Учителю
Лабораторные работы по физике

Лабораторные работы по физике

Автор публикации: Майер В.С.

Дата публикации: 26.06.2015

Краткое описание: Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ для студентов очного обучения образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальностям/профессиям: 19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»; 35.02.07 «Механизация

предварительный просмотр материала

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

« ЯШКИНСКИЙ ТЕХНИКУМ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕХАНИЗАЦИИ»

Физика

(наименование дисциплины, междисциплинарного курса)

Методические указания по выполнению лабораторных работ

по специальности/профессии

19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»;

35.02.07 «Механизация сельского хозяйства»;

38.02.05 «Товароведение и экспертиза качества потребительских товаров»;

35.01.13 «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства»;

15.01.05 «Сварщик (электрогазосварочные и газосварочные работы)»;

19.01.04 «Пекарь»;

260807.01 «Повар, кондитер»

(код и наименование специальности)

Яшкино

2014

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ для студентов очного обучения образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальностям/профессиям: 19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»; 35.02.07 «Механизация сельского хозяйства»; 38.02.05 «Товароведение и экспертиза качества потребительских товаров»; 35.01.13 «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства»; 15.01.05 «Сварщик (электрогазосварочные и газосварочные работы)»; 19.01.04 «Пекарь»; 260807.01 «Повар, кондитер»/ авт. сост. Майер Владимир Сергеевич - Яшкино, 2014. - 32с.

РАССМОТРЕНО

Методической комиссией общеобразовательных дисциплин ГОУ СПО «Яшкинский техникум технологий и механизации»

Протокол №___ от _______ 2014 года

Председатель _____________________

УТВЕРЖДЕНО

Заместитель директора

по учебно-методической работе ________________

________ 2014 года

РЕКОМЕНДОВАНО Методическим советом ГОУ СПО КО «Яшкинский техникум технологий и механизации» в качестве дополнительного учебного пособия».

Протокол № от _____________ 2014 года

Председатель методического совета _____________

Методические рекомендации устанавливают состав, содержание, порядок выполнения и оформление лабораторных работ, выполняемых студентами специальности/профессии 19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»; 35.02.07 «Механизация сельского хозяйства»; 38.02.05 «Товароведение и экспертиза качества потребительских товаров»; 35.01.13 «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства»; 15.01.05 «Сварщик (электрогазосварочные и газосварочные работы)»; 19.01.04 «Пекарь»; 260807.01 «Повар, кондитер» при изучении дисциплины Физика.

Содержание

Стр.

Пояснительная записка

Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №2

Лабораторная работа №3

Лабораторная работа №4

Лабораторная работа №5

Лабораторная работа №6

Лабораторная работа №7

Лабораторная работа №8

Лабораторная работа №9

Лабораторная работа №10

Лабораторная работа №11

Лабораторная работа №12

Лабораторная работа №13

Лабораторная работа №14

Лабораторная работа №15

Список источников

Пояснительная записка

Рабочими учебными планами специальностей/профессий 19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»; 35.02.07 «Механизация сельского хозяйства»; 38.02.05 «Товароведение и экспертиза качества потребительских товаров»; 35.01.13 «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства»; 15.01.05 «Сварщик (электрогазосварочные и газосварочные работы)»; 19.01.04 «Пекарь»; 260807.01 «Повар, кондитер» по дисциплине/междисциплинарному курсу _Физика_ предусмотрено до _15_ лабораторных занятий.

Методические указания по выполнению лабораторных работ помогут обучающимся систематизировать, углубить и конкретизировать теоретические знания, выработать способность использовать теоретические знания на практике, овладеть умениями решать профессионально значимые задачи. Также данные методические указания направлены на формирование у обучающихся устойчивого интереса к дисциплине, к будущей профессии.

Содержание и объем лабораторных работ соответствует требованиям федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования, реализуемого в пределах ОПОП с учетом профиля получаемого профессионального образования (технический профиль, социально-экономический профиль).

Учебная работа по физике - комплексная: это изучение теории, решение задач и, что особенно важно, практическая проверка законов при выполнении лабораторных работ. Выполнение представленных лабораторных работ позволяет, в целом, достаточно широко охватить физический практикум по кинематике, механике, молекулярно-кинетической теории, электромагнетизму, колебаниям и волнам, оптике и составить целостное представление о методах физического исследования и практического проявления законов физики.

Физика - наука опытная: главная роль в установлении физических закономерностей принадлежит эксперименту. Эксперимент - система логически связанных целенаправленных действий. В физике в основе опытов лежат методы измерений величин и поэтому центральным является понятие методики проведения измерений.

При измерениях физических величин выполняются три последовательные операции: 1) создание экспериментальных условий, 2) наблюдение, 3) отсчет.

