Лабораторные работы по физике (7-9 классы)

Урок № 3.

Лабораторная работа № 1

«Измерение физических величин с учетом абсолютной погрешности»

Цель работы: научиться

1) определять цену деления измерительных приборов;

2) измерять физические величины с учетом абсолютной погрешности.

Оборудование:

1. измерительный цилиндр (мензурка);

2. линейка;

3. термометр;

4. стакан с водой;

5. небольшая баночка;

6. пробирка;

7. пузырек.

Ход работы.

1. Определите цену деления измерительных приборов и абсолютную погрешность измерения этими приборами (пока под абсолютной погрешностью измерений считаем абсолютную погрешность отсчета, которая получается от недостаточно точного отсчитывания показаний средств измерения, ∆А - равна в большинстве случаев половине цены деления измерительного прибора).

а) цена деления мензурки ц.д. =

∆V = ½ ц.д. мензурки, ∆V =

б) цена деления термометра ц.д.=

∆t = ½ ц.д. термометра, ∆t =

в) цена деления линейки ц.д.=

∆ ℓ = ½ ц.д. линейки, ∆ℓ=

2. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений.

Измеряемая величина

Название сосуда

Результаты измерений

Запись результата измерений с учетом погрешности:

А= Аопытное ± ∆ А

объем,V, см³

пузырек

пробирка

баночка

температура воды, t, °С

стакан с водой

высота, ℓ, см

пробирка

В таблице А - измеряемая величина (объем, температура, высота); ∆А - абсолютная погрешность измеряемой величины (∆V, ∆t, ∆ℓ).

3. Измерьте объемы названных сосудов. Налейте полный пузырек воды из стакана, потом осторожно перелейте воду в измерительный цилиндр. Определите и запишите объем налитой воды с учетом погрешности. Обратите внимание на правильное положение глаза при отсчете объема жидкости. Глаз следует направить на деление, совпадающее с плоской частью поверхности жидкости.

Таким же образом определите объем пробирки и баночки.

4. Измерьте температуру воды в стакане.

5. Измерьте высоту пробирки. Данные всех измерений занесите в таблицу.

6. Сделайте вывод.

Урок № 6.

Лабораторная работа № 2

«Измерение размеров малых тел»

Цель работы: научиться выполнять измерения способом рядов.

Оборудование:

1. линейка;

2. горох;

3. пшено;

4. иголка.

Ход работы.

1. Положите вплотную к линейке 20 горошин в ряд. Измерьте длину ряда и вычислите диаметр одной горошины.

2. Определите таким же способом размер крупинки пшена. Чтобы удобнее было укладывать и пересчитывать крупинки, воспользуйтесь иголкой.

Способ, которым вы определили размер тела, называют способом рядов.

3. Определите способом рядов диаметр молекулы по фотографии (рисунок 178, увеличение равно 70000).

4. Данные всех опытов и полученные результаты занесите в таблицу.

№ опыта

Число частиц в ряду

Длина ряда l, мм

Размер одной частицы d, мм

1. горох

2. пшено

3. молекула

на фотографии

истинный размер

Урок № 12.

Лабораторная работа №3.

«Изучение зависимости пути от времени при прямолинейном равномерном движении. Измерение скорости».

Цель работы:

1. убедиться в том, что при равномерном движении тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути;

2. измерить скорость.

Оборудование:

1. трубка стеклянная длиной не менее 200 мм с водой (можно использовать трубку длиной 600 мм из оборудования на газовые законы), стеариновым шариком и тремя резиновыми кольцами (кольца от детских надувных шариков);

2. метроном (один на класс);

3. линейка измерительная.

Ход работы.

1. Расположите стеклянную трубку с водой вертикально и держите ее в таком положении до тех пор, пока стеариновый шарик не поднимется к верхнему концу трубки.

2. Одновременно с одним из ударов метронома, настроенного на частоту 120 ударов в минуту, поверните трубку на 180⁰ и сосчитайте число ударов, за которые шарик проходит всю длину трубки.

3. Поместите резиновое кольцо на середине трубки и убедитесь, что за половину времени движения шарик проходит половину длины трубки.

4. Разделите трубку резиновыми кольцами на три, а затем на четыре равные части и, проведя опыты, убедитесь в том, что за треть и четверть времени шарик проходит третью и четвертую часть длины трубки (вся длина трубки принята за 1).

5. Результаты измерений внесите в таблицу.

№ опыта

Путь в долях от длины (s) трубки

Число

ударов (n)

1

1

2

½

½

3

⅓

⅓

⅓

4

¼

¼

¼

¼

6. Сделайте вывод о характере движения (смотри цель работы).

