Лабораторная работа № 13

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СЕМЕНОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНО- ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ТЕХНИКУМ
Методические указания
по выполнению
лабораторно- практических работ
Учебная дисциплина
Физика
основной профессиональной образовательной программы
по профессиям НПО технического профиля
2014
Автор:
преподаватель
физики
Семёновского
индустриально-
художественного техникума Яшина В.А.
Рецензент: методист
Семёновского индустриально- художественного
техникума Бабушкина Т.Н.
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение…………………………………………………………
5
2. Методика выполнения лабораторно -практических работ…
6
2.1
Подготовка к лабораторно- практическим работам
2.2
Сборка электрической цепи
2.3
Выполнение измерений и вычислений
2.4
Составление отчета
2.5
Инструкции по технике безопасности
2.6
Порядок выполнения работы
3. Описание лабораторно-практических работ…………………..9
Практическая
работа №1 «Исследование движения тела под действием
постоянной силы»
Практическая
работа№2
реактивного
«Изучение
закона
сохранения
импульса
и
движения»
Практическая работа№3 «Изучение закона охранение механической энергии
при движении тела под
Практическая
действием сил тяжести упругости»
работа№4
«Изучение
зависимости
периода
колебаний
нитяного маятника от длины нити»
Лабораторная работа № 5 «Определение относительной влажности воздуха»
Лабораторные работа №6
«Определение коэффициента поверхностного
натяжения»..
Лабораторная работа № 7 «Наблюдение роста кристаллов»
Практическая работа №8«Изучение закона Ома для участка цепи.»
Практическая работа №9 «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления
источника тока.»
Практическая работа № 10 «Изучение явления электромагнитной индукции»
Лабораторная работа№11 «Определение показателя преломления стекла»
Лабораторная работа № 12 «Изучение интерференции и дифракции света»
Лабораторная работа № 13 «Определение главного фокусного расстояния и
оптической силы линзы»
3
4.Список литературы………………………………………………40
5.Приложения…………………………………………..……….… 41
4
1.ВВЕДЕНИЕ
Курс «Физика» для средних специальных учебных заведений является
общеобразовательной дисциплиной и служит основой для изучения ряда
дисциплин, формирующих технологические компетенции.
Физика — наука экспериментальная, поэтому физический эксперимент
является корневой структурой физического образования. Лабораторные
работы проводятся с целью повторения, углубления, расширения и
обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и
совершенствования у учащихся экспериментальных умений; формирования у
них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом.
Составной частью современного научного познания является эксперимент,
отличающийся
от
наблюдения
активным
оперированием
реальными
объектами, позволяющий изолировать изучаемый объект или процесс от
побочных явлений или предметов.
Описание лабораторных работ составлено по традиционному принципу
с включением целей, теоретической и экспериментальной части работы с
примерами записи полученных результатов в виде таблиц и графиков.
Отдельно вынесены вопросы для самостоятельной проработки, приведен
перечень рекомендуемой литературы. В теоретической части описания
лабораторных работ сформулированы основные понятия и физические
законы по теме работы, приведено обоснование и вывод рабочих формул. В
экспериментальной части описания предлагается применение различных
методик определения характеристик физических систем или универсальных
физических постоянных, проверки физических законов.
Количество часов на лабораторные работы, определенных учебной
программой , составляет 26 часов. . На выполнение одной работы отводится
2 часа.
5
2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
2.1
ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
Подготовка к проведению лабораторных работ начинается в начале
теоретического изложения изучаемой темы на уроках физики и продолжается
по ходу её изучения при освоении материала на занятиях в техникуме и
работе над ним в ходе самостоятельной подготовки дома и в библиотеках.
Для качественного выполнения лабораторных работ студентам необходимо:
1) повторить теоретический материал по конспекту и учебникам;
2) ознакомиться с описанием лабораторной работы;
3) в специальной рабочей тетради записать название и номер работы,
перечень необходимого оборудования, подготовить схему или зарисовку
установки, таблицы для записи результатов измерений и вычислений,
подготовить миллиметровую бумагу и графический масштаб для построения
графиков;
4) выяснить цель работы, четко представить себе поставленную задачу
и способы её достижения, продумать ожидаемые результаты опытов;
5) ответить устно или письменно на контрольные вопросы по
изучаемой теме или решить ряд задач;
6) изучить порядок выполнения лабораторной работы. Подготовить
лабораторное оборудование к работе, если нужно собрать электрическую
схему. После проверки правильности собранной схемы преподавателем
можно начинать выполнение лабораторной работы.
2.2
При
СБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
сборке
электрических
цепей
требуется
придерживаться
следующих правил:
1) Проводить сборку цепи при отключенном источнике напряжения;
2) Вначале собирается последовательная цепь, а затем к ней
присоединяются параллельные участки;
6
3) Сборку цепи начинают с "+" источника, а заканчивают на
источнике напряжения;
4) При сборке цепей постоянного тока необходимо соблюдать
полярность включения электроизмерительных приборов. "+" приборов
необходимо подключать к "+" источника, а "-" приборов к "–" источника.
5) При выполнении лабораторных работ необходимо соблюдать
правила техники безопасности, быть аккуратным, бережно относиться к
оборудованию и приборам.
2.3 ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ
1) Выполните лабораторную работу. При этом будьте внимательны
при снятии показаний измерительных приборов. Старайтесь снять показания
точнее, без излишне грубого округления. Результаты измерений занесите в
таблицу.
2) Проведите вычисления искомых величин. При этом не нужно
оставлять лишние цифры после запятой.
3)
При
функциональную
построении
графиков
зависимость.
Аргумент
необходимо
(независимая
выяснить
переменная)
откладывается по горизонтальной оси, а функция – по вертикальной.