Создание экспериментальных условий, при которых проводятся измерения (постоянная величина напряжения или давления, значительный перепад температур, малые крутильные колебания и т.д.), осуществляется с помощью приборов, специализированных установок, электрических схем и т.п.

Отсчет следует за наблюдением и производится, как правило, по шкале с некоторым масштабом. В результате появляются "первичные экспериментальные данные". Обработка результатов эксперимента и позволяет определить измеряемую величину.

Полученные в опыте значения измеряемой величины заносятся, как правило, в таблицу либо представляются в виде графика.

Представление результатов измерений в виде графиков необходимо для наглядности и определения ряда величин. Масштаб выбирается таким, чтобы, во-первых, экспериментальные точки не сливались, во-вторых, обозначался простыми числами (10, 100, 0,1 и т.д. единиц соответствовали 1 см), в-третьих, занимал размеры около страницы. По осям откладываются деления и указываются символы величин и их единицы измерения.

Требования к выполнению лабораторных работ. Студент должен выполнять лабораторные работы в соответствии с изучаемыми темами. Каждый студент после выполнения работы должен представить отчет о проделанной работе с анализом полученных результатов и выводом по работе.

Таблицы и рисунки следует выполнять с помощью чертежных инструментов (линейки, циркуля и т. д.) карандашом. Расчет следует проводить с точностью до двух значащих цифр. Вспомогательные расчеты можно выполнить на отдельных листах, а при необходимости на листах отчета.

Одно из основных условий оценки работы обучающихся - соблюдение правил техники безопасности при выполнении работ в кабинете физики.

Оценку по лабораторной работе студент получает, с учетом срока выполнения работы, если:

- расчеты выполнены правильно и в полном объеме;

- сделан анализ проделанной работы и вывод по результатам работы;

- студент может пояснить выполнение любого этапа работы;

- отчет выполнен в соответствии с требованиями к выполнению лабораторной работы;

- даны правильные ответы на контрольные вопросы к каждой работе.

Отчет студента по лабораторной работе составляется в тетради для лабораторных работ по следующей схеме:

1. Тема лабораторной работы. 2. Цель работы. 3. Оборудование. 4. Методика проведения эксперимента. 5. Обработка результатов измерения. 6. Выводы.

Лабораторная работа №1

Исследование движения тела под действием постоянной силы

Цель: установить экспериментально зависимость между ускорением и массой тела при

постоянно действующей силе.

Оборудование: прибор по кинематике и динамике с движущейся тележкой, секундомер

или метроном, лента измерительная, штатив лабораторный.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять.

Осторожно! На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Приборы использовать только по назначению. Неаккуратное обращение с приборами приводит к их падению. Можно при этом получить механическую травму-ушиб, вывести приборы из рабочего состояния.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Порядок выполнения работы:

1. Положите на столик тележки груз массой 320г (два груза массой по 150г и два груза массой по 10г) и наклоните прибор так, чтобы тележка двигалась по проволоке равномерно.

2. Приложите к тележке силу 9,8*Н. Для этого прикрепите к тележке нить с тарелкой массой 10г и перебросьте нить через блок. При этих условиях масса движущихся тел равна 630г (тележка - 300г, груз - 320г, тарелка - 10г).

3. Расположите фиксатор от тележки на расстоянии 90-95 см и пустите тележку одновременно с секундомером. В момент удара фиксатора остановите секундомер.

4. Измерьте перемещение тележки. Зная перемещение и время, вычислите ускорение тележки

5. Снимите с тележки все грузы и определите ускорение ее движения (масса движущихся тел 310г) при силе тяги 9,8 Н (вес тарелки).

6. Положите на тележку груз массой 150г и снова определите ускорение ее движения (масса движущихся тел 460г) при прежней силе тяги.

7. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу:

№

F, Н

M, кг

s, м

t, c

a, м/

ВЫВОД: (зависимость между ускорением и массой при постоянной силе)

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

Каков физический смысл массы тела? Каким свойством она обладает?
Каков физический смысл массы тела? Каким свойством она обладает?
Сформулируйте три закона динамики и объясните их физический смысл.

Лабораторная работа №2

Изучение закона сохранения импульса.

Цель: на опыте убедиться в справедливости закона сохранения импульса.

