Комплект лабораторных работ 10-11 (по ФГОС СОО)

Лабораторная работа - средство оценивания компетенций, сформированных при выполнении индивидуальных работ, в ходе которых учащиеся используют теоретические знания на практике, применяют различный инструментарий и прибегают к помощи технических средств

Перечень лабораторных работ по физике в 10 – 11 классе

№	Название лабораторной работы	Класс
	Механика
1	ЛР «Измерение ускорения»	10А
2	ЛР «Проверка гипотезы: при движении бруска по наклонной плоскости скорость прямо пропорциональна пути»	10Б, 10 В
3	ЛР «Конструирование наклонной плоскости с заданным КПД»	10Б, 10 В
4	ЛР «Исследование движения тела, брошенного горизонтально»	10А
5	ЛР «Исследование центрального удара»	10А
6	ЛР «Измерение ускорения свободного падения»	10 А, 10Б, 10 В
	Молекулярная физика
7	ЛР «Исследование изопроцессов»
8	ЛР «Оценка сил взаимодействия молекул (методом отрыва капель)»	10А
	ЛР « Измерение удельной теплоты плавления льда»	10 А, 10Б, 10 В
9	Электродинамика
10	ЛР «Измерение внутреннего сопротивления источника тока»	11А, 11Б, 11В
11	ЛР  «Исследование нагревания воды нагревателем небольшой мощности»	11 Б
12	ЛР «Исследование явления электромагнитной индукции»	11А
13	ЛР « Наблюдение ЭМИ»
14	ЛР «Определение показателя преломления стекла»	11А, 11Б, 11В
15	ЛР «Измерение фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз»	11А
16	ЛР «Наблюдение волновых свойств света	11А, 11Б, 11В
17	ЛР«Определение длины световой волны»	11А, 11Б, 11В
18	ЛР «Наблюдение спектров»	11А
19	ЛР «Исследование зависимости расстояния от линзы до изображения от расстояния от линзы до предмета»	11Б, 11В

*10А и 11А- классы естественнонаучного профиля;

10Б и 11Б классы химико-биологического профиля;

10 В и 11 в – классы социально-гуманитарного профиля

Оценка лабораторных и  практических работ.

Оценка 5 ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально монтирует необходимое оборудование; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил техники безопасности; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки. Чертежи, графики, вычисления; правильно выполняет анализ погрешностей.

Оценка 4 ставится, если выполнены требования к оценке 5, но было допущено два-три недочета, не более одной негрубой ошибки и одного недочета.

Оценка 3 ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта и измерения были допущены ошибки.

Оценка 2 ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работ не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились неправильно.

Оценка 1 ставится, если учащийся совсем не выполнил работу.

Во всех случаях оценка снижается, если ученик не соблюдал правила техники безопасности.

Перечень ошибок.

Грубые ошибки:

1. Незнание определений основных понятий, законов, правил, основных положений теории, формул, общепринятых символов обозначения физических величии, единиц их измерения.
2. Неумение выделить в ответе главное.
3. Неумение применять знания для решения задач и объяснения физических явлений; неправильно сформулированные вопросы задачи или неверные объяснения хода ее решения; незнание приемов решения задач, аналогичных ранее решенным в классе, ошибки, показывающие неправильное понимание условия задачи или неправильное истолкование решения.
4. Неумение читать и строить графики и принципиальные схемы.
5. Неумение подготовить к работе установку или лабораторное оборудование, провести опыт, необходимые расчеты, или использовать полученные данные для выводов.
6. Небрежное отношение к лабораторному оборудованию и измерительным приборам.
7. Неумение определить показание измерительного прибора.
8. Нарушение требований правил безопасного труда при выполнении эксперимента.

Негрубые ошибки:

1. Неточности формулировок, определений, понятий, законов, теорий, вызванные неполнотой охвата основных признаков определяемого понятия, ошибки, вызванные несоблюдением условий проведении опыта или измерений.
2. Ошибки в условных обозначениях на принципиальных схемах, неточности чертежей, графиков, схем.
3. Пропуск или неточное написание наименований единиц физических величин.
4. Нерациональный выбор хода решения.

Недочеты

1. Нерациональные записи при вычислениях, нерациональные приемы вычислении, преобразований и решений задач.
2. Арифметические ошибки в вычислениях, если эти ошибки грубо не искажают реальность полученного результата.
3. Отдельные погрешности в формулировке вопроса или ответа.
4. Небрежное выполнение записей, чертежей, схем, графиков.

            Орфографические и пунктуационные ошибки

Лист самооценки

Уровень освоения

Могу помочь другим

Выполнил без затруднений

Испытывал затруднения

Лабораторная работа

Измерение ускорения движения тела

Оборудование:      

• прибор для изучения прямолинейного движения

• штатив с муфтой и перекладиной

Цель работы: состоит в том, чтобы определить величину ускорения, с которым тело соскальзывает с наклонной плоскости, и доказать, что оно при этом движется равноускоренно.

При равноускоренном движении тела по прямой линии перемещение, которое оно со­вершает, ускорение, начальная скорость и время движения связаны соотношением

    (1)

Если тело начинает движение из состояния покоя, то есть его начальная скорость равна нулю, то его перемещение будет изменяться со временем по закону:

 (2)

Этим удобно воспользоваться для определения ускорения движения тела. Из формулы (2) следует, что  (3). Следовательно, для того, чтобы узнать ускорение тела достаточно измерить его перемещение s и время движения t, за которое оно произошло.

Если перемещение тела из состояния покоя и время, затраченное на него, измерить на разных участках траектории, а затем для каждого участка по формуле (2) вычислить ускорение, и при этом окажется, что значения ускорений на всех участках совпадают, то можно утверждать, что тело двигалось с постоянным ускорением, то есть равноускоренно.

В данной работе ускорение измеряют с помощью прибора для изучения прямолинейного движения.

