ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
СУДОМЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
Цикловая комиссия физико – математических дисциплин
Уколова Ю.В
ФИЗИКА
Практикум по лабораторным работам для студентов (курсантов) специальностей:
26.02.02 «Судостроение»
26.02.04 «Монтаж и техническое обслуживание судовых машин механизмов»
26.02.05 «Эксплуатация судовых энергетических установок»
26.02.06 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»
22.02.06 «Сварочное производство»
профиля технического очной формы обучения
Керчь,2017
.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 4
1 ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ........................................ 5
1.1 Критерии оценивания лабораторной работы ......................................................... 6 1.2 Тематический план дисциплины «Физика» ........................................................... 7 1.3 Правила по технике безопасности ........................................................................... 9 2 ИНСТРУКЦИИ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ................................................ 12
2.1 Лабораторная работа №1.Тема: Исследование движения тела под действием
постоянной силы ............................................................................................................ 12
2.2 Лабораторная работа №2.Тема: Изучение закона сохранения импульса .......... 16
2.3 Лабораторная работа №3.Тема: Измерение влажности воздуха ........................ 22
2.4 Лабораторная работа №4. Тема: Измерение поверхностного натяжения
жидкости ......................................................................................................................... 25
2.5 Лабораторная работа №5. Тема: Изучение теплового расширения твердых
тел .................................................................................................................................... 28
2.6 Лабораторная работа №6. Тема: Изучение закона Ома для участка цепи ......... 31
2.7 Лабораторная работа №7. Тема: Определение температуры нити лампы
накаливания .................................................................................................................... 33
2.8 Лабораторная работа №8. Тема: Определение ЭДС и внутреннего
сопротивления источника тока .................................................................................... 35
4.9 Лабораторная работа №9. Тема: Определение коэффициента полезного
действия электрического чайника ............................................................................... 38
4.10 Лабораторная работа №10.Тема: Изучение явления электромагнитной
индукции ........................................................................................................................ 40
2.11 Лабораторная работа №11. Тема: Изучение зависимости периода колебаний
нитяного маятника от длины нити .............................................................................. 43
2.12 Лабораторная работа №12. Тема: Изучение изображений предметов в тонкой
линзе ................................................................................................................................ 47
4.13 Лабораторная работа №13. Тема: Изучение интерференции и дифракции
света ................................................................................................................................ 51 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................. 54
Приложение А. Методика определения погрешностей измерений ......................... 55
Приложение Б. Табличные данные ............................................................................. 56
ВВЕДЕНИЕ
Физика – основа естествознания. Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений. Она является наукой экспериментальной. Многие ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем.
Лабораторные работы – это одна из активных форм познания света, которая формирует экспериментальные навыки и потребности сегодняшнего студента (курсанта), завтрашнего - специалиста. Чтобы активизировать умственную деятельность студента (курсанта), недостаточно поставить перед ним задачу, надо сделать так, чтобы у него возникло свое представление о решении этой задачи.
При выполнении лабораторных работ студенты (курсанты) не только применяют свои знания, развивают умения и навыки, но и учатся творчески, осознано выполнять задания работ, логически отвечать на контрольные вопросы, анализировать полученные результаты, делать выводы.
Основное назначение лабораторных работ, экспериментальных заданий – способствовать формированию у студентов (курсантов) глубоких и прочных знаний по физике, творческого подхода к их выполнению, развитие мышления, познавательной самостоятельности.
Каждый студент (курсант) учится выполнять простые наблюдения, измерения, опыты, обращаться с приборами, строить графики, осуществлять математические вычисления.
Данное методическое пособие предназначено для студентов (курсантов) первого курса всех технических специальностей. Согласно учебной программе на выполнение лабораторных работ отводится 26 часов.
1 ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.Студент (курсант) должен прийти на занятие подготовленным к лабораторной работы. На специальных листах формата A4 должно быть написано:
а) тема, номер работы;
б) цель работы;
в) перечень оборудования;
г) схема или рисунок установки;
д) чертеж таблицы;
е) ответы на контрольные вопросы.
2.Каждый студент (курсант) должен знать правила по технике безопасности при работе в физической лаборатории.
3.После проведения работы обучающийся должен представить отчёт о проделанной работе с анализом полученных результатов и выводами по работе.
4.Отчёт о проделанной работе следует выполнять на специальных листах формата A4.
5.Таблицы и рисунки следует выполнять с помощью чертёжных инструментов (линейки, циркуля, и т. д.) карандашом.
6.Расчёт следует проводить с точностью до двух значащих цифр.
При мелких исправлениях неправильное слово (буква, число и т. п.) аккуратно зачёркиваются и над ним пишут правильное пропущенное слово (букву, число и т. п.). Вспомогательные расчёты можно выполнять на отдельных листках, а при необходимости на листах отчёта.
Если студент (курсант) не выполнит лабораторную работу или часть работы, то он может выполнить её во внеурочное время, согласованное с преподавателем.
7.Оценку по лабораторной работе студент (курсант) получает, с учётом срока выполнения работы, если:
расчёты выполнены правильно и в
полном объеме; сделан
анализ проделанной работы и вывод по результатам работы; студент (курсант) может пояснить
выполнение любого этапа работы; отчёт
выполнен в соответствии с требованиями к выполнению работы.
Отчёт должен содержать:
1.Тема работы. 2.Цель работы.
3.Перечень необходимого оборудования.
4.Формулы искомых величин и их погрешностей.
5.Таблица с результатами измерений и вычислений.
6.Выводы о проделанной работе.
Допуск к экзамену по физике студент (курсант) получает при условии выполнения всех предусмотренных программой лабораторных работ!
1.1 Критерии оценивания лабораторной работы
|
Уровень учебных достижений
|
Оценка |
Критерии оценивания учебных достижений студентов (курсантов) |
|
Начальный |
2 |
Студент (курсант) описывает явления или часть их без объяснения причин, с помощью преподавателя отвечает на вопросы, требующие ответа «да» или «нет». Не знает теорию лабораторной работы и не понимает, как ее выполнять. |
|
Средний |
3 |
Студент (курсант) описывает явления, без объяснений приводит примеры, по теории базируется на собственных наблюдениях, материале учебника, объяснения преподавателя. Может выполнять лабораторную работу, снять показания приборов, заполнить таблицу. |
|
Достаточный |
4 |
Студент (курсант) умеет объяснять физические явления, производит анализ, обобщение знаний и их систематизацию. Работу выполняет сознательно, но вывод в работе, ответы на контрольные вопросы дает с помощью преподавателя, учебника. |
|
Высокий |
5 |
Студент (курсант) свободно высказывает свои мысли, самостоятельно оценивает, аргументирует различные физические явления, имеет свое личное мнение. Умеет находить источники информации и использует полученные знания и умения при выполнении лабораторных работ, отвечает обосновано на контрольные вопросы, делает вывод. |
1.2 Тематический план дисциплины «Физика»
|
Наименование разделов и тем |
Объем аудиторных часов |
Объем часов для лабораторных работ |
|
Введение |
3 |
|
|
Раздел I Механика |
24 |
4 |
|
Тема 1.1 Кинематика. |
6 |
- |
|
Тема 1.2 Законы механики Ньютона |
10 |
2 |
|
Тема 1.3 Законы сохранения в механике |
8 |
2 |
|
Раздел II Основы молекулярной физики и термодинамики |
14 |
6 |
|
Тема 2.1 Основы молекулярно – кинетической теории. Идеальный газ. |
2 |
- |
|
Тема 2.2 Основы термодинамики |
2 |
- |
|
Тема 2.3 Свойства паров |
4 |
2 |
|
Тема 2.4 Свойства жидкостей |
3 |
2 |
|
Тема 2.5 Свойства твердых тел |
3 |
2 |
|
Раздел III Электродинамика |
30 |
10 |
|
Тема 3.1 Электрическое поле |
4 |
- |
|
Тема 3.2 Законы постоянного тока |
14 |
8 |
|
Тема 3.3 Электрический ток в полупроводниках |
2 |
- |
|
Тема 3.4 Магнитное поле |
4 |
- |
|
Тема 3.5 Электромагнитная индукция |
6 |
2 |
|
Раздел IV Колебания и волны |
18 |
2 |
|
Тема 4.1 Механические колебания |
6 |
2 |
|
Наименование разделов и тем |
Объем аудиторных часов |
Объем часов для лабораторных работ |
|
Тема 4.2 Упругие волны |
2 |
- |
|
Тема 4.3 Электромагнитные колебания |
6 |
- |
|
Тема 4.4 Электромагнитные волны |
4 |
- |
|
Раздел V Оптика |
10 |
4 |
|
Тема 5.1 Природа света |
4 |
2 |
|
Тема 5.2 Волновые свойства света |
6 |
2 |
|
Раздел VI Элементы квантовой физики |
12 |
- |
|
Тема 6.1 Квантовая оптика |
4 |
- |
|
Тема 6.2 Физика атома |
4 |
- |
|
Тема 6.3 Физика атомного ядра |
4 |
- |
|
Раздел VII Эволюция Вселенной |
10 |
- |
|
Тема 7.1 Строение и развитие Вселенной |
5 |
- |
|
Тема 7.2 Эволюция звезд. Гипотеза происхождения Солнечной системы. |
5 |
- |
|
Всего |
121 |
26 |
1.3 Правила по технике безопасности
Общие требования.
1. К проведению лабораторных работ по физике допускаются студенты (курсанты), прошедшие инструктаж по охране жизнедеятельности, медицинский осмотр, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья и изучившие методические указания.
2. Студенты (курсанты) должны соблюдать правила поведения, расписание учебных занятий, установленные режимы труда и отдыха.
3. При проведении лабораторных работ по физике возможно воздействие на студентов (курсантов) следующих опасных и вредных производственных факторов: поражение электрическим током при работе с электроприборами; термические ожоги при нагревании жидкостей и различных физических тел; порезы рук при небрежном обращении с лабораторной посудой, и приборами из стекла; возникновение пожара при неаккуратном обращении с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.
4. Лаборатория физики должна быть укомплектована медицинской аптечкой с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств.