7. Измерьте величину скорости равномерного движения. Для этого:

а) измерьте длину трубки s;

б) измерьте время движения шарика в трубке t = 0,5n, где n -число ударов метронома;

в) по формуле рассчитайте скорость v = s/t.

8. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерения скорости шарика.

Урок № 17.

Лабораторная работа № 4

«Измерение массы тела на рычажных весах».

Цель работы:

1. научиться пользоваться рычажными весами;

2. с их помощью определять массу тел.

Оборудование:

1. весы с разновесами;

2. несколько небольших тел разной массы.

Ход работы.

1. Придерживаясь правил взвешивания, измерьте массу нескольких твердых тел с точностью до 0,1 г.

2. Результаты измерений запишите в таблицу.

№ опыта

Масса тела m, г

1.

2.

3.

Приложение

Правила взвешивания

1. Перед взвешиванием необходимо убедиться, что весы уравновешены. При необходимости для установления равновесия на более легкую чашку нужно положить полоски бумаги.

2. Взвешиваемое тело кладут на левую чашку весов, а гири - на правую.

3. Во избежание порчи весов взвешиваемое тело и гири нужно опускать на чашки осторожно, не роняя их даже с небольшой высоты.

4. Нельзя взвешивать тела более тяжелые, чем указанная на весах предельная нагрузка.

5. На чашки весов нельзя класть мокрые, грязные, горячие тела, насыпать без использования подкладки порошки, наливать жидкости.

6. Мелкие гири нужно брать только пинцетом. Положив взвешиваемое тело на левую чашку, на правую кладут гирю, имеющую массу, немного большую, чем масса взвешиваемого тела (подбирают на глаз с последующей проверкой). При несоблюдении этого правила нередко случается, что мелких гирь не хватает и приходится взвешивание начинать сначала.

Если гиря перетянет чашку, то ее ставят обратно в футляр, если же не перетянет - оставляют на чашке. Затем тоже проделывают со следующей гирей меньшей массы и т.д., пока не будет достигнуто равновесие.

Уравновесив тело, подсчитывают общую массу гирь, лежащих на чашке весов. Затем переносят гири с чашки весов в футляр.

Проверяют, все ли гири положены в футляр, находится ли каждая из них на предназначенном для нее месте.

Урок № 18.

Лабораторная работа № 5

«Измерение объема твердого тела».

Цель работы: научиться определять объем тела с помощью измерительного цилиндра.

Оборудование:

1. измерительный цилиндр (мензурка);

2. тела неправильной формы небольшого объема (гайки, фарфоровые ролики, кусочки металла и др.);

3. нитки.

Ход работы

1. Определяем цену деления мензурки.

2. Налейте в мензурку столько воды, чтобы тело можно было полностью погрузить в воду, и измерить ее объем.

3. Опустите тело, объем которого надо измерить, в воду, удерживая его за нитку, и снова измерьте объем жидкости.

4. Проделайте опыты, описанные в пунктах 2 и 3, с некоторыми другими имеющимися у вас телами.

5. Результаты измерений запишите в таблицу.

№ опыта

Название тела

Начальный объем жидкости в мензурке V₁, см³

Объем жидкости и тела V₂, см³

Объем тела V, см³

V=V₁- V₂

1.

2.

3.

Урок № 20.

Лабораторная работа № 6

«Измерение плотности твердого тела».

Цель работы: научиться определять плотность твердого тела с помощью весов и измерительного цилиндра.

Оборудование:

1. весы с разновесами;

2. измерительный цилиндр (мензурка);

3. твердое тело, плотность которого надо определить;

4. нитка.

Ход работы

1. Измерьте массу тела на весах.

2. Измерьте объем тела с помощью мензурки.

3. Рассчитайте по формуле плотность данного тела.

4. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Название вещества

Масса тела m, г

Объем тела V, см³

Плотность вещества ρ

Урок № 27.

Лабораторная работа №7

«Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Измерение жесткости пружины».

Цель работы:

1. исследовать, как зависит сила упругости пружины от удлинения пружины;

2. измерить жесткость пружины.

Сила тяжести грузов, подвешенных к пружине, уравновешивается силой упругости, возникающей в пружине. При изменении числа грузов, подвешенных к пружине, изменяется ее удлинение и сила упругости. По закону Гука F_упр. = k│∆ℓ│, где ∆ℓ- удлинение пружины, k - жесткость пружины. По результатам нескольких опытов постройте график зависимости модуля силы упругости F_упр. от модуля удлинения │∆ℓ│. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле F_упр. = k│∆ℓ│. Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика сделайте вывод о зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Возьмите точку на прямой (в средней части графика) и определите по графику соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины.