При этом рекомендуется придерживаться следующей последовательности действий:

1. Направляющую рейки, по которой будет соскальзывать каретка, с помощью штатива закрепить наклонно, так чтобы её верхний край находился бы на высоте 18-20 см от по­верхности стола (см. рис). Под нижний край подложить пластиковый коврик. Каретку необходимо удерживать на направляющей в крайнем верхнем положении. Выступ каретки с магнитом должен быть обращен в сторону датчиков секундомера. Первый датчик установить на направляющей рейке вблизи магнита каретки. Его положение следует отрегулировать особенно тщательно, так, чтобы секундомер начинал работу, как только каретка придёт в движение. Второй датчик расположить на удалении 20-25 см от первого.

2. По шкале прибора измерить и записать значение перемещения s₁, которое каретка совершит, двигаясь между датчиками.

3. Отпустить каретку и определить время её движения между датчиками t₁

4. Повторить опыт 6-7 раз при неизменном расстоянии между датчиками и определить среднее время движения на первом участке t_1ср.

5. Вычислить ускорение каретки на этом участке:

6. Увеличить на 5 см расстояние между датчиками и измерить значение перемещения s₂,.

7. Провести 6-7 пусков каретки, всякий раз определяя время её движения между датчиками t₂, и вычислить его среднее значение t_2ср.

8. Определить ускорение каретки на втором участке траектории – a₂.

9. Ещё раз увеличить расстояние между датчиками на 5 см, повторить все измерения и определить величину a₃.

10. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

№ опыта	Перемещение тележки, s, м	Время движения тележки, t, с		Среднее время движения, tср	Ускорение,              , м/с2
1		1
		2
		3
		4
		5
		6
		7
2		1
		2
		3
		4
		5
		6
		7
3		1
		2
		3
		4
		5
		6
		7

11. Сравнив значения ускорений a₁, a₂ и a_3, сделать вывод о том, насколько движение каретки было равноускоренным.

                                                                    Лабораторная работа

Изучение движения тела, брошенного горизонтально

О б о р у д о в а н и е: . штатив с муфтой и лапкой, желоб дугообразный, шарик стальной, пленка-отметчик (копировальная бумага), линейка с миллиметровыми деленииями, скотч.

Цель работы: исследование зависимости дальности полета тела, брошенного горизонтально, от высоты, с которой оно начало движение.

Содержание и метод выполнения работы

Если тело бросить с некоторой высоты горизонтально, то его движение можно рассматривать как равномерное движение по горизонтали и равноускоренное движение по вертикали.

По горизонтали тело движется в соответствии со вторым законом Ньютона, поскольку кроме силы сопротивления со стороны воздуха, которую не учитывают, в этом направлении на него никакие другие силы не действуют. Силой сопротивления воздуха можно пренебречь, так как за короткое время полета тела, брошенного с небольшой высоты, действие этой силы заметного влияния на движение не окажет.

По вертикали на тело действует сила тяжести, которая сообщает ему ускорение (ускорение свободного падения).

Рассматривая перемещение тела в таких условиях как результат двух независимых движений по горизонтали и вертикали, можно установить зависимость дальности полета тела s от высоты H, с которой его бросают. Если учесть, что скорость тела в момент броска направлена горизонтально, и вертикальная составляющая начальной скорости отсутствует, то время падения можно найти, используя основное уравнение равноускоренного движения:  За это же время тело успеет пролететь по горизонтали, двигаясь равномерно, расстояние s = vt. Подставив в эту            формулу уже найденное время полета, и получают искомую зависимость дальности полета от высоты и скорости:  (1).

Из полученной формулы видно, что дальность броска находится в квадратичной зависимости от высоты, с которой бросают. Например, при увеличении высоты в четыре раза, дальность полета возрастет вдвое; при увеличении высоты в девять раз, дальность возрастет в три раза и т.д.

Этот вывод можно подтвердить более строго. Пусть при броске с высоты Н₁ дальность составит s₁, при броске с той же скоростью с высоты Н₂ = 4Н₁, дальность составит s₂. По формуле (1): (3)

Поделив второе равенство на первое получим:  (2).

Эту зависимость, полученную теоретическим путем из уравнений равномерного и равноускоренного движения, в работе проверяют экспериментально.

В работе исследуется движение шарика, который скатывается с желоба. Желоб закрепляют так, чтобы его изогнутая часть располагалась горизонтально на некоторой высоте над столом. Это обеспечивает горизонтальное направление скорости шарика в момент начала его свободного полета.

Проводят две серии опытов, в которых высоты горизонтального участка желоба от поверхности стола отличаются в четыре раза, и измеряют расстояния s₁ и s₂, на которые удаляется шарик от жeлоба по горизонтали. Для уменьшения влияния на результат побочных факторов определяют среднее значение этих расстояний. Сравнивая средние расстояния, полученные в каждой серии опытов, делают вывод о том, насколько справедливо равенство (2).

Порядок выполнения работы

1. Укрепите желоб на стержне штатива так, чтобы его изогнутая часть располагалась горизонтально на высоте около 10 см от поверхности стола. В месте предполагаемого падения шарика на стол разместите пленку-отметчик (копировальную бумагу).

2. Произведите пробный пуск шарика от верхнего края желоба. Определите место падения шарика на стол. Шарик должен попасть в среднюю часть пленки. При необходимости скорректируйте положение пленки. Приклейте пленку к столу кусочком скотча.

3. С помощью линейки измерьте высоту Н горизонтальной части желоба над столом. С помощью линейки установленной вертикально, отметьте на поверхности стола точку, над которой располагается окончание горизонтальной части желоба.

4. Пустите шарик от верхнего края желоба и измерьте на поверхности стола расстояние от точки, под горизонтальным краем желоба, до отметки, оставленной на пленке шариком при падении.