Необходимо правильно выбрать масштаб по осям координат. Масштаб не
должен быть слишком большим или слишком малым. В противном случае
график будет или очень маленьким, или очень большим. По осям координат
откладываются не произвольные числа, а числа кратные (1,2,3,4,5)*10 , где
К=0,1,2,…
4)
Сделать выводы по лабораторной работе.
2.4
СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Составление отчета - индивидуальная работа студента. Отчет является
документом о проделанном эксперименте, поэтому в нем должны быть
приведены все необходимые сведения для проверки результатов опытов и
7
расчетов. В отчет должны входить:
 цель работы;
 теория;
 оборудование;
 схема опыта, если она приводится;
 таблицы данных;
 применяемые формулы и расчеты по ним;
 графики зависимости при требовании в порядке выполнения
работы;
 выводы по результатам измерений и вычислений;
 ответы на контрольные вопросы или решения задач.
При выполнении всех вышеуказанных требований выполненная работа
зачитывается преподавателем автоматически, в противном случае зачет
производится по результатам собеседования с преподавателем.
2.5
ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Общие требования безопасности
 Перед
началом
выполнения
лабораторных
работ
по
физике
преподаватель проводит инструктаж по технике безопасности.
 Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ по физике
при личной записи об ознакомлении и росписи в "Журнале по технике
безопасности".
 В случае появления дыма, специфического запаха горелой изоляции,
студент должен выключить установку и немедленно сообщить о
произошедшем преподавателю.
Основные правила техники безопасности
 Проверить
исправность
оборудования,
приборов,
целостность
лабораторной посуды.
 При нагревании жидкости в приборе использовать специальные
держатели.
8
 Следить
за
исправностью
всех
креплений
в
приборах
и
приспособлениях.
 Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при
выполнении задания.
 Перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите её
описания, уясните ход её выполнения.
 Произведите сборку электрических цепей, переключения в них, монтаж
и ремонт электрических устройств только при отключении источника
питания. Запрещается подключать к электрической сети 220В приборы
и оборудование без разрешения преподавателя.
 При сборке электрических цепей избегать пересечений проводов
использования проводов без изоляции.
 Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах
проводов были наконечники.
 При сборке электрической цепи, провода располагайте аккуратно, а
наконечники плотно зажимайте клеммами.
 Выполняйте наблюдения и измерения, соблюдая осторожность, чтобы
случайно не прикоснуться к оголённым проводам (токоведущим
частям, находящимся под напряжением).
 Не оставлять без надзора невыключенные электрические устройства и
приборы.
 По окончании работы отключите источник электропитания, после чего
разберите электрическую цепь.
 Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся
под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и
сообщите об этом преподавателю.
 При получении травмы оказать первую помощь.
9
2.6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Предварительно повторить теоретический материал соответствующей
темы по учебнику или конспекту лекций.
2. Ознакомиться с содержанием лабораторной работы.
3. Проверить наличие на лабораторном столе необходимого оборудования.
4. Уяснить и точно соблюдать порядок и последовательность операций,
указанных в лабораторной работе.
5. Соблюдать все меры безопасности, указные в требованиях или
сообщенные преподавателю устно.
6. Внимательно следить за ходом опыта.
7. Все записи наблюдений и результаты измерений делать сразу же после
окончания опыта.
8. В случае неудачной постановки опыта или для более точного результата
опыт следует повторить.
9. После окончания работы привести в порядок рабочее место.
Отчет о выполнении лабораторной работы
1. Дата выполнения работы.
2. Номер работы и ее название.
3. Цель работы.
4. Приборы и материалы.
5. Теоретическая часть: краткие теоретические сведения, на
основании которых выполняется лабораторная работа.
6. Практическая часть: схемы, чертежи, таблица результатов,
расчеты, графики, рисунки.
7. Вычисление погрешности измерений (по мере необходимости).
8. Вывод.
9. Ответы на контрольные вопросы.
10
Практическая работа №1
«Исследование движения тела под действием постоянной силы»
Цель: убедиться в равноускоренном характере движения тела по наклонной
плоскости и определить его ускорение и мгновенную скорость.
Оборудование: штатив, направляющая рейка, брусок, секундомер,
измерительная лента
Теория

Fтр.

N

mg
При движении с ускорением, (если v0=0 )
должно выполняться соотношение
a t2
S 
2
S 2 t 22  t 2 
  
S1 t12  t1 
2
Если эта закономерность выполняется для измеренных в работе модулей
векторов перемещений, то это и будет доказательством того, что движение
бруска по наклонной плоскости является равноускоренным.
2S
a

Ускорение вычисляем по формуле:
t2 ;
Зная ускорение а, мы можем определить мгновенную скорость v по формуле:
11
Порядок выполнения работы
1. Установить направляющую рейку при помощи штатива под углом 300
( h=22 см).
2. Брусок устанавливаем на направляющую рейку
3. Отпустить брусок и измеряем перемещение бруска за определенные
промежутки времени . Результаты измерений записать в таблицу
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
t
S,
мм
а
м/с
S 2 t 22  t 2 
2.Производим вычисления: S  2   t 
t1  1 
1
2
3.Проверяем закономерность:
4.Сравниваем полученную закономерность с теоретической , делаем вывод о
характере движения
2S
a

5. Определить ускорения движения бруска по формуле
t2
Результаты заносим в таблицу.
6.Находим среднее значение ускорения аср.=
7.Определить мгновенную скорость бруска в разные моменты времени по
формуле
Расчеты провести для любых трех значений времени и соответствующих ему
ускорений
8.Построить график зависимости мгновенной скорости от времени.
12
9.По графику сделать вывод о характере движения
10. Построить график зависимости координаты х бруска от времени.