Оборудование:

1. штатив с муфтами и лапкой;

2. спиральная пружина;

3. набор грузов, масса каждого по 0,1 кг;

4. линейка.

Ход работы.

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины.

2. Рядом с пружиной установите и закрепите линейку.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и четвертый грузы, записывая каждый раз удлинение │∆ℓ│пружины. По результатам измерений составьте таблицу:

№ опыта

m, кг

mg, Н

│∆ℓ│, м

1

0,1

2

0,2

3

0,3

4

0,4

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины k_ср.

k_ср. =

Урок № 32.

Лабораторная работа №8

«Исследование зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления».

Цель работы: выяснить, зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, если зависит, то как.

Оборудование:

1. динамометр;

2. деревянный брусок;

3. деревянная линейка;

4. набор грузов.

Ход работы.

1. Определите цену деления шкалы динамометра.

2. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

3. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра, это и есть величина силы трения скольжения.

4. К первому грузу добавьте второй, третий, четвертый грузы, каждый раз измеряя силу трения. С увеличением числа грузов растет сила нормального давления.

5. Результаты измерений занесите в таблицу.

№ опыта

Количество грузов

Сила трения, Н

1

1

2

2

3

3

6. Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, и если зависит, то как?

Урок № 30.

Лабораторная работа №9

«Определение центра тяжести плоской пластины».

Цель работы: найти точку, служащую центром тяжести пластины.

Точка, через которую должна проходить линия действия силы, чтобы тело двигалось поступательно, называется центром тяжести тела. В однородном поле тяжести центр тяжести совпадает с центром масс тела.

Если плоскую пластину подвесить в какой-либо точке, она расположится так, что вертикальная прямая, проведенная через точку подвеса, пройдет через центр тяжести пластины. Это позволяет находить центр тяжести плоских пластин опытным путем. Для этого нужно, подвесив пластину в какой-либо точке, прочертить на ней вертикальную прямую, проходящую через точку подвеса. Затем проделать те же операции, подвесив пластину в другой точке. Точка пересечения проведенных прямых даст положение центра тяжести пластины. Для того чтобы убедиться в этом, пластину можно подвесить в третьей точке. Вертикальная прямая, проходящая через точку подвеса, должна пройти через точку пересечения двух прямых. Можно также уравновесить пластину на острие булавки. Пластина будет находиться в равновесии, если точка опоры совпадает с центром тяжести.

Оборудование:

1. линейка;

2. плоская пластина произвольной формы;

3. отвес;

4. булавка;

5. штатив с лапкой и муфтой;

6. пробка.

Ход работы.

1. Зажать в лапке штатива пробку в горизонтальном положении.

2. С помощью булавки, которая вкалывается в пробку, подвесить пластину и отвес.

3. Остро отточенным карандашом отметить линию отвеса на нижнем и верхнем краях пластины.

4. Сняв пластину, провести на ней линию, соединяющую отмеченные точки.

5. Повторить опыт , подвесив пластину в другой точке.

6. Убедиться в том, что точка пересечения проведенных прямых является центром тяжести пластины.

7. Сделать вывод.

Дополнительное задание.

Можно провести исследования по определению центра тяжести плоской пластины:

а) правильной геометрической формы (круг, квадрат, кольцо, прямоугольник);

б) со смещенным центром тяжести пластины правильной геометрической формы;

в) пластины произвольной формы.

Урок № 36.

Лабораторная работа №10

«Измерение давления твердого тела на опору».

Цель работы:

1. измерить давление твердого тела на опору;

2. выяснить, зависит ли оно от площади опоры, и если зависит, то как.

Оборудование:

1. динамометр;

2. линейка измерительная;

3. брусок деревянный.

Ход работы.

1. Определите цену деления динамометра.

2. Измерьте силу давления бруска на стол (вес бруска) с помощью динамометра.

3. Измерьте длину, ширину и высоту бруска.

4. Используя полученные данные, вычислите площади наименьшей и наибольшей граней бруска.

5. Расситайте давление, которое производит брусок на стол наименьшей и наибольшей гранями.

6. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь и занесите в таблицу.

F_давл. Н

а, см длина

b, см ширина

с, см высота

S, см ² площадь наименьшей грани

S, см² площадь наибольшей грани

p , Н/см² давление наименьшей гранью

P, Н/см² давление наибольшей гранью

7. Вычисления S -наименьшей грани, S - наибольшей грани, p - давление наименьшей гранью, p - давление наибольшей гранью выполнить в тетради после таблицы.