5. Повторите пуск шарика 5-6 раз. Чтобы скорость, с которой шарик слетает с желоба, была одинаковой во всех опытах, его пускают из одной и той же точки от верхнего края желоба.

6. Вычислите среднее значение расстояния.

7. Увеличьте высоту желоба в четыре раза. Проверьте горизонтальность его отогнутой части. Измерьте и при необходимости скорректируйте высоту горизонтального участка Н₂ добившись выполнения условия: Н₂ = 4Н₁.

8. Повторите серию пусков шарика. Для каждого пуска измерьте расстояние, которое пролетает шарик по горизонтали, вычислите его среднее значение.

9. Проверьте, насколько выполняется равенство s_2cp= 2s_1cp. Укажите возможную причину расхождения результатов. Сделайте вывод о зависимости дальности полета горизонтально брошенного тела от высоты броска, с которой тело начало двигаться.

№опыта	H1	S1	H2	S2	H2/H1	S2/S1	v
1
2
3
4
5
среднее арифметическое

10.Взяв одну из формул (3) , выразите скорость ,с которой было брошено тело , вычислите её и  впишите в таблицу

11.Сделайте вывод.

Лабораторная работа

Исследование центрального удара

Цель работы:

-        подтвердить опытным путем справедливость  закона сохранения импульса при упругом  центральном ударе шаров

Материалы и оборудование:

-        штатив,

-        лоток,

-        два шара одинаковой массы и шар большей массы,

-        линейка измерительная,

-        листы белой и копировальной бумаги,

-        весы,

-        разновес.

1.Теоретическая справка
Описание установки

 По закону сохранения импульса при любых взаимодействиях тел векторная сумма импульсов тел до взаимодействия равна векторной сумме импульсов тел после взаимодействия.

            В справедливости этого закона и нужно будет убедиться на опыте, исследуя столкновения шаров на установке, изображенной на рисунке справа.

             Шар, скатившись с лотка, движется по параболе до удара о поверхность стола. Горизонтальные составляющие скорости шара и его импульса во время свободного падения не изменяются, так как нет сил, действующих на этот шар в этом направлении.

             Затем на краю лотка ставят второй шар и запускают первый шар точно таким же образом, как и в первом опыте. После соударения в горизонтальном направлении слетают с лотка оба шара. При этом часть импульса движения первого шара передается второму.

            По закону сохранения векторная импульса сумма импульсов первого р₁ и второго р₂ шаров до столкновения должна быть равна сумме импульсов этих шаров после столкновения. 

(1)

            Если оба шара после столкновения движутся вдоль одной прямой и в том же направлении, в каком двигался первый шар до столкновения, то от векторной формы записи закона сохранения импульса можно перейти к  алгебраической форме: 

 
так как p = mv, то 

m₁v₁+ m₂v₂ = m₁v'₁ + m₂v'₂ (2)
            Заметим, что скорость второго шара v_2,  до столкновения равна нулю.
Для проверки выполнения равенства (2) необходимо измерить массы шаров m₁ и m₂ с помощью весов, а также найти способ узнать скорости шаров v₁, v'₁, v'₂.
            Так как во время свободного падения шара по параболе горизонтальная составляющая его скорости не изменяется, она может быть найдена так:

(3), где  ℓ - дальность полета шара в горизонтальном направлении, а t - время его свободного падения, равное .
            В равенстве (3) заключена важная мысль: v и ℓ прямо пропорциональны друг другу, а значит по длине ℓ можно судить о величине горизонтальной скорости! Этим и воспользуемся в данной работе.

2.Порядок выполнения работы

1. Используя весы, измерьте массы шаров m₁ и m₂.
2. Укрепите лоток в лапке штатива таким образом, чтобы горизонтальная часть лотка находилась на высоте 20 см от стола. На столе перед лотком положите лист белой бумаги.
3. Возьмите шар с большей массой, установите его у верхнего края наклонной части лотка. Сделав несколько пробных пусков, определите с какой высоты надо пускать шар, чтобы место его падения было в районе второй половины листа, но чтобы он ни в коем случае не ударялся за пределами листа. Отметьте это положение на лотке. На лист белой бумаги положите лист копировальной бумаги.
4. Отпустите шар с края лотка без начальной скорости, чтобы получить отметку падения шара по вертикали.
5. Отпустите шар с намеченной вами отметки на лотке и по отметке на листе белой бумаги определите его дальность полета в горизонтальном направлении. Опыт повторите 3 раза и найдите среднее значение дальности полета ℓ₁ (см. рис. выше). Запишите это значение ℓ₁ в лист отчета.
6. Зная высоту края лотка h над столом, вычислите время падения шара t, затем горизонтальные составляющие его скорости v₁ и импульса р₁.
7. Установите на краю горизонтальной части лотка второй шар и осуществите запуск первого шара с той же высоты лотка, как в первом опыте.

            По отметкам на бумаге найдите дальности полетов шаров в горизонтальном направлении после их столкновения.

            Опыт повторите три раза и найдите среднее значение дальности полета первого шара ℓ'₁ и дальности полета второго шара ℓ'₂ (рисунок выше). По найденным числовым значениям дальностей полетов ℓ'₁ и ℓ'₂ вычислите числовые значения скоростей шаров после столкновения v'₁ и v'₂ и их импульсов р'₁ и р'₂.   Запишите полученные результаты в отчет.
8. Сравните импульс первого шара до столкновения р₁ с суммой импульсов двух шаров после столкновения р'₁ + р'₂.

	До удара		После удара
Шар №	1	2	1	2
Масса шара m, (кг)	m1 =	m2 =	-	-
Дальность полета ℓ, (м)	ℓ1=	ℓ2 =	ℓ'1=	ℓ'2 =
Высота падения шаров h, (м)	h =
Время полета t, (с)	t =
Горизонтальная скорость v, (м/с)	v1 =	v2 =	v'1 =	v'2 =
Импульс р, (кг·м/с)	р1 =	р2 =	р'1 =	р'2 =
Сумма импульсов Σр, (кг·м/с)	Σр = р1 + р2 =		Σр' = р'1 + р'2 =

Расчеты: Запишите расчеты для каждого опыта и полученные значения.

