Лабораторные работы по физике рабочая тетрадь

БОУ СПО ВО «Череповецкий строительный техникум имени А. А. Лепехина» Ганичева Е. Н. Лабораторные работы  по физике рабочая тетрадь Методические рекомендации для   обучающихся при выполнении фронтальных  лабораторных работ. V 1 Череповец 2014 Лабораторные работы по физике. Методические рекомендации для обучающихся и студентов при выполнении лабораторных работ. /Составитель: Ганичева Е. Н./ ­ Череповец: «Череповецкий строительный техникум имени А. А. Лепехина», 2012. – 58 с Рецензенты: Швец Р. П. – преподаватель математики, высшая категория Лагунова Л. Л. – зав. кабинетом математики, физики и астрономии. 2 В пособии представлены подробные описания лабораторных работ  для  проведения фронтальных лабораторных работ на базе основного общего полного  (среднего) образования. Содержание работ ориентировано на развитие экспериментальных  умений учащихся, осознанное выполнение опытов, осмысленную трактовку   полученных результатов. Все работы проводятся с использованием типового учебного  оборудования. Пособие предназначено для студентов учреждений среднего  профессионального. Пособие включает 21 работу.  Описание каждой работы включает в себя: ­ четко сформулированную цель ее выполнения; ­ теоретическое введение, в котором указано, какой учебный материал  лежит в основе содержания работы; ­ список необходимого оборудования; ­ описание установки, особенности монтажа и настройки приборов для  проведения опытов; ­ последовательность действий для достижения цели; ­ контрольные вопросы. Сведения, необходимые для оценки погрешности выполненного  измерения содержатся во «Введении». Приборы и принадлежности, рекомендованные для выполнения работ. В  основном подобраны из «Перечня типового оборудования кабинета физики  образовательной школы» 3 № л/р 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Измерение ускорения тела при равноускоренном  движении Изучение движения тела по окружности под  действием силы тяжести и силы упругости Измерение коэффициента трения скольжения. Определение жесткости пружины. Изучение закона сохранения импульса  Сохранение механической энергии при движении  тела под действием сил тяжести и упругости Измерение ускорения свободного падения Изучение зависимости периода колебаний  пружинного маятника от массы груза Измерение периода свободных колебаний нитяного  маятника 10 Изучение изотермического процесса 11 Определение относительной влажности воздуха Тема лабораторной работы Оценка Страница 7 9 11 12 15 17 19 20 23 24 26 4 12 Наблюдение за ростом кристаллов 13 Параллельное соединение проводников 14 Последовательное соединение проводников 15 Определение   ЭДС   и   внутреннего   сопротивления источника тока 16 Изучение явления электромагнитной индукции 17 Определение показателя преломления стекла 18 19 20 21 Определение фокусного расстояния выпуклой линзы Определение   длины   световой   волны   при   помощи дифракционной решетки Наблюдение сплошного и линейчатых спектров  излучения Изучение заряженных частиц по фотографиям их  треков 28 31 33 35 37 39 41 43 45 46 5 Лабораторная работа – экспериментальное исследование объекта или явления. План оформления лабораторной работы Название Цель Оборудование Схема установки Ход работы Таблица результатов Вычисления Расчёт погрешностей Вывод   –     измеряемая Расчёт погрешностей в лабораторной работе А А – абсолютная погрешность измерения А = Аи + Ао,  где Аи – погрешность измерительного прибора – в простейшем подсчёте равна половине цены деления шкалы (в точном подсчёте равна классу точности прибора умноженному на предел измерения и делённому на100) Ао – погрешность измерения равна половине цены деления шкалы прибора  = А/А – относительная погрешность измерения Погрешности косвенных измерений величина Вид формулы А=В+С А= ВС А=В/С Абсолютная погрешность А=В+С А=ВС+СВ А= (ВС+СВ)/С Относительная погрешность  = А/(В+С)  = В + С 6 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Измерение ускорения тела при равноускоренном движении Цель   работы:  измерить   ускорение   шарика,   скатывающегося   по   наклонному желобу. Оборудование:  металлический   желоб,   штатив   с   муфтой   и   зажимом,   стальной шарик,   металлический   цилиндр,   измерительная   лента,   секундомер   или   часы   с секундной стрелкой.  Описание работы:   Движение   шарика,   скатывающегося   по   желобу,   приближенно   можно   считать равноускоренным.   При   равноускоренном   движении   без   начальной   скорости модуль   перемещения,   модуль   ускорения   и   время   движения   связаны соотношением.    Поэтому,  измерив S  и t  мы можем  найти ускорение   по формуле.    Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько раз, а затем вычисляют средние значения измеряемых величин.   выполнения Порядок     работы  Соберите   установку, 1. изображенную   на   рисунке (верхний   конец   желоба должен быть на несколько 7 сантиметров   выше   нижнего).   