Оборудование: штатив, весы с разновесами, линейка, 2 стальных шара разной массы на длинных подвесах.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Подготовительные вопросы:

Что называют импульсом тела?
Сформулируйте закон сохранения импульса
При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?
Математическая запись сохранения импульса

ХОД РАБОТЫ

Определите массу шаров на весах и измерьте длину их подвеса
Соберите установку по рис.1

Отведите большой шар на 5-7 см () в сторону и отпустите его, произведя прямой удар по другому шару. Заметьте максимальные отклонения шаров после удара и .
Определите скорости шаров до и после удара: ; .
Высоту подъема шара определите по максимальному отклонению s от положения равновесия (см. рис.2)

Тогда скорости шаров:

Вычислите импульсы шаров до и после взаимодействия.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

h, м

t, с

Вывод:

Контрольные вопросы:

В чем сущность закона сохранения импульса?
Почему трудно прыгнуть с лодки на берег, а такой же прыжок с теплохода совершить легко?

Лабораторная работа №3

Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

Цель: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упругодеформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Подготовительные вопросы:

Определение, обозначение, направление, единицы измерения силы тяжести в СИ
Определение, обозначение, направление, единицы измерения силы упругости в СИ
Сформулируйте закон сохранения механической энергии

ХОД РАБОТЫ

Соберите установку по рисунку 1.
Фиксатор 2 -пластину из пробки, надрезают ножом до середины и насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня малым трением.
Проверьте работу фиксатора: установите фиксатор в нижней части проволочного стержня вплотную к ограничительной скобе динамометра. Растяните пружину динамометра до упора. Отпустите стержень. При этом удлинение пружины.
Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза =mg(можно использовать массу груза если она известна).
Измерьте расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести груза.
Поднимите груз до высоты крючка динамометра и отпустите его. Поднимая груз, расслабьте пружину и укрепите фиксатор около ограничительной скобы.
Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение пружины .
Растяните рукой пружину до соприкосновения фиксатора с ограничительной скобой и отсчитайте по шкале максимальное значение модуля силы упругости пружины. Среднее значение силы упругости равно F/2.
Найдите высоту падения груза: h=l+.
Вычислите потенциальную энергию системы в первом положении груза, т.е. перед началом падения, приняв за нулевой уровень значение потенциальной энергии груза в конечном его положении: =mgh=(l+).
В конечном положении груза его потенциальная энергия равна нулю. Потенциальная энергия системы в этом состоянии определяется лишь энергией упруго деформированной пружины:==(вычислите ее).
Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу:

ВЫВОД: (сравните значения потенциальной энергии в первом и во втором состояниях системы)

Лабораторная работа №4

Сравнение работы силы с изменением кинетической энергии тела

Цель: на опыте убедиться в справедливости теоремы о кинетической энергии исследуя работу силы упругости.

Оборудование: 2 штатива лабораторных с муфтами и лапками, динамометр, шар, нитки, линейка, весы с разновесами.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Подготовительные вопросы:

Какие тела обладают кинетической энергией?
От чего зависит кинетическая энергия тела?
Сформулируйте теорему об изменении кинетической энергии тела

ХОД РАБОТЫ

рис.1

Соберите установку по рис.1 укрепите горизонтально в лапке 1 штатива динамометр и лапку для шара на втором штативе на высоте h=40 см от поверхности стола.
Определите массу шара с помощью рычажных весов.
К шару привяжите нить длиной 60-80 см. Закрепите шар в лапке 2-го штатива, зацепив нить за крючок динамометра 1-го штатива.
2-й штатив вместе с шаром расположите от 1-го штатива на таком расстоянии, /
Отпустите шар с лапки и отметьте место его падения на столе. Опыт повторите 2-3 раза и определите среднее значение дальности полета шара s.
Определите модуль скорости шара, приобретённой под действием силы упругости, используя формулы:

v=, t=, v=

Под действием силы упругости шар приобретает скорость v, а его кинетическая энергия изменяется от 0 до , тогда для вычисления изменения кинетической энергии воспользуемся формулой:
Сила упругости во время действия на шар изменяется линейно от =2 Н до =0 Н среднее значение силы упругости равно:

Измерьте деформацию пружины динамометра x при силе упругости 2Н
Вычислите работу A силы упругости, используя формулу A=*x=*x
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

m, кг

h, м

s, м

, Н

x, м

А, Дж

ВЫВОД:

(сравните полученные значения работы A силы упругости и изменения кинетической энергии шара).

Контрольные вопросы:

Каков физический смысл кинетической энергии?
Что такое замкнутая система?
Почему в замкнутой системе взаимодействующих тел полная механическая энергия остается постоянной?

Лабораторная работа № 5

Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от длины нити

Цель работы: выяснить, как зависят период и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью длиной около 130 см, секундомер.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

1. Какие колебания называются свободными? ___________________________

________________________________________________________________

2. Что представляет собой нитяной маятник? ___________________________

________________________________________________________________

3. Период колебаний - это ___________________________________________

________________________________________________________________

4.Частота колебаний - это ___________________________________________

5. Период и частота - это _______________________ величины, так как их произведений равно ___________________.