Вывод:

3.Вопросы для самоконтроля по теме лабораторной работы

1. Что называется импульсом тела?
2. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?
3. Выходят ли обнаруженные в опыте отклонения от закона сохранения импульса за пределы границ погрешностей измерений

Лабораторная работа

Измерение ускорения свободного падения

Тренировочные задания и вопросы:

1. Свободным падением называется_
2. Свободное падение по своему характеру является_
3. Ускорение свободного падения g = _
4. Все ли тела падают с одинаковым ускорением? Почему?_
5. Почему в комнате дробинка долетает быстрее пушинки, если они падают с одной высоты?_
6. Сколько времени тело будет падать с высоты h = 11,25 м? _

Оборудование: комплект «Лаборатория L-микро» по механике.

Цель: измерить ускорение свободного падения с помощью прибора для изучения движения тел.

Содержание работы

Для проведения опытов используйте направляющую плоскость 1, каретку 2, датчики 3, электронный секундомер 4, пластиковый коврик 5 (рис.). Ускорение свободного падения можно определить, измерив путь и время движения из состояния покоя.

Для точного измерения времени падения используется электронный секундомер 4 с магнитными датчиками 3. Запуск и остановка электронного секундомера могут осуществляться либо нажатием « Пуск/Стоп», либо с помощью магнитоуправляемых контактов герконов- в выносных датчиках 3. Геркон (герметический контакт) состоит из двух близко расположенных упругих металлических контактов, которые при внесении в магнитное поле или при приближении намагничиваются и притягиваются друг к другу. В результате замыкается участок электрической цепи, соединённый с выводами геркона. Схема электронного секундомера устроена так, что при первом замыкании электрических контактов на его входе происходит запуск секундомера , при следующем замыкании секундомер останавливается, Управление герконами осуществляется небольшим постоянным магнитом, укрепленным в середине внешней боковой стороны каретки 2.

Порядок выполнения задания

Установите направляющую плоскость почти вертикально для уменьшения влияния силы трения. С помощью магнитных держателей прикрепите датчики к направляющей плоскости, один у её верхнего края, другой у нижнего края

Нажатием на кнопку «Сброс» установите нуль на шкале электронного секундомера, Проверьте работоспособность секундомера поочерёдным поднесением магнита каретки сначала к первому датчику, затем ко второму датчику. Секундомер должен начать измерение времени при поднесении магнита к верхнему датчику и завершить измерение поднесении магнита к нижнему датчику. Цифры на шкале до точки показывают секунды, цифры после точки – десятые и сотые доли секунды.

Измерьте расстояние s между датчиками. Отпустите каретку и измерьте время t ее свободного падения. Повторите измерения 5 раз.

Вычислите ускорение свободного падения:

g = 2s /t ²

Найдите среднее арифметическое значение ускорения свободного падения.

№	Время движения t,с	Путь s,м	Ускорение свободного падения g,м/с 2

Определите отклонение полученного вами значения g от действительного значения, равного 9,8 м/с² (т.е. найдите разность между ними). Вычислите, какую часть (в процентах) составляет эта разность от действительного значения g. Это отношение называется относительной погрешностью ε. Чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерений.

ε =| g _ср – g| /g

Лабораторная работа

Оценка сил взаимодействия молекул методом отрыва капель

Оборудование. 1) Линейка измерительная. 2) Весы. 3) Разновесы. 4) Штатив с муфтами и лапкой. 5) Колба коническая. 6) Стакан химический 50 см³. 7) Воронка. 8) Кран стеклянный с наконечником.

Теоретические основы

В жидкой фазе молекулы находятся вплотную друг к другу, но как и в газе, обладают большой подвижностью и расположены неупорядоченно. Энергия взаимодействия молекул сравнима с их кинетической энергией. В расположении частиц жидкости наблюдается так называемый ближний порядок, то есть по отношению к любой частице расположение ближайших частиц является упорядоченным. 

Одна из моделей поведения молекул в жидкости, предложенная Я.И.Френкелем выглядит так. Каждая молекула в течение некоторого времени колеблется около положения равновесия. При этом силы взаимодействия молекулы с соседними уравновешивают друг друга (Рис. 1). Затем молекула меняет свое местоположение, скачком перемещаясь в новое положение равновесия. Таким образом, молекула медленно перемещается внутри жидкости, странствуя по ее объему. При повышении температуры сильно возрастает подвижность молекул, а вязкость и поверхностное натяжение падают.

Поверхностное натяжение. Поверхностный слой жидкости находится в особых условиях. Молекула 2 на поверхности жидкости взаимодействует и с молекулами жидкости и с находящимся над ней паром жидкости, действием молекул которого, однако, можно пренебречь. При таком условии молекулярные силы, действующие на молекулу 2, оказываются неуравновешенными, их равнодействующая R направлена вглубь жидкости перпендикулярно к её поверхности. В таком состоянии находятся все молекулы поверхностного слоя толщиной в радиус сферы молекулярного действия (приблизительно слой в 1-2 молекулы).

Чтобы молекула оказалась в поверхностном слое жидкости, над ней надо совершить работу против сил, втягивающих её вглубь жидкости. Эта работа совершается за счёт кинетической энергии окружающих её молекул; в результате работы увеличивается потенциальная энергия поверхностного слоя жидкости.

Оказавшись в поверхностном слое, молекула станет обладать большей потенциальной энергией, чем молекулы, расположенные в глубине жидкости. Таким избыточным запасом потенциальной энергии обладают все молекулы поверхностного слоя жидкости. Эта энергия прямо пропорциональна величине поверхности жидкости.