Положите   в   желоб   у   его   нижнего   конца металлический   цилиндр.   Когда   шарик,   скатившись,   ударится   о   цилиндр,   звук удара поможет точнее определить время движения шарика.  2.  Отметьте   на   желобе   начальное   положение   шарика,   а   также   его   конечное положение — верхний торец металлического цилиндра.   3. Измерьте расстояние между верхней и нижней отметками на желобе (модуль  перемещения шарика) и результат измерения запишите в таблицу, помещенную в тетради для лабораторных работ.                                      S = 4.  Выбрав   момент,   когда   секундная   стрелка   находится   на   делении,   кратном десяти, отпустите шарик без толчка у верхней отметки и измерьте время   до удара шарика о цилиндр.                                      t1= Повторите   опыт   5   раз,   записывая   в   таблицу   результаты   измерений.   При проведении   каждого   опыта   пускайте   шарик   из   одного   и   того   же   начального положения, а также следите за тем, чтобы верхний торец цилиндра находился у соответствующей отметки.                     t2=                         t3=                          t4=                                          t5=     5. Вычислите среднее арифметическое  и результат запишите в таблицу.  6.  Вычислите ускорение, с которым скатывался шарик:   Результат вычислений запишите в таблицу.  № опыта S t1 t2 t3 t4 t5 tср а 7.  Запишите   в   тетради   для   лабораторных   работ   вывод: _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Контрольные вопросы: 1. Что такое ускорение?  ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Дайте определение ускоренного движения?  ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 8 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Назовите отличие между равномерным и равноускоренным движением. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Изучение движения тела по окружности под действием силы тяжести и силы упругости Цель работы: убедиться, что сумма сил, действующих на тело при его движении по окружности, равна произведению массы тела на ускорение. Оборудование: штатив, шарик на нити, динамометр, лист белой бумаги, циркуль Порядок выполнения работы 1. Подвесьте груз известной массы на нити.  Приведите его во вращательное движение   над   листом   бумаги.   Измерьте   радиус   окружности,   по   которой движется центр груза. R =  Измерьте время 10 полных оборотов груза.  t =  9 Рассчитайте период обращения груза. 2. По формуле рассчитать среднее значение центростремительного ускорения. T = а = 4π2R/Т2;        а= 3. Найти произведение массы тела на ускорение. ma = 4. С помощью динамометра измерьте модуль равнодействующей силы. F = 5. Сравните значение силы и произведения массы на ускорение.   _____________________________________________________________________ 6. Обобщите результаты своей работы. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Контрольные вопросы: такое ускорение? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ центростремительное   1. Что     2. Почему движение по окружности считается движением с ускорением?  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Измерение коэффициента трения скольжения. Цель работы: определить силу трения скольжения дерева по дереву Оборудование:  брусок   деревянный,   линейка   деревянная   от   трибометра, динамометр лабораторный. Порядок   выполнения   работы.   Перемещая   равномерно   брусок   с   помощью динамометра в горизонтальном направлении, измерьте силу упругости пружины, которая равна силе трения: Fупр = Fтр. С помощью того же динамометра измерьте силу нормального давления N, взвесив брусок: N = mg. Вычислите коэффициент трения скольжения Обработка результатов 10 1  Рассчитайте по формуле значение коэффициента трения скольжения дерева о  дерево._______________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2 Определите погрешность измерений.  _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3  Запишите полученный ответ с учётом допущенных погрешностей измерений.  _____________________________________________________________________ 4  Сделайте вывод.  _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Контрольный вопрос: В каких пределах может изменяться сила трения покоя? _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Определение жесткости пружины. пружины при различных значениях силы тяжести   Цель     работы:  найти   жесткость   пружины   из   измерений   удлинения  , уравновешивающей F упр x , на основе закона Гука:    gmF k . силу упругости   упрF Оборудование:  1. штатив с муфтой и лапкой,  2. 3. 4. спиральная пружина, набор грузов, масса каждого равна  линейка с миллиметровыми делениями. 0m =0,100 кг, 11  упрF В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т.