Рабочая тетрадь для лабораторных работ по физике

№ Оц. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 БПОУ ВО «ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ХИМИКО­ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ» Лабораторные работы  по физике студента группы  ______      БПОУ ВО «ЧХТК» _____________________________________ Ф.И. студента Преподаватель – Балдычева О.А.  г. Череповец     2017­2018 уч. г. Правила выполнения лабораторных работ Общие требования Лабораторные занятия направлены на экспериментальное подтверждение теоретических положений и формирование у студентов умений и навыков собирать экспериментальные установки по описанию, рисунку или схеме, наблюдать физические явления и выполнять измерения различных физических величин, представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков, выявлять закономерности, объяснять   результаты   наблюдений   и   экспериментов   в   соответствии   с   требованиями   федерального государственного   образовательного   стандарта,   предъявляемых   к   структуре,   содержанию   и результатам освоения учебной дисциплины «Физика», и получаемой профессии или специальности среднего профессионального образования. Для   каждой   лабораторной   работы   определена   ее   цель,   приведен   перечень   оборудования   и материалов,   даны   краткие   теоретические   сведения,   необходимые   для   сознательного   проведения экспериментального   исследования,   указана   последовательность   выполнения   работы,   задана   форма представления   результатов   наблюдений   и   измерений   в   виде   отчетной   таблицы   или   графика   (или отчетной таблицы и графика), сформулированы контрольные вопросы. Для   более   эффективного   выполнения   лабораторных   работ   студенту   при   подготовке   к   работе рекомендуется придерживаться следующего плана: 1. Прочитать название работы и выяснить смысл всех непонятных слов.  2. Прочитать   описание   работы   от   начала   до   конца,   не   задерживаясь   на   выводе   формул.   Задача первого прочтения состоит в том, чтобы выяснить, какой физический закон или явление изучается в данной работе и каким методом проводится исследование.  3. Повторить   соответствующий   теоретический   материал,   разобрать   вывод   формул.   Выполнить допуск к работе; найти ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце описания работы.  4. Разобрать   устройство   и   принцип   действия   приборов,   которые   предполагается   использовать   в работе. Определить цену деления шкалы приборов и их систематическую погрешность. 5. Выяснить, какие физические величины, и с какой точностью будут непосредственно измеряться и каковы их размерности.  6. Ознакомиться   со   схемой   эксперимента   и   отчетными   таблицами,   в   которые   будут   заноситься результаты измерений.  7. Продумать, какой окончательный результат должен быть получен в данной лабораторной работе.  Незнание содержания работы чаще всего приводит к пустой трате времени, а иногда даже к порче приборов.  В   ходе   работы   необходимо   строго   соблюдать   правила   по   технике   безопасности;   поддерживать полный   порядок   на   рабочем   столе;   все   измерения   производить   с   максимальной   точностью;   для вычислений использовать микрокалькулятор. Запрещается переносить приборы и оборудование с одних столов на другие. При   нарушении   правил   техники   безопасности   студент   отстраняется   от   выполнения   работы   с последующей сдачей зачета по теме лабораторной работы. Закончив   эксперимент,   группа   приводит   в   порядок   рабочее   место   и   сдает   оборудование преподавателю. В конце занятия каждый студент сдает преподавателю отчет по работе. Оценка   за   работу   складывается   из   результатов   наблюдения   за   выполнением   студентом практической части работы, проверки отчета, беседы в ходе работы или после нее. Все лабораторные работы должны быть выполнены и защищены в сроки, определяемые программой и календарным планом преподавателя. Студенты, не получившие зачет по лабораторным работам, к экзамену не допускаются. Инструкция по технике безопасности для студентов 1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания преподавателя.  2. Перед   выполнением   лабораторной   работы   нужно   внимательно   изучить   ее   содержание   и   ход выполнения. 3. Не приступайте к выполнению лабораторной работы без разрешения преподавателя. 4. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание. 5. При   работе   с   приборами   из   стекла   соблюдайте   особую   осторожность.   При   проведении лабораторных работ пользоваться разбитой или стеклянной посудой с трещинами запрещается. Для   предотвращения   падения   при   проведении   опытов   стеклянные   сосуды   (пробирки,   колбы) осторожно закрепляйте в лапке штатива. Осколки стекла со стола нельзя стряхивать руками. Для этого   необходимо   использовать   щеточку   и   совок.   Таким   же   образом   необходимо   стряхивать металлические опилки, используемые при наблюдении магнитных спектров.  6. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях. Не прикасайтесь и не наклоняйтесь (особенно с неубранными волосами) к вращающимся частям машин. 7. Источники   тока   к   электрической   цепи   подключайте   в   последнюю   очередь.   Собранную   цепь включайте только после проверки и с разрешения преподавателя. Наличие напряжения в цепи разрешается   проверять   только   приборами.   Включайте   установку   лишь   на   то   время,   которое необходимо для снятия показаний, наблюдений. 8. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.  9. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов, не пользуйтесь проводниками с изношенной изоляцией и выключателями открытого типа при напряжении выше 42В. 10. Не   прикасайтесь   к   находящимся   под   напряжением   элементам   цепей,   лишенных   изоляции.   Не производите   пересоединений   проводов   в   цепях   и   смену   предохранителей   до   отключения источника электропитания. 11. По окончании работы отключите источник питания, после чего разберите электрическую цепь. 12. Не   прикасайтесь   к   конденсаторам   даже   после   отключения   электрической   цепи   от   источника электропитания: сначала их нужно разрядить. 13. Обнаружив   неисправность   в   электрических   устройствах,   находящихся   под   напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом преподавателю. 14. При   ремонте   и   работе   электроприборов   пользуйтесь   розетками,   гнездами,   зажимами, выключателями с невыступающими контактными поверхностями. 15. Не оставляйте рабочего места без разрешения преподавателя. 16. Берегите оборудование и используйте его только по назначению. 17. Неаккуратность,   невнимательность,   недостаточное   знакомство   с   приборами   и   незнание   правил техники безопасности могут повлечь за собой несчастные случаи. Лабораторная работа №1 Тема: Измерение скорости и ускорения неравномерного движения тела Цель   работы:  научиться   опытным   путем   определять   скорость  и   ускорение  тела, двигающегося прямолинейно и равноускоренно, в заданной точке его траектории; Средства обучения:  оборудование: прибор для изучения прямолинейного движения; штатив;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Допуск к выполнению лабораторной работы Выполните тест: 1) Какое из перечисленных движений — неравномерное?  А. Движение поезда на повороте;      Б. Движение автомобиля при торможении;  В. Течение воды в равнинной реке;    Г. Движение Земли вокруг оси. 2) Среди перечисленных ниже  физических величин, какая величина векторная? А. Масса;  Б. Температура;  В. Путь;   Г. Скорость   3) Тело, брошенное вертикально вверх, достигло наибольшей высоты 10м и упало на землю. Модуль перемещения при этом равен: А. 20м;  Б. 10м;  В. 5м;   Г. 0м. 4) 5) О Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь 1 Тело, брошенное вертикально вверх, достигло наибольшей высоты 10м и упало на землю. Путь, пройденный телом, равен: А. 20м;  Б. 10м;  В. 5м;   Г. 0м. пределите по графику модуль ускорения движения тела. Лабораторная работа № 1 А. 7,5 м/с2;  Б. 0,75 м/с2;   В. 0 м/с2;  Г. 10м/с2. Ли ст1 Ответы занесите в таблицу: 2 3 4 5 2. Теоретическая часть Для прямолинейного равноускоренного движения тела характерно соотношение:  S Если тело начинает движение из состояния покоя, т.е  υ0=0, то   S   (1). 2  ta 2  t 0   (2).  Отсюда  а   2ta 2   (3).  S 2 2 t Т.е. для определения ускорения тела необходимо измерить его перемещение S и время движения  t, за которое оно произошло.  Если ускорение тела на разных участках постоянно, то такое движение является равноускоренным. Определения скорости равноускоренного движения проводят двумя способами. Первый способ, используя соотношение: υ =υ0 + a∙t (4).  При движении без начальной скорости (υ0 = 0)  Второй способ основан на определении мгновенной скорости.  Мгновенной   скоростью  называют   скорость,   которую   тело   имеет   в   данной   точке   траектории. Определяют её по отношению достаточно малого перемещения, совершенного при движении через эту точку, к интервалу времени, за которое перемещение совершилось.    → υ = a∙t (5), где a ­ ускорение, t ­ время движения. Фактически так измеряют среднюю скорость движения вблизи выбранной точки траектории.  Если при движении тела  скорость непрерывно меняется, точность этого способа будет зависеть от того, насколько малый временной интервал удастся замерить. Т.е. чем меньше время движения, тем меньше успеет измениться  его скорость, и, следовательно, измеренное значение скорости точнее будет соответствовать её истинному значению. Чтобы   убедиться   в   этом,   проводят   несколько   опытов,   каждый   раз   уменьшая   величину   отрезка траектории, включающего выбранную точку, а, следовательно, и время движения на этом отрезке.  Полученные в данном опыте значения скорости сравнивают со значением скорости, определённым первым способом. 3. Вычисления и измерения 1. Ус тановите   наклонно   направляющую рейку   прибора   для   изучения прямолинейного движения с помощью штатива, так чтобы ее верхний край располагался на высоте 18­20 см от поверхности стола. Под нижний край рейки подложите пластиковый коврик.  2. Уд ерживая   каретку   (выступ   с   магнитом   должен   быть   обращен   в сторону датчиков   секундомера),   на   направляющей   рейке в   крайнем   верхнем положении, разместите   вблизи   магнита каретки   первый   датчик.   Его   положение   необходимо отрегулировать   так,   чтобы   секундомер   запускался, как   только   каретка   начнёт   двигаться. Второй датчик установите на расстоянии 20 см от первого. 3. змерьте расстояние между датчиками – перемещение, которое совершит каретка S1. 