Из курса механики известно, что начиная от атома всякая система, включая галактики, при равновесии находится в таком состоянии (из всех возможных), при котором запас её потенциальной энергии минимальный. Применительно к поверхности жидкости это означает, что данная поверхность должна сокращаться (если возможно) до минимума, тогда запас потенциальной энергии поверхностного слоя станет наименьшим. Это сокращение вызывается молекулярными силами, действующими вдоль поверхности жидкости. Они называются силами поверхностного натяжения. Сила поверхностного натяжения, сокращая поверхностный слой, придаёт капле жидкости форму шара, вызывает слипание намоченных водой волос, слипание мокрого песка. Поверхностное натяжение — важнейшая термодинамическая характеристика поверхности раздела фаз (тел), определяемая как работа обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности. В случае жидкой поверхности раздела П. н. правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. 
Ход работы
1) При помощи масштабной линейки измеряют диаметр канала шприца, причём на глаз отсчитывают десятые доли миллиметра. В таком случае погрешность измерения не будет превышать 0,2 мм.

2) Взвешивают химический стаканчик для собирания капель с точностью до сотых долей грамма.

3)  Набирают в шприц воду и надавливая на поршень, добиваются, чтобы капли падали достаточно медленно. Тогда можно считать, что отрывание капель происходит только под действием веса.

После этого под шприц подставляют стаканчик и отсчитывают в него несколько десятков капель.

4) Вторично производят взвешивание стаканчика и находят массу воды.

Чтобы получить постоянную поверхностного натяжения, пользуются уравнением

, (2)

где М – масса воды, n – число капель, D – диаметр канала трубки, g=9,8м/с² – ускорение силы тяжести.

 Сравнить полученное значение с табличным значением: для воды при комнатной температуре (20 С) σ=73 мН/м. Сформулировать вывод.

Лабораторная работа Определение удельной теплоты плавления льда

Цель: Определить удельную теплоту плавления льда. Краткая теория: Когда вещество получает или теряет тепловую энергию без изменения состояния, эту энергию можно выразить: Q=cm(t2-t1) ; или Q=cmΔt ; где Q - тепловая энергия в джоулях, m - масса вещества в граммах, c - удельная теплоемкость вещества в Дж/кг °C, а Δt - изменение температуры в °C Когда происходит переход из твердого состояния в жидкое (или наоборот), энергия выражается: Q=mλ, где  - λ удельная теплота плавления. Для нахождения общей энергии, которую поглотит кусок льда при таянии и дальнейшем нагревании, вам нужно будет добавить Q = mλ (таяние льда) к Q = mc Δt (нагревание воды).

Оборудование: Калориметр. Сосуд с тающим льдом. Сосуд с водой. Весы с разновесами. Термометр. Также: Весы, наличие кубиков льда (при 0°C), воды. 

Порядок выполнения работы.

1. Во внутренний сосуд калориметра налить 100-150 см3 воды (Vв). Результат перевести в СИ.

2. Измерить начальную температуру воды tв.

3. Взять небольшой кусочек льда, взвесить его (mл) и опустить в воду. Когда весь лѐд расплавится, отметить самую низкую установившуюся температуру tкон.

4. Вычислить массу горячей воды mв = ρв·Vв

5. Используя данные опыта, составить уравнение теплового баланса и определить удельную   теплоту плавления льда.

6. Сравнить полученный результат с табличным, и вычислить абсолютную погрешность измерений

7. Вычислить относительную погрешность измерений

8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

9. Оформить окончательную запись результата.

Контрольные вопросы.

1. Как изменяется кинетическая энергия молекул пари нагревании твѐрдого тела до точки

плавления и при плавлении?

2. В воду, находящуюся в термосе при 0С, опустили кусочек льда, температура которого 0С. Будет ли лѐд плавиться? Почему?

11 класс

Лабораторная работа

Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

О б о р у д о в а н и е: источник ЭДС, ключ, амперметр, вольтметр, три резистора с известными сопротивлениями, соединительные проводники, реостат.

Цель работы: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника постоянного тока и оценить правдоподобность полученных результатов.

Вариант 1 (базовый уровень).

Содержание и метод выполнения работы

ЭДС источника тока можно непосредственно измерить вольтметром с очень большим внутренним сопротивлением. При измерении ЭДС источника тока напрямую школьным вольтметром, имеющим внутреннее сопротивление 900 Ом, погрешность не превышает долей процента.

Работа выполняется с помощью электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и реостата. Параллельно к источнику ЭДС подключается вольтметр.

При разомкнутом ключе вольтметр показывает напряжение, равное ЭДС источника (E). При замкнутом ключе вольтметр показывает падение напряжения во внешней цепи (U). Из закона Ома для замкнутой цепи можно найти внутреннее сопротивление r источника ЭДС: r = (Е – U)/I.

Величины относительной и абсолютной погрешностей можно найти из следующего выражения:. 

Порядок выполнения работы

1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными записями.

2. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и реостата. Параллельно к источнику ЭДС подключите вольтметр.

3. Измерьте ЭДС источника при разомкнутом ключе и значение напряжения на внешнем участке цепи при замкнутом ключе. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока.

4. Подсчитайте величины относительной и абсолютной погрешностей, сделайте выводы о проделанной работе.

Вариант 2 (профильный уровень).

Содержание и метод выполнения работы

Работа выполняется с помощью электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и резистора с известным сопротивлением. Измеряется сила тока в цепи при замкнутом ключе.

Примечание: Использовать резисторы с малым сопротивлением не рекомендуется, т.к. будет сказываться эффект нагревания резисторов и изменение их сопротивления.

Далее в цепи резистор заменяется другим и измеряется сила тока в цепи в новом случае. Для обоих случаев закон Ома для замкнутой цепи будет выглядеть следующим образом: Е = I₁ (R₁ + r), Е = I₂(R₂ + r).

