Практикум по физике

БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. ИММАНУИЛА КАНТА 
 
 
 
 
 
 
 
С. В. Молостова, В. А. Пахотин, В. А. Бессонов 
 
 
ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ 
 
Учебно-методическое пособие 
для студентов направлений «Лечебное дело», «Стоматология»,  
«Химия», «Биология», «Биоинженерия и биоинформатика», «Экология» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта 
2023 
 

УДК 53(076.5) 
ББК 22.3я73 
        М757 
 
 
 
Рецензенты 
 
М. А. Никитин — д-р физ.-мат. наук, проф. ОНК ИВТ БФУ им. И. Канта;  
А. В. Пец — канд. физ.-мат. наук, доц. ОНК ИВТ БФУ им. И. Канта  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Молостова, С. В. 
М757   Практикум по физике : учебно-методическое пособие для студентов направлений «Лечебное дело», «Стоматология», «Химия», 
«Биология», «Биоинженерия и биоинформатика», «Экология» / 
С. В. Молостова, В. А. Пахотин, В. А. Бессонов. — Калининград : 
Издательство БФУ им. И. Канта, 2023. — 164 с. 
ISBN 978-5-9971-0782-6 
 
Содержит руководство к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Физика», а также справочные материалы по основным разделам физики. Для самоконтроля приведены вопросы к лекциям, тестовые задания и 
практические задания по всем разделам. Пособие издано в дополнение к основным источникам информации и дает возможность студентам оптимизировать изучение физики. 
Предназначено для студентов ВПО направлений «Лечебное дело», «Стоматология», «Химия», «Биология», «Биоинженерия и биоинформатика», 
«Экология». 
 
УДК 577.1 
ББК 28.072 
 
© Молостова С. В., Пахотин В. А.,  
Бессонов В. А., 2023 
ISBN 978-5-9971-0782-6                                                © БФУ им. И. Канта, 2023

 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение .......................................................................................................
Лабораторные работы ................................................................................
7 
№ 1. Определение материала тела по его плотности ..............................
7 
№ 2. Исследование движения тел на машине Атвуда ............................. 12 
№ 3. Определение характеристик механических колебаний .................... 15 
№ 4. Определение характеристик деформации твердого тела .................. 18 
№ 5. Экспериментальная проверка теоремы Штейнера ............................ 22 
№ 6. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса .. 27 
№ 7. Изучение статистических закономерностей на модели .................... 30 
№ 8. Определение материала резистивного провода 
35 
№ 9. Экспериментальная проверка закона Ома ......................................... 39 
№ 10. Изучение гармонических колебаний на осциллографе ................... 44 
№ 11. Определение характеристик линзы .................................................. 49 
№ 12. Экспериментальная проверка закона Малюса 
54 
№ 13. Исследование светового поля источника ......................................... 58 
№ 14. Изучение дифракционной решетки .................................................. 61 
№ 15. Определение длины световой волны с помощью эталона Фабри — Перо ............................................................................................................ 65 
№ 16. Определение длины световой волны с помощью бипризмы 
Френеля ................................................................................................................ 69 
Справочные материалы .................................................................................... 73 
Контрольные материалы ................................................................................. 91 
Вопросы к лекциям .............................................................................................. 91 
Физический диктант для направлений «Лечебное дело», «Стоматология» 
(ВШМ) .................................................................................................................. 99 
Вопросы к коллоквиумам для направлений «Лечебное дело», «Стоматология» (ВШМ) ......................................................................................................101 
Итоговые задания для направлений «Лечебное дело», «Стоматология» 
(ВШМ) ..................................................................................................................104 
Вопросы к зачету по дисциплине «Физика» для направлений «Лечебное 
дело», «Стоматология» (ВШМ) .........................................................................117 
Физический диктант для направлений «Биология», «Химия», «Биоинженерия и биоинформатика», «Экология» (ВШЖС) ............................................120 
Вопросы к коллоквиумам для направлений «Биология», «Химия», «Биоинженерия и биоинформатика», «Экология» (ВШЖС) ...................................121 
Проверочные тесты для направлений «Биология», «Химия», «Биоинженерия и биоинформатика», «Экология» (ВШЖС) ............................................130 
Задачи для самостоятельной работы для направлений «Биология», «Химия», «Биоинженерия и биоинформатика» (ВШЖС) ......................................151 
Вопросы к экзамену по дисциплине «Физика» для направлений «Биология», «Химия», «Биоинженерия и биоинформатика» (ВШЖС) ......................159 
Рекомендуемая литература .............................................................................164 