е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего   значения   жесткости   нельзя   вычислить   среднее   арифметическое результатов   измерений.   Воспользуемся   графическим   способом   нахождения среднего   значения,   который   может   быть   применен   в   таких   случаях.   По результатам   нескольких   опытов   построим   график   зависимости   модуля   силы упругости   от   модуля   удлинения   х.   При   построении   графика   по результатам   опыта   экспериментальные   точки   могут   не   оказаться   на   прямой, Fупр  .  Это   связано   с   погрешностями которая   соответствует   формуле измерения:   В   этом   случае   график   надо   проводить   так,   чтобы   примерно одинаковое   число   точек   оказалось   по   разные   стороны   от   прямой.   После построения   графика   возьмите   точку   на   прямой   (в   средней   части   графика), определите   по   нему   соответствующие   этой   точке   значения   силы   упругости   и удлинения и вычислите жесткость  k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины  срk . kx Порядок выполнения работы 1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины. 2. Рядом   с   пружиной   или   за   ней   установите   и   закрепите   линейку   с миллиметровыми делениями. 3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка­указатель пружины.                Х0= 4. Подвесьте   к   пружине   груз   известной   массы   и  измерьте   вызванное   им удлинение пружины.                         Х1­ Х0= 5. К первому грузу добавьте второй, третий и т.д. грузы, записывая каждый раз удлинение х пружины. По результатам измерений заполните таблицу:                                                     Х2­ Х0=                                                     Х3­ Х0= Номер  m, кг mg, Н Fупр, Н x, м 1 2 3 6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от 12 удлинения   и,   пользуясь   им,   определите   среднее   значение   жесткости   пружины срk . 7.     Постройте график зависимости удлинения пружины от приложенной к ней силы   8.   Сделайте вывод о характере зависимости. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Контрольные вопросы: чего упругости? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ коэффициент   зависит 1. От       2. Что такое деформация?  ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Назовите виды деформации.  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№5 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. Подготовительные вопросы: 1. Что называют импульсом тела? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2. Сформулируйте закон сохранения импульса _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 13 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _ 3. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 4. Математическая запись закон сохранения импульса _____________________________________________________________________ Порядок выполнения работы 1. Определите массу шаров на весах и измерьте    длину их подвеса.      m1=                        m2=                       L= 2. Соберите установку по рис.1  3. Отведите большой шар на 5­7см (s0) в сторону и отпустите его, произведя прямой  удар по другому шару. Заметьте максимальные отклонения шаров после   удара s1 и s2.  2 m 4. Определите скорости шаров до и после удара:     2  ; υ____________________________________________________ 5.   Высоту   подъема   шара   определите   по   максимальному   отклонению   s   от положения равновесия (см. рис.2). mgh  2gh     ;  14 АВ2 = АС  АD             s2 = 2lh,  2 s L2 _ Тогда скорости шаров: 01  gl s0 h  _____________________________________________________________ ________________________________________________________ __ 1  s1 __ 2  s2 gl gl _________________________________________________________ _________________________________________________________ _ 6. Вычислите импульсы шаров до и после взаимодействия. 7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:   υ2 m1, кг , м/с l01,м l1,м l2,м υ 01, м/с   υ1 , м/с h,м t,с m2, кг p01, кг ・ м/с p1, кг ・ м/с p2, кг・м/с ВЫВОД: _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№6 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, 15 лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см. Подготовительные вопросы: 1. Определение, обозначение, направление, единицы измерения силы тяжести в СИ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2. Определение, обозначение, направление, единицы измерения силы упругости в СИ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3. Сформулируйте закон сохранения механической энергии _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Порядок выполнения работы 1. Соберите установку по рис.1. 2. Фиксатор 2 – пластину из пробки, надрезают ножом до середины и насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с малым трением. 3.   