11.По графику сделать вывод о характере движения
Контрольные вопросы
1. Что такое ускорение и для чего его нужно знать?
2. Что такое равноускоренное движение?
3. Чем отличается график скорости равномерного прямолинейного
движения от графика скорости равноускоренного движения?
4. При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72
км/ч, остановился через 5 с. Найти тормозной путь. Почему нельзя
переходить дорогу перед близко идущим транспортом?
13
Практическая работа №2
«Изучение закона сохранения импульса»
Цель работы: Рассчитать импульсы тел до и после столкновения и
убедиться, что при этом выполняется закон сохранения импульса
Оборудование: два стальных шарика на длинных подвесах, линейка
измерительная, штатив лабораторный, весы с разновесом.
Теория
В данной работе исследуют изменение импульсов двух шаров, которое
происходит в результате их центрального столкновения. Для упрощения измерений процесс их соударения рассматривают в системе отсчета, относительно которой один из шаров до удара покоился. Массы шаров подобраны
так, что после удара они будут двигаться в ту же сторону, куда двигался один
из них. В этих условиях закон сохранения импульса для двух шаров можно
записать в алгебраической форме:
m1υ1=m1 υ11+m υ21 (2).
Массу шаров измеряем с помощью весов. Скорость вычисляем по формуле
υ1= S0
υ´1= S1
υ´2= S2
где:
S0, S1 – максимальные отклонения первого шара до и после удара;
S2 - максимальные отклонения второго шара после удара;
14
Порядок выполнения работы
1. Приготовьте
таблицу
для
записи
результатов
измерений
и
вычислений.
№
m1,
m2,
L,
S0,
S1,
S2,
υ1 ,
υ´1, υ´2,
опыта
кг
кг
м
м
м
м
м/с м/с м/с кг*м/с кг*м/с кг*м/с
mυ1,
mυ´1,
mυ´2,
1.
2.
3.
2.
Определите массы шаров m1 и m2 и измерьте длину их подвеса L.
3.
Отрегулируйте подвеску шаров так чтобы их центры и точка касания
находилась на одной горизонтальной прямой. Отклоните шар большей
массы на5 – 7см. от положения равновесия S0 и затем отпустите его,
заметьте максимальное отклонение шаров S1 и S2 после удара.
4.
Повторите
опыт
3
раза
и
найдите
среднее
значение
отклонений S1 и S2.
5.
Используя среднее значение отклонений S0, S1, S2, полученных в
опыте; вычислите скорости шаров υ1, υ´1, υ´2 и их импульсы.
6.
Результат измерений и вычислений занесите в таблицу.
7.
Сравните импульс шара до удара с суммой импульсов шаров после
удара и сделайте вывод о выполнении закона сохранения импульса.
15
Практическая работа № 3
«Изучение закона сохранения механической энергии при движении тела
под действием сил тяжести и упругости.»
Цель работы: сравнить две величины—уменьшение потенциальной энергии
прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение
потенциальной энергии растянутой пружины.
Оборудование:динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м;
линейка измерительная;груз из набора по механике; масса груза равна (0,100
±0,002) кг,фиксатор; штатив с муфтой и лапкой.
Для работы используется установка, показанная на рисунке 1. Она
представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором 1.
Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком.
Фиксатор (в увеличенном масштабе он показан отдельно — помечен цифрой
2) — это легкая пластинка из пробки (размерами 5 х 7 х 1,5 мм), прорезанная
ножом до ее центра. Ее насаживают на проволочный стержень динамометра.
Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но
трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не
падал вниз. В этом нужно убедиться перед началом работы. Для этого
фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе.
Затем растягивают и отпускают.
16
Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая
этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до
фиксатора.
Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не
была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к
поверхности стола равна mgH. При падении груза (опускание на расстояние x
= h) потенциальная энергия груза уменьшится на Е1= mqh,
а энергия пружины при ее деформации увеличивается на E2= kx2/2
Порядок выполнения работы
1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.
2. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у
скобы.
3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по
положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х
пружины.
4. Повторите опыт пять раз.
5. Подсчитайте Е1ср.= mqhср. и E2ср.= kx ср.2/2
6. Результаты занесите в таблицу:
№ опыта
h = xmax , м
h cр= xср., м
Е1 ср.,Дж
Е2 ср.,Дж
1
2
3
4
5
7. Сравните отношение Е1 ср./ Е2 ср.с единицей и сделайте вывод о
погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.
17
Лабораторная работа № 4
«Исследование зависимости периода свободных колебаний нитяного
маятника от его длины»
Цель работы: выяснить, как зависят период свободных колебаний нитяного
маятника от его длины, выяснить, какая математическая зависимость
существует между длиной маятника и периодом его колебаний.
Оборудование: штатив муфтой и лапкой; шарик с прикрепленной к нему
нитью длиной 130 см, протянутой сквозь кусочек резины; часы с секундной
стрелкой, измерительная лента
Теоретический материал
Свободные колебания- это колебания происходящие под действием
внутренних сил. Период колебаний –это время одного полного колебания .
Для расчета периода колебаний нужно измерить промежуток
времени t. за который маятник совершит N колебаний .По
формуле T= t/ N рассчитать период колебаний.
Порядок выполнения работы
1. Укрепите кусочек резины с висящим на нем маятником в лапке
штатива, как показано на рисунке. При этом длина маятника
должна быть равна 5 см, как указано в таблице для первого опыта. Длину
маятника измеряйте так, как показано на рисунке, т. е. от точки подвеса до
середины шарика
2. 2. Отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду
3. (1—2 см) и отпустите. Измерьте промежуток времени t, за который маятник
совершит 30 полных колебаний. Результаты измерений запишите в таблицу.
4.Перечертите в тетрадь таблицу для записи результатов измерений и
вычислений.
