Physikalisches Grundpraktikum I apl. Prof. Dr. Frank Raupach & Dr. Thomas Kirn I. Physikalisches Institut B RWTH Aachen

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1 Physikalisches Grundpraktikum I apl. Prof. Dr. Frank Raupach & Dr. Thomas Kirn I. Physikalisches Institut B RWTH Aachen Im Grundpraktikum Physik sollen Sie lernen, wie man Experimente aufbaut, wie man Experimente durchführt, wie man experimentelle Daten aufzeichnet, wie man experimentelle Daten auswertet und wie die Ergebnisse im Rahmen von physikalischen Theorien zu bewerten und zu interpretieren sind. Die physikalischen Grundlagen sind Ihnen in der Vorlesung Experimental Physik I und II vermittelt worden. Die Grundkenntnisse zur Datenverarbeitung sind Ihnen in der Vorlesung Datenverarbeitung für Physiker I vermittelt worden. Weitere Informationen unter: 1

2 Mechanik Akustik Wärmelehre Elektrizitätslehre 28B201 28B201 28B201 28B201 Alles Schall in Gas/Festkörper Dampfdruckkurve Alles Schwebung/Gitarre Betreuer: D. Iwanicki, C. H. Chung, F. Raupach Bei der Versuchsdurchführung und der Versuchsauswertung arbeiten Sie mit Notebooks. Die Arbeit in dem Praktikum orientiert sich an den typischen Arbeitsabläufen im Berufsleben: Ein Experiment aufbauen, Messungen durchführen und Daten analysieren Die Ergebnisse zusammenschreiben und vortragen 2

3 Teilnehmerzahlen Teil I Teil I: 10 Praktikanten/-innen: 9 Physik Bachelor 0 Physik Lehramt 1 Mathematik Bachelor Th. Kirn 3

4 Gruppeneinteilung Teil I, B-Gruppen, Th. Kirn 4

5 Zeitlicher Ablauf des Praktikums, Teil I 5

6 Zeitlicher Ablauf 1. Tag (Vormittags von 08:30 13:00 Uhr) 1. Vorbesprechung mit dem Tutor 2. Versuchsaufbau ab ca. 10:00 Uhr 3. Versuchsdurchführung 4. Versuchsauswertung 5. Rückgabe der Versuchsaufbauten und Notebooks Vorbesprechung werden durch Tutoren individuell beurteilt: ja/nein Tag Versuchsauswertung und Erstellung eines Versuchsprotokolls im CIP-Pool 3. Tag 1. Vormittags: Versuchsprotokoll abgeben in Kästen vor MBP2 203 und 204 bis 10:00 Uhr 1. Nachmittags: Präsentation der Ergebnisse und Protokollbesprechung mit Tutoren von 14:00 bis 18:30 Uhr Jede Arbeitsgruppe von 4 Studenten gibt ein gemeinsames Protokoll ab Bewertung durch Tutoren für gesamte Arbeitsgruppe mit OK/Nicht OK Präsentationen werden durch Tutoren individuell beurteilt: OK/Nicht OK 6

7 Zeitlicher Ablauf des Praktikums, Teil I 7

8 Zeitlicher Ablauf des Praktikums, Teil I 8

9 Zeitlicher Ablauf des Praktikums, Teil I 9

10 Zeitlicher Ablauf des Praktikums, Teil I 10

11 Zeitlicher Ablauf des Praktikums, Teil I Praktischer Abschlusstest (Aktualisierungen während Praktikums möglich!) Wiederholungstest am nachmittags oder am Th. Kirn 11

12 Beurteilung Teilnahme an 4 Versuchsterminen Pflicht! 1x nicht vorbereitet Versuch nachholen! 2x nicht vorbereitet Praktikum nicht bestanden. Jeder Versuch muß mit einem OK bestanden werden! Nicht OK Protokoll -> 1x Verbesserung und Wiedervorlage am nächsten Versuchstag Nicht OK bei Präsentation -> 1x Wiederholung am nächsten Tag Studenten, die ihre Versuchsergebnisse oder Protokolle nicht selber erarbeiten oder abschreiben, werden von dem Praktikum unverzüglich ausgeschlossen! Abschlusstest: Der Abschlusstest besteht aus einer praktischen Prüfung (ein während des Praktikums durchgeführter Teilversuch). Nach Durchführung des Abschlusstestes hat der Studierende die Möglichkeit, den Abschlusstest ein weiteres Mal durchzuführen zwecks Notenverbesserung. Die Endnote für das physikalische Grundpraktikum I ergibt sich aus der Note des letzten durchgeführten Abschlusstestes. Der Abschlusstest gilt als bestanden, wenn mindestens eine ausreichende Leistung erreicht wurde! 12