5. При проведении лабораторных работ по физике соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Лаборатория физики должна быть оснащена первичными средствами пожаротушения: огнетушителем углекислотным ОУ-3.
6. О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить преподавателю. При неисправности оборудования, приспособлений и инструмента прекратить работу и сообщить об этом преподавателю, лаборанту.
7. В процессе работы студенты (курсанты), должны соблюдать порядок проведения лабораторных работ, правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.
8. Студенты (курсанты), допустившие невыполнение или нарушение инструкции по жизнедеятельности, привлекаются к ответственности и со всеми студентами (курсанты), проводится внеплановый инструктаж.
Требования безопасности перед началом работы
1. Внимательно изучить содержание и порядок проведения лабораторной работы, а также безопасные приемы его выполнения.
2. Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы. Приборы и оборудование разместить таким образом, чтобы исключить их падение и опрокидывание.
3. Проверить исправность оборудования, приборов, целостность лабораторной посуды и приборов из стекла.
Требования безопасности во время работы
1. Точно выполнять все указания преподавателя при проведении лабораторной работы, без его разрешения не выполнять самостоятельно никаких работ.
2. При работе со спиртовкой беречь одежду и волосы от воспламенения, не зажигать одну спиртовку от другой, не извлекать из горящей спиртовки горелку с фитилем, не задувать пламя спиртовки ртом, а гасить его, накрывая специальным колпачком.
3. При нагревании жидкости в пробирке или колбе использовать специальные держатели , отверстие пробирки или горлышко колбы не направлять на себя и на своих товарищей.
4. Во избежание ожогов, жидкость и другие физические тела нагревать не выше 60-70°С, не брать незащищенными руками.
5. Соблюдать осторожность при обращении с приборами из стекла и лабораторной посудой, не бросать, не ронять и не ударять их.
6. Следить за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях, не прикасаться и не наклоняться близко к вращающимся и движущимся частям машин и механизмов.
7. При сборке электрической схемы использовать провода с наконечниками, без видимых повреждений изоляции, избегать пересечений проводов, источник тока подключать в последнюю очередь.
8. Собранную электрическую схему включать под напряжение только после проверки ее преподавателем.
9. Не прикасаться к находящимся под напряжением элементам электрической цепи, к корпусам стационарного электрооборудования, к зажимам конденсаторов, не производить переключений в цепях до отключения источника тока.
10. Наличие напряжения в электрической цепи проверять только приборами.
11. Не допускать предельных нагрузок измерительных приборов.
12. Не оставлять без надзора включенные электрические устройства и приборы.
Требования безопасности по окончании работы
1. Отключить источник тока. Разрядить конденсаторы с помощью изолированного проводника и разобрать электрическую схему.
2. Разборку установки для нагревания жидкости производить после ее остывания.
3. Привести в порядок рабочее место, сдать преподавателю приборы, оборудование, материалы и тщательно вымыть руки с мылом.
Требования безопасности в аварийных ситуациях
1. При обнаружении неисправности в работе электрических устройств, находящихся под напряжением, повышенном их нагревании, появлении искрения, запаха горелой изоляции, задымлении и т.д. немедленно отключить источник электропитания и сообщить об этом преподавателю.
2. В случае, если разбилась лабораторная посуда или приборы из стекла, не собирать их осколки незащищенными руками, а использовать для этой цели щетку и совок.
3. При разливе легковоспламеняющейся жидкости и ее загорании немедленно сообщить об этом преподавателю и по его указанию покинуть помещение.
4. При получении травмы сообщить об этом преподавателю, который немедленно должен оказать первую помощь пострадавшему и сообщить администрации, при необходимости помочь в отправке пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.
5. Оказание первой доврачебной помощи пострадавшему при ожогах огнём, паром, горячей водой: осторожно снять одежду, перевязать обожжённое место стерилизованным материалом. При ожогах кислотами, щёлочью, реактивами: промыть обожжённое место сильной струёй воды и наложить примочку из содового раствора.
6. Оказание первой доврачебной помощи пострадавшему при слабом кровотечении: закрыть рану стерильным материалом и плотно забинтовать. При артериальном кровотечении: наложить жгут или «закрутку» выше места раны поверх ткани одежды на время не более 1,5 (летом) или 2 часа (зимой).
7. Оказание первой доврачебной помощи при поражении электрическим током:
освободить пострадавшего от действия тока, отключив напряжение
или оттащив его от проводов при помощи диэлектрических перчаток;
при необходимости сделать ему пострадавшему искусственное дыхание
и закрытый массаж сердца (после вдувания воздуха в лёгкие пострадавшему, 5-6
раз надавить на нижнюю треть грудной клетки; за 1 мин. производить 48-50 сжатий
грудной клетки и 10-12 вдуваний воздуха в лёгкие).
8. Об аварийной ситуации сообщить администрации для проведения расследования.
2 ИНСТРУКЦИИ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
2.1 Лабораторная работа №1
Тема: Исследование движения тела под действием постоянной силы
Цель: изучить движения тела по наклонной плоскости; опытным путем рассчитать ускорение, с которым движется стальной шарик; построить графики зависимости пройденного пути и скорости от времени равноускоренного движения.
Оборудование: металлопластиковый желоб; стальной шарик; секундомер; штатив с принадлежностями; стальной цилиндр (стопор); сантиметр; миллиметровая бумага А4.
Краткие теоретические сведения
Движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называется равноускоренным. Основной характеристикой равноускоренного движения является ускорение:
a 
(2.1)
Ускорение некоторых тел можно определить опытным путем, например, ускорение движущегося шарика по желобу. Для этого используется уравнение равноускоренного движения:
S 
(2.2)
2
где S – модуль вектора перемещения; υ0 – начальная скорость тела.
Если υ0=0, то
2
S 
, (2.3)
2
Графически такая зависимость изображается параболой (рис 2.1)
Рисунок 2.1 – График зависимости пути от времени при равноускоренном движении
Из формулы (2.3) ускорение: 2S
a 2 (2.4)
t
При измерениях величин допускаются некоторые погрешности, поэтому нужно проводить несколько опытов и вычислений и найти среднее значение aср.
При расчетах, связанных с равнопеременным движением, как и с любыми движениями, используют понятия средней и мгновенной скорости. Из формулы (2.1) найдем мгновенную скорость
a t (2.5)
Пользуясь приведенной формулой, следует иметь в виду, что знак «+» означает равноускоренное движение, а знак «-» равнозамедленное. Из формулы (2.5) видно, что мгновенная скорость равнопеременного движения линейно зависит от времени движения. Графически эта зависимость изображается прямой линией, которая пересекает ось скорости в точке, отстоящей от начала координат на расстоянии, равном начальной скорости (рис 2.2)
Рисунок 2.2 – График зависимости скорости от времени при равноускоренном движении
Если υ0=0, то
a t (2.6)
Порядок выполнения работы
Рисунок 2.3 – Экспериментальная установка
1.Закрепите желоб с помощью штатива в наклонном положении под небольшим углом к горизонту на высоте 10см (рис. 2.3).
2.В нижней части желоба поместите цилиндр (стопор) для торможения шарика.
3. Запустите шарик по желобу и нажмите кнопку «старт» на секундомере.
Измерьте время движения шарика.
4.Сантиметром измерьте расстояние пройденное шариком(S).
5.Установите стопор в новое положение и пустите шарик по желобу с началом отсчета секундомера. Измерьте время движения шарика и расстояние пройденное шариком(S).
6.Повторите измерения четыре раза для различных положений стопора. Результаты внесите в таблицу 2.1
Таблица 2.1 – Экспериментальные данные
|
№ |
t (с) |
S(м) |
a (м/с2) |
aср (м/с2) |
∆ a (м/с2) |
∆aср (м/с2) |
ε % |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
|
|
|
|||
|
4 |
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1.Пользуясь формулой (2.4) вычислите ускорение шарика. Результат округлите до тысячных.
2.Определите среднее значение ускорения, абсолютную и относительную погрешность измерений методом среднего арифметического (Приложение А). Результаты вычислений внесите в таблицу №2.1
3.Используя формулу (2.3), вычислите пути, пройденные шариком за 1,2,3,4….10 секунд от начала движения. s1=…..; s2….; s3….;
4.Используя формулу(2.6) вычислите значения мгновенной скорости шарика от одной до 10 секунд после начала движения.
5.Результаты вычислений, выполненных в пунктах 3-4 запишите в таблицу №2.2
6.По данным таблицы №2.2 постройте графики зависимости пройденного пути и мгновенной скорости от времени на миллиметровой бумаге.
7.Сделайте вывод.
Таблица 2.2 – Данные для построения графиков зависимости пути от времени s(t) и скорости от времени υ(t)
|
t,с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
s,м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
υ,м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Какие из приведенных ниже движений можно считать равномерными, а какие нет? Почему?
а) падение воды в водопаде;
б) движение автомобиля на улице;
в) подъем пассажиров на эскалаторе метро;
2. Одинаковое ли время потребуется для проезда одного и того же расстояния по реке и по озеру? Почему?
3.Какое движение отражают графики, приведенные на рисунке 2.4?
Рисунок 2.4.
4. Лыжник, съехал с горы, двигаясь прямолинейно и равноускоренно. За время 20 с, в течение которых длился спуск, скорость лыжника возросла от 5 м/с до 15 м/с. С каким ускорением двигался лыжник?
5.Зависимость
координаты от времени для некоторой точки описывается уравнением х 5 16t 2t2. В какой момент
времени проекция скорости точки на ось ОХ равна нулю?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень. / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.:
Просвещение, 2014.- 416 с. §8 – 11. стр. 31- 42.
2.2 Лабораторная работа №2
Тема: Изучение закона сохранения импульса
Цель: изучить закон сохранения импульса и энергии и условия их применения.
Оборудование: два шарика; рама для подвеса шариков; измерительная линейка.
Краткие теоретические сведения
Величина, равная произведению массы материальной точки на ее скорость, называется импульсом:
(2.7)
где р –импульс тела; m – масса тела; υ – скорость тела.