4. тпустите каретку и определите время ее движения между датчиками – t1. И О Из м. Ли ст Да та Лабораторная работа № 1 S1= ______________________;                t1= ___________________________; Под пис ь № 5. П докум. роизведите   еще   два   пуска   каретки   при   неизменном   расстоянии,   каждый   раз   фиксируя показания секундомера. 6. ычислите среднее значение времени движения каретки между датчиками – tcp1. Ли ст2 В t2= __________;      t3= __________;      t1cp= _____________=_________________= ________; 7. ассчитайте ускорение и скорость каретки на этом участке по формулам (3) и (5): а1= ________________=___________;                   υ1= ________________=___________; Р Полученное   значение   скорости   каретки   соответствует   скорости,   которую   она   имела   в   точке траектории, где установлен второй датчик. У 8. величьте   расстояние   между   датчиками   на   5   см,   повторите   измерения   и   вычисления   и определите скорость υ2 и ускорение а2: S2= ___________;       t1= __________;      t2= __________;      t3= __________; tcp2= _______________= ________;      а2= ___________=________;      υ2=___________=_______; 9. Е ще   раз   увеличьте   расстояние   между   датчиками   на   5   см;   проделайте   п.3­7   и   рассчитайте скорость и ускорение каретки на третьем участке траектории: S3= ___________;       t1= __________;      t2= __________;      t3= __________; tcp3= _______________= ________;      а3= ___________=________;      υ3=___________=_______; 10. Сравните полученные значения ускорений а1, а2 и а3, сделайте вывод является ли движение каретки равноускоренным. ________________________________________________________________________________ Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений  № S, м t, с tср, с а,  м 2с , υ м с 1 2 3 11. Определение мгновенной скорости движения тела Верните второй датчик на расстояние 20 см от первого и заметьте 1) на направляющей рейке место его расположения (точка А на рисунке).  2) стороны от неё (точки В, АВ = 10см). Расположите датчики на расстоянии  10 см  от этой точки по обе Лабораторная работа № 1 Ли ст3 № Да та докум. Под пис ь Ли 3) Измерьте расстояние между датчиками – SВВ. ст 4) Пустите   каретку   из   крайнего   верхнего   положения   по   направляющей   рейке   и   зафиксируйте показания   секундомера.   Произведите   еще   два   пуска,   записывая   каждый   раз   время   движения между датчиками. Вычислите среднее время движения ­ tcp1 Из м. SВВ= ___________;       t1= __________;      t2= __________;      t3= __________; 5) По формуле  S t ср tcp2= _______________________= ___________;  определите скорость каретки в точке А:  υ1=__________=___________; ВВ 6)  Повторите вычисления и измерения для расстояний АВ = 5 см и АВ = 2,5 см.  АВ=5 см;   SВВ= ___________;       t1= __________;      t2= __________;      t3= __________; tcp2= _______________________= ___________;      υ2=__________=___________; АВ=2,5 см;   SВВ= ___________;       t1= __________;      t2= __________;      t3= __________; tcp3= _______________________= ___________;      υ3=__________=___________; Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 2. Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений АВ, см Sвв, м t, с tср, с , υ м с 10 см 5 см № 1 2 7) 3 2,5 см Значения скорости,   вычисленные   по   результатам   каждого   опыта,   сравните   с   теми,   которые   измерены первым способом. Сделайте вывод о том, как влияет на совпадение данных значений величина интервала времени, в течение которого двигалось тело.  _____________________________________________________________________________ Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод: ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Контрольные вопросы  1. Что характеризуют скорость и ускорение движения тела? 2. Как направлен вектор мгновенной скорости?   Ответы: Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Лабораторная работа № 2 Ли ст1 Лабораторная работа №2 Тема: «Изучение закона сохранения полной механической энергии» Цель работы: — сравнить экспериментально уменьшение потенциальной энергии пружины с увеличением кинетической энергии тела, связанного с пружиной.  Средства обучения:  оборудование:   штатив,   динамометр,   шарик   на   нити,   лист   белой   и   лист   копировальной бумаги, линейка, весы;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы . Какова кинетическая энергия тела? 1. Допуск к выполнению лабораторной работы Выполните тест: υ 1. Тело массой m движется со скоростью  Г. m∙υ2. А.   ;     В. m∙ ;    Б.  υ ;      2m 2 m 2 2. Тело массой m поднято над поверхностью Земли на высоту h.  Какова потенциальная энергия тела? А. mg;     Б. mgh;      В. mh;     Г. gh. 3. Пружина жесткостью k под действием силы    растянута на Δх м. Какова потенциальная энергия F упругой деформации пружины?    А. k∙ Δх ;      Б. k∙Δх2;      В. │ │ k  x 2 ;     Г.  .  2xk  2 4. Мяч брошен с поверхности Земли вертикально вверх. Он достиг высшей точки траектории и затем упал   на   Землю.   В   какой   момент   времени   движения   полная   механическая   энергия   мяча   имела максимальное значение? Сопротивлением воздуха пренебречь. А. В момент начала движения вверх;     Б. В верхней точки траектории;      В.  В момент падения на Землю;             Г.  В течение всего времени полета. 5. Рассчитайте  потенциальную   энергию   тела   массой   500г,   брошенного   вертикально   вверх   со скоростью 10м/с, в высшей точке подъема. А.   2500Дж;     Б.  25Дж;      Г.  250Дж;       Д.  0,25Дж. 1 2 3 4 5 Ответы занесите в таблицу: 2. Теоретическая часть    На основании закона сохранения полной механической энергии при взаимодействии тел силами упругости в замкнутой системе изменение потенциальной   энергии   растянутой   пружины   должно   быть   равно изменению   кинетической   энергии   тела   связанного   с   пружиной, взятому с обратным знаком.    Для проверки этого утверждения можно воспользоваться установкой изображённой на рисунке 1. Закрепив динамометр в лапке штатива, к пружине прикрепляют нить с Ли Из шариком  и натягивают ее, держа нить горизонтально. В данном случае полная механическая энергия м. ст системы «тело­пружина» равна: Е1=Ек1+Ер1=0+Ер1= . Когда шар отпускают, он под действием Лабораторная работа № 2 докум. Под пис ь Ли ст2 Да та № 2x k  2 силы упругости приобретает скорость  . При этом потенциальная энергия пружины переходит  в кинетическую энергию шарика. Полная механическая энергия в этом случае будет равна: Е2=Ек2+Ер2= Ек2+0= .      2m 2 По закону сохранения полной механической энергии Е1=Е2,    т.е.  . k 2  x 2 m   2 2 Скорость шарика можно определить, измерив, дальность его полёта  S  при падении с высоты  h  по параболе.   Из   выражений   ,   а   (υ0=0)   следует,   что     и    →    gS 2 h S t t h 2 g h  t 0 2 gt 2 .   Ek  2 m 2  2 gmS h 4 Целью данной работы является проверка равенства:   E E p С учётом закона Гука:  , получим:   Fупр  x k x  Fупр 2  2 gmS h 4 . 2  xk 2  2 gmS h 4 ,  т.е      k . 3. Вычисления и измерения 1. Соберите установку (см. рис.1). На место падения шарика положите лист белой, а сверху лист копировальной бумаги. 2. Соблюдая горизонтальность нити натяните пружину динамометра до значения 1Н. Отпустите шарик и по отметке на листе белой бумаги найдите дальность его полёта. Повторите опыт три раза и найдите среднее расстояние S1cp.  S1= __________;      S2= __________;      S3= __________; Scp1= _____________=_________________= ________; 3. Измерьте   деформацию   пружины   при   силе   упругости   1Н  и   вычислите   изменение   потенциальной энергии пружины: Δх1=__________;      ΔЕр1=__________=_________= ______; 4. Повторите п.2,3 задавая силу упругости 2Н и 3Н соответственно: Fупр=2Н;   S1= __________;      S2= __________;      S3= __________; Scp2= _____________=________;    Δх2=________;      ΔЕр2=__________=_________= ______; Fупр=3Н;   S1= __________;      S2= __________;      S3= __________; Scp3=_____________=________;    Δх3=________;      ΔЕр3=__________=_________= ______; 5. Измерьте массу шарика и вычислите увеличение его кинетической энергии: m= _______________;      Scp1=  __________;    ΔEk1=________________=_________________= ________; Scp2=  __________;    ΔEk2=________________=_________________= ________; Scp3=  __________;    ΔEk3=________________=_________________= ________; Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. 4. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений Fупр, Н S, м Sср, м Δх, м ΔЕр, Дж m, кг Ек, Дж № 1 Лист1Лист1Лист1 2 3 Для   доказательства   справедливости   закона   сохранения   полной   механической   энергии   сравните полученные   значения   изменений   потенциальной  энергии  пружины  и   кинетической   энергии   тела, связанного с пружиной:  _______________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод:_______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 5. Контрольные вопросы 1. Что называется полной механической энергией системы? 2. Какие превращения энергии происходят при свободном падении шара с некоторой высоты? 3. В каких случаях выполняется закон сохранения полной механической энергии? 4. Чем можно объяснить неточное выполнение исследуемых равенств в работе? Ответы: Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Лабораторная работа № 2 Ли ст3 Лабораторная работа №3 Тема: «Определение модуля упругости резины»   Цель работы:  научиться  экспериментально  определять модуль  упругости (модуль Юнга) резины.  Средства обучения:  оборудование: штатив, набор грузов, резиновый шнур, линейка, динамометр.  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Допуск к выполнению лабораторной работы Выполните тест: 1.   Деформация – изменение…  формы и положения в пространстве;    Б.  формы и размеров тела;      А. В.  Объема и положения в пространстве;     Г.  нет верного ответа. 2. Деформация, при которой происходит смещение слоев тела относительно друг друга, называется деформацией….        А. сдвига;     Б.  растяжения;      В.  изгиба;     Г.  нет верного ответа. 3. Деформация,   которая   полностью   исчезает   после   прекращения   действия   внешних   сил, называется….    Под Ли ст пис А.  упругой;     Б.  неупругой;      В. пластичной;     Г.  нет верного ответа.  ь 4. Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла, называется…   А. анизотропией;     Б. энтропией;     В. изотропией;     Г.  нет верного ответа. Лабораторная работа № 3 докум. Ли ст1 Да та Из м. № 1 На   рисунке   представлена   диаграмма   растяжения   материала.   Укажите область текучести. А.   0­А;     Б.  А­В;      Г.  В­С;       Д.  С­D. 1 2 3 4 5 Ответы занесите в таблицу: 2. Теоретическая часть Выведем формулу для вычисления модуля Юнга: закон Гука   =Еσ ·| ε |, где Е – модуль Юнга.   Отсюда    (3) и подставив формулы (2) и (3) в   (1).   Зная, что   (2)    и   Е   F S  х 0х формулу  (1) получим:    Е   хF 0  х S     (4),   где: Е – модуль Юнга, Па;  F –  вес груза, Н;  х0 – длина между метками на недеформированном шнуре, м; S – площадь поперечного сечения шнура в растянутом состоянии, м2;  Δх – абсолютное удлинение шнура, м.    3. Вычисления и измерения 1. 