Лабораторная работа №1. «Изучение закона отражения света» Цель работы Задача работы

Лабораторная работа №1.
«Изучение закона отражения света»
Цель работы: определить высоту предмета, доступ к которому невозможен, с помощью
плоского зеркала, и оценить правдоподобность полученного результата.
Задача работы: с помощью плоского зеркала определить высоту классной комнаты.
Оборудование: плоское зеркало, измерительная лента, мел.
Содержание и метод выполнения работы.
В солнечную погоду, измерив длины теней от высокого дерева и от предмета
известной высоты и используя закон прямолинейного распространения света, можно
рассчитать высоту дерева без её непосредственного измерения.
Аналогично можно использовать и законы отражения света. Если положить недалеко от
своих ног плоское зеркало так, чтобы видеть в нем вершину дерева, то, поскольку в
соответствии с законом отражения углы падения и отражения равны, из подобия
треугольников АВС и СDЕ можно записать выражение для высоты дерева H=(ah)/b.
Ход работы:
1. Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
2. Измерьте расстояние от пола до своих глаз. Для этого подойдите к доске и мелом
сделайте отметку на уровне своих глаз. Затем измерительной лентой измерьте
расстояние h от пола до этой отметки.
3. Положите плоское зеркало недалеко от своих ног, и отойдите от него на такое
расстояние, чтобы в центре зеркала увидеть ребро пространственного угла между
потолком и полом. Сделайте отметку на полу у центра своей подошвы. Измерьте
расстояние от центра зеркала до отметки на полу b.
4. Измерьте расстояние от стены до центра зеркала a.
5. Результаты измерений занести в подготовленную таблицу.
6. Выполнить ещё четыре подобных измерения, изменяя расстояние от стены до
плоского зеркала a.
7. Вычислите высоту классной комнаты для каждого опыта H.
8. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности методом среднего
арифметического.
9. Измерьте высоту потолка классной комнаты непосредственно измерительной
лентой.
Результатом
измерения
высоты
классной
комнаты
при
помощи
измерительной ленты, служит запись в виде: Hизм=Ho±∆H, где: Ho – отсчет по
прибору; ∆H – абсолютная погрешность измерения. В общем виде можно записать
выражение для расчёта абсолютной погрешности: H  2прибора  2отсчёта . Если на
шкале класс точности не обозначен, то абсолютная погрешность прибора
принимается равной половине цены деления наименьшего значения шкалы
прибора. Абсолютная погрешность отсчёта так же принимается равной половине
цены деления. Следовательно, абсолютная погрешность однократного измерения
высоты классной комнаты измерительной лентой равна:
H 
с
. Возможен вариант принятия абсолютной погрешности измерения
2
длины за цену деления линейки – как в заданиях тестовой части на ЕГЭ по
физике.
10. Сравните результаты, и сделайте вывод.
Таблица результатов измерений и вычислений
Расстояние
Расстояние
от ног до
от середины
Высота
погрешность
середины
плоского
классной
высоты
плоского
зеркала
комнаты
классной
зеркала
до стены
h
b
a
Н
Н
м
м
м
м
м
Расстояние
от пола
№
до своих
опыта
глаз
Абсолютная
комнаты
1
2
3
4
5
Среднее
n
Среднее значение высоты классной комнаты
Абсолютная погрешность высоты классной
комнаты
H ср 
H
i 1
n
i

H 1  H 2  ...  H 5
5
H i  H ср  H i 
n
Средняя абсолютная погрешность высоты
классной комнаты
Относительная погрешность
Расчётная высота
классной комнаты
Нижняя граница расчётной высоты классной
комнаты
H ср 
=
 H
H ср
H ср
i 1
n
i

H 1  H 2  ...  H 5

5
 100% 
Hрасч= H ср  H ср  м = (

)м
НГ(Hрасч)= H ср  H ср  м =
м
Верхняя граница расчётной высоты классной
комнаты
ВГ(Hрасч)= H ср  H ср  м =
м
Измеренная высота
классной комнаты
Нижняя граница измеренной высоты классной
комнаты
Hизм=(Ho±∆H) м = (

)м
НГ(Hизм)= H 0  H  м =
м
Верхняя граница измеренной высоты классной
ВГ(Hизм)= H 0  H  м =
комнаты
м
Числовая ось