Проверьте   работу   фиксатора:   установите   фиксатор   в   нижней   части проволочного   стержня   вплотную   к     ограничительной   скобе   динамометра. Растяните   пружину   динамометра   до   упора.   Отпустите   стержень.   При   этом фиксатор   вместе   со   стержнем   поднимается   вверх,   отмечая   максимальное удлинение пружины. 4. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза F1= mg (можно использовать массу груза, если она известна). 16 Измерьте расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести груза. F1= 6. L= 6. Поднимите груз до высоты крючка динамометра и отпустите его. Поднимая груз, расслабьте пружину и укрепите фиксатор около ограничительной скобы. 7. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение пружины . Х = 8. 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 = 7. Найдите высоту падения груза: h = l +   l.  h= 10. 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: Ep / = mgh = F1(l +   l). 11. В конечном положении груза его потенциальная энергия равна нулю. Потенциальная энергия системы в этом состоянии определяется лишь энергией упругодеформированной пружины: Вычислите ее.                           12. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу: F1 F l  l. h Ep1 Ep2 ВЫВОД: _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№7 Цель работы: определить ускорение свободного падения при помощи маятника. Измерение ускорения свободного падения Оборудование: штатив; нить, шарик 17 5   ­   8   с м Порядок выполнения работы     Установите на краю стола штатив. Шарик должен висеть на расстоянии1­2 см от пола. 1. Измерьте   длину    нити   от   лапки    до   груза                                          =            (м) 2. Отклоните  маятник   от   положения   равновесия на 5 см  и   отпустите его.   Измерьте   время  t,   за     которое       маятник       совершит     20 колебаний.   3. Повторите опыт три раза                                 t1=                    t2=                t3=                  4. Вычислите значение  t 1  tср  t 2 3 t 3 .                                              срt 5. Вычислите ускорение свободного падения по формуле. g ср  24 2  N 2 t ср , где N=20 колебаний.                                                         6. срg  Сравните полученное значение с известным табличным g=9,8 м/с2 Сделайте вывод.  7. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 8. других?  Контрольный вопрос:  В чем главное отличие гравитационных сил от  Изучение зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№8 груза 18 экспериментально   проверить   полученную   теоретически Цель   работы:   закономерность О б о р у д о в а н и е :   1) набор грузов по механике НГМ­100;  2)  держатель со спиральной   пружиной;   3)   штатив   для   фронтальных   работ;   4)   метр демонстрационный; 5) секундомер или часы с секундной стрелкой. Содержание и метод выполнения работы  Груз,   подвешенный   на   стальной   пружине   и   выведенный   из   положения равновесия,   совершает   под   действием   сил   тяжести   и   упругости   пружины гармонические   колебания.   Собственная   частота колебаний  такого  пружинного маятника определяется выражением где k — жесткость пружины, т — масса тела. Порядок выполнения работы 1. Укрепите пружину с держателем в лапке штатива и подвесьте к ней груз массой   100   г.   Рядом   с   грузом   укрепите   вертикально   измерительную линейку и отметьте начальное положение груза.                                                                      Х0 = 2. По измеренному удлинению ∆x и известной силе F: вычислите жесткость пружины:                     ____________________________________________________________ 3. Зная жесткость пружины, вычислите собственную частоту колебаний   ν 0 и период T 0 пружинного маятника массой 100г                  ν 0=                                                                                T 0= 19 4. Выведите   пружинный   маятник   из   положения   равновесия, сместив его на 5—7 см вниз, и экспериментально определите частоту колебаний ν совершает 20 полных колебаний, и произведите расчет по формуле   маятника.   Для   этого   измерьте   интервал   времени   ∆ t,   за   который   маятник ∆t= , _____________________________________________________________________ где N —  __________________________________________________________. 5. Такие   же   измерения   и   вычисления   выполните   с   маятником массой 200 г и 300г. 6. Подготовьте   в   тетради   таблицу   для   записи   результатов   измерений   и вычислений: № опыта F, Н ∆x, м k,   m, кг с­1 1 2 3 , ∆t, с  =ν , с­1 7. Вычислите отклонение расчетного значения собственной частоты ν0­ колебаний пружинного маятника от частоты  и результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. ν , полученной экспериментально, 8. Вывод   : _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 20 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1.  