m и h находились как случайные ошибки.
2.10. Правила приближенных вычислений и округления результатов
Известно, что при измерениях физических величин получаются приближенные числовые значения. При этом приближенные числа следует записывать, сохраняя только верные значащие цифры. При подсчете значащих цифр не считаются нули с левой стороны. Поясним это с помощью табл. 1.
Как написать вывод к лабораторной работе: требования ГОСТа, структура, формулировка и образец
В лабораторной важно не только правильно выполнять задания, но и уметь составлять отчет по работе с подробными и последовательными выводами. От того, насколько они будут грамотно сформулированы и записаны, будет зависеть итоговая оценка.
Разберемся, как написать выводы к лабораторной по всем правилам.
Что такое вывод в лабораторной
Поскольку лабораторная работа является научным исследованием и предусматривает исследование на заранее определенную тему, то к обязательным ее элементам относится отчет. В каждом отчете должен быть титульник, часть, в которой приводится описание предмета и метода исследования и вывод.
Вывод — описание результатов исследования и оценочные суждения автора относительно выбранной темы. Написание вывода к лабораторной работе показывает, насколько хорошо или плохо студент овладел общими теоретическими знаниями в рамках темы и закрепил их практически.
В конце исследования вы должны ответить на вопрос: удалось ли достигнуть поставленных целей, решить обозначенные задачи? В этом и заключается суть вывода.
Вывод и заключение — одно и то же. Заключением называют итоговую часть в курсовых, дипломных и прочих студенческих работах.
Требования ГОСТа к лабораторной
Все, что касается оформления вывода в ходе лабораторной работы, регулируется ГОСТом 7.32-2001. Он же распространяется и на другие исследовательские работы студентов.
Согласно этому документу, в работе должны быть
Написание выводов упрощается тем, что в научной работе, в том числе лабораторной, используются научные термины. Они дают возможность ограничить объяснения и уточнения в тексте.
Структура вывода в лабораторной работе
Чтобы написать вывод, вам понадобится стандартный вариант плана. В нем должны присутствовать определенные пункты, которые помогут раскрыть результаты исследования. Это:
Стоит отметить, что отчет лабораторной обязательно должен раскрывать предмет исследования. Без этого будет сложно понять, что вообще изучалось, какие законы, процессы и явления анализировались.
Эти моменты важны для в процессе раскрытия пунктов плана: с их помощью формируют тезисы по пунктам выводов.
Методы исследования
Исследование проводится на основе одного метода, но к нему можно подключать еще и альтернативный. Это делается в тех случаях, когда цель работы — проверить на практике работоспособность метода оценки, проверки, анализа результатов.
Добавление альтернативного метода характерно для работ, выполняемых в процессе обучения в высших учебных заведениях. В работах техникумов или колледжей глобальных задач не ставят, поэтому для исследования вполне хватает одного основного метода.
Использование сразу двух методов дает возможность собрать больше информации о предмете изучения, обнаружить ошибочные положения в теории, оценить и сравнить полученные результаты, достигнутые каждым из методов.
Погрешности и отклонения
Погрешности в результатах важно описывать, если вы занимаетесь конкретным исследованием, и ваши результаты представляют собой физические или химические величины. Просто описания полученных результатов будет недостаточно.
Обязательно нужно описать погрешности, как они влияют на конечный результат и почему появились.
Графики и диаграммы
В большинстве работ присутствуют статистические данные. Для простоты анализа, лучше «запаковать» их в графики и диаграммы. Наглядность позволит полнее раскрыть предмет исследования, указать на его значение в теории и на практике.
Информация в виде графиков и диаграмм упрощает сравнение итогов, полученных с использованием каждого метода исследования, найти ошибки и неточности, наметить пути более детального изучения предмета.
Практическая значимость
Этот пункт важно упомянуть, так как он указывает на связь теории с практикой. Это ключевой момент, если речь идет о подготовке квалифицированных специалистов. Стоит указать перспективы изучения предмета в дальнейшем: для отдельного предприятия и всей отрасли.
Кроме текста приведите статистику, дайте ссылки на соответствующие нормы, стандарты и документы.
Какие бывают выводы
Вид вывода определяется, исходя из целей и задач работы — если лабораторная выполняется в рамках школьной программы. Студенты колледжей и высших учебных заведений должны акцентировать внимание на направленность работы.
Если цель работы — проверить теоретические знания, то в выводе оценивается значение теоретического положения, проверяется, соответствуют ли полученные выводы правилам.
Если цель работы практическая (возможность применения результатов), то заключение должно содержать максимум информации о том, что изучается.
Как сформулировать заключение
Логично предположить, что выводы по работе можно сделать только если написан основной материал. С помощью описательного метода они группируются и оформляются таблицей или графически. И уже на основе этого визуала делается описание выявленного в ходе исследования.
Далее материал распределяется согласно пунктам плана заключения, а в самом конце — приводят выводы и оценивают, была ли достигнута поставленная цель.
Чтобы выводы были наглядными и хорошо воспринимались, к каждому смысловому блоку текста давайте примеры — в табличном виде, диаграммой или графиком.
5 рекомендаций по написанию вывода к лабораторной работе
Придерживайтесь 5 простых правил:
Чтобы посмотреть, как все вышеперечисленное реализуется на практике, достаточно скачать образец вывода лабораторной работы.