Введение 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Целью выполнения лабораторного практикума по физике является 
формирование компетенций согласно ФГОС. К компетенциям специалиста относятся способность к организации и проведению эксперимента, анализу и обработке научных данных, формулировке выводов и 
представлению полученных результатов с соблюдением стандартов ведения научной документации. 
Перед студентом стоят следующие задачи. 
1. Сформировать представление о физической картине мира и взаимосвязи физических, химических и биологических явлений. 
2. Знать: основные физические законы, границы применимости физических теорий, физические величины и единицы их измерения; физические процессы, происходящие в живом организме и биосфере. 
3. Уметь: работать с различными источниками научной информации; систематизировать и анализировать научные данные; применять 
физические формулы для вычислений; представлять научную информацию в соответствии с правилами. 
4. Владеть: простейшим приемами моделирования физических процессов; навыками работы с измерительной аппаратурой; навыками получения и обработки данных эксперимента; способностью грамотно 
выражать физические идеи. 
5. Применять полученные навыки при предоставлении аргументированных ответов (устных и письменных) и ведении научной дискуссии. 
Согласно учебному плану студент должен выполнить за семестр не 
менее четырех лабораторных работ (ЛР), каждая из которых является 
самостоятельным экспериментальным исследованием по одной из тем, 
предусмотренных учебной программой. Настоящее пособие предназначено для организации экспериментальной работы при выполнении лабораторного практикума, а также для помощи в структуризации и запоминании основного материала при изучении дисциплины. 
 
Этапы лабораторных работ 
 
Этап ЛР
Особенности
Итог 
1. Подготовка 
Выполняется самостоятельно до начала 
занятия. Необходимо понимать цель и 
порядок проведения эксперимента. Для 
всех величин, входящих в таблицы данных и рабочие формулы, знать: обозначение, определение, единицы измерения, способ измерения
Подготовленные таблицы данных для записи результатов измерений и рабочие 
формулы 
2. Сдача допуска Выполняется перед началом ЛР, форма сдачи — командная
Ответы на вопросы к 
допуску (устно) 
3. Выполнение 
измерений 
Если в описании ЛР содержатся два вида таблиц данных, надо уточнить задание у преподавателя. Работа с измерительной аппаратурой начинается только после разрешения преподавателя!  
Проверенная и подписанная таблица данных 
 

Введение 
 
Окончание табл. 
 
Этап ЛР
Особенности
Итог 
4. Обработка 
данных 
Выполняется каждым студентом самостоятельно. Все данные необходимо 
представлять в стандартном виде в СИ
Выполнение всех расчетов по ЛР, оформление отчета 
5. Сдача отчета Индивидуально. Без отчета по предыдущей ЛР студент не допускается к выполнению последующих
Отметка о сдаче отчета по ЛР 
6. Сдача теории  Необходимо показать достаточный уровень теоретических знаний по данной 
теме. Знать основные законы и физические величины (определение, формула, единицы измерения). Уметь 
обосновывать аналогии с процессами в 
живых организмах и биосфере. При 
подготовке использовать учебники, 
опорные конспекты по лекциям
Ответы на вопросы к 
защите ЛР, коллоквиум, собеседование, тестирование, физический 
диктант и др. 
 