18
№ п/п
l(см)
N
1
5
30
2
20
30
3
45
30
4
80
30
5
125
30
t(с)
T ( с)
ν(Гц)
5.. Проведите остальные четыре опыта так же, как и первый. При этом
длину l маятника каждый раз устанавливайте в соответствии с ее значением,
указанным в таблице для данного опыта.
6. Для каждого из пяти опытов вычислите и запишите в таблицу значения
периода Т колебаний маятника.
7. Для каждого из пяти опытов рассчитайте значения частоты ν колебаний
маятника по формуле: v = 1/T или v = N/t. Полученные результаты внесите в
таблицу.
8. Сделайте выводы о том, как зависят период и частота свободных
колебаний маятника от его длины. Запишите эти выводы.
Дополнительное задание
1. Перечертите в тетрадь таблицу
T2/T1 = T3/T1 = T4/T1 = T5/T1 =
l2/l1 =
l3/l1 =
l4/l1 =
l5/l1 =
2. Пользуясь данными таблицы.из основной работы вычислите и запишите
приведенные в таблице отношения периодов и длин (при вычислении
отношений периодов округляйте результаты до целых чисел).
3. Сравните результаты всех четырех столбцов таблицы и постарайтесь найти
в них общую закономерность. На основании этого выберите из пяти
приведенных ниже равенств те, которые верно отражают зависимость между
периодом колебаний маятника Т и его длиной l:
19
где k может принимать следующие значения: 2, 3, 4, 5.
Контрольные вопросы
1. Из пяти приведенных ниже утверждений выберите верное.
При увеличении длины нити маятника в 4 раза период его колебаний:
a.
увеличивается в 4 раза;
b.
уменьшается в 4 раза;
c.
увеличивается в 2 раза;
d.
уменьшается в 2 раза;
e.
увеличивается в 16 раз.
2.Что называется математическим маятником?.
3.Что называется механическим колебанием?.
4.Чтобы помочь шоферу вытащить автомобиль, застрявший в грязи,
несколько человек
раскачивают автомобиль, причем толчки, как правило, производятся по
команде. Важно ли, через какие промежутки времени подавать команду?
4. Математический маятник за 10 с совершил 20 полных колебаний.
Найти период колебаний.
20
Лабораторная работа № 5
«Измерение относительной влажности воздуха»
Цель работы : Измерить относительную влажность воздуха с помощью
термометра
Оборудование: Термометр, кусочек ткани ( марли, бинта), сосуд с водой
комнатной температуры, психрометрическая таблица
Теория
Относительна влажность – это отношение абсолютной влажности к
давлению насыщенного пара при данной температуре. Определяется
влажность с помощью психрометра с использованием психрометрической
таблицы.
Порядок выполнения работы
1. Измерьте температуру воздуха в классе : t сух.
2. Смочите кусочек ткани в стакане с водой и оберните им резервуар
термометра. Подержите влажный термометр некоторое время в воздухе. Как
только понижение температуры прекратиться , запишите показания
термометра: t вл.
3.Найдите разность показаний сухого и влажного термометра и помощью
психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в
классе.
4.Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу
tсух,0 С
t вл.,0 С
Δ t, 0 С
φ,%
21
Вывод:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
______________________________________________________
Контрольные вопросы:
22
Практическая работа №9
«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.»
Цель: Измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока,
объяснить причину отличия измеренного значения ЭДС от номинального
значения.
Оборудование: Источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ,
соединительные провода.
Теория
Для поддержания тока в проводнике необходимо, чтобы разность
потенциалов (напряжение) на его концах была неизменной. Для этого
используется источник тока. Разность потенциалов на его полюсах образуется
вследствие разделения зарядов на положительные и отрицательные внутри
источника тока. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние
силы(силы не электрического происхождения: сила Лоренца, силы химической
природы). Величина, измеряемая работой, совершаемой сторонними силами
при перемещении единичного положительного заряда внутри источника тока,
называется электродвижущей силой источника тока(ЭДС) Е=А/q (1)
Единица измерения ЭДС вольт (В). 1В - это ЭДС такого источников в котором
для перемещения(разделения)заряда 1Кл сторонние силы совершают работу
1Дж. Когда цепь замкнута, то разделенные в источнике тока заряды образуют
электрическое поле которое перемещает заряды во внешней цепи. Внутри
источника тока заряды движутся навстречу электрическому полю под
действием сторонних сил. Таким образом, энергия, запасенная в источнике тока,
расходуется на работу по перемещению заряда во внешней и внутренней цепях с
сопротивлениями R и г.
Е=ІR+Іг =Uвн+Іг (2)
Из последнего выражения следует, что если сила тока в цепи равна нулю (цепь
разомкнута), то Е= U
вн..,
т.е. ЭДС источника равна напряжению на полюсах
23
разомкнутого источника тока. Зная ЭДС источника тока, напряжение на
внешнем участке при замкнутой цепи и ЭДС источника, можно найти
внутреннее сопротивление источника тока
г= (Е-U вн.)/І
(3)
Ход работы:
1) Собрать цепь:
А
2) Снять показания
V
с амперметра и вольтметра. Результаты занести в
таблицу.
3) Разомкнуть ключ. Снять показания с вольтметра (ЭДС). Результат занести
в таблицу. Сравнить измеренное значение ЭДС с номинальным значением: ε
ном .
4) Рассчитать внутреннее сопротивление источника тока, используя закон
Ома для полной цепи: I = ε /(R + r).
I . (R + r) = ε; I . R + I . r = ε; U + I . r = ε; I . r = ε – U;
ε–U
r=
I
24
5) Результат занести в таблицу:
I, А
U, В
ε, В
r, Ом
6) Сделать вывод.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Что такое ЭДС источника тока?