6. В каких единицах в системе Си измеряется:

период [Т] = [ ]

частота [ν] = [ ]

7. Нитяной маятник за 1,2 минуты совершил 36 полных колебаний. Найдите период и частоту колебаний маятника.

Дано: Си Решение:

t = 1,2 мин = T =

N = 36

ν =

T - ?, ν - ?

Ход работы

1. Установите на краю стола штатив.

2. Закрепите нить маятника в лапке штатива, используя кусочек ластика или плотной бумаги.

3. Для проведения первого опыта выберите длину нити 5 - 8 см и отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (1 - 2 см) и отпустите.

4. Измерьте промежуток времени t, за который маятник совершит 25 - 30 полных колебаний (N).

5. Результаты измерений запишите в таблицу

Физическая величина

№ опыта

l, см

t, с

T, с

ν, Гц

6. Проведите еще 4 опыта так же, как и первый, при этом длину маятника L увеличивайте до предельного.

(Например: 2) 20 - 25 см, 3) 45 - 50 см, 4) 80 - 85 см, 5) 125 - 130 см).

7. Для каждого опыта вычислите период колебаний T= и запишите в таблицу.

T₁ = T₄ =

T₂ = T₅ =

T₃ =

8. Для каждого опыта рассчитайте значение частоты колебаний или

и запишите в таблицу.

ν₁ = ν₄ =

ν₂ = ν₅ =

ν₃ =

9. Проанализируйте результаты, записанные в таблице, и ответьте на вопросы.

а) Увеличили или уменьшили длину маятника, если период колебаний уменьшился от 0,3 с до 0,1 с?

________________________________________________________________________________________________________________________________

б) Увеличили или уменьшили длину маятника, если частота колебаний уменьшилась от 5 Гц до 3 Гц

Вывод: ____________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 6.

Исследование зависимости периода колебаний пружинного

маятника от массы груза и жесткости пружины

Цель работы: экспериментально установить зависимость периода колебаний и частоты колебаний пружинного маятника от жесткости пружины и массы груза.

Оборудование: набор грузов, динамометр , набор пружин, штатив, секундомер, линейка.

Осторожно! На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Неаккуратное обращение с приборами приводит к их падению. Можно при этом получить механическую травм-ушиб., вывести приборы из рабочего состояния.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять.___________________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

Признак колебательного движения -

_________ ___________________

__________________________

На каких рисунках тело находится в положении

равновесия

_______ ________ _________

Сила упругости наибольшая в

точке _________ и __________

изображенных на рисунках

_______ ________ ________.

В каждой точке на траектории

движении кроме точки ______ на шарик

действует сила упругости пружины,

направленная к положению равновесия.

Укажите точки, где скорость наибольшая

____________ и наименьшая_______

_______, ускорение наибольшее ______

______ и наименьшее _______.

Ход работы

Соберите измерительную установку в соответствии

с рисунком.

По растяжению пружины x и массе груза

определите жесткость пружины.

F_упр = k x - закон Гука

F_упр = Р = mg;

1) ____________________________________________________

2) ____________________________________________________

3) ____________________________________________________

3. Заполните таблицу №1 зависимости периода колебаний от массы груза для одной и той же пружины.

m₁ = 0,1 кг

m₂ = 0,2 кг

m₃ = 0,3 кг

N₁

t₁, c

T₁, c

N₂

t₂, c

T₂, c

N₃

t₃, c

T₃, c

4. Заполните таблицу №2 зависимости частоты колебаний пружинного маятника от жесткости пружины для груза массой 200 г.

k₁

k₂

k₃

N₁

t₁, c

ν₁, Гц

N₂

t₂, c

ν₂, Гц

N₃

t₃, c

ν₃, Гц

5. Сделайте выводы о зависимости периода и частоты колебаний пружинного маятника от массы и жесткости пружины.

Контрольные вопросы:

В каком положении маятника скорость будет максимальной?
В каком положении маятника скорость равна нулю.

Лабораторная работа № 7

Измерение относительной влажности воздуха

Цель работы: измерить относительную влажность воздуха, используя психрометрическую таблицу.

Оборудование: термометр, стакан с водой комнатной температуры, кусок марли (или ваты), психометрическая таблица.

Правила техники безопасности. Осторожно! Стекло! Будьте осторожны при работе со стеклянными приборами. Помните, стекло - хрупкий материал, легко трескается при ударах.. Можно получить при неаккуратном обращении с приборами механические порезы. На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _____________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

1. Абсолютная влажность - это _______________________________________

________________________________________________________________

2. Напишите формулу относительной влажности:

где: _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

3. Точка росы - это _________________________________________________

________________________________________________________________

4. Психрометр - это прибор состоящий из ________ термометров, один из которых _________________ и показывает температуру воздуха.