Рисунок 2.5
|
кг |
м |
|
с |
|
Импульс тела направлен в ту же сторону,
что и скорость тела. Единица измерения импульса p 
Изменение импульса тела происходит при взаимодействии тел, например, при ударах.
Для системы материальных точек полный импульс равен сумме импульсов. При этом следует иметь в виду, что импульс – это векторная величина, и поэтому в общем случае импульсы складываются как векторы, т.е. по правилу параллелограмма.
Рисунок 2.6.
r r r r
p m1 1 m2 2 ... mn n (2.8)
Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, такая система называется замкнутой. Замкнутая система – это система тел, которые взаимодействуют только друг с другом и не взаимодействуют с другими телами.
Закон сохранения импульса: в замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
m1 
или
pr1 рr2 рr1/ рr2/
(2.9)
где m1, m2 — массы взаимодействующих тел, кг υ1, υ2 — скорости тел до столкновения, м/с
υ'1, υ'2 — скорости тел после столкновения, м/с
Закон сохранения импульса можно сформулировать и так: если на тела системы действуют только силы взаимодействия между ними («внутренние силы»), то полный импульс системы тел не изменяется со временем, т.е. сохраняется. Этот закон применим к системе, состоящей из любого числа тел. Отметим еще раз, что импульс – величина векторная, поэтому сохранение полного импульса означает сохранение не только его величины, но и направления.
Закон сохранения импульса выполняется при распаде тела на части и при абсолютно неупругом ударе, когда соударяющиеся тела соединяются в одно. Если распад или удар происходят в течение малого промежутка времени, то закон сохранения импульса приближенно выполняется для этих процессов даже при наличии внешних сил, действующих на тела системы со стороны тел, не входящих в нее, т.к. за малое время внешние силы не успевают значительно изменить импульс системы.
Под ударом в механике понимается кратковременное взаимодействие двух или более тел, возникающее в результате их соприкосновения (соударение шаров, удар молота о наковальню и др.). Самым простым является прямой (центральный) удар, то есть такой удар, при котором скорости соударяющихся тел до удара направлены по линии, соединяющей центры тел. При соударении взаимодействие длится такой короткий промежуток времени (иногда измеряемый тысячными долями секунды) и возникают столь большие внутренние силы взаимодействия, что внешними силами можно пренебречь и систему соударяющихся тел можно считать замкнутой и применять к ней закон сохранения импульса.
В зависимости от упругих свойств тел соударения могут протекать весьма различно. Принято выделять два крайних случая: абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
Абсолютно упругим называется удар, при котором после взаимодействия тела полностью восстанавливают свою форму. Таких ударов в природе не существует, так как всегда часть энергии затрачивается на необратимую деформацию тел. Однако для некоторых тел, например стальных закаленных шаров, потерями механической энергии при столкновении можно пренебречь и считать удар абсолютно упругим. В случае центрального абсолютно упругого удара двух тел с массами m1, m2 и скоростями υ1, υ2 до удара и υ′1, υ′2 после удара можно записать закон сохранения импульса тел:
m1 
или
pr1 рr2 рr1/ рr2/ (2.10)
Абсолютно неупругим называется удар, при котором после соприкосновения тел они не восстанавливают полностью свою форму, соединяются вместе и движутся как единое целое с одной скоростью. При этом ударе часть их механической энергии переходит в работу деформации тел (внутреннюю энергию). Столкновение двух шаров из пластилина, когда после столкновения шары слипаются и движутся вместе, является примером абсолютно неупругого удара. В случае центрального абсолютно неупругого удара двух тел с массами m1, m2 движущихся со скоростями υ1, υ2 до удара и υ′ после удара можно записать законы сохранения импульса тел:
m1 
или
rr / (2.11) p1р
Закон сохранения импульса служит основой для объяснения обширного круга явлений природы, применяется в различных науках:
Ø закон строго выполняется в явлениях отдачи при выстреле, явлении реактивного движения, взрывных явлениях и явлениях столкновения тел;
Ø закон сохранения импульса применяют: при расчетах скоростей тел при взрывах и соударениях; при расчетах реактивных аппаратов; в военной промышленности при проектировании оружия; в технике - при забивании свай, ковке металлов и т.д.
Для изучения законов сохранения импульса и энергии воспользуемся установкой (рис. 2.7), состоящей из двух шаров, на длинных подвесах и измерительной линейки под шарами. Центры масс соприкасающихся шаров лежат на одном уровне от точки подвеса. Отведя один из шаров в сторону и отпустив его, можно произвести прямой (центральный) удар шаров.
Рисунок 2.7 – Экспериментальная установка
Если до столкновения один из шаров покоился υ2=0, то выражение закона сохранения импульса упростится. При прямом ударе оба шара после столкновения движутся по одной прямой, поэтому от векторной формы записи закона сохранения импульса можно перейти к алгебраической и учитывая, что после столкновения оба шара движутся в одном направлении, получим:
r
(2.12)
Рисунок 2.8 – Схема эксперимента
Для определения скорости первого шара υ1 до удара и скоростей шаров υ′1 и υ′2 после удара воспользуемся законом сохранения механической энергии. Потенциальная энергия шара в положении максимального отклонения равняется его кинетической энергии при ударе:
mgh
(2.13)
2
Высоту подъёма шара можно определить по его максимальному отклонению s от положения равновесия (рис.2.9, а).
Рисунок 2.9 (а,б)
Треугольник АВС прямоугольный (опирается на диаметр). Катет АВ является средней пропорциональной величиной между гипотенузой АС=2l и своей проекцией на гипотенузу АD (рис.2.9,б): т.е
s2
Следовательно,
величины скоростей можно выразить так:
(2.14)
где s0, s1 – максимальные отклонения первого шара до и после удара; s2 – максимальное отклонение второго шара после удара.
Запишем уравнение закона сохранения через выражения скоростей:
m1s0
или
(2.15)
Таким образом, проверка закона сохранения в данной работе сводится к проверке справедливости последнего уравнения
При малых углах отклонения шара от положения равновесия s0, s1 и s2 можно заменить соответствующими величинами, отсчитанными по горизонтальной шкале.
Порядок выполнения работы
1.Перенесите рисунок 2.8 в бланк отчета к лабораторной работе.
2.Определите на весах массы шаров m1 и m2. Запишите их результат в таблицу 2.3
3. Отрегулируйте подвеску шаров так, чтобы их центры и точка касания находились на одной горизонтальной линии.
4. Отклоните шар большей массы на 5 см от положения равновесия (s0) и затем отпустите его. Заметьте максимальное отклонение этого шара после удара (s1). Повторите опыт 5 раз и найдите среднее значение отклонения s1ср. Запишите полученный результат в таблицу 2.3
5. Повторите опыт 4, но теперь заметьте после удара максимальное отклонение шара с меньшей массой (s2). Повторите опыт 5 раз, и найдите среднее значение отклонения s2ср. Запишите его в таблицу 2.3
6. Отклоните шар большей массы на 8 см от положения равновесия (s0) и затем отпустите его. Заметьте максимальное отклонение этого шара после удара (s1). Повторите опыт 5 раз и найдите среднее значение отклонения s1ср. Запишите полученный результат в таблицу 2.3
7. Повторите опыт 6, но теперь заметьте после удара максимальное отклонение шара с меньшей массой (s2). Повторите опыт 5 раз, и найдите среднее значение отклонения s2ср. Запишите его в таблицу 2.3
Обработка результатов измерения
1. Используя значения s0, s1 и s2, вычислите импульс шара до удара m1•s0 и сумму импульсов шаров после удара m1•s1+m2•s2 и внесите в таблицу 2.3 полученные данные.
2. Сравните импульс шара до удара с суммой импульсов шаров после удара.
Запишите вывод по полученным результатам работы. 3.Сделайте вывод в лабораторной работе.
Таблица 2.3 – Экспериментальные данные
|
№ |
1, m кг |
m2, кг |
s0, м |
s1, м |
s2, м |
m1•s1,
с |
m2•s2,
с |
m1•s1+m2•s2,
с |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Что такое импульс материальной точки? По какой формуле он находится?
2.Запишите формулу и формулировку закона сохранения импульса?
3. Материальная точка движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. На рисунке 2.10 указан начальный и конечный импульс точки.
Постройте вектор изменения импульса.
Рисунок 2.10
4. Материальная точка движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. На рисунке 2.11 указан начальный и конечный импульс точки. Постройте вектор изменения импульса.
Рисунок 2.11
5.Неподвижный вагон массой 2•104 кг сцепляется с платформой массой 3•104. До сцепки платформа имела скорость 1 м/с. Чему равна скорость вагона и платформы после их сцепки?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб.для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.:
Просвещение, 2014.- 416 с. §38 – 39, стр. 123 – 131
2.3 Лабораторная работа №3
Тема: Измерение влажности воздуха
Цель: экспериментальным путем определить абсолютную влажность воздуха.
Оборудование: психрометр, лабораторные и демонстрационные термометры.
Краткие теоретические сведения
В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.
Абсолютная влажность ρа определяется массой водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, т. е. плотностью водяного пара.
Относительная влажность φ показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности ρн водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре:
(2.16)
где ρа – абсолютная влажность воздуха, ρн – плотность насыщенного пара, отсюда
(2.17)
Относительную влажность воздуха φ можно вычислить с помощью психрометра.
Психрометр (от греческого - «холодный» и «мерить») — это специализированный прибор, который предназначается для измерения
температуры воздуха и его влажности (рис. 2.12)
Рисунок 2.12 – Психрометр
Действие любого психрометра основывается на физическом свойстве жидкости, в частности воды, испаряться и возникающих при этом разностей температур, которые показываются сухим и влажным термометрами. Испарение воды со смоченной поверхности, ткани, губки, соединенной с одним из термометров, приводит к потере части энергии, как следствие, снижению температуры жидкости. Это снижение, а точнее сниженную температуру, и регистрирует смоченный термометр.
Простейший психрометр состоит из двух стеклянных термометра (ртутных или спиртовых), один из которых - сухой, а второй - влажный (смоченный), т.е. обернут влажной хлопчатобумажной тканью. Один конец этой ткани опущен в резервуар с водой. Испаряясь, вода охлаждает «влажный» термометр. При этом, чем влажность окружающего воздуха ниже, тем интенсивнее протекает процесс испарения. Таким образом, чем суше воздух, влажность которого определяется, тем ниже будут показания «мокрого» термометра, и тем большей будет разница показаний сухого и влажного термометров.