2. ЭДС источника тока 1В.Что это означает?
3. Какие силы совершают работу по перемещению зарядов во внутренней цепи?
Назовите эти силы.
4. Для перемещения заряда 5 Кл внутри источника тока совершается работа 10
Дж.
Чему равна ЭДС источника?.
5. Два источника тока соединяются последовательно. Для перемещения
заряда
2Кл
внутри источников совершается работа 2 и 4 Дж. Найти ЭДС этой батареи.
Вариант 2
1. Что такое напряжение?
2. Напряжение на участке цепи 1В. Что это означает?
3. Какие силы перемещают заряды во внешней цепи?
4. Для перемещения заряда 1 Кл во внешней цепи совершается работа 20 Дж.
Чему равно напряжение на этом участке?
5. Два резистора соединяются последовательно .Для перемещения заряда 5Кл
по этим резисторам совершается работа 5 и 10 Дж. Найти напряжение на
концах этих резистор
25
Практическая работа №10
«Изучение явления электромагнитной индукции»
Цель работы: Проверить на опыте зависимость ЭДС индукции от скорости
изменения магнитного поля
Оборудование: миллиамперметр, постоянный магнит, катушка-моток
Теория
Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831
году. Электромагнитная индукция - явление возникновения индукционного
тока в замкнутой цепи при изменении магнитного потока сквозь этот контур.
Закон электромагнитной индукции : Э.Д.С индукции ε
инд
в замкнутом
контуре равна скорости изменения магнитного потока Ф через поверхность,
ограниченную контуром.
ε инд = - Δ Ф / Δ t или ε инд = - Ф '(t) - Для контура; (1)
εинд = - Δ Ψ / Δ t или εинд = - Ψ '(t) - для катушки, (2)
где Ψ = ωФ - потокосцепление ( Вб ) (ω - число витков катушки).
Знак минус в формулах показывает, что индукционный ток всегда имеет такое
направление, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению
внешнего магнитного поля. Этот вывод носит название правила Ленца. Э.Д.С
индукции, возникающей при движении проводника в магнитном поле,
пропорциональна индукции В магнитного поля, скорости
движения ν
проводника, его длине ℓ и синусу угла α , образованного векторами В и ν.
ε инд =Вνℓsinα
(3)
Для определения направления индукционного тока при движении
проводника в магнитном поле пользуются правилом правой руки : правую
руку располагают так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а
большой отогнутый палец показывал направление движения
проводника.
Тогда четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.
26
Порядок проведения работы
1.Подключите
катушку к гнездам
миллиамперметра
2.Удерживая катушку
одной рукой, а магнит
другой ,приближайте и удаляйте магнит к катушке. По показаниям
миллиамперметра установите, как величина индукционного тока зависит от
скорости изменения магнитного поля
3. Удерживая катушку одной рукой, а магнит другой ,приближайте и
удаляйте катушку к магниту . По показаниям миллиамперметра установите,
как величина индукционного тока
зависит от скорости изменения
магнитного поля
4.Повторите опыт с одновременным движением катушки и магнита
5.Установите, зависит ли направление индукционного тока от полюсов
магнита
6.Определите направление намотки провода в катушке , направление тока в
ней и направление магнитного поля магнита, проверьте справедливость
правила Ленца
7.Зарисуйте схемы проведенных опытов. Укажите направление силовых
линий внешнего магнитного поля ( В), направление линий магнитной
индукции ( В1 ) индукционного тока , направление индукционного тока
8. Подготовьте для отчета таблицу и по мере проведения опытов заполните
её.
27
Направления
отклонения
Показания
№ Действия
п/п
магнитом
с миллии амперметра,
катушкой
мА
стрелки
миллиамперметра
(вправо,
Направление
индукционного тока
(по правилу Ленца)
влево или не
откланяется)
1
Быстро
вставить
магнит в катушку
северным
полюсом
2
Оставить магнит в
катушке
неподвижным
после опыта 1
3
Быстро вытащить
магнит
из
катушки
4
Быстро
приблизить
катушку
к
северному полюсу
магнита
28
5
Оставить катушку
неподвижной
после опыта 4
6
Быстро вытащить
катушку
от
северного полюса
магнита
7
Медленно
вставить
в
катушку
магнит
северным
полюсом
8
Медленно
вытащить магнит
из катушки
9
Быстро вставить в
катушку
2
магнита
северными
полюсами
10 Быстро
вставить
магнит в катушку
южным полюсом
11 Быстро вытащить
магнит
катушки
из
после
29
опыта 10
12 Быстро вставить в
катушку
2
магнита южными
полюсами
Записать общий вывод по работе на основе проведённых наблюдений.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Одинаковую ли работу нужно совершить для того, чтобы вставить магнит
в катушку, когда ее обмотка замкнута и когда разомкнута?
2. Всегда ли при изменении потока магнитной индукции в проводящем
контуре в нем возникает э.д.с.
3.Замкнутое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно:
вдоль линий магнитной индукции; перпендикулярно к ним. Возникнет ли в
кольце индукционный ток?
4.Как надо перемещать в магнитном поле Земли замкнутый проволочный
прямоугольник, чтобы в нем наводился ток?
5.Верно ли утверждение, что электромагнит не действует на медную
пластинку?
Вариант 2
1. Два одинаковых магнита одновременно начинают падать с одной и той
же высоты через закрепленные проводящие кольца. Первый - через
замкнутое кольцо, второй - через разомкнутое. Какой магнит упадет раньше?
Почему?
2. Проводящий
контур
движется
поступательно
в
магнитном
поле:
однородном; неоднородном. Возникает ли э.д.с. индукции в этих случаях?