8. Сделайте вывод о том, как давление твердого тела зависит от площади опоры при неизменной силе давления.

Урок № 50.

Лабораторная работа № 11

«Измерение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело».

Цель работы:

1. обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело;

2. определить выталкивающую силу.

Оборудование:

1. динамометр;

2. штатив с муфтой и лапкой;

3. два тела разного объема;

4. стакан с водой;

5. стакан с насыщенным раствором соли в воде.

Ход работы.

1. Укрепите динамометр на штативе и подвесьте к нему на нити тело. Отметьте и запишите в таблице показание динамометра. Это будет вес тела в воздухе.

2. Подставьте стакан с водой и опускайте муфту с лапкой и динамометром, пока все тело не окажется под водой. Отметьте и запишите в таблице показание динамометра. Это будет вес тела в воде.

3. По полученным данным вычислите выталкивающую силу, действующую на тело.

4. Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли и снова определите выталкивающую силу, действующую на то же тело.

5. Подвесьте к динамометру тело другого объема и определите указанным способом выталкивающую силу, действующую на него в воде.

6. Результаты запишите в таблицу.

Жидкость

Вес тела в воздухе P, Н

Вес тела в жидкости P₁, Н

Выталкивающая сила F, Н (F= P-P₁)

P_V1

P_V2

P_{1 V1}

P_{1 V2}

F_V1

F_V2

Вода

Насыщенный раствор соли в воде

7. На основе выполненных опытов сделайте выводы: от каких величин зависит значение выталкивающей силы?

Урок № 52.

Лабораторная работа № 12

«Выяснение условий плавания тел».

Цель работы: на опыте выяснить условия, при которых тело плавает и при которых тонет.

Оборудование:

1. весы с разновесами;

2. измерительный цилиндр (мензурка);

3. пробирка-поплавок с пробкой;

4. проволочный крючок;

5. сухой песок;

6. фильтровальная бумага или сухая тряпка.

Ход работы

1. Насыпьте в пробирку столько песка, чтобы она, закрытая пробкой, плавала в мензурке с водой в вертикальном положении и часть ее находилась над поверхностью воды.

2. Определите выталкивающую силу, действующую на пробирку. Она равна весу воды, вытесненной пробиркой. Для нахождения этого веса определите сначала объем вытесненной воды. Для этого отметьте уровни воды в мензурке до и после погружения пробирки в воду. Зная объем вытесненной воды и плотность, вычислите ее вес.

3. Выньте пробирку из воды, протрите ее фильтровальной бумагой или тряпкой. Определите на весах массу пробирки с точностью до 1 г и рассчитайте силу тяжести, действующую на нее, она равна весу пробирки с песком в воздухе.

4. Насыпьте в пробирку еще немного песка. Вновь определите выталкивающую силу и силу тяжести. Проделайте это несколько раз, пока пробирка, закрытая пробкой, не утонет.

5. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. Отметьте, когда пробирка плавает и когда тонет или всплывает.

№ опыта

Выталкивающая сила, действующая на пробирку F, Н

F=gρ_жV

Вес пробирки с песком P, Н

P=mg

Поведение пробирки в воде

(плавает или тонет)

1.

2.

3.

6. Сделайте вывод об условии плавания тела в жидкости.

Урок № 60.

Лабораторная работа № 13

«Выяснение условия равновесия рычага».

Цель работы:

1. проверить на опыте, при каком соотношении сил и плеч рычаг находится в равновесии;

2. проверить на опыте правило моментов.

Оборудование:

1. рычаг на штативе;

2. набор грузов;

3. измерительная линейка;

4. динамометр.

Ход работы

1. Уравновесьте рычаг, вращая гайки на его концах так, чтобы он расположился горизонтально.

2. Подвесьте два груза на левой части рычага на расстоянии, равном 12 см от оси вращения. Опытным путем установите, на каком расстоянии вправо от оси вращения надо подвесить:

1. один груз;

2. два груза;

3. три груза, чтобы рычаг пришел в равновесие.

3. Считая, что каждый груз весит 1 Н, запишите данные и измеренные величины в таблицу.

№ опыта

Сила F₁ на левой части рычага, Н

Плечо ℓ₁, см

Сила F₂ на правой части рычага, Н

Плечо ℓ₂, см

Отношение сил и плеч

1.

2.

3.

4. Вычислите отношение сил и отношение плеч для каждого из опытов и полученные результаты запишите в последний столбик таблицы.