Завизировав показания сухого и влажного термометров в определенный момент времени, при помощи психрометрической таблицы, поставляемой вместе с психрометром, или специальных формул можно определить относительную, а затем при помощи психрометрической формулы - абсолютную влажность воздух.
Порядок выполнения работы
1.Определите цену деления каждого из двух разных психрометров.
2.Определите температуру сухого термометра в одном из психрометров.
3.Определите температуру смоченного термометра.
4.Повторить опыт для другого психрометра с иной ценой деления.
5.Результаты измерений запишите в таблицу 2.4
Таблица 2.4 – Экспериментальные данные
|
Показания термометров |
Разность показания термометров ∆t = t0сух - t0влаж |
|
|
|
|
|
|
|
|
сухого воздуха t0сух |
влажного воздуха t0влаж |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обработка результатов измерения
1.Пользуясь психрометрической таблицей (таблица Б.1, приложение Б), определите относительную влажность воздуха для каждого эксперимента.
2.Давление насыщенного пара ρн для каждого эксперимента определите из таблицы «Давление насыщенных водяных паров и их плотность при различных температурах» (таблица Б.2, приложение Б)
3.По формуле 2.17 рассчитайте
абсолютную влажность воздуха 
для каждого опыта.
4.Найдите абсолютную и относительную погрешности измерений методом среднего арифметического (Приложение А).
5.Результаты вычислений внесите в таблицу 2.4 6.Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра? При каком условии разность показаний термометра наибольшая?
2. Сухой и влажный термометры психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?
3. Часть воды испарилась из чашки при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Как изменилась температура воды?
4. Парциальное давление водяного пара в комнате в 2,5 раза меньше давления насыщенного пара при той же температуре. Определить относительную влажность воздуха.
5. В воздухе аудитории при относительной влажности 60% парциальное давление пара 2400 Па. Определить давление насыщенного пара при данной температуре.
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.: Просвещение, 2014.- 416 с.§ 70 , стр.232 – 235
2.4 Лабораторная работа №4
Тема: Измерение поверхностного натяжения жидкости
Цель: определить поверхностное натяжение жидкости методом отрыва капель.
Оборудование: капельница, сосуд с жидкостью, полоска миллиметровой бумаги.
Краткие теоретические сведения
Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости.
Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию, сокращается. При этом совершается работа А:
A S (2.18)
где σ - коэффициент пропорциональности (выражается в Дж/м2 или Н/м), называемый поверхностным натяжением:
, (2.19)
т.к.
A S 
,
то
(2.20)
где F - сила поверхностного натяжения, l- длина границы поверхностного слоя жидкости.
Поверхностное натяжение можно определить различными методами.
Метод отрыва капель
Рисунок 2.13 – Силы, действующие на каплю в момент отрыва
Опыт осуществляют с капельницей, в которой находится исследуемая жидкость. Открывают кран капельницы так, чтобы из бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести ее Р=mg равна силе поверхностного натяжения, граница свободной поверхности - окружность шейки капли. Следовательно,
(2.21) (2.22)
где m0 – масса жидкости в объеме V, ρ – плотность жидкости, n – число капель в объеме V.
Длина границы поверхностного слоя жидкости.
l 
dш.к (2.23)
Опыт показывает, что
dш.k=0,9d, (2.24)
где d - диаметр канала узкого конца бюретки, тогда подставляя выражения (2.22) - (2.23) в формулу (2.21) запишем:
(2.25)
Порядок выполнения работы
1.Соберите установку и наполните капельницу водой.
2.Измерьте диаметр канала узкого конца капельницы. Для этого полоску миллиметровой бумаги вдавить в шейку капельницы, по полученной окружности определить внутренний диаметр капельницы.
3.Подставьте под капельницу сосуд, в котором была вода, и плавно открывая кран, добейтесь медленного отрыва капель (капли должны падать друг за другом через 1-2с).
4.Отсчитайте количество капель (n) в объеме 5см3 жидкости.
5.Повторите опыт три раза.
6.Результаты измерений запишите в таблицу 2.5
Таблица 2.5 – Экспериментальные данные
|
№ п/п |
Объем капель V ( м3) |
|
|
Диаметр отверстия капельницы dкапельницы (м) |
|
|
∆σ (н/м) |
ε % |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1. По формуле (2.25) вычислите поверхностное натяжение для каждого опыта.
2.Найдите среднее значение σср, сравните полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения (таблица Б.3, приложение Б) с учетом температуры.
3.Определите абсолютную и относительную погрешности измерений (Приложение А). 4.Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Каков физический смысл поверхностного натяжения?
2. Какие причины влияют на величину коэффициента поверхностного натяжения.
3. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?
4. Изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше?
Список рекомендуемой литературы
Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014. – 448 с. Глава 7 , стр.155 – 163
2.5 Лабораторная работа №5
Тема: Изучение теплового расширения твердых тел
Цель: опытным путем определить коэффициент линейного расширения твердых тел.
Оборудование: электронагреватель, термометр, индикатор удлинения часового типа, набор стержней из разных материалов.
Краткие теоретические сведения
Опыт показывает, что объем твердых тел при нагревании увеличивается. Это явление называется тепловым расширением. Очевидно, объем твердого тела определяется средним расстоянием между атомами. Повышение температуры приводит к увеличению этого расстояния.
Изменение одного определенного размера твердого тела при изменении температуры называется линейным расширением (сжатием).
Коэффициент линейного расширения α характеризуется изменением линейных размеров образца при нагревании и определяется по формуле:
l
α (2.26)
где l – начальная длина образца;
Δl – увеличение длины, определяемое по индикатору; t0 – первоначальная температура воды в пробирке; tк – конечная температура воды после нагревания.
Физический смысл коэффициента линейного
расширения: показывает на какую часть длины тела, взятого при 00С
изменятся его длина при нагревании на 10С. 
Рисунок 2.14 – Экспериментальная установка
Прибор для определения коэффициента линейного расширения твердых тел изображен на рисунке 2.14 Исследуемый образец 1, имеющий вид стержня, нагревается в воде, находящейся в стеклянной пробирке 2. Для нагревания служит нагреватель 3, который включается с помощью кнопочного включателя 4, расположенного на панели корпуса прибора. Здесь же расположена контрольная индикаторная лампа 5 нагревателя 3. Штепсельная вилка включается в электрическую сеть с напряжением 220 В.
Изменение длины образца при нагревании по сравнению с его начальной длиной при комнатной температуре фиксируется с помощью индикатора часового типа 6. Индикатор часового типа крепится на кронштейне и может поворачиваться вокруг своей оси на 900.
Порядок выполнения работы
1.Пробирку на ½ объема наполните водой комнатной температуры.
2.Термометром измерьте начальную температуру воды в пробирке t0.
3.Начальную длину образца l измерьте с помощью штангенциркуля, полученные данные внесите в таблицу 4.5.1.
4.Опустите в пробирку образец так, чтобы сферический конец образца упирался в дно пробирки.
5.Индикатор с помощью штока 6 отверните на четверть оборота в сторону до упора. 6. Пробирку с образцом поместите в нагреватель так, как показано на рис.
4.14.
7.Плавно оттяните шток индикатора 6 вверх, установите индикатор над пробиркой и опустите шток в углубление на торце образца 1. При работе с индикатором соблюдайте осторожность: не допускайте резких толчков штока индикатора.
8.Поворотом шкалы индикатора 6 совместите нуль шкалы со стрелкой.
9.Включите питание прибора. При закипании воды в пробирке (через 12-15 минут) по индикатору определите увеличение длины образца Δl. Конечную температуру образца, считайте равной температуре кипения воды.
10.После снятия показаний, выключите прибор. С помощью резинки, надетой предварительно, вытащите пробирку. Аккуратно выньте стержень и вылейте воду.
11.Возьмите другую холодную пробирку и повторите опыт для других стержней.
12.Результаты измерений запишите в таблицу 2.6
Таблица 2.6 – Экспериментальные данные
|
№ п/п |
Материал |
t0 (0C) |
tк (0C) |
l (мм) |
Δl (мм) |
α (К-1) |
αтабл (К-1) |
Δα |
ε % |
|
1 |
сталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
алюминий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
стекло |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1.По данным таблицы и формуле 2.26 рассчитайте коэффициент линейного расширения α.
2. Найдите в таблице Б.4 (Приложение Б), значение αтабл. для каждого образца.
3.Запишите данные в таблицу 2.6
3.Посчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений
(Приложение А) 4. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1.В чем заключается физическая природа теплового расширения твердых тел?
2. Как определяется коэффициент линейного расширения? От чего он зависит?
3.Почему посуда из толстого стекла лопается чаще, чем посуда из тонкого стекла, если в неё налить горячую воду?
4.Почему проволочки, впаянные в баллон электрической лампы, делают не из любого металла?
Список рекомендуемой литературы
Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014. – 448 с. Глава 8 , стр.163 – 177
2.6 Лабораторная работа №6
Тема: Изучение закона Ома для участка цепи
Цель: используя закон Ома для участка цепи, научиться определять сопротивление проводника при помощи амперметра и вольтметра; убедиться на опыте в том, что сопротивление проводника не зависит от силы тока в нём и напряжения на его концах.
Оборудование: источник питания, исследуемый проводник, амперметр, вольтметр, ползунковый реостат, ключ, соединительные провода.
Краткие теоретические сведения
Согласно закону Ома: сила тока I в цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R: U
I, (2.27)
R
отсюда
R 
(2.28)
I
Для того, чтобы узнать сопротивление проводника нужно измерить силу тока, проходящего через него, напряжение на его концах и подставить полученные значения в формулу. Для того чтобы убедиться в том, что сопротивление проводника не зависит от напряжения на его концах и силы тока в нем нужно несколько раз вычислить сопротивление, изменяя силу тока в цепи с помощью реостата.