5. Нормальная влажность воздуха в жилых помещениях _________ %.

Ход работы

Измерьте температуру t₁ воздуха в классе.
Оберните резервуар термометра сухой марлей (или ватой) так, чтобы кончик ткани свободной свисал вниз, и закрепите её.
Держа термометр за его верхний край, опустите свободную часть ткани в воду. Вода должна смочить ткань. При этом резервуар термометра должен оставаться выше уровня воды в стакане.
Наблюдая за показаниями термометра, запишите самое низкое значение температуры t₂.Результаты измерений занесите в таблицу.
t₁, ºC
t₂, ºC
t₁ - t₂,, ºC
С помощью психометрической таблицы определите влажность воздуха в классе. Сделайте вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Психрометрическая таблица

Показания сухого термометра, t₁,ºC

Разность показаний сухого и влажного термометров, ºС

Влажность воздуха, %

100

Контрольные вопросы:

С какой целью проводятся измерения влажности воздуха в помещении?
Что такое точка росы?
Какая оптимальная относительная влажность воздуха в жилых помещениях?

Лабораторная работа №8

Измерение поверхностного натяжения жидкости

Цель работы: убедиться в существовании поверхностного натяжения жидкости и исследовать зависимость поверхностного натяжения жидкости от природы граничащих сред.

Оборудование:1) три кристаллизатора; 2) сосуд с дистиллированной водой; 3) мыльный раствор воды; 4) раствор сахара в воде; 5) две чистые пипетки; 6) две тонкие лучинки (спички «без головок»); 7) пробирка с крошками пробками.

Правила техники безопасности. Осторожно! Стекло! Будьте осторожны при работе со стеклянными приборами. Помните, стекло - хрупкий материал, легко трескается при ударах. Можно получить при неаккуратном обращении с приборами механические порезы. На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Подготовительные вопросы:

1. Какими свойствами обладает поверхностный слой жидкости? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Что называется поверхностным натяжением жидкости? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какую форму принимают капли жидкости в условиях невесомости? Почему? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ХОД РАБОТЫ

1. Налейте в один из кристаллизаторов дистиллированную воду. На её поверхность насыпьте крошки натёртой пробки так, чтобы они ровным слоем покрыли поверхность. С помощью чистой пипетки введите на середину поверхности воды небольшую каплю мыльного раствора. Зарисуйте то, что вы наблюдаете. Как при этом ведут себя частички пробки?

2. Налейте во второй кристаллизатор дистиллированную воду. На середину её поверхности положите небольшую лучину. С помощью пипетки введите вблизи лучинки раствор мыла. Зарисуйте то, что вы наблюдаете. Как при этом поведёт себя лучинка?

3. Налейте в третий кристаллизатор дистиллированную воду. На середину её поверхности положите небольшую лучину. С помощью чистой пипетки введите вблизи лучинки раствор сахара. Зарисуйте то, что вы наблюдаете. Как при этом поведёт себя лучинка?

4. Результаты наблюдений занесите в таблицу:

№ опыта

Среда

Схематический рисунок

Наблюдения

Объяснение наблюдаемого

Вода дистиллированная, крошки пробки, раствор мыла

Вода дистиллированная, лучина, раствор мыла

ВЫВОД:

Контрольные вопросы:

Как изменится сила поверхностного натяжения воды при растворении в ней мыла? Где это используется?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Как изменится сила поверхностного натяжения воды при растворении в ней сахара?

Лабораторная работа №9

Наблюдение за ростом кристаллов в растворе

Цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла

Оборудование: сосуд с дистиллированной водой, ватный фильтр, леска, салфетка

Теоретические сведения

Существуют два простых способа выращивания кристаллов из раствора: охлаждение насыщенного раствора соли и его выпаривание. Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов.

Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры уменьшается. На рисунке 1 показана зависимость коэффициента растворимости алюмокалиевых квасцов от температуры.

Из графика видно, что при охлаждении насыщенного при 40 ° С раствора до 20 ° С в нем окажется около 15 г избыточного количества квасцов на 100 г воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т.е. раствор будет пересыщенным.

С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики квасцов. Если предоставить выпавшим кристалликами возможность подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.

Чтобы вырастить крупный кристалл, в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор нужно внести кристаллик - затравку, заранее прикрепленный на волосе или тонкой леске, предварительно обработанной спиртом.

Можно вырастить кристалл без затравки. Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.

'(Г

Рис. 1

Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3-5 ° С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура понизится до комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Ход работы

1.Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.

2.Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите марсу квасцов, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30 ° С. Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.

3.Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.

Контрольные вопросы

1. Что может служить центром кристаллизации?

2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того
же кристалла?

3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без
добавления растворенного вещества?

4. Зачем раствор фильтровался?

