Jak poprawnie napisać sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki?

Transkrypt

1 1 Jak poprawnie napisać sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki? Sprawozdania należny oddać na kolejnych zajęciach laboratoryjnych. Każde opóźnienie powoduje obniżenie oceny za sprawozdanie o 0, 5 jednostki oceny. Sprawozdania z pierwszych kilku ćwiczeń zawieraja zwykle różne usterki i błędy, które prowadzacy zajęcia omawia ze studentem. Ważne jest by ten poczatkowy okres, gdy sprawozdania zawieraja błędy, skrócić do minimum. Student dostaje swoje sprawozdanie do poprawy i na następnych zajęciach ponownie przedstawia je prowadzacemu do oceny. Jeśli nadal sa usterki cykl się powtarza, aż wykona sprawozdanie poprawnie. Dostaje wówczas ocenę pozytywna, ale oczywiście niższa niż student, który przez te cykle nie przechodził. Poprawę należny wykonać w taki sposób, by poprzedni stan sprawozdania był widoczny, czyli poprzez skreślenia i zapisy obok, czy dodatkowe załaczniki. Nie wolno stosować korektorów czy podmieniania stron. 1. Sposób opracowania sprawozdania Sprawozdanie poza strona tytułowa musi zawierać następujace elementy: 1. Tabelkę lub tabelki pomiarowe z zatwierdzonymi przez prowadzacego ćwiczenia wynikami pomiarów (wraz z podpisem dyżurujacego pracownika obsługi technicznej). 2. Wzory według, których prowadzi się obliczenia wyznaczanych wielkości. 3. Objaśnienia występujacych w ćwiczeniu symboli wielkości fizycznych (ewentualnie krótki opis metody). 4. Wykresy badanej zależności, z uwzględnieniem, ewentualnie, metody najmniejszych kwadratów. 5. Obliczenia zawierajace podstawienia wartości mierzonych wielkości z uwzględnieniem działań na jednostkach. 6. Wynik końcowy. 7. Dyskusja wyniku i wnioski.

2 2 2. Treść sprawozdania 2.1. Wyniki pomiarów W tej części powinny znaleźć się: tabelkę lub tabelki z zatwierdzonymi przez prowadzacego ćwiczenia wynikami pomiarów (wraz z podpisem dyżurujacego pracownika obsługi technicznej). Tabelki pomiarowe powinny być wykonane wg wzoru znajdujacego się w instrukcji do ćwiczenia (lub można zastosować swój własny). Powinny tu również znaleźć się wartości błędów pomiarowych, klasy i zakresy pomiarowe mierników analogowych, formuły określajace błędy (niepewności) pomiarowe mierników cyfrowych i zapis wszelkich istotnych informacji dotyczacych warunków wykonywania pomiarów. W tej części ćwiczenia należy opisać wszystkie spostrzeżenia dokonane podczas pomiarów; moga one dotyczyć na przykład zachowania się przyrzadów, niestabilności wskazań, trudności w odczycie, itp Wstęp i opis metody pomiaru Wstęp powinien zawierać zwięzły opis podstaw fizycznych badanego zjawiska. Nie powinien on przekraczać kilku-kilkunastu zdań, a zawierać przede wszystkim cel wykonywanego ćwiczenia oraz podstawowe wzory opisujace badane zjawisko i wykorzystywane w obliczeniach. Nie należy przepisywać wstępów z instrukcji do ćwiczenia, ani umieszczać kilkustronicowych wypisów z Wikipedii, encyklopedii i ksiażek naukowych. Schemat pomiarowy powinien być czytelny i przejrzysty, a przede wszystkim rzeczywisty. Nie należy zamieszczać zdjęć z instrukcji do ćwiczenia lub układu pomiarowego. Jeśli układ pomiarowy zawiera przyrzady, to pod schematem układu musi się znaleźć informacja o tych przyrzadach (typ, klasa dokładności, zakres pomiarowy, dokładność odczytu) Obliczenia W tej części ćwiczenia należy przedstawić obliczenia prowadzace do wyznaczenia szukanej wielkości. Wyniki pomiarów najlepiej przedstawić w formie tabel, w których mierzone wartości sa przeliczane na wartości w jednostkach podstawowych układu SI, zawieraja obliczenia wielkości od nich zależnych, itp. Przeprowadzone obliczenia rachunkowe powinny być na tyle dokładne, aby nie wpływały na końcowy wynik pomiaru. Wskazówki, jakimi należy kierować się w obliczeniach:

3 3 1. Nie można stosować do wyników pośrednich reguł przewidzianych dla zapisu końcowego wyniku pomiaru. Potrzebne w dalszych obliczeniach wyniki powinny mieć stosownie większa dokładność zapisu. 2. Obliczenia niepewności powinny być prowadzone z dokładnościa co najmniej do 5 lub 6 cyfr znaczacych. Jeśli do obliczeń wykorzystywane sa programy komputerowe (OPRA, LOG- GER PRO), to do sprawozdania należy dołaczyć ODPOWIEDNI wydruk umożliwiajacy sprawdzenie poprawności obliczeń Zasady tworzenia wykresów Obliczenia często kończa się prezentacja graficzna wyników w postaci wykresu, który ułatwia analizę wyników i powinien być wykonany na papierze milimetrowym. Sporzadzaj ac wykres należy stosować się do poniższych reguł: Rodzaj wykresu winien być dostosowany do prezentowanego zagadnienia. Osie wykresu należy opisać przedstawiajac symbol i jednostkę wielkości fizycznej, pamiętajac o tym, że powinny to być jednostki podstawowe układu SI (lub ich wielokrotności). Punkty pomiarowe należy zaznaczyć wyraźnie i jednoznacznie (w postaci miniatur prostych figur geometrycznych krzyżyk, kółko, trójkat). Punktów pomiarowych nie wolno łaczyć ze soba (by nie powstała linia łamana). Należy dopasować punkty pomiarowe wykresem znanej zależności (pomiędzy punktami pomiarowymi poprowadzić linię gładka). Układ współrzędnych musi posiadać podziałkę. Skalę wykresu należy tak dobrać, by był on przejrzysty i dobrze wykorzystywał powierzchnię papieru.

4 4 Rysunek 2.1: Zależność względnej zmiany okresu drgań wahadła matematycznego od amplitudy drgań Współczynniki w równaniu prostej Celem dopasowania prostej do zbioru punktów doświadczalnych jest nie tylko uzyskanie efektu wizualnego, ale przede wszystkim uzyskanie wartości parametrów a i b opisujacych prosta y = ax + b, oraz ich błędów (niepewności pomiarowe) a i b. Metoda graficzna polega na wykonaniu wykresu, a następnie na wykreśleniu prostej tak, by odległości prosta punkty eksperymentalne były średnio jak najmniejsze. Rysunek 2.2: Zależność oporu żelaza od temperatury. Na wykresie pokazano interpretacje graficzna współczynników a i b w równaniu prostej.

5 5 Metoda najmniejszych kwadratów jest najpowszechniej stosowana metoda analityczna. Swoja nazwę zawdzięcza kryterium jakości dopasowania takiego doboru parametrów prostej, by suma kwadratów różnic wartości eksperymentalnych y i i obliczonych ax i + b była jak najmniejsza S 2 = n [y i (ax i + b)] 2 = min. i=1 Rozwiazanie odpowiedniego układu równań pozwala znaleźć wartości szukanych współczynników oraz ich błędów bezwzględnych: oraz współczynnika korelacji r =. a = a =, b = b =, 2.4. Wynik końcowy Należy przedstawić wartości liczbowe wyznaczonych wielkości wraz z ich niepewnościami, odpowiednio zaokraglone i zapisane w odpowiedni sposób: Bład pomiarowy (w zapisie wyniku końcowego) należy zaokraglić do jednej lub co najwyżej dwóch cyfr znaczacych. Wynik pomiaru (lub obliczeń) zaokragla się do tej pozycji dziesiętnej, na której znajduje się pierwsza od prawej cyfra zaokraglonego błędu pomiarowego (zapisać wynik z taka sama dokładnościa jak zapisano bład). Przykład: Jeżeli bład pomiarowy przyspieszenia ziemskiego zaokraglony do 4 cyfr znaczacych ma postac: g = 0, m s 2, to prawidłowo zaokraglony bład pomiaru przyspieszenia ziemskiego: g = 0, 4 m s 2. Obliczona wartość przyspieszenia ziemskiego : g = 9, m s 2, i wartość zaokraglona g = 9, 7 m s 2. Końcowy wynik pomiarów zapisuje się w postaci: g z = g ± g = (9, 7 ± 0, 4) m s 2.

6 Dyskusja wyników i wnioski Końcowa część sprawozdania powinna zawierać dyskusję wyników (wraz z błędami) oraz porównanie otrzymanych wartości z wartościami tablicowymi (źródłem informacji moga być tablice fizyczne, encyklopedie, poradniki, itp.). Dyskusja obejmuje porównanie wyników z wartościami teoretycznymi oraz opis niepewności i ich wpływ na wyznaczona wartość. Tutaj należy przeanalizować możliwe przyczyny, zaproponować wyjaśnienie zaobserwowanych różnic. Ponadto należy: przeanalizować warunki w jakich wykonywano pomiary i ocenić ich wpływ na uzyskane wyniki, rozważyć możliwości usprawnienia pomiarów, zwiększenia ich dokładności, przedstawić ewentualne inne uwagi dotyczace ćwiczenia.