2. 3. 4. Закрепите резиновый шнур в штативе и нанесите на шнуре две метки А и В. Не растягивая шнур, измерьте расстояние между метками. Подвесьте   груз   к   нижнему   концу   резинового   шнура,   предварительно определив его вес. Измерьте расстояние между метками на шнуре и размеры сечения шнура в растянутом состоянии. Выполните те же измерения, подвесив два и три груза.  Вычислите модуль Юнга по формуле (4) для каждого опыта. 5. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1  4. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений № х0, м х, м Δх, м Размеры сечения а, м b, м S, м2 S=a·b m, кг  F, Н Е, Па Еср, Па Из м. № докум. Ли ст2 Лабораторная работа № 3 Е1 =                                                                        =___________Па,  Ли ст Е2 =                                                                        =___________Па,                      Под пис ь Да та Е3 =                                                                        =___________Па,                      Еср =                                                                       =___________Па.                       5.  Проанализируйте   полученный   результат   Еср,   сравнив   его   с   табличным   значением   модуля   Юнга резины Етабл.=7МПа. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе.   Вывод: _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________    Контрольные вопросы 1. Что такое деформация? Какие виды деформации вам известны?  2. Зависит ли модуль упругости от сечения резинового шнура и его длины? 3. Какая величина измеряется в этой работе с наименьшей погрешностью? 4. Как влияет изменение температуры резинового шнура на величину модуля упругости?    Ответы: Лабораторная работа №4 Тема: «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока» Цель работы:  научиться  опытным путем определять ЭДС и внутреннее сопротивление  r источника   тока;   убедиться,   что  r  ­   величина,   не   зависящая   от   нагрузки внешней цепи.  Средства обучения:  оборудование:   амперметр,   вольтметр,   источник   тока,   реостат,   ключ,   соединительные Из  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. м. Лабораторная работа № 4 Ли ст1 провода. Ли ст докум. № Да та Под пис ь Ход выполнения лабораторной работы 1. Допуск к выполнению лабораторной работы Ответьте на вопросы: 2 Дайте определение электрического тока. 3 Каким прибором измеряют силу тока, и как он включается в цепь? 4 Каким прибором измеряют напряжение, и как он включается в цепь?  5 Запишите закон Ома для полной цепи. 6 Какое сопротивление называют внутренним? Ответы:  1. ____________________________________________________________________________ 2. ____________________________________________________________________________ 3. ____________________________________________________________________________ 4. ____________________________________________________________________________ 5. ____________________________________________________________________________ 2. Теоретическая часть Электродвижущей силой (ЭДС) в замкнутом контуре называют отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к величине этого заряда:  Аст q . Сторонними силами называют любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключение кулоновских сил (сил электростатического происхождения). Из закона Ома для полной цепи   следует, что  =U+I∙r, где I∙R=U – напряжение на внешней I    rR цепи. Это значит, что при разомкнутом ключе ЭДС источника равна напряжению на внешней цепи: Ɛ=U.  В эксперименте источник тока мы замыкаем на вольтметр, сопротивление которого намного больше внутреннего сопротивления источника тока  r. Ток в цепи очень мал, поэтому отличие  Ɛ  и  U  не превышает десятых долей процента. При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и вольтметр показывает нам падение напряжения во внешней цепи.  Внутреннее сопротивление источника тока измеряется косвенно (рассчитывается по закону Ома для замкнутой цепи), сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе:     →             →          → I    rR rR   I r   I R   r  RI I  →    .   r U  I 3. Вычисления и измерения 1. 2. Соберите цепь по схеме. Установите ползунок реостата в среднее положение  (без разрешения преподавателя источник тока не включать!). Измерьте ЭДС источника тока по показаниям вольтметра (при разомкнутом ключе!). Лабораторная работа № 4 Ли ст2 № Да та Ли ст докум. Из м. 3. Снимите показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе. 4. Повторите измерения и вычисления, установив ползунок реостата в крайние положения.  5. Выключите источник питания и рассчитайте значение r для каждого опыта: Под пис ь Опыт №1                         r1=___________________=_______ Ом; Опыт №2                         r2=___________________=_______ Ом; Опыт №3                         r3=___________________=_______ Ом. 6. Рассчитайте среднее значение внутреннего сопротивления источника тока  ,  r 1 rср  r 3  r 2 3 rср=___________________=_______ Ом. 7. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. 4 . Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений.  I, А U, В r, Ом rср, Ом Δ , В ΔI, А ΔU, В r, % Δr, Ом Ɛ, В № п/п 1 2 3 5 . Погрешности измерений и вычислений   Вычислите значения  относительной погрешности  r  и абсолютной погрешности  Δr  внутреннего сопротивления источника r по формулам:  ,      Δr=r∙εr.   r  ( U    U    I I )  %100 Абсолютные погрешности Δ , ΔU  и ΔI, определите исходя из точности шкалы приборов. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Данные занесите в отчетную таблицу 1. Окончательные результаты  измерений ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока запишите в   виде:  Ɛ= Ɛ±Δ Ɛ;    r=rср  ±Δrmax,   где  Δrmax  –   наибольшее   из   найденных   значений   абсолютной погрешности r. Ɛ=         ±           ;   r=         ±         ;     εr=            %. 5. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод: _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Контрольные вопросы Ли 1. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны? ст 2. Как повысить точность измерения ЭДС источника тока? Ответы: Лабораторная работа № 5 Под пис ь докум. Ли ст1 Да та № Из м. Лабораторная работа №5 Тема: «Определение ускорения свободного падения  при помощи математического маятника» Цель работы: научиться опытным путем определять ускорение свободного падения при помощи   математического маятника; Средства обучения: оборудование: математический маятник, штатив, секундомер, измерительная лента.   методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Допуск к выполнению лабораторной работы Выполните тест: 1. При свободных колебаниях шар на нити проходит путь от крайне левого положения до положения равновесия за 0,2 с. Каков период колебаний шара? 0,2с;    Б. 0,4с;    В. 0,8с;     Г. 2,5с. А. 2.Мальчик, качающийся на качелях, проходит положение равновесие 30 раз за минуту. Какова   частота колебаний? А. 0,5Гц;    Б. 15Гц;    В. 60Гц;    Г. 0,25Гц.  3. Тело совершает свободные колебания, за одно колебание тело проходит путь 40см. Какова амплитуда колебаний? А. 5см;    Б. 10см;    В. 20см;    Г. 40см.    4.  Как изменится период свободных колебаний маятника длиной 10 см при увеличении амплитуды его колебаний от 10см до 20см?                                                                                                     А. увеличится в 2 раза;    Б. уменьшится в 2 раза;    В. увеличится в   раз;    Г. не изменится. 2 5.   Как изменится период колебаний математического маятника при увеличении его длины в 2 раза и уменьшении массы груза в 2 раза?   раз;  Б. уменьшится в  А. увеличится в  2  раз;   В. увеличится в 4 раза;  Г.  не изменится. 2 1 2 3 4 5 Ответы занесите в таблицу: 2. Теоретическая часть Существует   несколько   способов   определения   ускорения   свободного   падения.   Мы воспользуемся для этого математическим маятником. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебаний математического маятника можно рассчитать по формуле:  l – длина маятника, а g – ускорение   (2);  =3,14;    (1), где  π Т 2 t N Лабораторная работа № 5 Т  l g Ли ст2 Из м. № докум. Ли ст большое число полных колебаний (например, N=30, 40, 50). Получим расчетную формулу для g. Для этого подставим формулу (2) в (1) и выразим g:     →  (3). свободного падения. Для увеличения точности измерений необходимо взять достаточно Под пис ь   →   →   → Да та            t N 2 l g t  2* N l g    N t 2*  2    l g 2 t 4*  2 l g 2 N g   24 t 2 lN 2 Для   определения   ускорения   свободного   падения   необходимо   знать   длину   маятника  l,   время   и количество колебаний – t и N.  3. Вычисления и измерения 1. Закрепите   математический   маятник   в   штативе   и   приведите   его   в   колебательное   движение. Измерьте время t фиксированного числа полных колебаний  N.  2. Измерьте длину маятника l и рассчитайте ускорение свободного падения g по формуле (3):       l=____________; Опыт №1                         g1=___________________=_________; Опыт №2                         g2=___________________=_________; Опыт №3                        g3=___________________=__________.  Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений № N  t, с tср, с l, м g, м 2с gср,  м 2с εg    Δg, м 2с 1 2 3 4. Измените длину нити и повторите измерения и вычисления п.1­2.       В процессе работы заполните отчетную таблицу 2:      l=____________; Опыт №4                         g4=___________________=_________; Опыт №5                         g5=___________________=_________; Опыт №6                         g6=___________________=__________. 5. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 2. Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений N  t, с l, м g,  м 2с № 4 5 6 6. Рассчитайте относительную погрешности измерения, используя данные таблицы 1. Относительная погрешность измерения времени: абсолютную   и  t Да та , где  ср t t ср Лабораторная работа № 5 t n  t t 1    t 2 t ср ср ср  n t ... Ли ст3 ,    t ср t 1  t ср  ... t 2 t n n Из м. № докум. Под пис ь Ли ст _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________  Вычислите среднее значение ускорения свободного падения:  ,  g ср .  2 lN 2  2 4 t ср gср=___________________=_________; Относительная погрешность измерения длины нити:  , где Δl=0,75∙10­2м;  l  l l _________________________________________________________________________________ Относительная  и абсолютная погрешности измерения g: εg=2εt+εl; Δg=gср∙εg _______________________________________________________________________________________ Окончательный результат запишите в виде:  gcр–Δg≤g≤ gcр+Δg. _________________________________________________________________________________ Проверьте принадлежность известного значения g к полученному интервалу. 7. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод. Вывод: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы Дайте определение математического маятника. Какова зависимость частоты колебаний математического маятника от массы тела на нити? Ответы: 1. 2. Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Лабораторная работа № 6 Ли ст1 Лабораторная работа №6 Тема: «Измерение показателя преломления стекла» Цель работы:  научиться опытным путем определять показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции.  Средства обучения:  оборудование:  стеклянная   пластина   с   плоскопараллельными   гранями,   линейка, карандаш.  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Преломление света – это изменение направления распространения света при   переходе   из   одной   среды   в   другую.   Преломление   объясняется изменением скорости распространения света при переходе его во вторую среду. Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется  (1), где α – угол падения на грань согласно закону преломления:  sinn sin   пластины (воздух­стекло),  Из рисунка видно, что   – угол преломления светового пучка в стекле.  (3)  и АВ=ВС (как радиусы  (2),    β АЕsin АВ СDsin ВС окружности), тогда формула примет вид:    (4). n  АЕ СD   2. Вычисления и измерения 1.  Положите стеклянную пластину на самую большую грань и обведите ее контур карандашом.  2. 3.   Проведите произвольно на верхнюю грань (не перпендикулярно пластине) падающий луч. Через точку падения луча на пластину В проведите перпендикуляр к поверхности пластины.  Глядя сквозь нижнюю грань пластины, продолжите направление падающего луча за нижнюю грань, отметьте т F.  Для получения преломленного луча BF ­ уберите стеклянную пластину  и соедините точки B и F.  Из точки падения В на падающем и преломленном лучах отложите равные отрезки, отметьте точки А   и   С,   из   которых   проведите   перпендикуляры   на   перпендикуляр   к   пластине,   отметить   точки пересечения Е и D.  4. 5. 6.   Проведите необходимые измерения (с точностью до 0,5 мм) и рассчитайте показатель преломления стекла по формуле (4): АЕ=_______________,      СD=__________________,   n __________________. 7.  Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.   3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений Измерено: АЕ, мм СD, мм n ΔАЕ, мм Вычислено: ΔСD, мм ,%ε Δn 4. Погрешности измерений и вычислений Рассчитайте значения абсолютной и относительной погрешности измерений, используя данные таблицы 1. Относительная погрешность измерения показателя преломления:   ,    Δn=n?ε.        АЕ АЕ   СD СD  %100   =___________________________=________.   Абсолютная погрешность измерения показателя преломления:  Δn=n?ε,   Δn=_________________=________. Лабораторная работа № 6 Ли ст2 Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Окончательный результат запишите в виде: n–Δn≤n≤ n+Δn. _____________________≤n≤_______________________ 5. Проанализируйте   полученный   результат,   сравнив   его   с   табличным   значением   показателя преломления стекла (табличное значение показателя преломления стекла – Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля, 2013. – стр.437, п. 15).  6. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод:  _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________   Контрольные вопросы 1. В каких случаях свет не преломляется при переходе из одной среды в другую? 2. В чем отличие относительного показателя преломления света от абсолютного? 3. Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы и α≈ α Какой из вычислить их отношение (если  методов   определения   показателя   преломления   предпочтительней:   этот   или   использованный   в работе?     Ответы:  – малый угол, измеренный в радианах, то  sin ).  α Лабораторная работа №7 Тема: «Исследование явления фотоэффекта»  Цель работы: с помощью компьютерной модели: «Фотоэффект» исследовать закономерности внешнего фотоэффекта: определить красную границу фотоэффекта и найти работу выхода материала   фотокатода;   измерить   запирающий   потенциал  Uз  для   различных   длин   волн   и определить постоянную Планка h. Средства обучения:  оборудование: CD «Физика 7­11 класс»  − компьютерная модель: «Фотоэффект»;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Фотоэффект  –  это   вырывание   электронов   из   вещества   под   действием   света.   Фотоэффект   открыт   Г. Герцем   (1887   г.).   Теория   фотоэффекта   развита   А.   Эйнштейном   (1905   г.)   на   основе   квантовых Ли представлений. ст1 Из Ли Согласно квантовым представлениям, свет излучается и поглощается отдельными порциями (квантами), м. ст энергия E которых пропорциональна частоте ν: E = h , где  Чтобы вырвать электрон из вещества, нужно сообщить ему энергию, превышающую  работу выхода  A. Максимальная   кинетическая   энергия   фотоэлектрона   определяется   уравнением   Эйнштейна: h = 6,63∙10–34 Дж∙с – постоянная Планка. Лабораторная работа № 7 Под пис ь докум. Да та ν №  h  A 2 max m 2  (1).     Это уравнение объясняет основные законы фотоэффекта: 1. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от падающего светового потока. Если между фотокатодом и анодом вакуумного фотоэлемента создать электрическое поле, тормозящее движение электронов к аноду, то при некотором значении задерживающего напряжения Uз анодный ток прекращается. Величина Uз определяется соотношением:     (2),  2 max m 2  зeU где е= 1,610­19 Кл –модуль заряда электрона. 2. Количество   электронов, пропорционально мощности светового потока  P.   вырываемых   с поверхности   металла   в   секунду,   прямо Если частота света ν меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты νmin, то фотоэффект не происходит (красная граница фотоэффекта):    (3)  или    (4), Amin h hcmax A где с= 3108 м/с – скорость света в вакууме.  Внешний фотоэффект находит широкое практическое применение. Приборы, действие которых основано на явлении фотоэлектрического эффекта, называются фотоэлементами.    2. Вычисления и измерения 1. Откройте   в   разделе   «Квантовая   физика»   окно модель   «Фотоэффект».   Модель   является компьютерным экспериментом по исследованию закономерностей   внешнего   фотоэффекта.   На экране отображаются установка для наблюдения фотоэффекта, график  I(U), текущие значения  U (В);  P   (мВт);   I   (мА).   Модель позволяет   изменять   значение   напряжения  U между   анодом   и   катодом   фотоэлемента   и   его ν h   (эВ);     (нм);   λ знак, длину волны λ в диапазоне видимого света и мощность светового потока P.   2. В ходе эксперимента можно определить красную границу фотоэффекта и найти работу выхода материала фотокатода. Можно измерить запирающий потенциал  Uз  для различных длин волн и определить постоянную Планка h. 3. Знакомство с моделью: «Фотоэффект». − Установите   следующие   значения:   λ = 380 нм   (длина   волны   падающего   света);  P = 1 мВт (мощность падающего света). № Да та докум. Лабораторная работа № 7 − Нажмите кнопку «Старт», понаблюдайте за происходящим на экране явлением. − Прервите процесс кнопкой «Сброс». − Для продолжения наблюдения снова нажмите кнопку «Старт». Под Ли Из 4. Проведите следующие компьютерные эксперименты: м. пис ст Эксперимент 1    ь − Выясните, что означает знак «–» перед значением напряжения. Для этого установите отрицательное значение   напряжения.   Нажмите   кнопку   «Старт»   и   понаблюдайте   за   происходящим   на   экране. Опишите в отчете наблюдаемое и объясните причину увиденного: _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ − Понаблюдайте   и   напишите,   как   зависит   фототок  I  и   запирающее   напряжение  Uз  от   величины Ли ст2 светового потока:  _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ − Понаблюдайте   и   напишите,   что   происходит,   если   увеличить   разность   потенциалов   между электродами   (не   меняя   интенсивность   падающего   излучения)?   От   чего   зависит   кинетическая энергия вырываемых светом электронов? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Эксперимент 2   − Понаблюдайте, при каком значении  − Определите   «красную   границу»   фотоэффекта   для   материала,   использованного   в   данном λ  фотоэффект не возникает.  компьютерном эксперименте: _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________  Эксперимент 3   − Осветите фотоэлемент синим светом. Плавно увеличивая напряжение, подаваемое на фотоэлемент, измерьте   напряжение  Uз,  при   котором   происходит   запирание   фототока   в   цепи,   т.е.   стрелка гальванометра не отклоняется (сила тока равна нулю). − По известному значению частоты света ν, пропускаемого светофильтром, и измеренному значению напряжения Uз, вычислите работу выхода электрона Aвых из катода фотоэлемента. Работу выхода Aвых электрона с катода вакуумного фотоэлемента определяют, используя выражения (1)   и   (2),   из   которых   следует:  Aвых = hν – eUз.   (5).   Выразите   полученный   результат   в   Джоулях   и электрон­вольтах: _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ − Осветите фотоэлемент красным цветом. Повторите эксперимент. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.   3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений ,λ  нм , Гцν А, Дж А, эВ Uз, В № оп. 1. 2. докум. № Да та Лабораторная работа № 7 Ли ст3 Ли ст Под пис ь Из м. Эксперимент 4. Определите с помощью использованной установки постоянную Планка: _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 4. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе Вывод:  _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1. Как качественно объяснить фотоэффект, исходя из уравнения Эйнштейна? 2. Что влияет на положение красной границы фотоэффекта? 3. Опишите вольтамперную характеристику фотоэлемента? Вольт – амперная характеристика фотоэлемента Ответы: Лабораторная работа №8 Под пис ь Да та накаливания. Ли ст1 Тема: «Определение работы и мощности электрического тока» Лабораторная работа № 8 Из м. Ли Цель работы:  определить опытным путем  мощность и работу электрического тока лампы ст докум. № Средства обучения:  оборудование: электрическая лампа накаливания, амперметр, вольтметр, источник тока, соединительные провода, ключ, реостат, секундомер;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Любой электрический прибор рассчитан на определенную мощность тока.  Мощность электрического тока  Р  на участке цепи равна произведению напряжения  U  на этом участке на силу тока I:       P= I∙U      (1). Единицей мощности электрического тока является ватт (Вт): [Р]=Вт. При   упорядоченном   движении   заряженных   частиц   в   проводнике   электрическое   поле   совершает работу; ее принято называть работой тока. Работа А электрического тока на участке цепи за время t равна произведению мощности тока Р на время прохождения тока t:      А=Р∙t     (2). Единицей работы электрического тока является джоуль (Дж): [A]=Дж.    2. Вычисления и измерения 1. Соберите   электрическую   цепь   по   схеме.   