13 Mess-Protokoll Während der Versuchsdurchführung anzufertigen, auf Übersichtlichkeit achten, zum Versuch mitbringen Schreibzeug und Taschenrechner Versuchsaufbau: Beschreibung der verwendeten Aufbauten unter Verwendung einer Handskizze. Tabelle mit Messwerterfassungseinstellungen (eingestellte Messzeiten, Messbedingungen, Trigger, Anzahl der Messungen) Versuchsauswertung: Name des/der Datenfiles Ergebnisse von Schnellanalysen der Daten Fehlerabschätzung Abzeichnung durch Betreuer, Messprotokoll an Protokoll anhängen Abgabe aller Messdaten und Auswerteprogramme

14 Protokoll Versuchsbeschreibung: Kurze Darstellung der physikalischen Grundlagen und Ziele der Versuche, die zum Verständnis des Versuches/Protokolls benötigt werden. (max. 1 Seite) Versuchsaufbau+durchführung: Genaue Beschreibung der verwendeten Aufbauten unter Verwendung von Skizzen oder Photos. Beschreibung der Messwerterfassungseinstellungen (eingestellte Messzeiten, Messbedingungen, Trigger, Anzahl der Messungen) und der Durchführung der Versuche. (max. 1 Seite) Versuchsauswertung: Aufarbeitung Rohdaten in tabellarischer oder grafischer Form; (1 Seite) Transformation der Rohdaten + Modellanpassung tab./graf. Form (1 Seite) Analyse der Daten inklusive Fehlerrechnung; Residuen- & Pullverteilung (1 Seite) Diskussion der Ergebnisse und Vergleich der erzielten Ergebnisse mit theoretischen Vorhersagen. (1 Seite) Einzelne Teilversuche zusammenhängend im Protokoll abhandeln! 14

15 Präsentation: elektronischer Folienvortrag < 15min Versuchsbeschreibung: Kurze Darstellung der physikalischen Grundlagen und Ziele der Versuche, die zum Verständnis des Versuches benötigt werden. Versuchsaufbau: Beschreibung der verwendeten Aufbauten unter Verwendung von Skizzen oder Photos Versuchsdurchführung: Beschreibung der Messwerterfassungseinstellungen (eingestellte Messzeiten, Messbedingungen, Trigger, Anzahl der Messungen) und der Durchführung der Versuche. Versuchsauswertung: Analyse der Daten inklusive Fehlerrechnung; Zusammenfassung von Zwischenergebnissen und Endergebnissen in tabellarischer und graphischer Form (x-y-achsenbeschriftungen) und eine Interpretation selbiger. Vergleich der erzielten Ergebnisse mit theoretischen Vorhersagen. 15

16 Aufbau einer Präsentation Begrüßung Einleitung Theorie bezogen auf Ergebnisse Versuchsaufbau und durchführung Rohdaten Beschreibung Auswertung Messergebnisse Diskussion Fazit Schluss Anhang Worum geht es? Verlauf der Daten? Was an Grundlagen nötig ist, um Ergebnisse zu verstehen? Wie wurde experimentiert? (Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte) Wie ausgewertet? Welche Formeln benutzt? Wie MU behandelt? Auf Ergebnis beschränken und es korrekt mit Einheit und MU-bereich angeben Sind Ergebnisse sinnvoll? Ggf. Vgl. mit Literaturwerten 16

17 Aufbau einer Präsentation: Layout der Folien Folien nicht zu voll 17

18 Aufbau einer Präsentation: Layout der Folien Folien nicht zu voll (1-2 min/folie) Nicht zu viel Text auf einer Folie bringen. Sonst sind Zuhörer damit beschäftigt den Text lesen zu wollen und nicht mehr damit, dem Vortragenden zuzuhören. Eine zu klein gewählte Schriftgröße lenkt vom Vortrag ab, da man eher versucht den Text zu entziffern anstatt dem Vortrag zu folgen. Ein optimales Folienlayout unterstützt den Vortrag und lenkt nicht ab. Schlüsselwörter oder wichtige Zusammenhänge, die projiziert werden, helfen Vortragendem dabei, durch den Vortrag zu kommen 18

