Комплекс лабораторных работ Laboratory Simulations для изучения моделей физических процессов и явлений на компьютере

Комплекс Laboratory Simulations разработан Ревинской О.Г. и Кравченко Н.С., сотрудниками кафедры теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета. Комплекс прошел государственную регистрацию: регистрационный номер ВНТИЦ от г. и Свидетельство от © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Комплекс отмечен следующими наградами: © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Комплекс Laboratory Simulations включает: комплект авторских программных продуктов, моделирующих физические процессы комплект учебно-методических пособий (общий объем более 500 страниц) комплект рабочих тетрадей © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Комплекс Laboratory Simulations рассчитан на 2-4 семестра изучения курса общей физики (1 и 2 курсы) включает 26 лабораторные работы по следующим разделам курса общей физики: механика, жидкости и газы, колебания и волны, электричество и магнетизм, оптика © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Комплект методических пособий рассчитан на студентов высших учебных заведений технических и физико-математических специальностей может быть полезен преподавателям и аспирантам при подготовке к проведению лабораторных занятий содержит методические рекомендации по подготовке к работе, по выполнению исследований, обработке результатов и оформлению отчетов по выполненной работе Комплект рабочих тетрадей направлен на развитие навыков оформления отчетов о результатах физических исследований отражают этапы выполнения работы и обработки результатов © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Учебно-методическое пособие для каждой лабораторной работы включает: Цель работы Подробное описание физической модели, изучению которой посвящена работа Обоснование и вывод рабочих формул Дополнительная информация Описание компьютерной модели изучаемого физического явления или процесса Рекомендуемые варианты выполнения работы Методика и порядок выполнения работы Вопросы для самоконтроля © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Механика МодМ Определение ускорения свободного падения МодМ Второй закон Ньютона МодМ Закон сохранения импульса МодМ Момент инерции твердого тела МодМ – 05. Работа и энергия МодМ – 06. Реактивное движение МодМ – 07. Движение инертного тела в гравитационном поле Список лабораторных работ © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Жидкости и газы МодТ Вытекание жидкости из малого отверстия МодТ Движение тела в вязкой среде МодТ Движение броуновской частицы МодТ – 04. Распределение Максвелла МодТ – 05. Распределение Больцмана Список лабораторных работ © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Список лабораторных работ Колебания и волны МодК – 01. Свободные гармонические колебания МодК – 02. Затухающие колебания МодК – 03. Вынужденные колебания МодК – 04. Сложение перпендикулярных колебаний МодК – 05. Сложение колебаний. Биения МодК – 06. Гармонический анализ МодК – 07. Связанные колебания МодК – 08. Пружинный маятник на наклонной плоскости © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Список лабораторных работ Электричество и магнетизм МодЭ – 01. Движение заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном поляхМодЭ – 01. Движение заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях МодЭ – 02. Движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном поляхМодЭ – 02. Движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях МодЭ – 03. Электростатическое поле МодЭ – 04. Движение заряженной частицы в кулоновском поле Оптика МодО – 01. Нормальная дисперсия света МодО – 02. Аномальная дисперсия света в полупроводниках © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 01. Определение ускорения свободного падения Список работ Цель работы: Изучение одномерного равноускоренного движения. Определение ускорения свободного падения на одной из планет Солнечной системы (например, на Сатурне) © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 02. Второй закон Ньютона Список работ Цель работы: Изучение второго закона Ньютона. Определение массы движущегося тела и коэффициента трения тела о поверхность. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 03. Закон сохранения импульса Список работ Цель работы: Проверка закона сохранения импульса. Изучение движения осколков разорвавшегося тела. Определение начального импульса разорвавшегося тела. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 04. Момент инерции твердого тела Список работ Цель работы: Изучение особенностей вращательного движения абсолютно твердого тела. Экспериментальное определение положения центра инерции и момента инерции твердого тела относительно оси, проходящей через центр инерции. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 05. Работа и энергия Список работ Цель работы: Изучение работы неконсервативных сил на примере силы трения при прямолинейном движении и движении по окружности. Изучение зависимости работы силы трения от массы движущегося тела, формы и длины пройденного им пути. Определение коэффициента трения. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 06. Реактивное движение Список работ Цель работы: Изучение реактивного движения как движения тела с переменной массой. Исследование зависимости кинематических характеристик (координаты, скорости, ускорения) прямолинейного реактивного движения в вакууме от массы тела и законов их изменения в процессе движения. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодМ – 07. Движение инертного тела в гравитационном поле Список работ Цель работы: Изучение движения тела в гравитационном поле одной из планет Солнечной системы (например, Земли). Изучение законов Кеплера. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодТ – 01. Вытекание жидкости из малого отверстия Список работ Цель работы: Изучение явления вытекания жидкости из малого отверстия и движения струи жидкости под действием силы тяжести. Определение площади отверстия, плотности жидкости и концентрации примеси в ней. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодТ – 02. Движение тела в вязкой среде Список работ Цель работы: Изучение одномерного движения тела в вязкой среде. Определение зависимости характеристик движения (ускорения, скорости и координаты) тела от времени. Вычисление коэффициента вязкости среды. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодТ – 03. Движение броуновской частицы Список работ Цель работы: Изучение движения броуновской частицы. Определение постоянной Больцмана, коэффициента диффузии и длины свободного пробега броуновской частицы, находящейся в различных вязких средах. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодТ – 04. Распределение Максвелла Список работ Цель работы: Изучение особенностей статистического распределения частиц по абсолютным значениям скорости. Исследование зависимости характеристик распределения от массы частиц газа, его температуры и направления движения частиц. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодТ – 05. Распределение Больцмана Список работ Цель работы: Изучение распределения Больцмана на примере распределения взвешенных частиц по высоте в поле силы тяжести. Определение постоянной Больцмана. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 01. Свободные гармонические колебания Список работ Цель работы: Изучение характеристик свободного гармонического колебательного движения. Анализ временной зависимости координаты тела при различных начальных условиях. Определение коэффициента жесткости неизвестной пружины с помощью пружинного маятника © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 02. Затухающие колебания Список работ Цель работы: Изучение характеристик затухающего свободного колебательного движения. Определение коэффициента затухания, логарифмического декремента и добротности колебательной системы. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 03. Вынужденные колебания Список работ Цель работы: Изучение особенностей вынужденного колебательного движения. Построение резонансной кривой. Определение частоты резонанса. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 04. Сложение перпендикулярных колебаний Список работ Цель работы: Изучение особенностей движения тела, участвующего в двух взаимно перпендикулярных колебательных движениях. Определение частоты горизонтальных колебаний по фигурам Лиссажу © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 05. Сложение колебаний. Биения Список работ Цель работы: Изучение особенностей движения тела, участвующего в двух одинаково направленных колебательных движениях. Определение частоты собственных колебаний маятника и амплитуд складываемых колебаний из биений © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 06. Гармонический анализ Список работ Цель работы: Изучение сходимости Фурье-разложения периодического негармонического движения. Построение спектра негармонического периодического движения © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 07. Связанные колебания Список работ Цель работы: Изучение свободных колебаний системы с двумя степенями свободы. Анализ зависимости характеристик движения от начального положения связанных маятников и жесткости соединительной пружины © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодК – 08. Пружинный маятник на наклонной плоскости Список работ Цель работы: Изучение особенностей затухания колебаний пружинного маятника за счет трения скольжения на наклонной плоскости. Определение работы силы трения скольжения и исследование зависимости декремента затухания от времени и физических характеристик маятника © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодЭ – 01. Движение заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях Список работ Цель работы: Анализ зависимости характеристик периодического движения заряженной частицы от напряженности электрического и индукции магнитного полей. Определение отношения заряда частицы к ее массе © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодЭ – 02. Движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях Список работ Цель работы: Анализ зависимости характеристик периодического движения заряженной частицы от напряженности электрического и индукции магнитного полей. Определение отношения заряда частицы к ее массе © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодЭ – 03. Электростатическое поле Список работ Цель работы: Изучение характеристик электростатического поля при различном расположении зарядов в пространстве. Построение эквипотенциальных поверхностей, линий напряженности электростатического поля и пространственных зависимостей потенциала и напряженности. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодЭ – 04. Движение заряженной частицы в кулоновском поле Список работ Цель работы: Изучение поведения одной заряженной частицы в поле другой заряженной частицы. Выявление взаимосвязи параметров траектории налетающей частицы с ее начальной энергией и моментом импульса. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодО – 01. Нормальная дисперсия света Список работ Цель работы: Экспериментальное изучение особенностей преломления света в треугольной призме; зависимости показателя преломления вещества от длины волны; получение параметров аналитической зависимости дисперсии от длины волны. Определение коэффициента дисперсии (числа Аббе) и среднего показателя преломления. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

МодО – 02. Аномальная дисперсия света в полупроводниках Список работ Цель работы: экспериментальное получение зависимости показателя преломления и показателя поглощения полупроводника от длины волны падающего света. Определение эффективных характеристик, обуславливающих физические свойства полупроводника при его взаимодействии с падающим инфракрасным светом. © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.

Информация об авторах: Кравченко Надежда Степановна, кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики Ревинская Ольга Геннадьевна, кандидат пед. наук, доцент, зав. компьютерной лабораторией кафедры теоретической и экспериментальной физики Контактная информация: (3822) © ТПУ 2012 © Ревинская О.Г. 2012, Кравченко Н.С.