Установите   ползунок   реостата   в   среднее   положение. 2. 3. Измерьте напряжение U на лампе и силу тока I в цепи. Повторите   измерения   и   вычисления,   установив   ползунок   реостата   в крайние положения. По результатам измерений вычислите для каждого опыта мощность  Р  и работу А электрического тока на лампе, приняв за t время горения лампы (по формулам (1) и (2). Опыт №1:                               I1= __________;      U1= __________;                Р 1 __________ _______  _______, А 1 __________ ________ Опыт №2:                               I2= __________;      U2= __________;       __________ __________ _______, _______           Р 2 А 2 ________  _______ .  _______ . Опыт №3:                                I3= __________;      U3= __________;       Р 3 __________ _______  _______,          А 3 __________ ________  _______ .         4. Рассчитайте среднее значение мощности электрического тока в лампе накаливания по формуле:  (3). Р ср .  Р 1  ... n Р n . Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь срР . __________ __________ __________ _  __________ . Лабораторная работа № 8 Ли ст2 5. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений. № оп. I, А U, В Р, Вт А, Дж Рср, Вт 1 2 3 4.  Постройте   график   зависимости   мощности   электрического тока Р от напряжения на лампе U. Сделайте вывод о характере этой зависимости: _____________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 5. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод: _____________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1. Каким прибором измеряется мощность постоянного тока? 2. Как   изменится   мощность   и   работа   электрического   тока   при   уменьшении   времени   совершения работы в 2 раза? Ответы: Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Лабораторная работа № 9 Ли ст1 Лабораторная работа №9 Тема: «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести» Цель работы: научиться опытным путем определять период обращения, вычислять скорость и центростремительное ускорение тела, равномерно движущегося по окружности; Средства обучения:  оборудование: груз массой 100 г на нити, секундомер, окружность радиусом 10 см, штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Допуск к выполнению лабораторной работы Выполните тест: 1. 2. Тело движется равномерно по окружности в направлении против часовой стрелки. Какая стрелка (см. рис.) указывает направление скорости при таком движении?         А. 1.   Б. 2.   В. 3.   Г. 4.   Д. 5.   Е. Скорость равна нулю Тело движется равномерно по окружности в направлении против часовой стрелки. Какая стрелка (см. рис.) указывает направление ускорения при таком движении? А. 1.   Б. 2.   В. 3.   Г. 4.   Д. 5.   Е. Ускорение равно нулю 3. Какая из приведенных ниже формул выражает II закон Ньютона?   Г.  F=­k∙│Δx│    Д. Среда ответов нет верного А. F=m∙a   Б. F=μ∙N   В. F=G   2 mm  2 1 R 4. Под действием силы 20 Н пружина удлинилась на 0,1 м. Какова жесткость пружины? А. 20 Н/м.   Б. 200 Н/м.   В. 0,5 м/Н.   Г. 0,05 м/Н.   Д. 2 Н/м. 5. Тело равномерно движется по наклонной плоскости. На тело действует сила трения 3Н и сила реакции опоры 4Н. Каков коэффициент трения?   А. 0,8   Б. 0,75   В. 0,5   Г. 0,6. Ответы занесите в таблицу: 1 2. Теоретическая часть 2 3 4 5 На   груз,   движущийся   по   окружности   радиусом  R,   действуют   две   силы:   сила (см.   рис.).   Они   создают и   сила   натяжения   нити тяжести   gm    F центростремительное   ускорение   ,   направленное   по   радиусу   к   центру a окружности.  Оно равно:   a   2 R ; где   R 2 T , т.е.  .    a  24 2 T R Для   определения   ускорения   нужно   знать   радиус   окружности   и   период   обращения   груза   по окружности. Центростремительное ускорение можно определить также, используя второй закон Ньютона  ,    amF отсюда    a   F m , где    ­ сила, модуль которой можно измерить динамометром.   Для этого оттянуть F горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности, и определить показание динамометра.  3. Вычисления и измерения 1. К штативу подвесьте на нити груз известной массы и расположите его так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности. Взяв нить пальцами у   точки   подвеса,   вращайте   его   так,   чтобы   груз   описывал окружность, начерченную на бумаге. 2. Измерьте время 10 полных оборотов груза  t =          _ и рассчитайте период обращения груза:   ,     где  t  – время вращения маятника, измеряется часами с секундной стрелкой;   N  – число Т = t N оборотов за время  t.       Т=                                  =          _. 3. По формулам рассчитайте:   1) угловую скорость     2 T 2) линейную скорость груза    ,                                     =          _ ,    R   или   ,                                         =    _      ,     R  2 Т ,   3) центростремительное  ускорение    и    a                                     =      _   ;                               a  a  R  24 2 T                                 =         _. a   2 R 4. С помощью динамометра измерьте модуль равнодействующей силы    ускорение по формуле:   a   F m ,                                          =  ______. a № докум. Лабораторная работа № 9 5. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.  Из м. Ли ст Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений   R  2 Т  a  2 R   a  R  24 2 T   2 Т Под пис ь Да та Т = N R t Ли ст2 t N  а   F m  ___________,    вычислите F 6. Сравните полученные значения модуля центростремительного ускорения: ____________________________________________________________________________________  4. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод: _____________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1. Что называют периодом обращения тела? 2. Как связаны период и частота обращения, в каких единицах они измеряются? 3. Как изменится период обращения груза, если радиус окружности увеличить вдвое? Как при этом изменятся угловая скорость и центростремительное ускорение? Ответы: Лабораторная работа №10 Тема: «Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки» Цель работы: научиться опытным путем определять длину световой волны заданного цвета с помощью дифракционной решетки. Средства обучения:  оборудование: прибор для определения световой волны, дифракционная решетка, свеча.  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь λ Лабораторная работа № 10 Длина волны   – это расстояние между двумя, ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Длина волны определяется по формуле:  (1), где d – период дифракционной решетки, k – порядок Ли ст1 d    sin k   –   угол   наблюдения   максимумов   света.   Так   как   углы,   под которыми наблюдаются  максимумы 1­го и 2­го порядков, не превышают 50, то вместо синусов углов  (2), где   а – расстояние от решетки до экрана, b – расстояние можно использовать тангенсы:  спектра,   φ tg  b a по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра (см. рис). Подставив формулу (2) в (1), . получим окончательную формулу для измерения длины волны:   (3), где    bd ср  ak b слева b ср  справа b  2 Погрешности измерения длин волн в данной лабораторной работе не оцениваются из­за некоторой неопределенности выбора середины части спектра.    2. Вычисления и измерения 1. Установите дифракционную решетку в держатель (см. рис) и определите её период  – d:         d=______________________________. Измерьте расстояние от решетки до экрана – а.      а = __________ Укрепите за экраном свечу, зажгите ее. Смотря сквозь решетку и щель на 2. 3. яркий источник света, наблюдайте дифракционные спектры.  4. Измерьте   расстояние   слева   и   справа   от   центра   щели   до   линии спектра  нужного порядка заданного цвета (см. табл.1).  __________ __________ _______  __________ ____ нм 5. Рассчитайте длину волны по формуле (3) для каждого опыта:  1  2 __________ __________ _______  __________ ____ нм  3 __________ __________ _______  __________ ____ нм      4 __________ __________ _______  __________ ____ нм  5 __________ __________ _______  __________ ____ нм  6 __________ __________ _______  __________ ____ нм Лабораторная работа № 10 Ли ст2 № Да та докум. Под пис ь Ли Из   6. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. ст м. 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений № оп. Цвет спектра b слева, м b справа, м d, м a, м 1 2 3 4 5 6 красный зеленый фиолетовый красный зеленый фиолетовый k 1 1 1 2 2 2 bср., м  , нмλ λтабл., нм  4. Убедитесь, что полученные результаты находятся в указанном диапазоне:  λ 620нм< кр.<800нм;         510нм< з.<575нм;           380нм< ф.<450нм. λ λ Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе, указав на высокую (низкую) точность нахождения длин волн с помощью дифракционной решетки.   _____________________________________________________________________________________ Вывод: ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1. Дайте определение дифракции света? 2. Что называют периодом дифракционной решетки? 3. Чем отличаются дифракционные спектры от дисперсионных? Ответы: Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Лабораторная работа № 11 Ли ст1 Лабораторная работа №11 Тема: «Оценка и расчет массы воздуха в кабинете физики»  Цель работы: научиться опытным путем определять массу воздуха в кабинете физики.  Средства обучения:  оборудование: барометр, термометр, измерительная лента.  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. 1. Теоретическая часть Ход выполнения лабораторной работы Рассчитать массу воздуха в помещении можно, используя уравнение состояния идеального газа  (уравнение Менделеева – Клапейрона):   (1), откуда масса определяется по формуле: Vp   TR m M  (2), где  m – масса воздуха, кг; р – давление, Па;  V – объем помещения, м3;   m  MVp   TR М – молярная масса воздуха, М=29∙10­3  ;   R – универсальная газовая постоянная, R=8,31 ; Дж  моль К кг моль Т – абсолютная температура, К;  Т=t0C+273.   2. Вычисления и измерения 1. При помощи барометра определите значение давления воздуха в кабинете физики и переведите его в Па, учитывая, что 1мм.рт.ст.=133,3 Па. р=_______________________________________=_______Па. 2. Определите температуру воздуха по шкале Цельсия при помощи термометра. Переведите её в абсолютную температуру по шкале Кельвина. 3. Определите объем кабинета физики, измерив длину, ширину и высоту помещения. Рассчитайте объем кабинета. Пусть а – длина комнаты; b ­  ширина, а c – высота, тогда V=a∙b∙c.  4. Рассчитайте массу воздуха по формуле (2):        m=­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­=___________кг. 5. Рассчитайте число частиц  N  в помещении объемом  V  и концентрацию  частиц  n  по формулам:  и  , где Na  ­ число Авогадро, Na=6∙1023моль­1 a NN m M n  N V Из м. Лабораторная работа № 12 №      N=                         ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ = ________________; Ли ст      n= ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ =________________. Под пись докум. Да та Ли ст1 6. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.   3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений М,  р, Па а, м b, м с, м V, м3 кг моль t, 0C Т, К m, кг N n, м­3 4. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод:  ______________________________________________________________________________   ______________________________________________________________________________________    Контрольные вопросы Какие величины характеризуют состояние макроскопических тел? Что называют уравнением состояния? Каков физический смысл постоянной Авогадро? Ответы:      1. 2. 3. Лабораторная работа №12 Тема: «Определение индуктивности катушки» Цель  работы:  научиться   опытным   путем   определять  индуктивность   дросселя   на   основе измерения его сопротивления в цепи переменного тока; Средства обучения:  оборудование:  источник   тока,   ключ,   мультиметр,   катушка   индуктивности   (дроссель), резистор 68 Ом, резистор 360 Ом;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 2. Теоретическая часть Полное   сопротивление   катушки   индуктивности   переменному   току  Z  определяется   формулой:   (1),   где  R  —   активное   сопротивление,  XL  –   индуктивное   сопротивление   катушки. Z  2 R  LX Активное сопротивление — это сопротивление проводника, из которого сделана катушка. Оно зависит от геометрических размеров, материала и температуры проводника. Наличие активного сопротивления приводит к потерям энергии при протекании тока по проводнику. Индуктивное   сопротивление   обусловлено   взаимодействием   протекающего   по   катушке   тока   с магнитным полем, созданным этим током внутри катушки. Индуктивное сопротивление ХL зависит от частоты изменения внешнего напряжения  и индуктивности катушки L:   (2). X L   2 L   L В сети переменного тока с частотой 50 Гц индуктивное сопротивление катушки, содержащей несколько сотен витков медного провода большого сечения, значительно превосходит ее активное сопротивление. В   этом   случае   активным   сопротивлением     катушки   можно   пренебречь   и   считать,   что   ее   полное сопротивление   совпадает   с   индуктивным:     (3).     На   этом   основан   метод   определения Z  LX индуктивности, применяемый в данной работе. Согласно закону Ома ток в цепи равен:  I  U Z U X L  U  2 L     →       (4).  L  U  2 I Следовательно,   для   измерения   индуктивности   катушки   ее   необходимо   подключить     к   источнику переменного тока известной частоты и измерить напряжение на катушке и силу тока в ней. Схема электрической цепи, применяемой для определения индуктивного сопротивления, приведена на рис.1.   Кроме   дросселя,   индуктивность   которого   надо   определить,   в   цепь   включен   резистор  R1. Величина  его   известна,  поэтому  измерив  напряжение   на  нем,  можно  рассчитать  силу  тока  в   цепи. Эксперимент   проводится   при   двух   значениях   силы   тока,   что   достигается   за   счет   использования   в качестве R1 двух различных резисторов. 2. Вычисления и измерения 1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рис.1.        В качестве сопротивления R1 в первом опыте используйте резистор 360 Ом. 2. Переключите мультиметр в режим измерения  переменного  напряжения  в диапазоне 20 В. 3. Замкните ключ и измерьте напряжение  U  на катушке и напряжение   U1  на резисторе  R1. 4. Проведите необходимые расчеты и вычислите индуктивность катушки: U= ___________;       U1= __________;       R1= __________;       I _____________= ________;  U 1 R 1 = _______________________=____________;       L  U 2  I 5. Повторите опыт, используя в качестве сопротивления  R1  резисторы  360 Ом  и  68 Ом, соединенные последовательно. U= ________;      U1=________;      R1=___________=_______;      I ___________= ______;  U 1 R 1 = _______________________=____________;       L  U 2  I 6. Переключите   мультиметр   в   режим   измерения   сопротивления   (диапазон   200   Ом)   и   измерьте активное сопротивление катушки:   Rк=___________=_______;      7. Вычислите   индуктивное   сопротивление   катушки   и   сравните   его   с   величиной   ее   активного сопротивления:    XL=____________________=_______;       8. Сделайте вывод о правомерности применения в работе упрощенной формулы для определения полного  сопротивления катушки переменному току: _______________________________________ _______________________________________________________________________________________ Ли ст2 Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. Ли ст 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений  Лабораторная работа № 12 докум. Под пись Да та № Из м. U, В U1, В R1, Ом I, А L, Гн № 1 2 Сделайте вывод по проделанной работе: Вывод: _____________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы  1. От   чего   зависит   сила   тока   в   катушке,   если   подключить   ее   к   источнику:   а)   переменного напряжения;   б) постоянного напряжения? 2. От чего зависит индуктивность катушки? Ответы: Лабораторная работа №13 Тема: «Определение коэффициента жесткости пружины физического маятника» Цель   работы:  научиться   опытным   путем   определять   коэффициент   жесткости   пружины физического маятника.   Средства обучения: оборудование: физический маятник, штатив, секундомер, набор грузов известной массы;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы Период  колебаний физического  маятника можно рассчитать по формуле:   Лабораторная работа № 13 Ли ст1 1. Теоретическая часть Ли ст докум. Да та № Из м. Под пис ь    (1), где Т  2 m k  (2);  =3,14;   π m – масса груза, а k – коэффициент жесткости пружины, [k]= .  Н м Т  t N Для   увеличения   точности   измерений   необходимо   взять   достаточно   большое   число   полных колебаний (например, N=30, 40, 50). Получим расчетную формулу для определения k:     →      →     →      →     (3). Т  2 m k Т  2 m k Т 2 2    m k    2 Т 2 4 m k k  4   2 m Т 2 Для определения коэффициента жесткости пружины необходимо знать массу груза, подвешенного на пружине m и период колебаний – Т.   2. Вычисления и измерения 1. Закрепите физический маятник в штативе (к пружине подвесьте один груз   известной   массы)   и   приведите   его   в   колебательное   движение. Измерьте   время  t  фиксированного   числа   полных   колебаний  N, рассчитайте период колебаний по формуле (2):                Опыт №1:                             Т 1 __________ __  ______, , 2. Зная массу груза, рассчитайте коэффициент жесткости пружины физического маятника  k  по формуле (3):     k 1 __________ __________ __  __________ _, 3. Повторите измерения и вычисления п.1­2, подвесив к пружине сначала два груза той же массы и оставив первоначальное число колебаний; а затем три груза той же массы, но изменив число колебаний маятника.       Опыт №2:       Т 2 __________ __  ______,          k 2 __________ __________ __  __________ _,     Опыт №3:        Т 3 __________ __  ______,          k 3 __________ __________ __  __________ ._ 4. Вычислите среднее значение коэффициента жесткости пружины:     k k ñð .   ... n k n : Лабораторная работа № 13 __________ __________ ___ kср .   ______ Н м . Ли ст2 Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь 5. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1: Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений k, Н м tср, с m, кг mср, кг Т, с t, с N  № kср, Н м Δtср, с εt εm εk Δk, Н м 1 2 3 6. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений: Относительная погрешность измерения времени:   t , где  ср t t ср  t 1 t ср  t 2   t ср t ср n , и t ср  n ... t t 1  t ср  ... t 2 n :              t n tср  __________ _________  _______ с ,  tср __________ __________ __________ ________  _______ с , t __________ ____  __________ ._   Относительная погрешность измерения массы груза:  ;   где   m  m m ср m m . ñð   ... n m n :  . __________ __________ mср _________ Относительная  и абсолютная погрешности измерения k: εk=2εt+εm; Δk=kср∙ εk; εk=______________________=____________,      Δk=_________________=________ __________ ______ ___ кг , m           __________ . Н м . Окончательный результат запишите в виде:  kcр–Δk≤k≤ kcр+Δk: ______________________ Н м ≤k≤_____________________ . Н м Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод: ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Контрольные вопросы  1. Как зависит период колебаний физического маятника от жёсткости пружины? 2. Зависит ли частота колебаний физического маятника от массы груза на пружине и от амплитуды колебаний? 3. Каким был бы результат опыта в условиях невесомости?            Ответы: Лабораторная работа №14 Тема: «Определение заряда и электроемкости конденсатора» Цель работы:  определить опытным путем величину заряда конденсатора и рассчитать его электроемкость. Средства обучения:  оборудование:  источник   тока,   ключ,   мультиметр,   конденсатор   4700мкФ,   резистор 20кОм, секундомер;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Электроемкость конденсатора — это отношение величины заряда, имеющегося на его обкладках, к   (1).   Следовательно,   для   определения   электроемкости напряжению   на   конденсаторе       С  q U необходимо   знать   заряд   и   напряжение   на   конденсаторе,   которое   можно   измерить   с   помощью мультиметра. Заряд   на   обкладках   появляется   в   процессе   зарядки   конденсатора,   т. е.   при   протекании   тока   в электр. цепи. Т. к. сила тока – это заряд, протекающий через проводник в единицу времени, то   → величину   заряда,   прошедшего   по   цепи,   можно   найти,   умножив   силу   тока   на   время:  (2).  q t I I   q  t Из м. № Лабораторная работа № 14 По мере зарядки конденсатора сила тока в цепи изменяется, поэтому для подсчета заряда весь период зарядки разбивают на малые интервалы времени Δt, в течение которых можно считать силу Ли ст тока  I  постоянной.   Величина   заряда  Δq,   на   которую   изменился   заряд   конденсатора   за  Δt, рассчитывается по формуле (2). Просуммировав Δq, можно получить величину заряда конденсатора q:        Под пис ь докум.   (3). Ли ст1 Да та q  q q 3 q 1 2 nq    2. Вычисления и измерения 1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рис.1. 2. Переведите   мультиметр   в   режим   измерения   постоянного   напряжения. Установите диапазон 20 В. 3. Убедитесь   в   том,   что   конденсатор   разряжен.   Для   этого   подключите мультиметр   к   выводам   конденсатора   и   убедитесь,   что   его   показания равны   нулю.   Если   это   не   так,   замкните   выводы   конденсатора проводником на короткое время. 