Порядок выполнения работы
1. Определите цену деления амперметра и вольтметра
2. Соберите цепь (рис. 2.15), последовательно соединив источник питания, амперметр, спираль, реостат, ключ.
3. К концам исследуемого проводника присоедините вольтметр.
4. Покажите собранную цепь преподавателю.
5. Включите источник питания и замкните ключ.
6. Снимите показания амперметра и вольтметра.
7. Повторите опыт для других положении ползунка (в начале, в середине и в конце) реостата.
8. Полученные данные внесите в таблицу 2.7
9. Начертите схему этой цепи (рис. 2.15).
Рисунок 2.15. – Экспериментальная схема
Таблица 2.7 – Экспериментальные данные
|
№ |
U (В) |
I (А) |
R (Ом) |
Rср (Ом) |
ΔR (Ом) |
ΔRср (Ом) |
ε (%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1.По данным таблицы и формуле 2.28 рассчитайте сопротивления проводника для каждого опыта
2. Запишите данные в таблицу 2.7
3.Посчитайте абсолютную и относительную погрешности методом среднего арифметического (Приложение Б).
4. По данным таблицы 2.7 постройте на миллиметровой бумаге график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. 5. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Согласно
закону Ома сопротивление участка цепи R 
. Означает ли это, что
I
сопротивление зависит от силы тока или напряжения?
2. Что такое удельное сопротивление проводника?
3. На рисунке 2.16 изображены графики зависимости силы тока в трех проводниках от напряжения на их концах. Сопротивление какого проводника равно 2,5 Ом? Запишите расчеты сопротивления для каждого проводника.
Рисунок 2.16
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб.для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.:
Просвещение, 2014.- 416 с. §100 – 103, стр. 331 - 341
2.7 Лабораторная работа №7
Тема: Определение температуры нити лампы накаливания
Цель: научиться определять температуру нити накала электрической лампочки.
Оборудование: источник питания (U =4,5 В), амперметр, вольтметр, лампа накаливания (U=110 В, Р= 600 Вт), ключ, соединительные провода.
Краткие теоретические сведения
Зависимость электрического сопротивления Rt металлов от температуры выражается формулой:
Rt 
(2.29)
где Rt – электрическое сопротивление металлического образца при температуре t;
R0 – электрическое сопротивление его при 00С;
α – температурный коэффициент электрического сопротивления для
данного вещества.
Если известны значения электрического сопротивления образца R0 при 00С и Rt в нагретом состоянии, а так же температурный коэффициент электрического сопротивления α, то температуру t можно вычислить по формуле:
t 
(2.30)
Выражая температуру в градусах Кельвина, получаем формулу для определения температуры:
T 
(2.31)
где Т – абсолютная температура.
Сопротивление лампы при комнатной температуре можно определить из закона Ома для участка цепи:
U
I (2.32)
R I
Сопротивление лампы R0 при 00С или 273 К, из формулы 2.21 :
R0 
(2.33)
Электрическое сопротивление Rt металлического образца при температуре t, вычислим используя формулу для расчета максимальной мощности:
Pmax (2.34)
С учетом закона Ома, получим
Pmax Rt Pmax (2.35)
где Umax, Pmax - максимальное напряжение и максимальная мощность лампы.
Порядок выполнения работы
1.Нарисуйте принципиальную схему изображенной электрической цепи на рисунке, соответствующему вашему варианту, составленной для измерения сопротивления нити накала лампы в холодном состоянии. При измерении предполагается, что сила тока лампы достаточно мала, а измерения выполняются быстро, поэтому можно считать, что в процессе измерения температура нити накала и ее сопротивление не изменяются.
2.Обозначьте на принципиальной схеме знаками (+,-) полярность зажимов электроизмерительных приборов, а стрелками – направление тока в цепи.
3.Определите цену деления электроизмерительных приборов: амперметра - СА, вольтметра - СV.
4.Снимите показания амперметра и вольтметра, данные внесите в таблицу
2.8
Рисунок 2.17 – Экспериментальная схема
Обработка результатов измерения
1.Определите сопротивление лампы в холодном состоянии по формуле 2.32.
2.Рассчитайте сопротивление лампы R0, Rt, используя формулы 2.33 и 2.35, соответственно.
3.Вычислите температуру нити накала лампы при ее нормальном горении, по формуле 2.30, если температурный коэффициент задан в Цельсиях, или по формуле 2.31, если температурный коэффициент в Кельвинах.
4.Полученные данные внесите в таблицу 2.8
Таблица 2.8 – Экспериментальные данные
|
Максимальное напряжение на лампе Uл, В |
Напряжение на лампе U, В |
Сопротивление лампы в холодном состоянии R, Ом |
Сопротивление при 00С, R0, Ом |
Сопротивление при температуре t, Rt, Ом |
Температура нити накала лампы, T, К(С0) |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Чем объясняется зависимость электрического сопротивления металлов от температуры?
2. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут ?
3.Каковы основные источники погрешностей измерений в данном эксперименте??
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.:
Просвещение, 2014.- 416 с. §104 , стр. 343 – 346
2.8 Лабораторная работа №8
Тема: Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
Цель: экспериментально вычислить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оборудование: источник электрической энергии, амперметр, вольтметр, реостат (6 – 8 Ом), ключ, соединительные провода.
Краткие теоретические сведения
Для получения электрического тока в проводнике необходимо создать и поддерживать на его концах разность потенциалов (напряжение). Для этого используют источник тока. Разность потенциалов на его полюсах образуется вследствие разделения зарядов. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние (не электрического происхождения) силы.
При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних сил, превращается в энергию источника тока. При замыкании электрической цепи запасенная в источнике тока энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней и внутренней частях цепи с сопротивлениями соответственно
R и r.
Величина, численно равная работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единичного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока ε:
qА (2.36)
В СИ ε выражается в вольтах (В).
С другой стороны из закона Ома для полной цепи:
I 
Ir (2.37)
где I – сила тока, U – напряжение.
Электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника тока можно определить экспериментально.
Порядок выполнения работы
1.Определите цену деления шкалы измерительных приборов.
2.Собирите электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 2.18.
3.После проверки цепи преподавателем замкните ключ и, пользуясь реостатом, установите силу тока, соответствующую нескольким делениям шкалы амперметра. Снимите показания вольтметра и амперметра.
4.Опыт повторите 2 раза, изменяя силу тока цепи при помощи реостата.
5.Полученные данные запишите в таблицу 2.9
Рисунок 2.18 – Экспериментальная схема
Таблица 2.9 – Экспериментальные данные
|
№ |
Напряжение на внешней части цепи U, В |
Сила тока в цепи I,А |
Внутреннее сопротивление r, Ом |
Среднее значение внутреннего сопротивления rср, Ом |
ЭДС
|
Среднее ЭДС
|
rср |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1. Результаты измерений подставьте в уравнение 2.39 и, решите систему уравнений:
1
3
2.Далее по формулам (2.38) определите электродвижущую силу источника, поочередно подставляя три значения r.
3.Запишите данные в таблицу 2.9
4.Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности методом среднего арифметического (Приложение А). 5.Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Какова физическая суть электрического сопротивления?
2. Какова роль источника тока в электрической цепи?
3. Каков физический смысл ЭДС? Дать определение вольту.
4. От чего зависит напряжение на зажимах источника тока?
5. Пользуясь результатами произведенных измерений, определить сопротивление внешней цепи.
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев,Б.Б, Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.:
Просвещение, 2014.- 416 с. § 105- 107, стр.346 – 351
4.9 Лабораторная работа №9
Тема: Определение коэффициента полезного действия электрического чайника
Цель: научиться находить коэффициент полезного действия электрического устройства по результатам эксперимента.
Оборудование: электрический чайник; термометр; часы (секундомер); мензурка
Краткие теоретические сведения
Коэффициент полезного действия есть отношение совершенной устройством или механизмом полезной работы к полной совершенной работе (или затраченной энергии). Если, например, наполнить чайник водой при некоторой температуре t1 и нагреть до температуры t2, то полезная работа будет равна требуемому для нагрева количеству теплоты
Q 
(2.40)
где с – удельная теплоемкость воды; m – масса воды.
Затраченная энергия может быть оценена по формуле
Азатр 
(2.41)
где N – указанная в паспорте (инструкции по использованию) мощность чайника;
Δt – время нагрева.
В таком случае коэффициент полезного действия равен
(2.42)
Порядок выполнения работы
1. Налейте в чайник некоторый объем воды, например 0,5 л, воспользовавшись для этого мензуркой.
2.Измерьте термометром начальную температуру воды t1.
3.Включите чайник и нагрейте в нем воду в течение некоторого времени Δt (около 2-3 мин.).
4. Измерьте конечную температуру воды t2.
5. Повторите эту процедуру еще раз.
6. Заполните таблицу 2.10
Таблица 2.10 – Экспериментальные данные
|
№ |
Объем воды в чайнике, м3 |
Плотность воды ρ, кг/м3 |
Масса воды m, кг |
Начальная температура t1, 0 С |
Конечная температура t1, 0 С |
Время нагрева Δt, с |
КПД η, % |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1.Рассчитайте объем воды в чайнике по формуле:
V
(2.43)
2.Найдите по формуле 2.42 коэффициент полезного действия η
3.Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Какие преобразования энергии происходят в проводнике, когда по нему идет ток?
2. Что называют номинальной мощностью?
3. Можно ли увеличить мощность электроприбора, подавая на него большее напряжение?
4. Как увеличится КПД, определенный описанным в работе методом, если увеличить мощность нагревательного прибора?
5. Изменится ли КПД, определенный указанным в работе методом, если увеличить массу воды?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский,– М.:
Просвещение, 2014.- 416 с. §104- 107, стр. 343 – 351
4.10 Лабораторная работа №10
Тема: Изучение явления электромагнитной индукции
Цель: изучить явление электромагнитной индукции, экспериментально проверить правило Ленца.
Оборудование: тонкая трубка с индукционной катушкой и заполненная вязкой жидкостью (масло), набор цилиндрических неодимовых магнитов с маркированными торцами, микроамперметр. Краткие теоретические сведения
На явлении электромагнитной индукции основана работа миллионов электродвигателей и генераторов электрического тока, счетчиков электрических сигналов, расходомеров электропроводящих жидкостей.