3. Всегда ли при изменении магнитной индукции в проводящем контуре,
30
расположенном перпендикулярно к линиям магнитной индукции, в нем
возникает э.д.с. индукции? индукционный ток?
4. Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник
лучше брать в виде катушки, а не в виде прямолинейного провода?
5. Усовершенствованные телефонные (радио) наушники используют как
телефон и как микрофон. Объясните действие радионаушника в качестве
микрофона.
31
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11
«Определение показателя преломления стекла»
Цель работы: научиться на практике рассчитывать показатель преломления
стекла.
Оборудование
1. Стеклянная пластинка с двумя параллельными гранями.
2. Транспортир.
3. Линейка.
4. Два цветных карандаша.
5. Таблица синусов.
Теория
Изменение скорости и направления распространения света на границе
раздела двух прозрачных сред различной оптической плотности называют
преломлением света. При этом свет меняет свое направление. Преломление
света подчиняется следующим законам'.
Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть
величина постоянная для двух данных сред и называется относительным
показателем преломления второй среды относительно первой:
n = sin α / sin β (1)
Луч
падающий
и
луч
преломленный, а также
перпендикуляр,
проведенный через точку падения луча к границе двух сред, лежат в одной
плоскости.
Ход работы
1. На листе тетради провести две параллельные линии разного цвета на
расстоянии 0,5-1,5 см друг от друга.
2. Положить
на
плоскопараллельную
чтобы
линии
эти
линии
пластинку
входили
в
одну
так,
из
параллельных граней.
32
3. Поворачивать пластинку так, чтобы начало одной цветной линии совпало с
продолжением линии другого цвета.
4. Обвести параллельные грани пластинки, это и будет граница раздела двух
сред (см. рисунок1).
5. Снять пластинку с листа бумаги, прочертить ход преломленного луча в
пластинке.
6. Провести перпендикуляр к границе раздела двух сред «воздух-стекло» через
точку падения светового луча (к одной из параллельных граней).
7. Отметить и измерить транспортиром угол падения светового луча.
8. Отметить и измерить транспортиром угол преломления светового луча.
9. По формуле (1) вычислить показатель преломления стекла.
10. Всего проделать 3 таких опыта, меняя расстояния между двумя
разноцветными линиями.
11. Рассчитать абсолютную погрешность вычислений для каждого опыта
Δn= | n
табл-n|
, где для стекла n
табл
=
1,5
12. Рассчитать относительную погрешность вычислений для каждого опыта.
δn= Δn .100% /nтабл
13. Результаты измерений и вычислений записать в отчет по лабораторной
работе.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного
показа
теля?
2. На чем основано явление рефракции в атмосфере7
3. Почему, сидя у костра, мы видим предметы по другую сторону костра
колеблю
щимися?
33
4. Показатель преломления алмаза 2,4. Чему равна скорость света в алмазе?
5. Почему изменяется направление луча света при его переходе из одной
прозрачной
среды в другую?
Вариант 2
1. В чем сущность явления преломления света и какова причина этого явления?
2. В каких случаях свет на границе раздела двух прозрачных сред не
преломляется?
3. Покажите на чертеже ход луча и стекла в воду?
4. Что можно сказать о длине и частоте светового луча при переходе его из
воздуха в алмаз?
5. Показатель преломления воды 1,33. Чему равна скорость света в воде?
34
Лабораторная работа № 12
Наблюдение интерференции и дифракции света
Цель работы: экспериментально изучить явление интерференции и
дифракции.
Оборудование: электрическая лампа с прямой нитью накала (одна на класс),
две стеклянные пластинки, стеклянная трубка, мыльная вода, компакт-диск,
капроновая ткань.
Описание работы:
Обычно
интерференция
наблюдается
при
наложении
волн,
испущенных одним и тем же источником света, пришедших в данную точку
разными путями.
Вследствие
дифракции
свет
отклоняется
от
прямолинейного
распространения (например, близи краев препятствий).
Ход работы:
Опыт 1. С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь и
внимательно рассмотрите его. При освещении его
белым светом наблюдайте 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 две стеклянные пластинки,
сложите вместе и сожмите пальцами. Из-за не идеальности
формы
соприкасающихся
поверхностей
между
пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты.
35
при отражении света от поверхностей пластин, образующих зазор, возникают
яркие радужные полосы – кольцеобразные или неправильной формы. При
изменении силы, сжимающей пластинки, изменяются расположение и форма
полос. Зарисуйте увиденные вами картинки.
Ответьте на вопросы:
1. Почему в местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие
радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?
2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение
интерференционных полос?
Опыт 3.
Рассмотрите внимательно под разными углами
поверхность
компакт-диска
производится
запись).
Объясните
Что
наблюдаемые
(на
вы
явления.
которую
наблюдаете?
Опишите
интерференционную
картину.
Опыт 4.
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.
Объясните
наблюдаемые явления.
Запишите выводы. Укажите, в каких из проделанных вами опытов
наблюдалось явление интерференции, а в каких дифракции.
Контрольные вопросы:
1. Что такое свет?
36
2. Кем было доказано, что свет – это электромагнитная волна?
3. Что называют интерференцией света? Каковы условия максимума и
минимума при интерференции?
4. Могут
ли
интерферировать
световые
волны
идущие
от
двух
электрических ламп накаливания? Почему?
5. Что называют дифракцией света?
6. Зависит ли положение главных дифракционных максимумов от числа
щелей решетки?
37
Лабораторная работа № 13
«Определение фокусного расстояния и оптической силы тонкой
собирающей линзы»
Цель работы:
вычислить оптическую силу и определить
фокусное
расстояние тонкой собирающей линзы с помощью формулы тонкой линзы.
Оборудование: собирающая линза на подставке, экран, источник света,
мерная лента.