4. Подключите мультиметр параллельно сопротивлению R. 5. Замкните ключ и одновременно начните отсчет времени. Через каждые 15 с фиксируйте в табл.1 показания вольтметра на протяжении 3,5 минут зарядки конденсатора. 6. Спустя указанное время с начала зарядки разомкните ключ. 7. Отключите   мультиметр   от   резистора   и   измерьте   с   его   помощью   напряжение  Uк,   до   которого зарядился конденсатор:   кU __________ . 8. Используя закон Ома   I  U R , рассчитайте силу тока в цепи и вычислите величины зарядов  Δq, накапливаемые конденсатором каждые 15с:   , Δt=15с:  q t I 1) I __________  ______,     q __________  ______; 2) I __________  ______,     q __________  ______; 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) I __________  ______, I __________  ______, I __________  ______, I __________  ______, I __________  ______, I __________  ______, I __________  ______,                             q __________  ______; q __________  ______; q __________  ______; q __________  ______; q __________  ______; q __________  ______; q __________  ______; 10) I __________  ______,     q __________  ______; Из м. Ли ст 11) № докум. 12) I I Да та __________  Под пис ь __________  Лабораторная работа № 14 __________  ______, q     Ли ______; ст2 ______,     q __________  ______; 13) 14) 15) I __________  ______, I __________  ______, I __________  ______,             q __________  ______; q __________  ______; q __________  ______ . 9. Определите заряд q на обкладках конденсатора  q  q q 1 q 2 3 : nq q __________ __________ __________ __________ __________ __________ __________  __________ _ . 10.  Рассчитайте электроемкость конденсатора  :     С  q кU С __________ ___  __________ . 11.  Сравните полученное значение электроемкости с величиной, указанной на конденсаторе:  ________________________________________________________________________________. 12.  Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 t, с U, В I, А Δq, Кл 4. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод:______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1 Дайте определение конденсатора. 2 От чего зависит величина тока зарядки конденсатора? 3 Как вычислить электроемкость двух конденсаторов, соединенных последовательно? 4 Как рассчитать электроемкость трех конденсаторов, соединенных параллельно? Ответы: Лабораторная работа № 15 Ли ст1 Лабораторная работа №15 Тема: «Изучение явления электромагнитной индукции» экспериментально   исследовать   и  охарактеризовать   явление Из м. Ли ст № докум. Да та Под пис ь Цель   работы:  электромагнитной индукции; Средства обучения:  оборудование:  катушка,   два   полосовых   магнита,   гальванометр,   соединительные провода;  методические указания к выполнению лабораторной работы. Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Опыты Майкла Фарадея в 1831 году показали, что с помощью магнитного поля можно получить электрический ток в проводнике. Такой ток называют индукционным.  Явлением электромагнитной индукции называют возбуждение электрического тока в замкнутом контуре,   находящимся   в   изменяющемся   магнитном   поле.   Сила   индукционного   тока   про­ порциональна ЭДС индукции εi. По закону электромагнитной индукции:    i   t ,   где  ΔФ  — изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур;  Δt  — время, за ко­ торое изменяется магнитный поток. Магнитный   поток  Ф  определяется   произведением   индукции   магнитного поля  В,  площади контура  S  и косинуса угла  α  между направлением вектора индукции магнитного поля и направлением нормали к плоскости контура (рис. 1): Ф = B∙Scos α Направление   индукционного   тока   зависит   от   направления   магнитного   поля,   которое   его порождает, и от того, как меняется (увеличивается, или уменьшается) магнитная индукция этого поля. Э.X. Ленц установил, что возникающий в замкнутом контуре индукционный ток направлен так, что своим магнитным полем противодействует изменению того магнитного потока, которым он вызван (правило Ленца). При применении правила Ленца следует помнить, что за направление магнитного поля принято считать направление от северного полюса магнита к южному. 2. Вычисления и измерения 1. Соедините   концы   катушки   с   клеммами   гальванометра.   Убедитесь   в отсутствии тока. 2. Поднесите магнит северным полюсом к катушке, а затем удалите его. Пронаблюдайте, что происходит со стрелкой гальванометра в обоих случаях.  3. Выполните тот же опыт, поднося магнит южным полюсом к катушке. Опишите,   что   происходит   со   стрелкой   гальванометра.   Сделайте вывод, сравнив с результатами предыдущего опыта.  _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 4. Результаты наблюдений занесите в отчетную таблицу 1. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений  Ли ст Лабораторная работа № 15 докум. Да та № Ли ст2 Из м. Под пис ь Расположение полюсов и направление их движения S N S N N S N S Отклонение стрелки гальванометра 5. Повторите опыты, поднося к катушке два магнита. Пронаблюдайте, как изменяется сила индукционного тока: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 6. Повторите опыты, оставив магнит неподвижным и двигая катушку: _____________________________________________________________________________ 7. Исследуйте   зависимость   силы   индукционного   тока   в   катушке   от   скорости   изменения магнитного поля. Для этого с разной скоростью вводите магнит в катушку и отмечайте показания гальванометра: − Медленно  вносите магнит в катушку, заметив при этом максимальное отклонение стрелки гальванометра     I1 =_______________ − Выносите   магнит   из   катушки   с   прежней   скоростью.   Опишите   поведение   стрелки   прибора: _________________________________________________________________________________ − Теперь быстро вносите магнит в катушку, заметьте максимальное отклонение стрелки  I2 = =_______________ − Выносите магнит с такой же скоростью. Опишите поведение стрелки прибора: _________________________________________________________________________________ − Сравните значения индукционных токов: _____________________________________________ 8. Исследуйте зависимость силы индукционного тока от взаимного расположения   катушки   и   магнитного   поля.   Опыт   проделайте несколько раз, поднося магнит перпендикулярно плоскости катушки (рис.  3),  под   углом  к  ней  и   вдоль   плоскости.   Скорость  движения магнита старайтесь выдержать одинаковой. Каждый раз фиксируйте отклонение стрелки гальванометра: I1 =___________;      I2 =___________;      I3=____________. . 9.   Сделайте вывод по проделанной работе, обобщив результаты своих наблюдений. Вывод: ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________   ____________________________________________________________________________ Контрольные вопросы  1 В чем заключается явление электромагнитной индукции? 2 При каком направлении перемещения проводника относительно силовых линий магнитного Ли ст 3 От чего зависит сила индукционного тока? Лабораторная работа № 16 поля в проводнике возникает индукционный ток? докум.   Ответы: Ли ст1 № Да та Под пис ь Из м. Лабораторная работа №16 Тема: «Определение относительной влажности воздуха с помощью психрометра» Цель работы: научиться опытным путем определять относительную влажность воздуха; Средства обучения: оборудование: психрометр, психрометрическая таблица;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.  Ход выполнения лабораторной работы 1. Теоретическая часть Влажность – это содержание в воздухе водяного пара.  φ характеризует интенсивность испарения воды, она представляет собой Относительная влажность    отношение   парциального   давления  р  водяного   пара,   содержащегося   в   воздухе   при   данной температуре, к давлению р0 насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:  (2), где ρ – плотность водяного пара (его абсолютная влажность); ρ0 (1) или   р р 0 %100   %100   0  р, которое зависит от температуры. – плотность насыщенного пара. Насыщенный пар  – это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. Это состояние   насыщения   характеризуется    парциальным   давлением   насыщенного пара    Температура, при которой пар становится насыщенным, называют  точкой росы (это температура, при которой обычно начинается конденсация водяного пара). Влажность воздуха измеряют с помощью  психрометра. Психрометр состоит из двух   термометров.   Резервуар   одного   из   них   остается   сухим,   он   показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее относительно идет испарение и тем более   высокую   температуру   показывает   термометр,   окруженный   полоской влажной   ткани.   По   разности   температур   этих   термометров   с   помощью психрометрической таблицы определяют влажность воздуха.  2. Вычисления и измерения 1. Снимите показания сухого термометра: tc=                    ; Из м. Ли ст №  ─ tвл=                            =                      ;    2. Снимите показания влажного термометра: tвл=                    ; 3. Найдите разность показаний: Δt= tc 4. Используя психрометрическую таблицу (см. табл.2), найдите φ: φ=                     ; 5. Зная температуру воздуха в кабинете: tвозд.= tc, по табл. 3 найдите ρ0:  ρ0=__________; 6. Используя формулу (2), определите абсолютную влажность ρ: докум.    0 Лабораторная работа № 16 Под пис ь %100 __________ __________ ________ __________ ___ Да та         → ; __  Ли ст2  7. Зная ρ, по табл.3 найдите соответствующую температуру  ─  точку росы:  tросы= _______. 8. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений tc,0С tвл,0С Δt,0С ,%φ ρ0, г 3м ρ, г 3м tросы,0С 4. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод:______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Контрольные вопросы 1. Как   будут   изменяться   показания   влажного   термометра   психрометра   при   понижении влажности? 