Требования к отчету 
 
Отчет по ЛР №…
Название ЛР
Выполнил(а): студент(ка) 1-го курса ВШЖС
направление ____________________ группа______ 
_________________________________ (фамилия, имя) 
Цель ЛР (ознакомление с методом, изучение способа, исследование явления, 
проверка константы, определение физической величины)
Оборудование для ЛР (кратко)
Цена деления измерительных приборов
Таблица результатов прямых измерений в СИ
Расчет косвенных величин (рабочие формулы)
Вычисление погрешности 
прямых измерений 
(для каждой величины) 
Погрешность округления
Погрешность прибора*
Погрешность систематическая 
Коэффициент Стьюдента* 
Погрешность случайная*
Полная погрешность
Запись конечных результатов эксперимента.
Числовое значение в стандартном виде, с указанием погрешности измерений и 
единиц измерения величины в СИ. 
X = ሺܺ
 ± ΔX) · 10n [размерность в СИ], 
где ΔX — погрешность прямого измерения, составляет не более 10 % от среднего значения величины. 
Например: V = (34,56 ± 2,78) · 10– 3 [м3]  
График * — на миллиметровой бумаге, карандашом, с подписью координатных осей и указанием единичных отрезков 
Вывод: сравнение найденного коэффициента с табличными данными; анализ 
соответствия экспериментальных данных физическому закону; характеристика 
изученного метода определения величины; указание полученных навыков 
* Данный пункт заполняется при необходимости 

Введение 
 
Расчет погрешности измерений 
 
Полная погрешность прямого измерения (полученного с помощью прибора) 
∆ݔൌට∆௖ଶ൅∆ሶଶ 
Систематическая погрешность связана с прибором, рассчитывается всегда 
∆ࢉൌ1,1ට∆пр
ଶ൅∆окр
ଶ 
Погрешность прибора 
КТ — класс точности прибора 
Xmax — номинальное значение шкалы  
∆прൌܭܶ
∙ݔ௠௔௫
100
 
Погрешность округления 
h — цена деления прибора 
∆окрൌ݄2 
Для простых приборов 
Δс = 1,1Δокр =1,1 
ࢎ
૛ 
Случайная погрешность связана с глазом, зависит 
от n (количества измерений) 
∆ሶൌݐ௣;௡ିଵ∙ܵ
௫ 
При n = 1 (единичное измерение) ݐ଴,ଽହ;௡ିଵൌ0  
∆ሶൌ0 →∆ݔൌ∆ࢉ 
При n > 1 коэффициент Стьюдента ݐ଴,ଽହ;௡ିଵ определяется по таблице, p = 0,95 — 
доверительный интервал  
ࡿ࢞ൌට
∑ሺ࢞࢏ି࢞
ሻ૛
࢔ሺ࢔ି૚ሻ, где ∑ሺ࢞
࢏െ࢞ሻ૛— число из таблицы данных 
Погрешность косвенного измерения, полученного с помощью вычислений по 
формуле: 
∆ݕൌටቀ
డ௙
డ௫భ∆ݔଵቁ
ଶ
൅ቀ
డ௙
డ௫మ∆ݔଶቁ
ଶ
൅⋯൅ቀ
డ௙
డ௫೙∆ݔ௡ቁ
ଶ
,  
где 
డ௙
డ௫೙ — частная производная функции по каждой переменной; 
∆ݔ௡ — погрешность прямого измерения каждой величины 
 
Вывод формулируется с учетом результатов экспериментального 
исследования и содержит информацию о достижении собственных результатов при выполнении ЛР. Подтверждается соответствие теории и 
эксперимента, проводится сравнение полученных и табличных значений физических величин, анализируется зависимость полученных данных от различных параметров, указывается степень овладения методом 
исследования. 
Необходимо использовать выражения: исследовано физическое явление; изучен метод; экспериментально проверен физический закон; 
освоен принцип работы с прибором; применен способ измерений; освоена методика расчета данных; определена физическая величина; проверено соответствие константы табличному значению. При расхождении 
данных эксперимента с теорией (явлением, законом, константой) необходимо указать возможные причины. 