По какому закону происходит колебание тела, подвешенного на пружине? _________________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Зависит   ли   частота   колебаний   пружинного   маятника   от   амплитуды колебаний? _________________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Каким   был     бы   результат   опыта   в   условиях   невесомости? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 21 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№9 Измерение периода свободных колебаний нитяного маятника Цель работы: научиться измерять период малых колебаний нитяного маятника и обнаружить его независимость от амплитуды малых колебаний. Оборудование: штатив; нить, шарик Выполнение работы 1. Привяжите груз к нити длиной около полуметра и закрепите ее в штативе.  2. Отведите груз в сторону на 1­2 см и отпускаю. Измерьте время 10 полных колебаний и вычислите период колебаний.   3. Отведите груз в сторону на 4­5 см и отпустить. Измерить время 10 полных колебаний и вычислить период колебаний. 4. Сравните периоды колебаний. _____________________________________________________________________ 5. Результаты измерений периодов занести в таблицу. T1, с T2, с 6.   Сравните периоды колебаний в каждой паре. 22 t1 = t2 = T1 =  T2 = _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 7.   Обобщите результаты своей работы. _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№10 Изучение изотермического процесса Цель работы: проверить справедливость закона Бойля­Мариотта. Оборудование: стеклянная трубка, резиновый шланг, линейка Выполнение работы 1. Измерьте длину воздушного столба в левой трубке. 2. Измерьте атмосферное давление барометром. Выразите его в мм водн. ст. l1 = р1 = h = р1 = h = 3. Закройте   левую   трубку   пальцем   и   поднимите   правую   на   максимальную высоту.  4. Измерьте новую длину воздушного столба в левой трубке. 5.  Измерьте разность уровней воды в трубках. Выразите ее в мм.  l2 = 6. Рассчитайте давление воздуха в закрытой трубке (в мм водн.ст). р2 = р1 + h = 7. Рассчитайте произведения р1V1 и р2V2. р1Sh1 =  р2Sh2 = 8. Сравните вычисленные произведения и сделайте вывод. _____________________________________________________________________ 9. Обобщите результаты своей работы. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Контрольные вопросы: 23 1. Сформулируйте   газовые   законы   . ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№11 Определение относительной влажности воздуха ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить влажность воздуха при помощи психрометра. ОБОРУДОВАНИЕ: психрометр Августа, психрометрическая таблица. Ход работы: 1. Рассмотрите психрометр и определите где сухой и влажный термометры. 2. Определите температуру сухого термометра. tсух=          (  0С)  3. Определите температуру влажного термометра. tвлаж=            (0С) 4. Рассчитайте   разность   показаний   сухого   и   влажного термометров в градусах. Δt = tсух ­ tвлаж =                    (0С) 5. Внимательно   посмотрите   на   психрометрическую   таблицу.   В   первом вертикальном   столбце   найдите   показания   вашего   сухого   термометра (смотри пункт 2), в первой горизонтальной строке найдите вашу разность 24 показаний сухого и влажного термометров (смотри пункт 4). То число, которое   находится   на   пересечении   столбца   и   строки   и   является значением влажности воздуха. φ =                          (%) 6. Сделайте   вывод   по   работе. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Контрольные вопросы 1. Когда разность показаний сухого и влажного термометров больше: когда воздух   в   комнате   более   сухой   или   более   влажный ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Почему   показания   влажного   термометра   меньше   оказаний   сухого? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Сухой   и   влажный   термометры   показывают   одинаковую   температуру. Какова воздуха? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Температура воздуха равна 230С, относительная влажность 45%. Найти абсолютную   точки   росы. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ температуру   относительная влажность   и       влажность   25 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№12 НАБЛЮДЕНИЕ ЗА РОСТОМ КРИСТАЛЛОВ В РАСТВОРЕ  Цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла Теоретические сведения 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. 26 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.   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 3­5 ° С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл­затравка   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. Порядок выполнения 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 кристалл­затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно   протрите   ватой,   смоченной   спиртом.   