Теория
Порядок выполнения работы
1. Расположив линзу между источником света и экраном, получите на
экране четкое уменьшенное изображение источника света.
2. Измерьте расстояние d от источника света до линзы и расстояние f от
линзы до экрана.
3. Передвигая линзу, получите на экране четкое увеличенное изображение
источника света.
4. Снова измерьте расстояние d от источника света до линзы и расстояние f
от линзы до экрана.
5.Используя соответствующие формулы, вычислите оптическую силу линзы
D и фокусное расстояние F. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Номер опыта
f, м
d, м
F, м
D, дптр
1.
2.
38
6. Сравните полученное вами значение оптической силы линзы с ее
значением,
приведенным
в паспорте.
Назовите
причину возможного
расхождения.
7. Сделайте вывод.
39
4.Список использованных источников
Основные источники:
1.Дмитриева В.Ф.Физика для профессий технического профиля.М.Академия, 2011.
2. Мякишев Г.Я. Физика. 10 кл. .: Учебник для общеобразовательных
учебных заведений – М.Просвещение, 2010.
3. Мякишев Г.Я. Физика. 11кл. Учебник для общеобразовательных
учебных заведений – М.Просвещение, 2010
4Рымкевич А.М. Сборник задач по физике для 10-11 классов. «Дрофа»
2006.
Дополнительная литература:
1. Генденштейн Л.Э. Дик Ю.И. Физика. Учебник для 11 кл. –
М.Мнемозина, 2010.
2. Генденштейн Л.Э. Дик Ю.И. Физика. Учебник для 10 кл. – М.
Мнемозина,, 2009.
3. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразовательных
учебных заведений. – М.Дрофа, 2010.
4. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных
учебных заведений. – М.Дрофа, 2010
5. Генденштейн Л.Э. Физика. Задачник 10 класс. М. Мнемозина,, 2009.
6. Волков В.А. Поурочные разработки по физике 10 класс .М.
ВАКО,2007
7. Волков В.А. Поурочные разработки по физике 10 класс .М.
ВАКО,2007
8. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.Физика 10 класс. Механика. М.Дрофа,2006
9. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.Физика 10 класс. Молекулярная физика.
Термодинамика. М.Дрофа,2006
10.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.Физика 10 класс. Электродинамика.
М.Дрофа,2006
40
11.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.Физика 11 класс. Оптика.Квантовая
физика. М.Дрофа,2006
ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
1.http://www.researcher.ru/ интернет-портал «Исследовательская деятельность
школьников»
2.http://www.1september.ru/ издательский дом «Первое сентября»
3.http://www.it-n.ru/ сеть творческих учителей
4.http://en.edu.ru естественно -научный портал
5.http://www.km.ru мультипортал KM.RU
6.http://www.vschool.ru/ Виртуальная школа KM. ru
7.http://www.allbest.ru/union/ Союз образовательных сайтов - проекта Allbest.
ru.
8.http://www.vavilon.ru/ Государственная публичная научно–техническая
библиотека России
41
5.Приложения
Оценка лабораторно-практических работ
Оценка 5 ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с
соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и
измерений;
самостоятельно
и
рационально
монтирует
необходимое
оборудование; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих
получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил
техники безопасности; правильно и аккуратно выполняет все записи,
таблицы, рисунки. Чертежи, графики, вычисления; правильно выполняет
анализ погрешностей.
Оценка 4 ставится, если выполнены требования к оценке 5, но было
допущено два-три недочета, не более одной негрубой ошибки и одного
недочета.
Оценка 3 ставится, если работа выполнена не полностью, но объем
выполненной её части позволяет получить правильный результат и вывод;
или если в ходе проведения опыта и измерения были допущены ошибки.
Оценка 2 ставится, если работа выполнена не полностью или объем
выполненной части работ не позволяет сделать правильных выводов; или
если
опыты,
измерения,
вычисления,
наблюдения
производились
неправильно.
Перечень ошибок
Грубые ошибки
1.
Незнание определений основных понятий, законов, правил, основных
положений
теории,
формул,
общепринятых
символов
обозначения
физических величии, единиц их измерения.
2.
Неумение выделить в ответе главное.
3.
Неумение применять знания для решения задач и объяснения
физических явлений; неправильно сформулированные вопросы задачи или
неверные объяснения хода ее решения; незнание приемов решения задач,
42
аналогичных
ранее
решенным
в
классе,
ошибки,
показывающие
неправильное понимание условия задачи или неправильное истолкование
решения.
4.
Неумение читать и строить графики и принципиальные схемы.
5.
Неумение
подготовить
к
работе
установку
или
лабораторное
оборудование, провести опыт, необходимые расчеты, или использовать
полученные данные для выводов.
6.
Небрежное
отношение
к
лабораторному
оборудованию
и
измерительным приборам.
7.
Неумение определить показание измерительного прибора.
8.
Нарушение требований правил безопасного труда при выполнении
эксперимента.
Негрубые ошибки
1.
Неточности формулировок, определений, понятий, законов, теорий,
вызванные неполнотой охвата основных признаков определяемого понятия,
ошибки, вызванные несоблюдением условий проведении опыта или
измерений.
2.
Ошибки в условных обозначениях на принципиальных схемах,
неточности чертежей, графиков, схем.
3.
Пропуск или неточное написание наименований единиц физических
величин.
4.
Нерациональный выбор хода решения.
Недочеты
1.
Нерациональные записи при вычислениях, нерациональные приемы
вычислении, преобразований и решений задач.
2.
Арифметические ошибки в вычислениях, если эти ошибки грубо не
искажают реальность полученного результата.
3.
Отдельные погрешности в формулировке вопроса или ответа.
4.
Небрежное выполнение записей, чертежей, схем, графиков.