Определение материала тела по его плотности 
 
 
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 
 
 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА ТЕЛА ПО ЕГО ПЛОТНОСТИ 
 
Цель работы: ознакомление со способом измерения линейных размеров тела; изучение способа определения материала тела по его плотности путем измерения простых физических величин; изучение методики расчета погрешностей прямых измерений. 
Оборудование: штангенциркуль, микрометр, лабораторные весы с разновесами, набор тел. 
 
Вопросы для допуска к выполнению ЛР 
 
1. В чем состоит смысл работы? 
2. Какие физические величины необходимо определить в ЛР (в соответствии с целью работы)? 
3. Какие рабочие формулы используются для определения косвенных величин? 
4. Какие прямые измерения физических величин надо выполнить (в 
соответствии с таблицей измерения данных)? 
5. Какими приборами можно измерить данные величины? 
6. Как определить цену деления прибора? 
7. Назовите единицы измерений линейных размеров, объема и массы при прямых измерениях. 
8. Назовите единицы измерений линейных размеров, объема, массы 
и плотности при обработке результатов измерений. 
9. Какими буквами обозначается количество измерений и номер текущего измерения? 
10. Сколько раз повторяются измерения физических величин? 
11. Как найти среднее значение величины? 
12. До какой точности необходимо округлять вычисленные значения? 
 
Порядок выполнения работы 
 
1. Определить и записать цену деления приборов. Учитывать при 
выполнении измерений, что допустимая ошибка штангенциркуля равна 
цене деления шкалы нониуса. 
2. Произвести линейные измерения физических величин и записать 
данные в таблицы 1, 2, 4, 51 согласно заданию. 
                                                          
1 Здесь и далее в ЛР даются номера таблиц данной лабораторной работы. 
 

3. Измерить массу тела. Учитывать, что цена деления рычажных весов соответствует массе наименьшего разновеса. 
4. Перевести все данные в систему СИ. 
5. Сделать расчет косвенных величин по средним значениям измеренных величин согласно рабочим формулам. 
6. По таблице плотностей определить, из какого материала сделано 
тело. 
7. Для расчета погрешностей прямых измерений (по указанию преподавателя) заполнить все ячейки в таблицах данных № 2 и 4. 
8. По таблице коэффициентов Стьюдента найти значения коэффициентов согласно количеству измерений (записать в таблицы № 5 и 6). 
9. Рассчитать погрешность прямых измерений физических величин 
по таблицам № 5 и 6. 
10. Проверить соответствие всех вычисленных погрешностей следующему критерию: погрешность величины ΔX должна составлять 
около 10 % от среднего значения величины X. 
11. Записать конечный результат прямых измерений с указанием 
погрешности и единицы измерения физической величины. 
12. Записать вывод. 
 
Отчет по лабораторной работе № 1 
Определение материала тела по его плотности 
 
Выполнил(а): студент(ка) 1-го курса ВШЖС 
направление _______________________ группа_________ 
_____________________________________ (фамилия, имя) 
Цель работы: (сформулировать в соответствии с заданием) 
Оборудование: ______________________________________ 
1. Цена деления приборов: 
h шт = … (…), h мк = …(…), h вес = … (…). 
2. Определение плотности параллелепипеда c помощью штангенциркуля. 
Таблица 1 или 2. 
Расчет косвенных величин с указанием единиц измерения: ܸ
ൌܾܽܿ
; 
ߩൌ
௠
௏. 
Материал тела: ___________________ 
Расчет погрешностей прямых измерений (по таблице 3, используя 
данные из таблицы 2). 
Конечный результат измерений: ܽ
ൌܽ
േ∆ܽ (…); ܾ
ൌܾ
േ∆ܾ (…); ܿ
ൌܿ
േ∆ܿ (…); ݉
ൌ݉
േ∆݉
 (…); 
V =… (…); 
ρ = … (…). 