Можно   также   положить кристалл­затравку  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 ' Ри 27 может 1. Что кристаллизации? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ центром   служить     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 №13 Параллельное соединение проводников Цель работы: определить общее сопротивление двух параллельно соединенных                                   проволочных резисторов. Оборудование:  вольтметр,  амперметр, 2 резистора, соединительные провода. Ход работы: 1. Расположите на столе приборы в соответствии со схемой. 2. Соберите цепь по схеме, соблюдая полярность подключаемых приборов. А V А 1   A 1 2 R1 R2 Запишите показания трех амперметров и вольтметра. 3. 4. Используя закон Ома для участка цепи 28 I  U R Где          I­ Сила тока,      U­ напряжение,      R­ сопротивление  1 участка    рассчитайте сопротивление: U R  I 1 U I  2 участка   R  1 2 2  общее сопротивление по двум формулам R     и     U I R   RR 1 2  R R 1 2 5. Занесите результаты измерений и вычислений в таблицу: I, A I1, A I2, A U, B R1, Ом R2, Ом R  , U I Ом  RR 1 2  R R 1 2 R  , Ом 6. Сравните   результаты   вычислений   общего   сопротивления   и   сделайте вывод. Контрольные вопросы 1. Какое       называется соединение параллельным? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. В   каком   случае   потребители   подключаются   параллельно? ______________________________________________________________ 3. Как   распределяется   то   и   напряжение   при   параллельном   соединении? ______________________________________________________________ 4. Как   определить   силу   тока   в   цепи   при   параллельном   соединении потребителей? 29 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 5. Как   делится   напряжение   между   потребителями   при   параллельном соединении? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 6. Как   определить   сопротивление   при   параллельном   соединении? ______________________________________________________________ 7. Каков   главный   недостаток   параллельном   соединения   проводников? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14 Последовательное соединение проводников Цель   работы:  определить   общее   сопротивление   двух   последовательно соединенных                                   проволочных резисторов. Оборудование:  вольтметр, амперметр, 2 резистора, соединительные провода. Ход работы: 1. Расположите на столе приборы в соответствии со схемой. 2. Соберите   цепь   по   схеме,   соблюдая   полярность   подключаемых приборов. А V R1 V 1 R2 V 2 30 Запишите показания амперметра и трех вольтметров. 3. 4. Используя закон Ома для участка цепи U R I  Где          I­ Сила тока,      U­ напряжение,      R­ сопротивление рассчитайте сопротивление:  сопротивление первого резистора    1  R 1 U I _______________________________________________________  сопротивление второго резистора   R 2  2 U I __________________________________________________________________  общее сопротивление цепи по двум формулам R     и     U I RR  1 R 2 __________________________________________________________ Занесите результаты измерений и вычислений в таблицу: 5. U, B U1, B U2, B I, A R1, Ом R2, Ом R  , U I Ом  1 R RR Ом , 2 6. Сравните результаты вычислений общего сопротивления и сделайте вывод  Контрольные вопросы 31 1. Какое   соединение последовательным? _________________________________________________________________ ___________________________________________________________   называется   2. В   каком   случае   потребители   подключаются   последовательно? _________________________________________________________________ ___________________________________________________________ 3. Как  распределяется  то  и напряжение  при последовательном соединении? _________________________________________________________________ ___________________________________________________________ 4. Как   определить   силу   тока   в   цепи   при   последовательном   соединении потребителей? _________________________________________________________________ ___________________________________________________________ 5. Как   делится   напряжение   между   потребителями   при   последовательном соединении? __________________________________________________ 6. Как   определить   сопротивление   при   последовательном   соединении? ______________________________________________________________ 7. Каков   главный   недостаток   последовательного   соединения   проводников? _________________________________________________________________ ___________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО  СОПРОТИВЛЕНИЯ  ИСТОЧНИКА ТОКА  ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. ОБОРУДОВАНИЕ:       ключ,   амперметр,   вольтметр,   соединительные   провода, реостат, источник тока. Ход работы:         1.  Собрать цепь как показано на рисунке: 32 1. Начертите в тетради схему работы. 