5.
Орфографические и пунктуационные ошибки.
43
Психрометрическая
таблица
Показания
сухого
термометра
Разность показаний сухого и влажного термометров
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-
-
-
Относительная влажность,%
0
100
81
63
45
28
11
-
-
2
100
84
68
51
35
20
4
100
85
70
56
42
28
14
6
100
86
73
60
47
35
23
10
8
100
87
75
63
51
40
28
18
7
10
100
88
76
65
54
44
34
24
14
5
12
100
89
78
68
57
48
38
29
20
11
14
100
89
79
70
60
51
42
34
25
17
9
16
100
90
81
71
62
54
46
37
30
22
15
18
100
91
82
73
65
56
49
41
34
27
20
20
100
91
83
74
66
59
51
44
37
30
24
22
100
92
83
76
68
61
54
47
40
34
28
24
100
92
84
77
69
62
56
49
43
37
31
26
100
92
85
78
71
64
58
51
46
40
34
28
100
93
85
78
72
65
59
53
48
42
37
44
30
100
93
86
79
73
67
61
55
50
44
39
Зависимость давления Р и плотности ρ насыщенного пара от
температуры
t,0С
Р,кПа
ρ ,г/м3
t,0
Р, кПа
ρ ,г/м3
-5
0,40
3,2
11
1,33
10,0
0
0,61
4,8
12
1,40
10,7
1
0,65
5,2
13
1,49
11,4
2
0,71
5,6
14
1,60
12,1
3
0,76
6,0
15
1,71
12,8
4
0,81
6,4
16
1,81
13,6
5
0,88
6,8
17
1,93
14,5
6
0,93
7,3
18
2,07
15,4
7
1,0
7,8
19
2,20
16,3
8
1,06
8,3
20
2,33
17,3
45
9
1,14
8,8
25
3,17
23,0
10
1,23
9,4
50
12,3
83,0
Плотность жидкостей, ρ × 103 кг/м3
Вода
1
Масло
0,9
Глицерин
1,25
Ртуть
13,6
Керосин
0,8
Спирт
0,8
Плотность газов при н/у, кг/м3
Азот
1,25
Воздух
1,29
Аргон
1,78
Гелий
0,18
Водород
0,09
Кислород
1,43
Плотность твердых веществ,× 103 кг/м3
Алюминий
2,7
Медь
8,8
Вольфрам
19,5
Никель
8,8
Железо( сталь)
7,85
Нихром
8,4
Константан
8,9
Фарфор
2,3
Лёд
0,92
Серебро
10,5
46
Олово
7,3
Свинец
11,3
Удельная теплота плавления, λ ,кДж/кг
Лёд
330
Олово
59
Свинец
25
Серебро
87
Медь
180
Алюминий
0,89
Сталь
0,46
Удельная теплота парообразования r, МДж/кг
Вода
2,3
Ртуть
0,29
Эфир
0,7
Спирт
0,85
Удельная теплоёмкость c, кДж / (кг. К)
Вода
4,2
Нихром
2,2
Лёд
2,1
Медь
0,38
Свинец
0,13
Спирт
2,4
Водород
14,3
Кислород
0,913
Поверхностное натяжение жидкостей (при 200 )σ,Н/м
Вода
0,072
Спирт
0,022
Глицерин
0,066
Мыльный раствор
0,04
Диэлектрическая проницаемость,ε
47
Парафин
2,0
Трансформаторное масло
2,2
Слюда
6,0
Стекло
7,0
Вода
81,0
Спирт
26,0
Модуль упругости (Модуль Юнга) Е, 1010 Н/м2
Алюминий
7,0
Медь
12,98
Вольфрам
41,1
Никель
20,4
Железо
22,0
Лёд
0,28
Константан
21,0
Латунь
10
Свинец
1,7
Серебро
8
(сталь)
Показатель преломления,n
Алмаз
2,42
Стекло
1,57
Вода
1,33
Кварц
1,54
Лёд
1,31
Глицерин
1,47
Воздух
1,00
Спирт
1,36
Удельное сопротивление ρ, 10-8 Ом.м
Вольфрам
5,5
Медь
1,7
Железо
9,8
Серебро
1,6
Нихром
110,0
Алюминий
2,9
48
Сталь
12
Латунь
7,1
Работа выхода электронов из металла А, эВ
Алюминий
3,7
Платина
6,3
Вольфрам
4,5
Цезий
1,8
Литий
2,3
Цинк
4,0
Медь
4,3
Серебро
4,3
Оксид бария
1,0
Калий
2,2
Температура кипения, t0 C
Вода
100
Спирт
78
Ртуть
357
Температура плавления, t0C
Алюминий
660
Свинец
327
Лёд
0
Серебро
961
Медь
1083
Сталь
1400
Олово
232
Удельная теплота сгорания, q, МДж/кг
Бензин
44
Порох
3,8
Дерево
10
Спирт
29
Дизельное топливо
42
Топливо
для
реактивных 43
самолетов
49
Каменный уголь
Керосин
29
46
Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
Некоторые единицы международной системы (СИ)
Величина
Единица
название
Обозн.
Основные единицы
Длина
Метр
м
Масса
Килограмм
кг
Время
Секунда
с
50
Сила электрического тока
Ампер
А
Температура
Кельвин
К
Количество вещества
Моль
моль
Производные единицы
Объем
Плотность
Кубический метр
Килограмм на кубический метр
м3
кг/м3
Сила, вес
Ньютон
н
Давление
Паскаль
Па
Энергия, работа, количество теплоты
Джоуль
Дж
Мощность
Ватт
Вт
Количество электричества
Кулон
Кл
Вольт
В
Электрическое напряжение, электрический
потенциал, электродвижущая сила
51