Лабораторная работа №10.

Закон Ома для участка цепи

Цель работы: Получить вольт - амперные характеристики двух проволочных резисторов. Выяснить выполняется ли закон Ома для участка цепи. Рассчитать удельное сопротивление вещества, из которого изготовлены резисторы.

Приборы и материалы: источник тока, ключ, реостат, амперметр, вольтметр, два проволочных резистора, измерительная линейка.

Осторожно! Оберегайте приборы от падения. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов. При проведении опытов с магнитными полями следует снимать с руки часы и убрать мобильный телефон.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

ХОД РАБОТЫ

Собрать электрическую цепь по схеме:

R V

Плавно изменяя напряжение в цепи, при помощи реостата измерить значения напряжения и силы тока на R1. Результаты измерений занести в таблицу.

Резистор R1

Повторить измерения с резистором R2.

Резистор R2

В одной и той же системе координат построить графики зависимости силы тока от напряжения для каждого резистора. Сделать вывод.
Известно, что сопротивление металлического проводника рассчитывается по формуле:

R = (1), где - длина проводника, которую надо измерить линейкой =

Площадь поперечного сечения проводника рассчитывается по формуле:

S = , d - диаметр проводника, указанный на резисторе S =

По графику зависимости силы тока от напряжения определить среднее значение сопротивлений проводника.
Выразить удельное сопротивление вещества из формулы (1) и произвести расчёт.
Повторить расчёты для резистора R2.

Контрольные вопросы:

В чем состоит физический смысл закона Ома для замкнутой цепи постоянного тока?
Два проводника с одинаковым сопротивлением соединены сначала последовательно, а затем параллельно, как изменится их общее сопротивление?

Лабораторная работа №11

Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

Цель: научиться измерять ЭДС источника тока и косвенными измерениями определять его внутреннее сопротивление.

Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, провода.

Подготовительные вопросы:

1. Какие силы принято называть сторонними? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Какую функцию они выполняют в источнике тока? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какую силу называют электродвижущей? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Как вычислить ЭДС источника тока через закон Ома для полной цепи? _____________________________________________________________________________

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. ________________________

Подпись ученика

ХОД РАБОТЫ

Собрать цепь по схеме, изображенной на рис.1.

2. При разомкнутой цепи измерить ЭДС источника вольтметром,

3. Снять показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе и вычислить внутреннее сопротивление источника тока , используя закон Ома для полной цепи: = - Uпр/ Iпр

4. Выполнить оценку абсолютной и относительной погрешностей измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока, используя данные о классе точности приборов. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

Максимальные погрешности измерений внутреннего сопротивления источника тока определите по формулам:

= (∆ ε + ∆U / - Uпр) + ∆I / Iпр,

∆ r =

Запишите окончательный результат в виде:

ε = - ± ∆ε, εε = … %

r = ± ∆ r, ε r = …%

ВЫВОД________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Почему показания вольтметра и амперметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Как повысить точность измерения ЭДС источника тока? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Можете ли вы предложить другие способы измерения ЭДС и внутреннего

сопротивления источника тока? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 12.

Изучение явления электромагнитной индукции/

Цель: изучить явление электромагнитной индукции.

Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный или полосовой, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. ________________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

1. Индукция магнитного поля - это ______________________________________

характеристика магнитного поля.

2. Запишите формулу модуля вектора магнитной индукции.

В = __________________.

Единица измерения магнитной индукции в системе Си: В =

3. Что такое магнитный поток? _________________________________________

_________________________________________________________________

4. От чего зависит магнитный поток? ____________________________________

_________________________________________________________________

5. В чем заключается явление электромагнитной индукции? _________________

_________________________________________________________________

6. Кто открыл явление электромагнитной индукции и почему это открытие относят к разряду величайших? ______________________________________

__________________________________________________________________

Ход работы

1. Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.

2. Введите один из полюсов магнита в катушку, а затем на несколько секунд остановите магнит. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток: а) во время движения магнита относительно катушки; б) во время его остановки.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Запишите, менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку: а) во время движения магнита; б) во время его остановки.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Введите один из полюсов магнита в катушку, а затем с такой же скоростью удалите. (Скорость подберите таким образом, чтобы стрелка отклонялась до половины предельного значения шкалы.)

а) Запишите, каким будет направление индукционного тока. ______________

________________________________________________________________

б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока. __________________

__________________________________________________________________

6. Повторите опыт, но при большей скорости движения магнита.

а) Запишите, каким будет направление индукционного тока. ______________

_______________________________________________________________

б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока. __________________

_________________________________________________________________

7. Запишите, как скорость движения магнита влияет:

а) На величину изменения магнитного потока.__________________________

__________________________________________________________________

б) На модуль индукционного тока. ____________________________________

__________________________________________________________________

8. Сформулируйте, как зависит модуль силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока.