2. При разомкнутой цепи вольтметр, подключенный к полюсам источника показывает значение ЭДС источника  .ε 3. При   замыкании   ключа   снимите   показания  сила   тока   в   цепи  I  и напряжения на полюсах источника U . 4. Используя закон Ома для полной цепи   U  r , I где      I­ Сила тока,    U­ напряжение,  r – внутреннее сопротивление, ε ­ ЭДС  определите внутреннее сопротивление источника тока: r  U .   I 5. Лабораторную работу оформить в виде задачи: РЕШЕНИЕ               r­? I=                 U=                   =ε Сделать вывод по работе. Контрольные вопросы 1. Какова   роль   источника   тока   в   электрической   цепи? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Почему   показания   вольтметра   при   разомкнутом   и   замкнутом   ключе разные? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 33 3. Укажите физический смысл ЭДС  ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Дайте определение ЭДС  ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№16 Изучение явления электромагнитной индукции 34 Цель   работы: индукции. Оборудование: Гальванометр, катушка, полосовой магнит  охарактеризовать   наблюдаемое   явление   электромагнитной V Выполнение работы 1. Подключите микроамперметр к катушке. Убедитесь в отсутствии тока.  2. Медленно вдвигайте магнит в катушку. Замечайте максимальное отклонение стрелки.                                 I1 = 2. Выдвигайте   магнит   с   прежней   скоростью.   Опишите   поведение   стрелки прибора.  _____________________________________________________________________     3. Быстро  вдвигайте магнит  в катушку.  Замечайте максимальное  отклонение стрелки.                                 I2 =  3. Сравните значения индукционных токов. Сделайте вывод. _____________________________________________________________________ 4. Выдвигайте   магнит   с   такой   же   скоростью.   Опишите   поведение   стрелки прибора.  _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 5. Обобщите  результаты своей работы. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Контрольные вопросы: 1. Как   определяется   направление   индукционного   тока? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Что     индукция? ______________________________________________________________ электромагнитная такое   ______________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17 35 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА  ЦЕЛЬ   РАБОТЫ:   определить   показатель   преломления   плоскопараллельной пластины. ОБОРУДОВАНИЕ:  плоскопараллельная пластина, транспортир Ход работы: 1. Положите пластинку на лист и обведите карандашом её контуры. 2. Проведите   произвольный   падающий   луч   и   перпендикуляр   в   точку падения. 3. Глядя через нижнее основание пластины на падающий луч, отметьте две точки, откуда выходит луч. 4. Уберите стекло и проведите преломленный луч. 5. С помощью транспортира определите углы падения  6. Используя   закон   преломления,   найдите   относительный   показатель β  и преломления  α . преломления стекла. sinn sin   Где  n – показатель преломления,     Сравните полученный результат с табличным значением (n=1,6) и сделайте Вывод  – угол преломления  β α  – угол падения,      Контрольные вопросы 36 1. В каких случаях свет не преломляется при переходе из одной среды в другую? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ _________   2. В   чем   отличие   абсолютного   показателя   преломления   света   от относительного преломления? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________ показателя           одной 3. Что можно сказать о частоте и длине волны при переходе светового луча из другую? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________ среды в 37 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№18   Определение фокусного расстояния выпуклой линзы Цель   работы:  двояковыпуклой линзы. Оборудование: линза, линейка, экран   научиться   определять   главное   фокусное   расстояние Выполнение работы 1. Размести лампу, линзу, экран в нужной последовательности на одной прямой. 2. Включите   лампу   и,   перемещайте   линзу,   добейтесь   получения   на   экране четкого изображения светящейся нити лампы. 3. Измерьте   расстояние   от   линзы   до   нити   лампы   и   до   экрана.   Запишите полученные данные: d = f =              4. По формуле тонкой линзы рассчитайте фокусное расстояние линзы. 1/F =      5. Вычислите оптическую силу линзы. D =  6. Оценив размеры нити лампы, постройте в масштабе ее изображение. 38 7.       Сравните   экспериментально   полученные   размеры   изображения   нити   с размерами изображения по построению. _____________________________________________________________________ 8.   Обобщите результаты своей работы _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Контрольные вопросы: 1. Как   по   внешнему   виду   определить,   какая   линза   собирающая,   какая     у   собирающей фокусов 2. Сколько рассеивающая? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ линзы? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Что такое оптическая  сила линзы,  в каких  единицах  она измеряется? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Почему   в   формуле   рассеивающей   линзы   стоят   знаки   «­»? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________   39 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №19 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ ПРИ ПОМОЩИ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ  ЦЕЛЬ РАБОТЫ: опытным путем вычислить длину световой волны. ОБОРУДОВАНИЕ:   дифракционная решетка, прибор для определения длины световой волны, источник света. Ход работы: 1. Внимательно изучите дифракционную решетку. Запишите численное значение постоянной решетки d.  2. В соответствии с рисунком  соберите измерительную установку. 3. Установите   щель   на   расстоянии  L=200   мм   от   дифракционной решетки. 4. Определите расстояние а от середины  щели до цветной полосы  в миллиметрах (красный и фиолетовый). 5. Рассчитайте длину световой волны. d • sinφ = k •  ,  λ k=1, при малых углах  sinφ=tgφ, тогда формула, по которой будем вычислять длину волны имеет вид:  ad  L где  λ d – период дифракционной решетки  –  длина волны 40 расстояние от щели до выбранного спектра a­ L­ расстояние от решетки до экрана 6. Заполните таблицу с полученными данными:   L, мм a, см d, м 7. Сравните свой результат с табличным и сделайте вывод к работе. Красный       (7,6­6,2)10­7 м                Зеленый (5,6­5)10­7 м Оранжевый  (6,2­5,9)10­7 м                 Голубой (5­4,8)10­7 м Желтый         (5,9­5,6)10­7 м                Синий (4,8­4,5)10­7 м Фиолетовый  (4,5­3,8)10­7 м Контрольные вопросы: 1. Что такое     дифракция света? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________   2. Как   образуется   дифракционный   свет   и   чем   он   отличается   от дисперсионного? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________ 41 3. Что       такое решетка? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ _________ дифракционная 4. При   каком   условии   получается   дифракционный   максимум? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ _________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №20 Наблюдение сплошного и линейчатых спектров излучения Цель работы: наблюдать сплошной и линейчатые спектры испускания. Оборудование: светящиеся трубки с различными газами, стеклянная призма 45 60 Выполнение работы 1. Расположите   стеклянную   пластину   перед   глазом.   Сквозь   грани, составляющие   угол   45   градусов,   пронаблюдайте   светлую   вертикальную полосу на экране.   2. Выделите   основные   цвета   видимого   сплошного   спектра   и   запишите   их   в наблюдаемой последовательности. _____________________________________________________________________ 3. Повторите     опыт,   рассматривая   полосу   через   грани,   образующие   угол   60 градусов. Запишите различия в виде спектров. 42 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________   4. Используя  светящиеся  трубки с водородом,  гелием,  неоном и др.  газами, пронаблюдайте   их   линейчатые   спектры.   Запишите   наиболее   яркие   линии спектров.  _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 5. Сравните полученные линейчатые спектры с «табличными». Сделай выводы. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 6. Обобщите результаты своей работы _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №21 Изучение заряженных частиц по фотографиям их треков Цель работы: провести идентификацию частицы по ее треку на фотографии. Оборудование:  2 1 Выполнение работы 1. Вблизи начала трека 1 провожу две хорды и перпендикуляры к их серединам. Определить   центр   кривизны   траектории   движения   частицы   и  измерить   ее радиус.                                        R1 = 2. Рассчитать удельный заряд частицы (протона) по его траектории.                                      q/m = 3. Определить   радиус   кривизны   траектории   второй   частицы   на   начальном участке.                                       R2 = 43 4. Рассчитать удельный заряд второй частицы.                                      q/m = 5. Сравните удельные заряды частиц и идентифицирую неизвестную частицу. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 6. По   правилу   левой   руки   определите   направление   вектора   магнитной индукции. _____________________________________________________________________ 7. Обобщите результаты своей работы. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Список литературы 1. Мякишев Г. Я, Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н., Физика 10. М: Просвещение  2014 2. Мякишев Г. Я, Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н., Физика 11. М: Просвещение  2014 44