Laboratory simulations
Комплекс лабораторных работ для изучения
моделей физических процессов и явлений
на компьютере
Комплекс Laboratory Simulations разработан
Ревинской О.Г. и Кравченко Н.С., сотрудниками Томского политехнического университета. Комплекс прошел государственную регистрацию: регистрационный номер ВНТИЦ 50200501393
от 03.10.2005 г. и Свидетельство № 2011618353 от 24.10.2011
Ревинской О.Г. и Кравченко Н.С., сотрудниками Томского политехнического университета. Комплекс прошел государственную регистрацию: регистрационный номер ВНТИЦ 50200501393
от 03.10.2005 г. и Свидетельство № 2011618353 от 24.10.2011
Комплекс Laboratory Simulations
- рассчитан на 2-4 семестра изучения курса общей физики (1 и 2 курсы);
- включает 28 лабораторные работы по следующим разделам курса общей физики: механика, жидкости и газы, колебания и волны, электричество и магнетизм, оптика
Об авторах-разработчиках
- Ревинская Ольга Геннадьевнакандидат педагогических наук, доцент
- Кравченко Надежда Степановнакандидат физико-математических наук, доцент
Комплекс Laboratory Simulations включает
Комплект учебно-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
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
Комплект рабочих тетрадей (шаблонов отчетов)
- направлен на развитие навыков оформления отчетов о результатах физических исследований;
- отражают этапы выполнения работы и обработки результатов
Список лабораторных работ
Ускорение свободного падения
Цель работы:
Изучение одномерного равноускоренного движения. Определение ускорения свободного падения на одной из планет Солнечной системы (например, на Земле).
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Ускорение свободного падения
Демонстрационный видеоролик (32.1 Mb)
Второй закон Ньютона
Демонстрационный видеоролик (35.5 Mb)
Второй закон Ньютона
Цель работы:
Изучение второго закона Ньютона. Определение массы движущегося тела и коэффициента трения тела о поверхность.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Закон сохранения импульса
Цель работы:
Проверка закона сохранения импульса. Изучение движения осколков разорвавшегося тела. Определение начального импульса разорвавшегося тела.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Закон сохранения импульса
Демонстрационный видеоролик (28.7 Mb)
Момент инерции твердого тела
Демонстрационный видеоролик (42.9 Mb)
Момент инерции твердого тела
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Работа и энергия
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Работа и энергия
Реактивное движение
Демонстрационный видеоролик (48 Mb)
Реактивное движение
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Движение инертного тела в гравитационном поле
Цель работы:
Изучение движения тела в гравитационном поле одной из планет Солнечной системы (например, Земли). Изучение законов Кеплера.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Движение инертного тела в гравитационном поле
Демонстрационный видеоролик (56.7 Mb)
Вытекание жидкости из малого отверстия
Демонстрационный видеоролик (62.2 Mb)
Вытекание жидкости из малого отверстия
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Движение тела в вязкой среде
Цель работы:
Изучение одномерного движения тела в вязкой среде. Определение зависимости характеристик движения (ускорения, скорости и координаты) тела от времени. Вычисление коэффициента вязкости среды.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Движение тела в вязкой среде
Демонстрационный видеоролик (45.4 Mb)
Движение броуновской частицы
Демонстрационный видеоролик (66.7 Mb)
Движение броуновской частицы
Цель работы:
Изучение движения броуновской частицы. Определение постоянной Больцмана, коэффициента диффузии и длины свободного пробега броуновской частицы, находящейся в различных вязких средах.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Распределение Максвелла
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Распределение Максвелла
Распределение Больцмана
Распределение Больцмана
Цель работы:
Изучение распределения Больцмана на примере распределения взвешенных частиц по высоте в поле силы тяжести. Определение постоянной Больцмана.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Цель работы:
Изучение распределения Больцмана на примере распределения взвешенных частиц по высоте в поле силы тяжести. Определение постоянной Больцмана.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Законы идеального газа
Цель работы:
Изучение закономерностей поведения идеального газа при изотропных и политропных процессах. Определение количества газа, а также его молярных теплоемкостей при изотропных и политропных процессах.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Цель работы:
Изучение закономерностей поведения идеального газа при изотропных и политропных процессах. Определение количества газа, а также его молярных теплоемкостей при изотропных и политропных процессах.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Законы идеального газа
Адиабатное расширение газов
Адиабатное расширение газов
Цель работы:
Изучение закономерностей адиабатного расширения реального газа. Определение параметров уравнения состояния (на примере уравнения Ван-дер-Ваальса) реального газа, а также его молярных теплоемкостей при различных температурах.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Цель работы:
Изучение закономерностей адиабатного расширения реального газа. Определение параметров уравнения состояния (на примере уравнения Ван-дер-Ваальса) реального газа, а также его молярных теплоемкостей при различных температурах.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Нормальная дисперсия света
Цель работы:
Экспериментальное изучение особенностей преломления света в треугольной призме и дисперсии света в веществе, из которого изготовлена эта призма. Получение параметров аналитической зависимости показателя преломления вещества от длины волны. Определение коэффициента дисперсии (числа Аббе) и среднего показателя преломления.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Цель работы:
Экспериментальное изучение особенностей преломления света в треугольной призме и дисперсии света в веществе, из которого изготовлена эта призма. Получение параметров аналитической зависимости показателя преломления вещества от длины волны. Определение коэффициента дисперсии (числа Аббе) и среднего показателя преломления.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Нормальная дисперсия света
Аномальная дисперсия света в полупроводниках
Аномальная дисперсия света в полупроводниках
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Свободные гармонические колебания
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Свободные гармонические колебания
Демонстрационный видеоролик (67.4 Mb)
Затухающие колебания
Демонстрационный видеоролик (59.5 Mb)
Затухающие колебания
Цель работы:
Изучение характеристик затухающего свободного колебательного движения. Определение коэффициента затухания, логарифмического декремента и добротности колебательной системы.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Вынужденные колебания
Цель работы:
Изучение особенностей вынужденного колебательного движения. Построение резонансной кривой. Определение частоты резонанса.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Вынужденные колебания
Демонстрационный видеоролик (67.9 Mb)
Сложение перпендикулярных колебаний
Демонстрационный видеоролик (46 Mb)
Сложение перпендикулярных колебаний
Цель работы:
Изучение особенностей движения тела, участвующего в двух взаимно перпендикулярных (горизонтальном и вертикальном) колебательных движениях. Определение частоты горизонтальных колебаний по фигурам Лиссажу.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Сложение колебаний. Биения
Цель работы:
Изучение особенностей движения тела, участвующего в двух одинаково направленных колебательных движениях. Определение частоты собственных колебаний маятника и амплитуд складываемых колебаний из биений.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Сложение колебаний. Биения
Демонстрационный видеоролик (84.1 Mb)
Гармонический анализ
Демонстрационный видеоролик (41.7 Mb)
Гармонический анализ
Цель работы:
Изучение сходимости Фурье-разложения периодического негармонического движения. Построение спектра негармонического периодического движения.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Связанные колебания
Цель работы:
Изучение свободных колебаний системы с двумя степенями свободы. Анализ зависимости характеристик движения от начального положения связанных маятников и жесткости соединительной пружины.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Связанные колебания
Демонстрационный видеоролик (39.2 Mb)
Пружинный маятник на наклонной плоскости
Пружинный маятник на наклонной плоскости
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Движение заряженной частицы в перпендикулярных электрическом и магнитном полях
Цель работы:
Анализ зависимости характеристик периодического движения заряженной частицы от напряженности электрического и индукции магнитного полей. Определение отношения заряда частицы к ее массе.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Движение заряженной частицы в перпендикулярных электрическом и магнитном полях
Демонстрационный видеоролик (59.2 Mb)
Движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях
Демонстрационный видеоролик (54.1 Mb)
Движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях
Цель работы:
Анализ зависимости характеристик периодического движения заряженной частицы от напряженности электрического и индукции магнитного полей. Определение отношения заряда частицы к ее массе.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Электростатическое поле
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Электростатическое поле
Демонстрационный видеоролик (39.5 Mb)
Движение заряженной частицы в кулоновском поле
Демонстрационный видеоролик (40.2 Mb)
Движение заряженной частицы в кулоновском поле
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.
Учебно-методическое пособие
Шаблон отчета
Комплекс компьютерных лабораторных работ Laboratory Simulations используется:
- в Томском политехническом университете (ТПУ) в отделении естественных наук (ранее кафедра теоретической и экспериментальной физики - разработка с 2002 г.);
- в Беловском филиале ТПУ (с июня 2005 г.);
- в Томском университете систем управления и радиоэлектроники на кафедре общей физики (с декабря 2006 г.);
- в Сургутском государственном университете (с декабря 2007 г.);
- в Омском представительстве ТПУ (с января 2008 г.);
- в Томском государственном архитектурно-строительном университете (с марта 2015 г.);
- в Севастопольском государственном университете (с мая 2017 г.)
Фото галерея
Скриншоты всех моделей, входящих в Комплекс Labotatory Simulations