19 Aufbau einer Präsentation: Layout der Folien Folien nicht zu voll (1-2 min/folie) Kapitel/Überschrift Nicht zu viel Text (Schlüsselwörter) Schriftgröße Erleichterte Informationsaufnahme Gute Kontraste wählen Seitenzahl 19

20 Halten einer Präsentation: Sprache Präsentation kennen glatte Überleitungen Spannungsbogen Lautstärke Deutliche Aussprache Sinnvoller Satzbau Keine Füllwörter Auftreten Körpersprache Augenkontakt Aufmerksamkeit 20

21 Laborordnung und Sicherheitshinweise 21

22 Allgemeines Verhalten im Grundpraktikum 22

23 Allgemeines Verhalten im Grundpraktikum 23

24 Umgang mit Lasern 24

25 Brandschutz 25

26 Brandfall 26

27 Laborordnung und Sicherheitshinweise 27

28 Hinweise zur Benutzung der Praktikumsrechner und des CIP-Pools Dr. Th. Kirn I. Physikalisches Institut B 28

29 Praktikumsrechner Windows-7-Partition: Login: Passwd: Datentransfer: USB-Sticks: Achtung! USB-Stick immer sicher entfernen! Internet-Browser: Mozilla Maple ROOT Phython Open-Office Editoren: xemacs, vi Latex, Texnic Center Ghostview 29

30 Hinweise zur Benutzung des CIP-Pools (Th. Kress) WWW-Informationen Relevante Informationen zur Benutzung von USB-Sticks, Floppies und Drucker finden Sie auf der Seite Eduroam/WLAN Verbindung mit Eduroam-Hochschulnetz in allen CIP-Pool-Räumen möglich, private Notebooks: Einwahl erfolgt mit Account vom Rechenzentrum! Accounts Bereits existierende CIP-Pool-Accounts sollten weiterhin gültig sein. Password vergessen? Vorher testen! Login und Password bei CIP-Pool-Helpdesk (28-A-205) gegen Vorlage des Studentenausweises 30

31 Hinweise zur Benutzung des CIP-Pools (Th. Kress) Diverses Rechner nicht ausschalten, Rechen-Jobs laufen im Hintergrund! Verrücken der Rechner zwecks Einstecken der USB-Sticks VERMEIDEN! Rechner, Drucker usw. nicht für privaten Gebrauch bestimmt. Mit der Rechner-Benutzung erfolgt Anerkennung der RWTH- Netzordnung, die an Türen der CIP-Pool-Räume angebracht ist. USB-Sticks Dateinamen dürfen nur aus den 26 Buchstaben (groß/klein), den 10 Ziffern, sowie Minus und Underscore bestehen. Leerzeichen, Satzzeichen und sonstige Sonderzeichen NICHT! 31

32 Wir haben uns bemüht, Ihnen eine Ausbildung in einem modernen Physikpraktikum zu ermöglichen. Gehen Sie sorgfältig mit den Geräten und Computern um. Es wird manches nicht so reibungslos funktionieren wie Sie und auch wir das erwarten. Haben Sie Geduld, aus den Versuchen, die nicht so glatt gehen, können Sie das meiste lernen. Praktikum ist sehr arbeitsintensiv! 32

33 Praktikum/Praktische Versuche (Ergänzungen) Anfängerpraktikum Physik Teil I 25,00 20,00 20,44 15,72 17,26 16,35 15,00 10,00 5,00 3,78 4,52 4,19 4,64 0,00 Mechanik Akusti Wärmelehre Elektrizitätslehre Wie viele Stunden haben Sie sich auf die Versuche vorbereitet? Wie viele Stunden haben Sie außerhalb des Praktikums an der Versuchsauswertung gearbeitet? 33

34 Abschlusstest Gesamtnoten Teil I Dr. Th. Kirn Nachbetrachtungen 34

35 Viel Erfolg! 35