Комбинируя тремя резисторами с известными сопротивлениями, можно провести три пары подобных измерений.

Порядок выполнения работы

1. Подготовьте листы для отчета о работе с предварительными записями.

2. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и резистора с известным сопротивлением. Измерьте силу тока в цепи при замкнутом ключе.

3. Замените резистор новым и измерьте силу тока в цепи в данном случае. Проведите аналогичные действия с третьим резистором. Результаты измерений занесите в таблицу.

Таблица результатов измерений и вычислений

№ опыта	Сила тока в цепи	Сопротивление резистора	ЭДС источника тока	Абсолютная погрешность ЭДС	Внутреннее сопротивление источника тока	Абсолютная погрешность внутреннего сопротивления
	I	R	E	DE	r	Dr
	А	Ом	В	В	Ом	Ом
1 2 3

4. Проведите вычисления ЭДС источника тока и внутреннего сопротивления источника для первого и второго, для первого и третьего, для второго и третьего случаев по следующим формулам: r = (I₁R₁ – I₂R₂)/(I₂ – I₁), Е = I₁I₂(R₂ –R₁)/(I₁ – I₂).

5. Подсчитайте величины относительной и абсолютной погрешностей, обработав вычисления методом среднего арифметического.

6. Сделайте выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?

2. Как повысить точность измерения ЭДС источника тока? Резисторы с какими сопротивлениями удобнее использовать в данной работе?

3. Почему абсолютная и относительная погрешности ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока в данной работе столь значительные?

4. Как влияет изменение температуры резистора при нагревании на результаты измерений в данной работе?

Лабораторная работа

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы:  изучить условия возникновения индукционного тока, ЭДС индукции. 

Оборудование: катушка, два полосовых магнита, миллиамперметр.  

 Теория

   Взаимная связь электрических и магнитных полей была установлена выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Он открыл явление электромагнитной индукции.

   Многочисленные опыты Фарадея показывают, что с помощью магнитного поля можно получить электрический ток в проводнике.

   Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

   Ток, возникающий при явлении электромагнитной индук­ции, называют индукционным.

   В электрической цепи (рисунок 1) возникает индукционный ток, если есть движение магнита относительно катушки, или наоборот. Направление индукционного тока зависит как от направления движения магнита, так и от расположения его полюсов. Индукционный ток отсутствует, если нет относительного перемещения катушки и магнита.

Строго говоря, при движении контура в магнит­ном поле генерируется не определенный ток , а определенная э. д. с.

 

Рисунок 2.

   Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции E_инд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

 

   Эта формула выражает закон Фарадея: э. д. с. индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограни­ченную контуром. 

   Знак минус в формуле отражает правило Ленца.

   В 1833 году Ленц опытным путем доказал утверждение, которое называется правилом Ленца:индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

При возрастании магнитного потока Ф>0, а ε_инд < 0, т.е.   э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

   При уменьшении магнитного потока Ф<0, а ε_инд > 0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.

   Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.

   ЭДС индукции зависит от разных причин. Если вдвигать в катушку один раз сильный магнит, а в другой — слабый, то показания прибора в первом случае будут более высокими. Они будут более высокими и в том случае, когда магнит движется быстро. В каждом из проведённых в этой работе опыте направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Порядок определения направления индукционного тока показан на рисунке 2. 

   На рисунке синим цветом обозначены силовые линии магнитного поля постоянного магнита и линии магнитного поля индукционного тока. Силовые линии магнитного поля всегда направлены от N к S – от северного полюса к южному полюсу магнита.

   По правилу Ленца индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока. Поэтому в катушке направление силовых линий  магнитного поля противоположно силовым линиям постоянного магнита, ведь магнит движется в сторону катушки. Направление тока находим по правилу буравчика: если буравчик (с правой нарезкой) ввинчивать так, чтобы его поступательное движение совпало с направлением линий индукции в катушке, тогда направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукционного тока.

 Поэтому ток через миллиамперметр течёт слева направо, как показано на рисунке 1 красной стрелкой. В случае,  когда магнит отодвигается от катушки, силовые линии магнитного поля индукционного тока будут совпадать по направлению с силовыми линиями постоянного магнита, и ток будет течь справа налево.

Ход работы.

Подготовьте для отчета таблицу и по мере проведения опытов заполните её.

№ п/п	Действия с магнитом и катушкой	Показания милли-амперметра, мА	Направления отклонения стрелки миллиампер-метра (вправо, влево или не откланяется)	Направление индукционного тока (по правилу Ленца)
1	Быстро вставить магнит в катушку северным полюсом
2	Оставить магнит в катушке неподвижным после опыта 1
3	Быстро вытащить магнит из катушки
4	Быстро приблизить катушку к северному полюсу магнита
5	Оставить катушку неподвижной после опыта 4
6	Быстро вытащить катушку от северного полюса магнита
7	Медленно вставить в катушку магнит северным полюсом
8	Медленно вытащить магнит из катушки
9	Быстро вставить в катушку 2 магнита северными полюсами
10	Быстро вставить магнит в катушку южным полюсом
11	Быстро вытащить магнит из катушки после опыта 10
12	Быстро вставить в катушку 2 магнита южными полюсами

   Записать общий вывод по работе на основе проведённых наблюдений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 

1.      В чем заключается явление электромагнитной индукции?

2.      Какой ток называют индукционным?

3.      Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Какой формулой он описывается?

4.      Как формулируется правило Ленца?

5.      Какова связь правила Ленца с законом сохранения энергии?

 Лабораторная работа

Определение показателя преломления стекла

Цель: 1. Наблюдать преломление света в реальных условиях.

2.Научиться использовать законы преломления для расчета показателя преломления.

Оборудование 1. Стеклянная пластинка. 2. Три иглы. 3.Транспортир. 4. Картон. 5. Таблица синусов.

