Университет XXI века: научное измерение

Физика, математика и информатика 481 Ю. В. Бобылёв, А. И. Грибков, Р. В. Романов Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ В ФИЗИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ Аннотация. В работе рассматривается использование цифрового осциллографа для измерения интервалов времени в физическом эксперименте на примере лабораторной работы «Определение ускорения свободного падения с помощью установки ФП-26а» из раздела «Механика». Ключевые слова: эксперимент, измерения, время, осциллограф, цифровой. Известно, что осциллограф – это прибор для исследования амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. В настоящее время широко распространены как аналоговые, так и цифровые модели. Аналоговые осцилло- графы предназначены для наблюдения сигналов в реальном времени за исклю- чением специальных – запоминающих, которые достаточно дороги и в боль- шинстве случаев недоступны. В то же время, даже простейшие цифровые осциллографы «записывают сигнал в память», что даёт возможность после- дующего измерения амплитудных и временны́х параметров неповторяющегося импульса. Такой осциллограф можно нетрадиционно использовать как более точный электронный секундомер, «старт-стоп» которого осуществляется пода- ваемым напряжением. В лабораторном практикуме по курсу общей физики весомую роль играют работы по разделу «Механика» [1, 2], так как они закладывают, по сути, базу для дальнейшего изучения физики, а также демонстрируют возможности по определению фундаментальных физических констант. В то же время ряд лабораторных экспериментов из этого раздела целесо- образно выполнять, например, на элективных курсах, увязав их с умениями, полученными при изучении других разделов или дисциплин, например, «Элек- трорадиотехника» с целью осуществления межпредметных связей. К тому же разработка таких обновлённых лабораторных работ расширяет образователь- ную среду, обсуждаемую в [3]. Рассмотрим такую разработку на примере лабораторной работы «Опреде- ление ускорения свободного падения с помощью установки ФП-26а» из раздела «Механика». Описание установки приведено в [2, С. 33]. Счётчик импульсов лабораторный «СИЛ-1», используемый в работе, имеет дискретность 0,01 c, что недостаточно для измерения времени падения с высот 1,5÷2,5 м. Относительная погрешность прибора 2,5 % даёт примерно 5 % погрешности для величины ус- корения свободного падения, что соответствует абсолютной погрешности 0,5 м/с 2 , что также слишком много.