Определение материала тела по его плотности 
3. Измерение плотности цилиндра c помощью микрометра. 
Таблица 4 или 5. 
Расчет косвенных величин с указанием единиц измерения: ܸ
ൌܵ
∙ܪൌߨ
஽మ
ସܪ; ߩൌ
௠
௏. 
Материал тела: ______________________ 
Расчет погрешностей прямых измерений (по таблице 6, используя 
данные из таблицы 5) 
Конечный результат измерений: 
ܦൌܦേ∆ܦ (…); 
ܪൌܪേ∆ܪ (…); ݉
ൌ݉
േ∆݉
 (…); 
V = … (…); 
ρ = … (…). 
4. Вывод: (сформулировать по результатам эксперимента) 
 
 
Вопросы к защите ЛР 
 
1. Что такое система СИ, каковы основные ее единицы? 
2. Что такое стандартный вид числа? 
3. Назовите значение дольных и кратных приставок: Г, М, к, г, м, 
мк, н. 
4. Как перевести км/ч в м/с и см/ мин и обратно; 
кг/м3 в г/см3 и кг/дм3; мл в см3 и обратно? 
5. Как записать буквы греческого алфавита? 
6. Какими буквами обозначаются и в каких единицах измеряются 
физические величины: объем, скорость, гравитационная постоянная, 
ускорение свободного падения, сила, работа, мощность, энергия, давление, масса, вес, плотность, вязкость, количество теплоты, удельная 
теплоемкость, электрический заряд, сила тока, плотность тока, напряжение сопротивление, удельное сопротивление, длина волны, период, 
частота? 
7. В чем отличие прямых и косвенных измерений? 
8. Как найти цену деления прибора? Как определить погрешность 
округления? 
9. Как найти полную погрешность прямого измерения? 
10. В чем отличие систематической погрешности от случайной? 
11. Что такое коэффициент Стьюдента, от чего он зависит, как определяется? 
12. В каком случае случайная погрешность не рассчитывается? Какое значение имеет коэффициент Стьюдента для единичного измерения? Как в этом случае найти погрешность прямого измерения? 
 

 
Таблица 1 
 
i 
аi ×10– 3, м 
a ×10– 3, м 
ib ×10– 3, м 
b ×10– 3, м
ic ×10– 3, м
c ×10– 3, м 
1 
 
 
 
 
 
 
2 
 
 
 
3 
 
 
 
4 
 
 
 
5 
 
 
 
масса m = … г = … кг 
 
Таблица 2 
 
i 
аi × 10– 3, м 
a 
(ai – a ) 
(ai – a )2 
Ʃ (ai – a )2 
1 
 
 
 
 
2 
 
 
 
3 
 
 
 
4 
 
 
 
5 
 
 
 
i 
ib × 10– 3, м 
b 


b
bi 
 


b
bi 
2 
Ʃ

b
bi 
2 
1 
 
 
 
 
 
2 
 
 
 
3 
 
 
 
4 
 
 
 
5 
 
 
 
i 
,
ic
× 10– 3, м 
c 
)
(
c
ci 
 
)
(
c
ci 
2 
Ʃ 
)
(
c
ci 
2 
1 
 
 
 
 
 
2 
 
 
 
3 
 
 
 
4 
 
 
 
5 
 
 
 
масса m = … г = … кг 
 
Таблица 3 
 
Погрешность 
Формула 
Числовое значение (результат расчета) 
для a 
для b 
для c 
для m 
Округления  
∆окр= 
 
 
Систематическая  
∆௖= 
 
 
Коэффициент Стьюдента  
Количество 
измерений n 
п = 5 
п = 1 
t0,95;n-1 
 
 
 ܵ
௫ = 
 
 
 
___ 
Случайная  
∆ሶ = 
 
 
 
___ 
Полная 
∆ = 
∆ a = 
∆ b = 
∆ c = 
∆m = ∆௖ =