Ход работы

1. Положить развернутую тетрадь на картон. На лист тетради плашмя положить стеклянную пластинку и обвести карандашом ее контуры.

2. С одной стороны стеклянной пластинки вколоть две иглы так, чтобы одна из них расположилась на верхней грани пластинки, а вторая произвольно, но так, чтобы прямая, проходящая через эти иглы не совпадала с перпендикуляром к верхней грани.

3. Поднять картон на уровень глаз и, глядя через стекло, вколоть третью иглу в нижнюю грань контура стеклянной пластинки так, чтобы она закрыла собой изображение двух первых игл (смотри рисунок).

4. Стекло и иглы снять с листа, места проколов обозначить точками 1, 2 и 3. Через точки 1,2 и 3 провести прямые линии до пересечения с контурами стекла. Через точку 2 провести перпендикуляр к границе раздела двух сред: воздух – стекло.

5. Измерить угол падения  и угол преломления. Значения синусов этих углов определить по таблице, округлив до сотых.

6. Опыт повторить еще два раз, меняя каждый раз угол падения луча .

7. Для каждого опыта вычислить показатель преломления по формуле:

; 

8. Определить погрешность измерений методом средней арифметической.

=

9.Определите абсолютную погрешность:

=

=

=

=

10.Определите относительную погрешность:

100% =

11. Сделайте вывод.

Лабораторная работа

Определение фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линзы

Оборудование: источник электропитания, лампа, ключ, магнитный держатель, собирающая линза «ЛС-1», лист с разметкой, планшет, экран, соединительные провода.

Ход работы:

Накройте планшет листом с делениями. На одном краю листа поместите подставку с лампой, на другом – экран. Соедините лампу с ключом и подключите к источнику тока. Установите на планшет между лампой и экраном держатель с собирающей линзой «ЛС-1». Скорректируйте положение лампы и линзы так, чтобы их центры оказались над средней линией листа с разметкой.

Проведение эксперимента:

1.Замкните ключ и перемещая держатель с линзой между лампой и экраном, получите на экране четкое изображение светящейся нити лампы.

2.Измерьте расстояние от нити лампы до центра линзы –f.

3.Измерьте расстояние от центра линзы до экрана-d.

4.Из формулы линзы получите выражение для определения фокусного расстояния линзы по известным расстояниям от предмета до линзы и от линзы до изображения.

5.Вычислите фокусное расстояние и оптическую силу линзы.

6.Найдите ещё одно- два положения линзы, при котором на экране получается четкое изображение нити лампы.

7.Повторите действия, указанные в пунктах 2,3,4,5 и сравните полученные значения фокусного расстояния.

8. Вследствие того, что рассеивающая линза образует только мнимые изображения, которые нельзя получить непосредственно на экране, целесообразно прибегнуть к косвенному методу при определении её главного фокусного расстояния, применив вспомогательную собирающую линзу.

П
Построим ход лучей в системе линз (Рис.1). Продолжения лучей, падающих на собирающую линзу, пересекутся в точке S' (изображение источника S в рассеивающей линзе). Поэтому точку S' можно рассматривать как источник для собирающей линзы. Тогда: d₂=f₁+l, или f₁= d₂-l (1), где l – расстояние между линзами.

Для рассеивающей линзы запишем формулу тонкой линзы:

,

откуда выразим фокус F₁: .

С учетом (1) последняя формула будет иметь вид: (2).

Выполнение работы

Оборудование: линейка; источник тока; лампа накаливания МН 3,5 В, 0,28 А на подставке; ключ замыкания тока; провода соединительные; экран с щелью; линза выпуклая; линза вогнутая; желоб лабораторный.

. Расставьте вдоль направляющей рейки желоба по порядку слева направо: экран, собирающую линзу и лампу. Если окна слева, то при таком расположении на эк­ран не будет падать свет от окна. Соберите цепь из источника тока, ключа и лам­пы, замкните её и разместите приборы так, чтобы на экране образовалось резкое изображение нити лампы (рис.2).

2. Попытайтесь то же сделать с рассеивающей линзой. Получить изображение на экране Вам не удастся, т.к. рассеивающая линза даёт только мнимые изображе­ния, которые можно видеть непосредственно, но нельзя получить их на экране.

3. Поставьте рассеивающую линзу между лам­пой и экраном так, чтобы на экране получилось круглое светлое пятно. Поставьте между рас­сеивающей линзой и экраном собирающую линзу и найдите для неё такое место, чтобы на экране появилось изображение лампы. Измерьте расстояние между линзами l и расстояние от лампы до рассеивающей линзы d₁ (рис. 1).

4
. Уберите рассеивающую линзу и, не сдвигая собирающей линзы, передвиньте лампу так, чтобы на экране вновь возникло её изображение. Измерьте расстояние от лампы до собирающей линзы d₂ (рис.3)_.

5. Рассчитайте фокусное расстояние рассеивающей линзы.

6
. Считая, что все измерения выполнены с точностью до 0,25 см, найдите макси­мальную относительную погрешность результата:

7
. Запишите ответ в виде:

Контрольные вопросы

1.      Что такое главное фокусное расстояние и оптическая сила линзы? В каких еди­ницах они измеряются?

2.      Какими лучами удобно пользоваться при построении изображения в линзе?

3.      Какой дефект зрения можно исправить с помощью рассеивающей линзы?

4.      Что такое увеличение линзы?

Лабораторная работа

Наблюдение волновых свойств света

Цель: наблюдать явления дисперсии, интерференции и дифракции световых волн.

Оборудование: стеклянная (призма) с косыми гранями,  экран со щелью, стакан высокий вместимостью 50 mл с раствором мыла,  кольцо проволочное диаметром 30 мм с ручкой,  трубка стеклянная диамет­ром 3-4 м длиной 100–150 мм.