Явление электромагнитной индукции было открыто Фарадеем в 1831 году. Это явление заключается в следующем: во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Этот ток называется индукционным. Направление индукционного тока определяется согласно правилу Ленца: возникающий в замкнутом контуре ток имеет такое направление, что он создает через площадь, ограниченную контуром, собственный поток магнитной индукции, компенсирующий то изменение потока магнитной индукции, которое его вызывает.
Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре обусловлено появлением в этом контуре, под влиянием изменяющегося потока магнитной индукции э.д.с. индукции εi. Величина этой э.д.с. была связанна Фарадеем со скоростью изменения потока магнитной индукции соотношением:
Ф
(2.44) t
где ΔФ– поток магнитной индукции через поверхность контура; Δt – интервал времени.
Знак минус показывает,
что увеличение потока 
вызывает э.д.с.
εi<0, т.е. поле индукционного тока Вi
направлено навстречу потоку Ф (Ф=Ввнеш·S);
уменьшение потока 
вызывает εi
> 0, т.е. направление потока Ф и поля индукционного тока Вi
совпадают (рис.1). Таким образом, выражение (1) дает одновременно и величину и
направление э.д.с. индукции, которое согласуется с правилом Ленца.
Рисунок 2.19 – Направление индукционного тока
Описание и принцип работы экспериментальной установки
Лабораторная установка (рис.2.20) состоит из закрепленной на штативе прозрачной трубки длиной l=50см, внутренним диаметром D=6 мм и толщиной стенки d=1 мм. На расстоянии 10 см от нижнего конца трубки намотана в один слой по часовой стрелке (если смотреть сверху на торец трубки) индукционная катушка длиной 1 см. Концы катушки подключены к микроамперметру. Магнит в канале трубки, из-за действия силы вязкого трения, движется с постоянной скоростью.
Рисунок 2.20 – Схема лабораторной установки
Если он входит в катушку северным полюсом «N» (рис.2.21,а), то согласно правилу Ленца, в катушке возникнет индукционный ток Ii, который будет иметь такое направление, что созданный им поток магнитной индукции Bi будет компенсировать, то изменение потока магнитной индукции B, которое вызывает индукционный ток. Учитывая направление магнитной индукции Bi по правилу «правой руки» можно определить направление индукционного тока Ii, которое и должно подтверждаться отклонением стрелки микроамперметра.
Рисунок 2.21 – Принцип работы установки
Продолжая свое движение вниз, магнит выходит из катушки южным полюсом «S» (рис.2.21,б). Тогда, согласно правилу Ленца, индукция магнитного поля катушки Bi будет сонаправлена с индукцией магнитного поля постоянного магнита B. По правилу правой руки индукционный ток Ii поменяет свое направление, и стрелка микроамперметра отклонится в противоположную сторону.
Порядок выполнения работы
1. 
Рассмотрите цилиндрические
магниты с помеченными торцами условными обозначениями« » и « ».
2. Поочередно бросайте магниты в трубку установки, пронаблюдайте отклонение стрелки микроамперметра, в момент прохождения ими катушки индуктивности.
3. Результаты наблюдений внесите в таблицу 2.11
4. Сделайте вывод по результатам эксперимента №1
Таблица 2.11 – Экспериментальные данные
|
№ |
Входит |
Отклонение стрелки мкА |
Выходит |
Отклонение стрелки мкА |
|
« |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Полюс
Контрольные вопросы
1. Что такое магнитный поток, каковы способы его изменения? Каким образом меняется магнитный поток в лабораторной работе?
2. При каких условиях в замкнутых контурах, пронизываемых магнитным полем, возникает э.д.с. индукции?
3. В чем состоит явление электромагнитной индукции?
4. Сформулируете закон электромагнитной индукции.
5. Каков смысл знака «-» в правой части формулы (1), выражающей закон электромагнитной индукции.
6. Как определяется направление индукционного тока?
7. Какова причина возникновения э.д.с. электромагнитной индукции в неподвижном контуре при изменении магнитного потока?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 11 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М.Чуругин,– М.: Просвещение,
2014.- 432 с. §7 – 8, стр. 31 – 40
2.11 Лабораторная работа №11
Тема: Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити
Цель: исследовать зависимость периода колебаний математического маятника от его параметров; экспериментально вычислить ускорение свободного падения.
Оборудование: штатив с держателем, грузы (m1 = 100г., m2 = 200г) с нитью длиной не менее 1м, метровая линейка, секундомер.
Краткие теоретические сведения
Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити (рис.2.22).
Рисунок 2.22 – Схема экспериментальной установки
Период колебаний (Т) – время, за которое совершается одно полное колебание t
T (2.45)
n
где t – время колебания; n – число колебаний.
Амплитуда колебаний (А) – максимальное отклонение от положения равновесия.
Теория показывает, что период колебаний математического маятника зависит только от его длины l и ускорения свободного падения g. Эта зависимость выражается следующим образом:
T (2.46)
отсюда, ускорение свободного падения
g (2.47)
T
Из уравнения (2.46) следует, что период колебаний математического маятника не зависит ни от массы колеблющегося тела m, ни от его формы, ни от амплитуды колебаний -A. В работе следует проверить, так ли это?
Следует ожидать следующих результатов:
1.Период колебаний будет прямо пропорционален корню квадратному из длины нити.
2.При малых амплитудах, период колебаний не будет зависеть от амплитуды колебаний.
3.Период колебаний математического маятника не будет зависеть от массы груза.
4.Возможно, что при больших амплитудах период колебаний груза, подвешенного на нити, как-то будет зависеть от массы груза.
5.Период колебаний не будет зависеть от формы колеблющегося тела.
Порядок выполнения работы
Задание №1 Эксперимент №1
1.Установите штатив с держателем на краю стола.
2.Укрепите нить длиной приблизительно l = 1 м с грузом в держателе на штативе.
3.Отклоните маятник с грузом массой m = 100г на небольшой угол α и отпустите.
4.По секундомеру определите время t, за которое маятник совершит n полных колебаний, например 30.
5.Повторите опыт, изменив массу груза на m = 200гр.
6.Запишите полученные данные в таблицу 2.12
Таблица 2.12 – Экспериментальные данные №1
|
№ |
Масса груза |
n |
t(c) |
T(c) |
Вывод |
|
1 |
100 г |
|
|
|
|
|
2 |
200 г |
|
|
|
|
Задание №2 Эксперимент №2
1.Установите штатив с держателем на краю стола.
2.Укрепите нить длиной приблизительно l = 1 м с грузом m = 100 г в держателе на штативе.
3.Изменняя амплитуду колебаний А (в 2 раза), измерьте время t тридцати полных колебаний.
4. Внесите данные в таблицу 2.13
Таблица 2.13 – Экспериментальные данные №2
|
№ |
Амплитуда, А (м) |
n |
t(c) |
T(c) |
Вывод |
|
1 |
А1 |
|
|
|
|
|
2 |
А2 |
|
|
|
|
Задание №3 Эксперимент №3
1.Установите штатив с держателем на краю стола.
2.Укрепите нить длиной приблизительно l = 1 м с грузом m = 100 г в держателе на штативе.
3.Уменьшите длину нити маятника в два раза, измерьте время тридцати полных колебаний.
4.Внесите данные в таблицу 2.14
Таблица 2.14 – Экспериментальные данные
|
№ |
Длина нити l (м) |
n |
t(c) |
T(c) |
Вывод |
|
1 |
l1 |
|
|
|
|
|
2 |
l2 |
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
Задание №1 Эксперимент №1
1.Вычислите период Т колебания маятника для первого и второго эксперимента по формуле 2.45.
2.Данные и расчеты внесите в таблицу 2.12
3.Сравните периоды T1 и Т2, сделайте вывод.
Задание №2 Эксперимент №2
1.Вычислите период Т колебания маятника для первого и второго эксперимента по формуле 2.45
2.Данные и расчеты внесите в таблицу 2.13 3.Сравните периоды T1 и Т2, сделайте вывод.
Задание №3 Эксперимент №3
1.Вычислите период Т колебания маятника для первого и второго опыта по формуле 2.45
2.Данные и расчеты внесите в таблицу 2.14 3.Сравните периоды T1 и Т2 , сделайте вывод.
Задание №4: Определение ускорения свободного падения маятника
1.По формуле 2.47 вычислите 4 раза ускорение свободного падения маятника, подставляя поочередно значения периодов Т из первого, второго эксперимента.
2.Полученные данные внесите в таблицу 2.15
3.Посчитайте абсолютную и относительную погрешности методом среднего арифметического (Приложение А).
4.Сделайте вывод
Таблица 2.15 – Расчетные данные
|
№ |
l (м) |
T(c) |
g (м/c2) |
g ср(м/c2) |
Δg |
Δg ср |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Из каких элементов состоит прибор для изучения колебаний математического маятника?
2. От каких величин и как зависит период колебаний пружинного маятника?
3. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?
4. Наблюдая за движением шарика в течение одного периода, ответьте на вопрос:
будет ли оно равноускоренным?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 11 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М.Чуругин,– М.: Просвещение, 2014.- 432 с. §13 – 14, стр. 53 – 66
2.12 Лабораторная работа №12
Тема: Изучение изображений предметов в тонкой линзе
Цель: определить главное фокусное расстояние и оптическую силу собирающих линз.
Оборудование: двояковыпуклые собирающие линзы №1 и №2, свеча парафиновая, экран белый, линейка.
Краткие теоретические сведения
Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.
Линзы входят в состав практически всех оптических приборов. Линзы бывают собирающими (рис 2.14 (а)) и рассеивающими. (рис. 2.14(б)).
Рисунок 2.23 – Собирающие и рассеивающие линзы
Собирающая двояковыпуклая линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное двумя гладкими выпуклыми поверхностями. Прямую, которая проходит через сферические центры кривизны поверхностей линзы, называют главной оптической осью линзы.
