Физика. Лабораторный практикум. Часть 1

 

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  

ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ФСИН РОССИИ 

 
 

Кафедра математики и естественно-научных дисциплин 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ФИЗИКА.  

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 

 

Часть 1 

 
 
 

Практикум 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
Воронеж 

2021 

 

УДК 53(076.5) 
ББК  22.3 
         Ф43 
 

Утверждено методическим советом Воронежского института  

ФСИН России 17 ноября 2020 г., протокол № 3 

 

Р е ц е н з е н т ы : 

 

профессор кафедры физики и химии  

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия  

им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина»  
доктор химических наук, доцент Н. Я. Мокшина; 

начальник кафедры основ радиотехники и электроники  

Воронежского института ФСИН России  

кандидат технических наук, доцент Р. Н. Андреев 

 

Физика. Лабораторный практикум. Часть 1 : практикум / 

сост. Н. А. Андреева, Е. В. Корчагина, Т. В. Меньших, А. В. Папонов ; 
ФКОУ ВО Воронежский институт ФСИН России. – 2-е изд., перераб. и 
доп. – Воронеж, 2021. – 160 с. 
 

Практикум содержит описания лабораторных работ по темам таких 

разделов дисциплины «Физика», как «Основы классической механики», 
«Электричество и магнетизм» и «Колебательные процессы». 

Лабораторный практикум имеет введение, которое содержит 

требования к подготовке, выполнению и отчету по лабораторным работам. 
Каждая лабораторная работа содержит теоретический материал, задания на 
экспериментальное 
исследование, 
контрольные 
вопросы 
для 

самостоятельной подготовки и рекомендуемую литературу. 

Практикум предназначен для курсантов, студентов и слушателей 

образовательных организаций. 

УДК 53(076.5) 
ББК 22.3 

 
 

 
 

© ФКОУ ВО Воронежский институт 
ФСИН России, 2021 
© Cоставление. Андреева Н. А., 
Корчагина Е. В., Меньших Т. В., 
Папонов А. В., 2021 

 
 

Ф43

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..5 

Лабораторная работа № 1. ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ…………..8 

Лабораторная работа № 2. ПОНЯТИЕ СОСТОЯНИЯ  

И ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ…………………….20 

Лабораторная работа № 3. ИМПУЛЬС ТЕЛА.  

МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА И ЭНЕРГИЯ………………………………………39 

Лабораторная работа № 4. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ………...51 

Лабораторная работа № 5. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА  

ТВЕРДОГО ТЕЛА………………………………………………………………….64 

Лабораторная работа № 6. ЭЛЕКТРОСТАТИКА В ВАКУУМЕ.  

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛЫ  

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ ДРУГ  

С ДРУГОМ. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТОЧЕЧНОГО ЗАРЯДА………………74 

Лабораторная работа № 7. ЭЛЕКТРОСТАТИКА В ПРОВОДНИКАХ.  

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО  

ПОЛЯ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА…………………………………………..93 

Лабораторная работа № 8. МАГНИТОСТАТИКА В ВАКУУМЕ. 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО  

ПОЛЯ, СОЗДАВАЕМОГО ВИТКОМ С ТОКОМ………………………………101 

Лабораторная работа № 9. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ  

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКОВ…………111 

Лабораторная работа № 10. МАГНИТОСТАТИКА В ВЕЩЕСТВЕ. 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ…………………………………………124 

Лабораторная работа № 11. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ……………….134 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………157 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………...158 

 

 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 

При современном интенсивном развитии новых сложных процессов и 

технологий физика все чаще выступает не только как их естественнонаучное 

обоснование, 
но 
и 
как 
повседневный 
рабочий 
инструмент. 
Растет 

насыщенность производства физическими методами контроля, расширяются 

масштабы использования в технике и технологиях новых физических эффектов 

и явлений. В настоящее время не может быть выдающихся технических 

решений без использования фундаментальных открытий. Это объясняет тот 

факт, что курс физики составляет основу теоретической подготовки инженеров 

и играет роль базы, без которой невозможна успешная его деятельность. 