5. Проверьте, подтверждают ли результаты опытов условие равновесия рычага под действием приложенных к нему сил и правило моментов сил.

Дополнительное задание

Подвесьте три груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см.

С помощью динамометра определите, какую силу нужно приложить на расстоянии 15 см от оси вращения правее грузов, чтобы удерживать рычаг в равновесии.

Как направлены в этом случае силы, действующие на рычаг? Запишите длину плеч этих сил. Вычислите отношение сил и плеч этого случая и сделайте соответствующий вывод.

Урок № 63.

Лабораторная работа № 14

«Измерение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости».

Цель работы: убедиться на опыте в том, что полезная работа, выполненная с помощью простого механизма (наклонной плоскости), меньше полной.

Оборудование:

1. доска;

2. динамометр;

3. измерительная лента или линейка;

4. брусок;

5. штатив с муфтой и лапкой.

Ход работы

1. Определите с помощью динамометра вес бруска.

2. Закрепите доску в лапке штатива в наклонном положении.

3. Положите брусок на доску, прикрепив к нему динамометр.

4. Перемещайте брусок с постоянной скоростью вверх по наклонной доске.

5. Измерьте с помощью линейки путь S, который проделал брусок, и высоту наклонной плоскости h.

6. Измерьте силу тяги F.

7. Вычислите полезную работу по формуле A_п=Ph, а затраченную - по формуле A_з=FS.

8. Определите КПД наклонной плоскости: ·100 %.

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

h, м

P, Н

A_п, Дж

A_п=Ph

S, м

F, Н

A_з, Дж

A_з=FS

·100 %.

Дополнительное задание:

1. Используя «золотое правило» механики, рассчитайте, какой выигрыш в силе дает наклонная плоскость, если не учитывать трение.

2. Измените высоту наклонной плоскости и для нее определите полезную, полную работу и КПД.

Лабораторные работы, 7 класс

№ п/п

Название работы

Оборудование

Дата проведения

1

Измерение физических величин с учетом абсолютной погрешности

1. измерительный цилиндр (мензурка);

2. линейка;

3. термометр;

4. стакан с водой;

5. небольшая баночка;

6. пробирка;

7. пузырек.

2

Измерение размеров малых тел

1) линейка;

2) горох;

3) пшено;

4) иголка.

3

Изучение зависимости пути от време ни при прямолинейном равномерном движении. Измерение скорости

1) трубка стеклянная дли ной не менее 200 мм с во- дой (можно использовать трубку длиной 600 мм из оборудования на газовые законы), стеариновым ша- риком и тремя резиновы- ми кольцами (кольца от детских надувных шари- ков);

2) метроном (один на класс);

1. 3) линейка измерительная

4

Измерение массы тела на рычажных весах

1) весы с разновесами;

2) несколько небольших тел разной массы.

5

Измерение объема твердого тела

1) измерительный ци- линдр (мензурка);

2) тела неправильной фор мы небольшого объема (гайки, фарфоровые роли ки, кусочки металла и др.);

3) нитки.

6

Измерение плотности твердого тела

1) весы с разновесами;

2) измерительный ци- линдр (мензурка);

3) твердое тело, плот- ность которого надо опре делить;

4) нитка.

7

Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Измерение жесткости пружины

1) штатив с муфтами и лапкой;

2) спиральная пружина;

3) набор грузов, масса каждого по 0,1 кг;

4) линейка.

8

Исследование зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления

1) динамометр;

2) деревянный брусок;

3) деревянная линейка;

4) набор грузов.

9

Определение центра тяжести плоской пластины

1) линейка;

2) плоская пластина про- извольной формы;

3) отвес;

4) булавка;

5) штатив с лапкой и муф той;

6) пробка.

10

Измерение давления твердого тела на опору

1) динамометр;

2) линейка измеритель- ная;

3) брусок деревянный.

11

Измерение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело

1) динамометр;

2) штатив с муфтой и лап кой;

3) два тела разного объе- ма;

4) стакан с водой;

5) стакан с насыщенным раствором соли в воде.

12

Выяснение условий плавания тел

1) весы с разновесами;

2) измерительный ци- линдр (мензурка);

3) пробирка-поплавок с пробкой;

4) проволочный крючок;

5) сухой песок;

6) фильтровальная бумага или сухая тряпка.

13

Выяснение условия равновесия рычага

1) рычаг на штативе;

2) набор грузов;

3) измерительная линей- ка;

4) динамометр.

14

Измерение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости

1) доска;

2) динамометр;

3) измерительная лента или линейка;

4) брусок;

5) штатив с муфтой и лап кой.