_________________________________________________________________

9. Соберите установку для опыта по рисунку.

1 - катушка-моток

2 - катушка

10. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток при: а) замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2; б) протекании через 2 постоянного тока; в) изменении силы тока реостатом.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Запишите, в каких из перечисленных случаев: а) менялся магнитный поток, пронизывающий катушку 1; б) возникал индукционный ток в катушке 1.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

Как определяется направление индукционного тока?
Как направлен индукционный ток в проведенных опытах?

Лабораторная работа №13.

Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока.

Цель: приобретение навыков определения электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока по результатам измерений, включения в цепь вольтметра и амперметра, измерения тока и напряжения, применяя закон Ома в цепи переменного тока.

Оборудование: стенд электрический лабораторный, конденсатор переключаемый.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. ________________________

Подпись ученика

ХОД РАБОТЫ

1. Ознакомиться с лабораторной установкой (модуль питания, модуль мультиметров, набор минимодулей, рабочее поле).

2. Собрать электрическую цепь для определения величины ёмкости С ёмкостного потребителя. Установить заданное преподавателем положение переключателей батареи конденсаторов. Предъявить схему для проверки преподавателю.

3. Включить электропитание и записать в таблицу показания приборов, устанавливая поочерёдно заданные преподавателем положения переключателя батареи конденсаторов.

4. По результатам измерений, рассчитать, используя закон Ома, ёмкостное сопротивление Х_С. Результаты записать в таблицу.

5. Считая, что частота переменного напряжения ν=50 Гц, определить ёмкость конденсаторов С1, С2, С3 по формуле С=1/(2πνХ_С). Результат занести в таблицу.

6. Выбрав соответствующий масштаб, начертить систему координат и построить график зависимости силы тока I от электроёмкости С.

7. Сделайте вывод о характере зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока.

С1

С2

С3

U, В

I, А

X_C

C, мкФ

Контрольные вопросы:

Как связаны между собой действующие значения силы тока и напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока?
Выделяется ли энергия в цепи, содержащей только конденсатор, если активным сопротивлением цепи можно пренебречь?
Выключатель цепи представляет собой своего рода конденсатор. Почему же выключатель надежно размыкает цепь?

Лабораторная работа №14

Измерение индуктивности катушки

Цель: измерить индукцию однородного магнитного поля, пронизывающего контур в плоскости перпендикулярной индукции.

Оборудование: магнит дугообразный, катушка, гальванометр, омметр, линейка измерительная.

Указания к работе:

Индукцию однородного магнитного поля В можно определить путем измерения

магнитного потока Ф, пронизывающего контур с площадью S, в плоскости,

перпендикулярной индукции В:

Ф = ВS

Для измерения магнитного потока можно воспользоваться явлением электромагнитной индукции: при быстром удалении контура из магнитного поля магнитный поток, пронизывающий его, изменяется от величины Ф до 0. Величина ЭДС индукции, возникающей при этом в контуре, определяется выражением:

При удалении из магнитного поля катушки, содержащей N витков, величина ЭДС индукции в ней в N раз больше, чем в контуре:

Если концы катушки замкнуты на гальванометр, то при удалении катушки из магнитного поля постоянного магнита в ее цепи протекает индукционный ток I. Разделив обе части уравнения на величину полного сопротивления цепи R получим:

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. ________________________

Подпись ученика

ХОД РАБОТЫ

1. Измерьте диаметр катушки, вычислите площадь S ее поперечного сечения, определите число витков в ней.

2. Присоедините выводы катушки к зажимам гальванометра, введите катушку в магнитное поле постоянного магнита, расположив ее плоскость перпендикулярно линиям индукции (см. рис.).

3. Быстро удалите магнит и заметьте число делений n, на которое отклоняется стрелка гальванометра по шкале. Повторите опыт 3 раза и определите среднее значение nср и величину заряда q ∆ , протекающего в цепи катушки.

4. За полное сопротивление цепи возьмите сопротивление включенного в цепь резистора, т.к. сопротивление катушки и гальванометра малы по сравнению с сопротивление резистора.

5. Вычислите индукцию магнитного поля (см. выше).

6. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу:

ВЫВОД: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

Как направлены по отношению к току линии напряженности вихревого электрического поля в проводнике?
Что принимают за единицу индуктивности в СИ?
Чему равна ЭДС самоиндукции?

Лабораторная работа №15

Наблюдение явлений интерференции и дифракции света

Цель: экспериментально изучить явление интерференции и дифракции.

Оборудование: стаканы с раствором мыла, кольцо проволочное с ручкой, капроновая ткань, компакт-диск, лампа накаливания, штангенциркуль, две стеклянные пластины, лезвие, пинцет, капроновая ткань.