Как известно, физика – наука экспериментальная. Математическая 

формулировка законов физики является следствием наблюдений, опытов. 

Проведение экспериментов требует от исследователя четкого представления о 

задачи 
исследования, 
обеспечения 
постоянства 
внешних 
условий 
по 

отношению 
к 
объекту 
исследования, 
однозначности 
интерпретации 

результатов, обеспечение необходимой точности измерений, повторяемости 

опыта. 

Выполняя лабораторные работы, обучающиеся приобретают навыки 

исследовательской, аналитической, проектировочной и конструкторской 

деятельности, обучаются самостоятельно воспроизводить и анализировать 

физические явления, закрепляют теоретические знания. 

Настоящий лабораторный практикум, первая его часть, является вторым 

изданием переработанным и дополненным. Основой этого издания является 

«Лабораторный 
практикум» 
для 
выполнения 
лабораторных 
работ 
по 

дисциплине «Физика» авторов Н.А. Андреева, С.Ю. Кобзистый, В.В. Корчагин. 

В данной части лабораторного практикума представлены лабораторные работы 

по 
темам 
таких 
разделов 
как 
«Основы 
классической 
механики»», 

«Электричество 
и 
магнетизм» 
и 
«Колебательные 
процессы». 
Каждая 

лабораторная 
работа 
содержит 
теоретический 
материал, 
задания 
на 

экспериментальное исследование и контрольные вопросы для самостоятельной 

подготовки. 

При выполнении лабораторных работ следует относиться к поставленной 

задаче как к научно-экспериментальному исследованию. В этом случае 

обучающийся 
может 
выработать необходимые 
исследователю 
навыки: 

понимание роли моделирования, умение абстрагироваться от второстепенных 

эффектов, умение делать качественные оценки, делать выводы и представлять 

полученные результаты. 

Лабораторный практикум для выполнения лабораторных работ по 

дисциплине 
«Физика»» 
предназначается 
для 
курсантов, 
студентов 
и 

слушателей, обучающихся по специальностям 10.05.02 Информационная 

безопасность 
телекоммуникационных 
систем, 
11.05.04 

Инфокоммуникационные технологии и системы специальной связи, и 

направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и 

системы связи. Однако оно без ограничений также может быть использовано 

обучающимися других специальностей и направлений подготовки, изучающих 

дисциплину «Физика». 

 

Требования к подготовке, выполнению и отчету  

по лабораторным работам 

 

Перед выполнением лабораторной работы обучающийся должен изучить 

теоретический материал работы. Теоретическая подготовка для проведения 

физического эксперимента должна проводиться обучающимся в порядке 

самостоятельной работы. Особое внимание должно быть обращено на 

понимание физической сущности процесса. Для самоконтроля в каждой работе 

приведены контрольные вопросы, на которые обучающийся должен дать 

четкие, правильные ответы.  

При выполнении лабораторной работы измерение физических величин 

необходимо 
проводить 
в 
строгой, 
заранее 
предусмотренной 

последовательностью. 
Особое 
внимание 
обратить 
на 
точность 
и 

своевременность отсчетов при измерении нужных физических величин. 

Теоретическая подготовка и выполнение лабораторной работы завершается 

составлением отчета со следующим порядком записей:    

• название выполняемой работы; 

• цели работы; 

• краткое изложение теоретического материала; 

• описание эксперимента; 

• ход работы (включает рисунки, схемы, таблицы); 

• результаты проведенных экспериментов в виде графиков и таблиц; 

• выводы и сравнение экспериментальных результатов с теорией. 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Лабораторная работа № 1. 

«ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ» 

 

Цель 
работы: 
экспериментальное 
изучение 
правил 
пользования 

измерительными приборами и определение погрешностей при измерениях. 

Используемое оборудование и принадлежности: 

– штангенциркуль; 

– микрометр; 

– набор деталей для измерения. 