2. Какими   будут   показания   сухого   и   влажного   термометров   психрометра   при   относительной влажности 100%? Ответы: Табл.2 Психрометрическая таблица Δt=tc tс, 0С 0  ─ tвл, 0C (разность показаний сухого и влажного термометров психрометра) 11 10 1 2 3 9 4 7 , %φ Относительная влажность  5 6 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 81 83 84 84 85 86 86 87 87 88 88 88 89 89 89 90 90 90 91 91 91 91 92 92 92 92 92 92 93 93 93 63 65 68 69 70 72 73 74 75 76 76 77 78 79 79 80 81 81 82 82 83 83 83 84 84 84 85 85 85 86 86 11 16 20 24 28 32 35 37 40 42 44 46 48 49 51 52 54 55 56 58 59 60 61 61 62 63 64 65 65 66 67 28 32 35 39 42 45 47 49 51 53 54 56 57 59 60 61 62 64 65 65 66 67 68 69 69 70 71 71 72 72 73 45 48 51 54 56 58 60 61 63 64 65 66 68 69 70 71 71 72 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 78 79 79 ρ0,  10 14 19 23 26 29 31 34 36 38 40 42 44 46 47 49 50 51 52 54 55 56 57 58 59 59 60 61 6 10 14 18 21 24 26 29 31 34 36 37 39 41 43 44 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 7 11 14 17 20 23 25 27 30 32 34 35 37 39 40 42 43 44 46 47 48 49 50 5 8 11 14 17 20 22 24 27 29 30 32 34 36 37 38 40 41 42 43 44 6 9 12 15 17 20 22 24 26 28 30 31 33 34 36 37 38 39 5 8 10 13 15 18 20 22 24 26 27 29 30 32 33 34 ρ0,  г 3м  Табл.3 Зависимость давления р0 и плотности ρ0 насыщенного пара от температуры t, 0C p0, кПа ­5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,40 0,61 0,65 0,71 0,76 0,81 0,88 0,93 1,0 1,06 1,14 1,23 г 3м t, 0C p0, кПа 3,2 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,3 7,8 8,3 8,8 9,4 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 50 1,33 1,40 1,49 1,60 1,71 1,81 1,93 2,07 2,20 2,33 3,17 12,3 10,0 10,7 11,4 12,1 12,8 13,6 14,5 15,4 16,3 17,3 23,0 83,0 Лабораторная работа №17 Тема: «Изучение устройства и работы трансформатора» Цель   работы:  познакомиться   с   устройством   и   принципом   работы   трансформатора; научиться опытным путем определять коэффициент трансформации; Средства обучения:  оборудование:   источник   регулируемого   переменного   напряжения,   трансформатор лабораторный   разборный,   вольтметры   переменного   тока   (или  мультиметр),   ключ, соединительные провода;  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. 1. Теоретическая часть Ход выполнения лабораторной работы Повышение   и   понижение   напряжения   переменного   тока   при неизменной   частоте   осуществляют   с   помощью   специальных приборов   −  трансформаторов.   Трансформатор   состоит   из нескольких проволочных катушек с разным числом витков из медной   проволоки,   называемых  обмотками,   намотанных   на общий сердечник. Сердечник, изготовлен из отдельных стальных пластин и  имеет замкнутую форму. Обмотка,   подключаемая   к   источнику   переменного   напряжения,   называется  первичной,   а обмотку, к которой подключают устройства, потребляющие электроэнергию, называют вторичной. Вторичных обмоток может быть несколько.  Принцип   действия   трансформатора   основан   на  явлении   электромагнитной   индукции. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле. Благодаря стальному сердечнику практически такое же переменное магнитное поле пронизывает и вторичную обмотку, намотанную на тот же сердечник. Поскольку все витки пронизываются одним и тем же переменным магнитным   потоком,  вследствие   явления   электромагнитной   индукции,   при   работе   на  холостом ходу (вторичная обмотка разомкнута) в каждом витке генерируется одинаковая ЭДС. Поэтому Ли ЭДС индукции в каждой обмотке  ε1  и  ε2  прямо пропорциональна числу витков в первичной и ст вторичной обмотках, т.е.:     Лабораторная работа № 17 Под пис ь докум.   (1).  Ли ст1 Из м. № Да та  1  2 N N 1 2 Активные сопротивления обмоток сравнительно невелики, поэтому при работе под   нагрузкой напряжения на выводах обмоток мало отличаются от ЭДС в них: ε≈U.  Следовательно, равенство (1) приближенно выполняется и для отношения напряжений на вы­ водах обмоток:    U U 1 2  N N 1 2  k   (2),     где k – коэффициент трансформации. Повышающий трансформатор  − это трансформатор, увеличивающий напряжение (U2>U1).  У повышающего  трансформатора  число  витков  N2  во вторичной обмотке должно  быть больше числа витков N1 в первичной обмотке, т. е. k < 1.  Понижающий трансформатор −  трансформатор, уменьшающий напряжение (U1 ˃ U2).  У понижающего трансформатора  число витков во вторичной обмотке должно быть меньше числа витков в первичной обмотке, т. е. k  > 1 . Работая   с   трансформатором,   следует   помнить,   что   сила   тока   в   его   первичной   обмотке определяется напряжением, которое подается к ней из электросети, и ее сопротивлением. При удалении сердечника индуктивное сопротивление обмотки значительно уменьшается, уменьшится и полное сопротивление обмотки, что приведет к сильному возрастанию силы тока, что выведет ее из строя.   Поэтому   разборный   трансформатор   запрещается   подключать   к   источнику   питания   без закрепленного сердечника. 2. Вычисления и измерения 1 Ознакомьтесь   с   устройством   трансформатора.   Определите   первичную   обмотку   (клеммы   с надписью 36 В) и две вторичные (клеммы 2,2 В и 4,4 В).  2 Присоедините первичную обмотку трансформатора к сети переменного тока напряжением 36 В и замкните цепь. 3 Измерьте напряжение на одной из вторичных обмоток: U2= ___________;        4 Вычислите коэффициент трансформации k по формуле (2):  ___________= ______;       k  1 U U 2 5 Проделайте аналогичные действия для другой вторичной обмотки: U2= ___________;        ___________= ______;  k  U U 1 2 6 Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу 1: Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений  № опыта 1 2 U1 , В 36 36 U2 , В k 7.   Присоедините   одну   из   вторичных   обмоток   трансформатора   к   сети   переменного   тока напряжением 4 В и замкните цепь. 8.  Измерьте напряжение на первичной обмотке: U1= ___________;        9.  Вычислите коэффициент трансформации k по формуле (2):  ___________= ______;       k  U U 1 2 10.Присоедините другую вторичную обмотку трансформатора к сети переменного тока напряжени­ Из м. ем 4 В, замкните цепь и измерьте напряжение на первичной обмотке. № докум. Лабораторная работа № 17 11. Вычислите коэффициент трансформации: U1= ___________;     Ли U ст U 12. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу 2:  Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений  Под пис ь Да та  k 1 2 Ли ст2 № опыта U1 , В U2 , В 1 2 4 4 ___________= ______;  k 13.Вычислите относительную погрешность измерений по формуле:   , используя   k k   U U 1 1  2  U U 2 данные опыта 1, таблицы 1, где ΔU1  и  ΔU2 – абсолютные погрешности измерений напряжений:  __________. _______ _______    Сделайте вывод по проделанной работе. Вывод: ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Контрольные вопросы  1Может ли трансформатор работать от источника постоянного напряжения? 2От чего зависит сила тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора? 3Почему сердечник трансформатора делают из отдельных пластин? 4Почему в понижающей обмотке используют более толстый провод, чем в повышающей? Ответы: Лабораторная работа №18 Тема: «Изучение заряженных частиц по фотографиям их треков»  Цель работы: провести идентификацию частицы по фотографии ее трека.  Средства обучения:  оборудование: фотография трека заряженной частицы, карандаш, линейка.  методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор. Ход выполнения лабораторной работы   1. Теоретическая часть    Для   регистрации   и   изучения   столкновений   и   взаимных   превращений   атомных   ядер   и элементарных   частиц   используют   специальные   устройства.   К   их   числу   относятся   счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера, фотоэмульсии. Счетчик Гейгера позволяет лишь регистрировать факт прохождения через него частицы. В остальных устройствах, заряженная частица   оставляет   след   ­   ТРЕК,   который   можно   непосредственно   наблюдать   или Ли ст сфотографировать. Трек – один из главных источников информации о поведении и свойствах частиц (по треку можно определить энергию частицы, ее скорость, удельный заряд и др.). Тол­ щина   трека   тем   больше,   чем   больше   заряд   частицы   и   меньше   ее   скорость.   Длина   трека определяется энергией частицы. Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца,   то   лежит   в   плоскости,   перпендикулярной   вектору Лабораторная работа № 18 а   ее   скорость № докум. Ли ст1 Из м. Да та Под пис ь  частица движется по окружности радиуса   В   (1). Сила Лоренца в r   m qB этом   случае   играет   роль   центростремительной   силы   (рис.1).     Зная   радиус   трека,   модуль   и направление индукции магнитного поля и скорости, определяют знак заряда частицы и вычис­   (2).   Для   этого   сравнивают   треки   исследуемой ляют   отношение   ее   заряда   к   массе:   q  rB m  частицы и той, для которой известно отношение заряда к массе. Воспользовавшись формулой (2) и записав ее для одной и другой частицы, получим:     и    1  q 1 m Br 1 1 2  q 2 Br m 2  2 . Если скорости частиц одинаковы ( 1= 2), то, выразив их из последних равенств, находим:  υ υ q 2 m 2 r  1 r 2 q 1 m 1    (3).   Радиус   трека   определяют   по   длинам   его   хорды  L  и   отрезка   между окружностью   и   хордой  Н:     r  2  L 8 4 2 H H     (4).   Связь   между   хордой окружности   и   радиусом   можно   получить,   если   к   центру   хорды восставить перпендикуляр и продолжить его до пересечения с окружностью (рис. 2).  Изменение радиуса кривизны трека указывает, в каком направлении двигалась частица и как менялась   ее   скорость.   Радиус   кривизны   трека   больше   на   его   начальном   участке;   по   мере уменьшения скорости он уменьшается. 2. Вычисления и измерения 1. Вблизи   начала   трека   1   (рис.3)   проведите   две   хорды   и   перпендикуляры   к   их   серединам. Определите центр и рассчитайте радиус кривизны траектории движения частицы:    r1 = __________________________________________= ____________; , где q1=1,6?10­19Кл, m1=1,6726?10­27кг. 2. Рассчитайте удельный заряд частицы (протона) по его траектории: Ли ст Лабораторная работа № 18  ___________  ______  Да q та  1 m 1 Под пис ь докум. № Ли ст2 Кл кг                      Аналогично определите радиус кривизны траектории второй частицы на  начальном участке r2 = __________________________________________= ____________; 4. Рассчитайте по формуле (3) удельный заряд второй (неизвестной) частицы:   ______________  ______    . Кл кг q 2 m 2 5. Укажите,   какая   из   известных   вам   элементарных   частиц   имеет   аналогичные   характеристики; идентифицируйте неизвестную частицу:  _____________________________________________________________________________________ 6. Результаты измерений  и вычислений занесите в отчетную таблицу 1. Из м. 3. 3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений r1, м q 1 m 1 , Кл кг ,  B м * Тл с r2, м q 2 m 2 , Кл кг Неизвестная частица 7. По правилу левой руки определите, и укажите направление вектора магнитной индукции. 8. Сделайте вывод по проделанной работе Вывод: ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Контрольные вопросы  Заполните таблицу: Регистрирующий прибор Принцип действия Виды частиц, подлежащих регистрации Преимущества прибора Недостатк и прибора Счетчик Гейгера Камера Вильсона Пузырьковая камера Из м. Ли ст № Да докум. та Фотоэмульсии Под пис ь Лабораторная работа № 19 Ли ст1 Лабораторная работа №19 Тема: «Определение удельного сопротивления проводника»  Цель работы: научиться опытным путем определять удельное сопротивление проводника; сравнить полученное экспериментально значение удельного сопротивления проводника с табличным и определить материал, из которого изготовлен проводник;  Средства обучения:  оборудование:   металлический   проводник,  амперметр,   вольтметр,   ключ,   источник постоянного тока, реостат, соединительные провода, линейка, штангенциркуль.