Рисунок 2.24 – Двояковыпуклая собирающая линза
Если на собирающую
линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то они
соберутся в одной точке с другой стороны линзы, которая называется главным
фокусом F линзы. Расстояние между главным фокусом линзы и ее оптическим
центром называется главным фокусным расстоянием и обозначается буквой F
(рис. 2.24). Формула тонкой линзы: 1
(2.48) F d f
где d –расстояние от предмета до линзы, f – расстояние от изображения до центра линзы, отсюда
F 
(2.49)
Величина обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы ( D) и измеряется в диоптриях.
1
D (2.50)
F
Единица измерения оптической силы из формулы (2.50)
1
D1дптр(диоптрия) м
За единицу измерения оптической силы принимается диоптрия – оптическая сила такой линзы, главное фокусное расстояние которой равно одному метру. Оптическую силу собирающих линз (как и фокусное расстояние F) условились считать положительной, а рассеивающих – отрицательной.
Порядок выполнения работы
Задание №1 Эксперимент с линзой №1
1.Установите источник света, линзу №1 и экран так, как показано на рис.2.25
2.Перемещая источник света и линзу, получите на экране уменьшенное четкое изображение источника света.
3.Измерьте расстояние от источника света до линзы (d) и от экрана до линзы (f) с точностью до 1мм, данные внесите в таблицу 2.16
4.Повторяя п.2, получите увеличенное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) запишите в таблицу 2.16
5.Получите равное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) запишите в таблицу 2.16
Рисунок 2.25 – Схема опыта по определению фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы
Задание №2 Эксперимент с линзой №2
1.Установите источник света, линзу №2 и экран так, как показано на рис.2.25
2.Перемещая источник света и линзу получите на экране уменьшенное четкое изображение источника света.
3.Измерьте расстояние от источника света до линзы (d) и от экрана до линзы (f) с точностью до 1мм, данные запишите в таблицу 2.16
4.Повторяя п.2, получите увеличенное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) запишите в таблицу 2.16
5.Получите равное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) внесите в таблицу 2.16
Таблица 2.16 – Экспериментальные данные
|
№ линзы |
n |
d (м) |
f(м) |
F(м) |
Fср(м) |
D (дптр) |
|
№ 1 |
1 уменьшенное 2 увеличенное 3 равное |
|
|
|
|
|
|
№ 2 |
1 уменьшенное 2 увеличенное 3 равное |
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1.По формуле 2.49 вычислите главное фокусное расстояние F для каждого изображения и каждой линзы.
2.Вычислите среднее значение фокусного расстояния Fср для 1 и 2 линзы.
3.Подставляя в формулу 2.50 среднее значение фокусного расстояния, для каждой линзы вычислите оптическую силу.
4.Внесите полученные данные в таблицу 2.16
5. Сделайте вывод
Контрольные вопросы
1.Зная, что оптическая сила может быть выражена формулой: D n 1
R R подсчитать оптическую силу линзы, если коэффициент преломления стекла n = 1,5, а радиус кривизны обеих поверхностей линзы одинаковы и равны 10см.
2.Как изменится изображение предмета на экране, если прикрыть половину линзы куском картона или материи?
3.Сколько фокусов у линзы, и какие они для собирающей и рассеивающей линзы?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 11 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М.Чуругин,– М.: Просвещение, 2014.- 432 с. §50 – 51, стр. 191 – 199
2.13 Лабораторная работа №13
Тема: Изучение интерференции и дифракции света
Цель: определить длину световой волны для красного, зеленого, фиолетового цветов.
Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, свеча.
Краткие теоретические сведения
Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие
=k·
(2.51)
где — разность хода
волн;
— длина световой волны; k — номер максимума.
Центральный максимум
называют нулевым, для него = 0. Слева и справа от него располагаются максимумы
высших порядков.
Условие возникновения максимума (2.51) можно записать иначе:
k·
= dsin
(2.52)
где d – период дифракционной решетки;
φ – угол, под которым виден световой максимум (угол дифракции).
Рисунок 2.26 – Дифракционная решетка
Так как углы
дифракции, как правило, малы, то для них можно принять h
sin (рис. 2.26). Поэтому
l
(2.53)
где h[м ] – расстояние от центра до максимума на экране; l [ м] – расстояние от решетки до экрана (АК)
В данной работе формулу (2.53) используют для вычисления длины световой волны.
Анализ формулы (2.51) показывает, что положение световых максимумов зависит от длины волны монохроматического света: чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого.
Порядок выполнения работы
1.Смотря на свечу через дифракционную решетку, расположите прибор так, чтобы был виден свет от свечи в щели экрана.
2.Перемещением экрана добейтесь наиболее четкого изображения спектра k -го порядка.
3.Измерьте расстояние l от дифракционной решетки до экрана.
4.На экране от щели влево и вправо найдите 1-й max для красного цвета. Запишите расстояние h от щели до середины спектра в таблицу 2.17.
5.На экране от щели влево и вправо найдите 1-й max для зеленого цвета. Запишите расстояние h от щели до середины спектра в таблицу 2.17
6.На экране от щели влево и вправо найдите 1-й max для фиолетового цветов. Запишите расстояние h от щели до середины спектра в таблицу 2.17
7.Повторите пункты 4-6 для максимума второго порядка.
Таблица 2.17 – Экспериментальные данные
|
№ k |
d (мм) |
l (мм) |
влево h1 (мм) |
вправо h2 (мм) |
hcp (мм) |
λ (нм) |
λср (нм) |
λтабл (нм) |
ε, % |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Красный 760-620 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Зеленый 560-500 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Фиолетовый 450-380 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Обработка результатов измерения
1.По формуле 2.53 определите длину волны каждого цвета
2. Определите среднее значение длины волны каждого цвета
3. Результаты сравните с табличными значениями для каждого цвета и вычислите относительную погрешность измерений по формуле
100
4. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1.Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света — белая полоса, а максимум высших порядков — набор цветных полос?
2.Какой вид имеет интерференционная картина в случае монохроматического света?
3.Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума?
Список рекомендуемой литературы
Мякишев Г.Я. Физика 11 класс: учеб. для общеобразовательных орган.:
базовый уровень./ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М.Чуругин,– М.: Просвещение, 2014.- 432 с. §56 – 68, стр. 213 – 221
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мякишев Г.Я., Физика 10 класс:учеб.для общеобразовательных орган.:базовый уровень./ Г.Я Мякишев ,Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский ,– М.:Просвещение, 2014.- 416 с.
2.Мякишев Г.Я., Физика 11 класс:учеб.для общеобразовательных орган.:
базовый уровень. – / Г.Я Мякишев ,Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский М.:Просвещение 2014.- 432 [1] с.
3.Физика 10 класс: уч. для общеобразов. орган.: углублённый уровень/ О.Ф Кабардин [и др] М.Просвещение,2014-416 с.
4.Физика 11 класс: уч. для общеобразов.орган.: углублённый уровень.- 15е издание/ - О.Ф Кабардин [и др] М.:Просвещение,2014-416 с.
5.Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.
6.Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб. пособие для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.
7.Дмитриева В. Ф., Васильев Л. И. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб. пособия для учреждений сред. проф. образования / В. Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. — М., 2014.
8.Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Лабораторный практикум: учеб. пособия для учреждений сред. проф. образования / В. Ф. Дмитриева, А. В. Коржуев, О. В. Муртазина. — М., 2015.
9.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: электронный учеб.-метод. комплекс для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.
10.Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: электронное учебное издание (интерактивное электронное приложение) для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.
11. Фирсов А. В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования / под ред. Т. И. Трофимовой. — М., 2014.
12.Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика: Учебник для средних специальных учебных заведений. – М.: Академия, 2014
Приложение А Методика определения погрешностей измерений
Выполнение лабораторных работ связано с измерениями физических величин. Измерения не дают возможности получить абсолютно точные результаты. Погрешности (ошибки), возникающие при измерениях, объясняются несовершенством методов измерения, измерительных приборов, условиями опыта. Для исключения случайных ошибок и повышения степени точности необходимо производить всегда несколько измерений (минимум три), а затем найти среднее арифметическое.
Разность
между истинным и измеренным значениями искомой величины называется абсолютной
погрешностью Δх: x x х
.
Отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеренной величины называется относительной погрешностью измерения δ:
100%
xист
Если истинное значение искомой величины неизвестно, то для определения погрешностей можно воспользоваться методом среднего арифметического:
1. Производят измерение искомой величины х несколько раз и среднее арифметическое результатов этих измерений принимают за истинное значение измеренной величины:
x1
ист
n
2. Находят абсолютные погрешности каждого измерения:
3. Определяют
среднее арифметическое этих погрешностей
и принимают его за абсолютную погрешность измерения.