 

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 

 

1.1 Физические величины, их разновидности и единицы измерения 

 

Познание материального мира подразумевает численную характеристику 

его объектов и явлений и установление связи между ними. Отсюда вытекает 

объективная необходимость измерений.  

Под физической величиной понимается характеристика физических 

объектов или явлений материального мира, общая в качественном отношении 

множеству объектов или явлений, но индивидуальная для каждого из них в 

количественном отношении. 

Под значением конкретной физической величины понимается ее 

оценка, выражаемая произведением отвлеченного числа на принятую для 

данной физической величины единицу. 

Измерение – операция для определения отношения одной (измеряемой) 

величины к другой однородной величине, которая берётся за единицу. 

Получившееся значение будет численным значением измеряемой величины. 

Измерение физической величины опытным путем проводится с помощью 

различных средств измерений. 

Значение конкретной физической величины может быть представлено 

формулой  

Х = {Х} ⋅ [X], 
(1) 

где {X} – отвлеченное число, называемое числовым значением величины; [X] – 

принятая единица физической величины.  

Например, говорят, что давление атмосферного воздуха р = 95,2 кПа. 

Здесь 95,2 – отвлеченное число, представляющее числовое значение давления 

воздуха; кПа – принятая в данном случае единица давления (вернее, 

обозначение единицы давления – килопаскаля); 95,2 кПа – значение давления 

атмосферного воздуха. 

Количественное содержание характеристики физического объекта или 

явления называется размером физической величины. 

Под единицей физической величины понимают физическую величину, 

фиксированную по размеру и принятую в качестве основы для количественной 

оценки конкретных физических величин. 

Так, в качестве единиц длины применяют, в частности, метр, сантиметр, 

километр, астрономическую единицу, световой год, морскую милю, ангстрем, 

фут, ярд, дюйм. 

Одной из важнейших характеристик физической величины является ее 

размерность. Размерность физической величины отражает связь данной 

величины с величинами, принятыми за основные в рассматриваемой системе 

величин. 

Различают размерные и безразмерные величины. 

Размерной физической величиной называют такую величину, в 

размерности которой хотя бы один из показателей размерности не равен нулю. 

Например, плотность – размерная величина. 

Безразмерной физической величиной называют физическую величину, в 

размерности которой все показатели размерности равны нулю. Так, 

относительная плотность является безразмерной величиной (она равна 

отношению плотности данного вещества к плотности образцового вещества, 

например к плотности воды при температуре 3,98 °С, к плотности воздуха или 

водорода при нормальном атмосферном давлении и температуре 0 °С). 

Безразмерные 
величины 
могут 
быть 
относительными 
и 

логарифмическими. 

Относительные величины определяют как отношения двух величин 

одной и той же природы (например, КПД, относительное удлинение, магнитная 

восприимчивость, плоский и телесный углы, тригонометрические функции, 

коэффициент преломления, относительные атомная и молекулярная массы, 

массовая, объемная и молярная доли компонента в смеси). 

Логарифмическую величину определяют как логарифм (при том или 

ином основании) относительной величины (например, уровень звукового 

давления, уровень звуковой мощности, частотный интервал, усиление, 

ослабление). 

Кратной единицей называют единицу, в целое число раз большую 

системной или внесистемной единицы. Например, километр (1000  м),  

киловатт (103  Вт),  минута (60  с),  сутки (86 400 с), мегапаскаль (106 Па). 

Дольной единицей называют единицу, в целое число раз меньшую 

системной или внесистемной единицы. Например, миллиметр (10-3 м), 

нанометр (10-9 м), микросекунда (10-6 с), дюйм (1/12 фута), угловая секунда 

(1/3600 углового градуса). 

Кратные и дольные единицы от единиц общепринятой системы не 

являются единицами этой системы. Так, килоджоуль (103 Дж), мегаватт 

(106 Вт), миллиграмм (10-6 кг), микросекунда (10-6с) не являются единицами 

СИ, в то время как джоуль, ватт, килограмм, секунда – единицы СИ.