Описание работы.

1. Интерференция - явление характерное для волн любой природы: механических, электромагнитных. "Интерференция волн - сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление результирующей волны". Для образования устойчивой интерференционной картины необходимы когерентные (согласованные) источники волн. Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз. условия максимумовусловия минимумов
, ( ) где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;… (разность хода волн равна четному числу полуволн) Волны от источников S1 и S2 придут в точку С в одинаковых фазах и "усилят друг друга". - фазы колебаний - разность фаз А=2Хmax - амплитуда результирующей волны., ( ) где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;… (разность хода волн равна нечетному числу полуволн) Волны от источников S1 и S2 придут в точку С в противофазах и "погасят друг друга". - фазы колебаний - разность фаз А=0 - амплитуда результирующей волны.

Интерференционная картина - регулярное чередование областей повышенной и пониженной интенсивности света. Интерференция света - пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн. Следовательно, в явлениях интерференции и дифракции света соблюдается закон сохранения энергии. В области интерференции световая энергия только перераспределяется, не превращаясь в другие виды энергии. Возрастание энергии в некоторых точках интерференционной картины относительно суммарной световой энергии компенсируется уменьшением её в других точках (суммарная световая энергия - это световая энергия двух световых пучков от независимых источников).
Светлые полоски соответствуют максимумам энергии, темные - минимумам.

2. Дифракция - явление отклонения волны от прямолинейного распространения при прохождении через малые отверстия и огибании волной малых препятствий. Условие проявления дифракции: d < , где d - размер препятствия, - длина волны. Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны. Существование этого явления (дифракции) ограничивает область применения законов геометрической оптики и является причиной предела разрешающей способности оптических приборов. Дифракционная решетка - оптический прибор, представляющий собой периодическую структуру из большого числа регулярно расположенных элементов, на которых происходит дифракция света [8]. Штрихи с определенным и постоянным для данной дифракционной решетки профилем повторяются через одинаковый промежуток d (период решетки). Способность дифракционной решетки раскладывать падающий на нее пучек света по длинам волн является ее основным свойством. Различают отражательные и прозрачные дифракционные решетки. В современных приборах применяют в основном отражательные дифракционные решетки. Условие наблюдения дифракционного максимума:

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

ХОД РАБОТЫ

Опыт 1. Опустите проволочную рамку в мыльный раствор. Пронаблюдайте и зарисуйте интерференционную картину в мыльной пленке. При освещении пленки белым светом (от окна или лампы) возникает окрашивание светлых полос: вверху - синий цвет, внизу - в красный цвет. С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь. Пронаблюдайте за ним. При освещении его белым светом наблюдают образование цветных интерференционных колец. По мере уменьшения толщины пленки кольца, расширяясь, перемещаются вниз.

Ответьте на вопросы:

1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?

2. Какую форму имеют радужные полосы?

3. Почему окраска пузыря все время меняется?

ОПЫТ 2. Тщательно протрите стеклянные пластинки, сложите их вместе и сожмите пальцами. Из-за неидеальности формы соприкасающихся поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты, дающие яркие радужные кольцеобразные или замкнутые неправильной формы полосы. При изменении силы, сжимающей пластинки, расположение и форма полос изменяются как в отраженном, так и в проходящем свете. Зарисуйте увиденные вами картинки.

Ответьте на вопросы:

1. Почему в отдельных местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?

2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение полученных интерференционных полос?

ОПЫТ 3. Положите горизонтально на уровне глаз компакт-диск. Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.

ОПЫТ 4. Возьмите с помощью пинцета лезвие безопасной бритвы и нагрейте его над пламенем горелки. Зарисуйте наблюдаемую картину.

Ответьте на вопросы:

1. Какое явление вы наблюдали?

2. Как его можно объяснить?

3. Какие цвета, и в каком порядке появляются на поверхности лезвия при его нагревании?

ОПЫТ 5. Посмотрите сквозь капроновую ткань на нить горящей лампы. Поворачивая ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос. Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест.

ОПЫТ 6. Пронаблюдайте две дифракционные картины при рассмотрении нити горящей лампы через щель, образованную губками штангенциркуля (при ширине щели 0,05 мм и 0,8 мм). Опишите изменение характера интерференционной картины при плавном повороте штангенциркуля вокруг вертикальной оси (при ширине щели 0,8 мм). Этот опыт повторите с двумя лезвиями, прижав их друг к другу. Опишите характер интерференционной картины

Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. В каких из проделанных вами опытов наблюдалось явление интерференции? дифракции?

2. При каких условиях дифракция волн наблюдается наиболее отчетливо?

⇧

⇩

скачать материал