4. Находят относительную погрешность ε:
100%
xср
Приложение Б Табличные данные
Таблица Б.1 – Психрометрическая таблица для определения относительной влажности воздуха
|
|
|
Разность показаний сухого и влажного термометра (град) |
|
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
0 |
100 |
82 |
63 |
45 |
28 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
100 |
83 |
65 |
48 |
32 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
100 |
84 |
68 |
51 |
35 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
100 |
84 |
69 |
54 |
39 |
24 |
10 |
|
|
|
|
|
|
4 |
100 |
85 |
70 |
56 |
42 |
28 |
14 |
|
|
|
|
|
|
5 |
100 |
86 |
72 |
58 |
45 |
32 |
19 |
6 |
|
|
|
|
|
6 |
100 |
86 |
73 |
60 |
47 |
35 |
23 |
10 |
|
|
|
|
|
7 |
100 |
87 |
74 |
61 |
49 |
37 |
26 |
14 |
|
|
|
|
|
8 |
100 |
87 |
75 |
63 |
51 |
40 |
28 |
18 |
7 |
|
|
|
|
9 |
100 |
88 |
76 |
64 |
53 |
42 |
31 |
21 |
11 |
|
|
|
|
10 |
100 |
88 |
76 |
65 |
54 |
44 |
34 |
24 |
14 |
4 |
|
|
|
11 |
100 |
88 |
77 |
66 |
56 |
46 |
36 |
26 |
17 |
8 |
|
|
|
12 |
100 |
89 |
78 |
68 |
57 |
48 |
38 |
29 |
20 |
11 |
|
|
|
13 |
100 |
89 |
79 |
69 |
59 |
49 |
40 |
31 |
23 |
14 |
6 |
|
|
14 |
100 |
90 |
79 |
70 |
60 |
51 |
42 |
33 |
25 |
17 |
9 |
|
|
15 |
100 |
90 |
80 |
71 |
61 |
52 |
44 |
36 |
27 |
20 |
12 |
5 |
|
16 |
100 |
90 |
81 |
71 |
62 |
54 |
45 |
37 |
30 |
22 |
15 |
8 |
|
17 |
100 |
90 |
81 |
72 |
64 |
55 |
47 |
39 |
32 |
24 |
17 |
10 |
|
18 |
100 |
91 |
82 |
73 |
64 |
56 |
48 |
41 |
34 |
26 |
20 |
13 |
|
19 |
100 |
91 |
82 |
74 |
65 |
58 |
50 |
43 |
35 |
29 |
22 |
15 |
|
20 |
100 |
91 |
83 |
74 |
66 |
59 |
51 |
44 |
37 |
30 |
24 |
18 |
|
21 |
100 |
91 |
83 |
75 |
67 |
60 |
52 |
46 |
39 |
32 |
26 |
20 |
|
22 |
100 |
92 |
83 |
76 |
68 |
61 |
54 |
47 |
40 |
34 |
28 |
22 |
|
23 |
100 |
92 |
84 |
76 |
69 |
61 |
55 |
48 |
42 |
36 |
30 |
24 |
|
24 |
100 |
92 |
84 |
77 |
69 |
62 |
56 |
49 |
43 |
37 |
31 |
26 |
|
25 |
100 |
92 |
84 |
77 |
70 |
63 |
57 |
50 |
44 |
38 |
33 |
27 |
|
26 |
100 |
92 |
85 |
78 |
71 |
64 |
58 |
51 |
45 |
40 |
34 |
29 |
|
27 |
100 |
92 |
85 |
78 |
71 |
65 |
59 |
52 |
47 |
41 |
36 |
30 |
|
28 |
100 |
93 |
85 |
78 |
72 |
65 |
59 |
53 |
48 |
42 |
37 |
32 |
|
29 |
100 |
93 |
86 |
79 |
72 |
66 |
60 |
54 |
49 |
43 |
38 |
33 |
|
30 |
100 |
93 |
86 |
79 |
73 |
67 |
61 |
55 |
50 |
44 |
39 |
34 |
Таблица Б.2 – Давление насыщенных водяных паров и их плотность при различных температурах
|
t, 0С |
Р , кПа |
ρн,10- 3 3 кг/м |
t, 0С |
Р, кПа |
ρн,10- 3 3 кг/м |
|
-10 |
0,260 |
2,14 |
16 |
1,813 |
13,6 |
|
-5 |
0,401 |
3,24 |
17 |
1,933 |
14,5 |
|
-4 |
0,437 |
3,51 |
18 |
2,066 |
15,4 |
|
-3 |
0,476 |
3,81 |
19 |
2,199 |
16,3 |
|
-2 |
0,517 |
4,13 |
20 |
2,333 |
17,3 |
|
-1 |
0,563 |
4,47 |
21 |
2,493 |
18,3 |
|
0 |
0,613 |
4,80 |
22 |
2,639 |
19,4 |
|
1 |
0,653 |
5,20 |
23 |
2,813 |
20,6 |
|
2 |
0,706 |
5,60 |
24 |
2,986 |
21,8 |
|
3 |
0,760 |
6,00 |
25 |
3,173 |
23,0 |
|
4 |
0,813 |
6,40 |
26 |
3,359 |
24,4 |
|
5 |
0,880 |
6,80 |
27 |
3,559 |
25,8 |
|
6 |
0,933 |
7,30 |
28 |
3,786 |
27,2 |
|
7 |
1,000 |
7,80 |
29 |
3,999 |
28,7 |
|
8 |
1,066 |
8,30 |
30 |
4,239 |
30,3 |
|
9 |
1,146 |
8,80 |
40 |
7,371 |
51,2 |
|
10 |
1,226 |
9,40 |
50 |
12,33 |
83,0 |
|
11 |
1,306 |
10,0 |
60 |
19,92 |
130,0 |
|
12 |
1,399 |
10,7 |
80 |
47,33 |
293 |
|
13 |
1,492 |
11,4 |
100 |
101,3 |
589 |
|
14 |
1,599 |
12,1 |
120 |
198,5 |
1123 |
|
15 |
1,706 |
12,8 |
160 |
618,0 |
3259 |
|
16 |
|
|
200 |
1554 |
7763 |
Таблица Б.3 – Температурные коэффициенты электрического сопротивления некоторых металлов в диапазоне температур от 00 до 1000С
|
Материал |
-3 α, 10 1/0С |
-3 α, 10 1/0К |
|
Никель |
5–6,5 |
|
|
Железо |
6–6,2 |
|
|
Вольфрам |
4,1–5,1 |
|
|
Олово |
4,2–4,5 |
|
|
Медь |
3,8–4,4 |
|
|
Цинк |
3,7–4,2 |
|
|
Алюминий |
3,8–4,3 |
|
|
Серебро |
4–4,1 |
|
|
Золото |
3,9–4 |
|
|
Платина |
3,8–3,9 |
|
|
Свинец |
3,7–4,3 |
|
|
Ртуть |
0,92–1 |
|
Таблица Б.4 – Коэффициенты линейного расширения твердых тел α, К-1
|
Вещество |
α (К-1) |
Вещество |
|
α (К-1) |
|
Алюминий, дюралюминий |
2,3•10-5 |
Олово |
|
2,1•10-5 |
|
Бетон, цемент |
(1 – 1,4)•10-5 |
Платина |
|
9•10-6 |
|
Бронза |
1,8•10-5 |
Платинит |
|
9•10-6 |
|
Вольфрам |
4•10-6 |
Свинец |
|
2,9•10-5 |
|
Железо, сталь |
1,2•10-5 |
Стекло: |
|
|
|
Золото |
1,4•10-5 |
оконное |
|
9•10-6 |
|
Инвар |
6•10-7 |
кварцевое |
|
6•10-7 |
|
Латунь |
1,9•10-5 |
Цинк |
|
2,9•10-5 |
|
Медь |
1,7•10-5 |
Чугун |
|
1,0•10-5 |
|
Никель |
1,28•10-5 |
Эбонит |
|
7,0•10-5 |
Уколова Юлия Валериевна
Практикум по лабораторным работам
для студентов (курсантов) всех технических специальностей
Судомеханический техникум ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»
298309 г. Керчь, Орджоникидзе, 123
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
Керчь,2017
.
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ......
Лабораторная работа №10 . Тема:
ВВЕДЕНИЕ Физика – основа естествознания
Каждый студент (курсант) должен знать правила по технике безопасности при работе в физической лаборатории
Начальный 2 Студент (курсант) описывает явления или часть их без объяснения причин, с помощью преподавателя отвечает на вопросы, требующие ответа «да» или «нет»
Тема 2.1 Основы молекулярно – кинетической теории
Тема 5.2 Волновые свойства света 6 2
При проведении лабораторных работ по физике соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения
Соблюдать осторожность при обращении с приборами из стекла и лабораторной посудой, не бросать, не ронять и не ударять их
При получении травмы сообщить об этом преподавателю, который немедленно должен оказать первую помощь пострадавшему и сообщить администрации, при необходимости помочь в отправке пострадавшего в ближайшее…
Движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называется равноускоренным
Графически эта зависимость изображается прямой линией, которая пересекает ось скорости в точке, отстоящей от начала координат на расстоянии, равном начальной скорости (рис 2
Повторите измерения четыре раза для различных положений стопора
Одинаковое ли время потребуется для проезда одного и того же расстояния по реке и по озеру?
Величина, равная произведению массы материальной точки на ее скорость, называется импульсом : (2
Закон сохранения импульса можно сформулировать и так: если на тела системы действуют только силы взаимодействия между ними («внутренние силы»), то полный импульс системы тел не…
Абсолютно неупругим называется удар, при котором после соприкосновения тел они не восстанавливают полностью свою форму, соединяются вместе и движутся как единое целое с одной скоростью
Рисунок 2.7 – Экспериментальная установка
Высоту подъёма шара можно определить по его максимальному отклонению s от положения равновесия (рис
При малых углах отклонения шара от положения равновесия s 0 , s 1 и s 2 можно заменить соответствующими величинами, отсчитанными по горизонтальной шкале
Таблица 2.3 – Экспериментальные данные № 1 , m кг m 2 , кг s 0 , м s 1 , м s 2 ,…
Список рекомендуемой литературы
Рисунок 2.12 – Психрометр
Результаты измерений запишите в таблицу 2
В воздухе аудитории при относительной влажности 60% парциальное давление пара 2400
Метод отрыва капель
Порядок выполнения работы 1
Какие причины влияют на величину коэффициента поверхностного натяжения
Физический смысл коэффициента линейного расширения: показывает на какую часть длины тела, взятого при 0 0
Включите питание прибора. При закипании воды в пробирке (через 12-15 минут) по индикатору определите увеличение длины образца Δl
Список рекомендуемой литературы
Определите цену деления амперметра и вольтметра 2
Контрольные вопросы 1.
R 0 – электрическое сопротивление его при 0 0
Обозначьте на принципиальной схеме знаками (+,-) полярность зажимов электроизмерительных приборов, а стрелками – направление тока в цепи
Максимальное напряжение на лампе
При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних сил, превращается в энергию источника тока
Напряжение на внешней части цепи
Далее по формулам (2.38) определите электродвижущую силу источника, поочередно подставляя три значения r
Список рекомендуемой литературы
Измерьте термометром начальную температуру воды t 1
Список рекомендуемой литературы
Знак минус показывает, что увеличение потока вызывает э
Если он входит в катушку северным полюсом «
Таблица 2.11 – Экспериментальные данные №
Оборудование: штатив с держателем, грузы (m 1 = 100г
Период колебаний будет прямо пропорционален корню квадратному из длины нити
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.