1. Наблюдение дисперсии света с помощью призмы

Приборы и материалы:

1) пластина стеклянная (призма) с косыми гранями, 
2) экран со щелью.

Порядок выполнения работы

1. Возьмите в одну руку экран со щелью, а в другую – стеклянную пластину с косыми гранями. Экран расположите вертикально на фоне окна или горящей лампы на расстоянии 30–40 см от глаза, а пластину – горизонтально перед глазом (рис. 1).

Рис. 1

2. Посмотрите через  косые  грани пластины   (призму) на хорошо освещенную щель в экране. Чтобы увидеть ее, пред­варительно поверните немного голову вместе с пластиной в сторону преломляющего угла призмы. Затем, слегка поворачивая пластину вокруг вертикальной оси, добейтесь наибольшей яркости видимого цветного изображения щели.

3. Ответьте на вопросы:

• Какие цвета и в каком  порядке видны в изображении щели?
• Свет какого цвета больше преломляется в призме? Ка­кого меньше?
• Что можно сказать о зависимости показателя преломле­ния стекла от цвета света?

4. Ответы на вопросы запишите в тетрадь.

2. Наблюдение интерференции света на мыльной пленке

Приборы и материалы:

1) стакан высокий вместимостью 50 mл с раствором мыла, 
2) кольцо проволочное диаметром 30 мм с ручкой, 
3) трубка стеклянная диамет­ром 3-4 м длиной 100–150 мм.

Порядок выполнения работы

1. Получите на проволочном кольце мыльную пленку, расположите её вертикально и рассмотрите в отраженном  свете от окна или лампы.

2. Ответьте на вопросы:

• Почему светлые полосы стали окрашенными в спектральные цвета?
• В каком порядке расположены цвета в по­лосах?
• Как изменяется ширина светлых полос по мере уменьшения толщины пленки?

3. Выдуйте мыльный пузырь на поверхности мыльного раствора с помощью стеклянной трубки. Наблюдайте за радужной окраской, возникающей на стенках мыльного пузыря.

4. Ответьте на вопросы:

• Почему на верхней части мыльного пузыря возникают цветные полосы?
• Почему эти полосы имеют форму окружностей?
• Почему полосы не остаются на месте, а перемещаются вниз?

3. Наблюдение интерференции на стеклянных пластинах.

 Оборудование: стеклянные пластины – 2 шт.

1.      Стеклянные пластины тщательно протереть, сложит вместе и сжать пальцами.

2. Рассматривать в отраженном свете на темном фоне. В отдельных местах соприкосновения пластин наблюдать яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы.
3. Заметить изменение формы и расположения полученных интерференционных полос с изменением нажима пальцев.
4. Попытайтесь увидеть интерференционную картину в проходящем свете.
5. Ответьте на вопросы:
6. Почему образуются интерференционные полосы?
7. Почему изменяется картина при изменении давления пальцев?
8. Сделайте рисунок.

Лабораторная работа.

 «Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки».

Цель работы: рассчитать длину световой волны с помощью дифракционной решетки, определить, какой части спектра видимого света относится данное излучение; сравнить дифракционные спектры для решеток с разными периодами.

Оборудование: прибор для определения световой волны, набор дифракционных решеток.

Выполнение работы:

Для определения длины волны по формуле  →

                                                   

необходимо знать угол дифракции φ.

Рассмотрим схему образования симметричного изображения щели на экране со шкалой: S – дифракционная решетка, Э – экран с симметрично расположенными спектрами. Из рисунка следует:

.                         

Так как R >> S, угол φ мал, tg φ можно с достаточной степенью точности заменить , т
.е. tg φ ≈ .

Тогда формула преобразуется следующим образом:

 ,                                               

где m – порядок дифракционного спектра; d – постоянная дифракционной решетки; S – смещение бокового дифракционного изображения; R – расстояние от решетки до щели.

Расположите экран на удобном расстоянии от решетки так, чтобы смотреть через решетку и щель на источник света и наблюдать дифракционные максимумы.

Установить решетку так, чтобы максимумы располагались параллельно щели экрана.

Измерить расстояние R.

Рассчитайте период первой дифракционной решетки (1/50) d = L / N в системе С.И.

Измерьте модули отклонения от центра щели максимумов первого порядка S_{1 слева} иS_{1справа.}

Найдите среднее арифметическое модуля отклонения S₁ = (S_{1 слева} +S_{1справа})/2.

Вычислите длину волны по формуле ƛ₁ = S₁ ^. d / 1^. R.

Повторите измерения и расчет модуля отклонения и длины волны для максимумов второго порядка

(S_{2 слева ,} S_{2справа,} S_2, ƛ₂ ).

Получите окончательный результат измерения длины волны ƛ как среднее арифметическое значений ƛ₁ и ƛ_2.

Повторите все измерения для двух дифракционных решеток (1/75 и 1/300).

Данные измерений и расчетов занесите в таблицу:

Используя таблицу длин волн составляющих спектра видимого света определить цвет наблюдаемого света

Лабораторная работа

Наблюдение сплошного и линейчатого спектров.

Цель работы: выделить основные отличительные признаки сплошного и линейчатого спектров, определить по спектрам испускания исследуемые вещества.

Оборудование:

• генератор «Спектр»;
• спектральные трубки с водородом, криптоном, гелием;
• источник питания;
• соединительные провода;
• лампа с вертикальной нитью накала;
• спектроскоп.

Ход работы

1. Расположите спектроскоп горизонтально перед глазом. Пронаблюдать и зарисовать сплошной спектр.

2.Выделить основные цвета полученного сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности.

3.Наблюдать линейчатые спектры различных веществ, рассматривая светящиеся спектральные трубки через спектроскоп. Зарисовать спектры и записать наиболее яркие линии спектров.

4. По таблице определить каким веществам принадлежат данные спектры.

5.Сделайте вывод.