Лабораторные работы , СПО, Повар, кондитер

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Крым

 «Джанкойский профессиональный техникум»

Методические указания

по выполнению лабораторных работ учебного предмета

общеобразовательного цикла

ДУП.01.02.Элементарная физика в профессии

по профессии:

43.01.09  Повар, кондитер.

г. Джанкой  

 2021 г

Методические  указания  разработаны на основе рабочей программы учебного предмета ДУП.01.02.Элементарная физика в профессии  основной профессиональной образовательной программы по профессии СПО:  43.01.09 Повар, кондитер.

Разработчик:

Марко С. Ю., преподаватель ГБПОУ РК «Джанкойский профессиональный техникум»

РАССМОТРЕНО И ОДОБРЕНО предметной (цикловой) комиссией преподавателей общеобразовательных дисциплин Протокол № __ от «__» ______ 2021 г. Председатель ПЦК  __И.А. Кривенко

Пояснительная записка

По учебному плану в соответствии с рабочей программой на изучение учебного предмета обучающимися предусмотрено аудиторных занятий 108 часов, из них лабораторных занятий – 9 часов. В методические указания включены лабораторные  работы по темам курса. Каждая лабораторная работа содержит сведения о цели ее проведения и практическом использовании результатов исследования, необходимых для проведения работы; оборудовании; включает инструктаж по ТБ и описание работы. К выполнению лабораторных работ обучающиеся приступают после подробного изучения соответствующего теоретического материала. Перед проведением лабораторной работы необходимо ознакомиться с устройством оборудования и приборов, ознакомиться с правилами обращения с ними. При проведении испытаний необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Лабораторные работы

Номер и тема раздела	Номер  лаб. работы	Наименование лабораторной работы	Кол-во часов (аудиторных)
1	2	3	4
1 Раздел. Механика. Тема.1.2. Законы динамики Ньютона	1	Движение тела под действием постоянной силы.	1
Тема. 1.3.Законы сохранения в механике	2	Изучение закона сохранения импульса.	1
2 Раздел. Основы МКТ, термодинамики. Тема 2.1. Основы МКТ, свойства вещества.	3	Наблюдение роста кристаллов	25 мин
Тема 2.1.Основы МКТ ,свойства вещества.	4	Измерение относительной влажности.	1
Тема 2.1. Основы МКТ, свойства вещества.	5	Измерение поверхностного натяжения жидкости.	1
3 Раздел. Электродинамика. Тема 3.2. Законы постоянного тока.	6	Изучение закона Ома для полной цепи	1
Тема 3.3. Магнитное поле. Электромагнитная индукция	7	Изучение явления электромагнитной индукции	1
4 Раздел. Колебания и волны. Тема.4.1. Механические колебания и волны.	8	Изучение зависимости периода от длины нити маятника.	1
5. Раздел. Оптика.	9	Изучение интерференции и дифракции света.	1
Всего			9

Лабораторная работа №1

Тема. Движение тела под действием постоянной силы.

Цель. Экспериментально доказать, что под действием постоянной силы тело движется с постоянным ускорением.

Оборудование: набор шариков одинакового размера, изготовленных из разных материалов, желоб, часы, линейка, штатив, цилиндр, копирка.

Теоретические сведения.

Шарик, скатывающийся по желобу, движется равноускоренно, потому что его скорость все время возрастает. При начальной скорости равной нулю, уравнение движения имеет вид:  

:   ,     

Ход работы.

1. Собрать установку для проведения опытов.

2. Пустить по желобу шарик и одновременно включить секундомер, измерить время.

3.Опыт повторить трижды, найти среднее значение времени.

4. Результаты измерений занести в таблицу

№ п\п	S, м	t,с	а, м\с²

5. Вычислить ускорение шарика для заданного перемещения.

6. Повторить опыты с шариками из разных материалов. Определить их ускорения для одного и того же угла.

7. Изменить угол наклона желоба и повторить опыты. Результаты занести в таблицу, найти ускорения шариков.

8.Сравнить полученные результаты и сделать выводы.

Лабораторная работа №2

Тема.  Изучение  закона  сохранения  импульса  и  реактивного  движения.

Цель.  Исследовать  выполнение  закона  сохранения  импульса, реактивного  движения  тел.

Оборудование:  штатив, пружина, два  шара, основания  нити, копировальная  бумага, листы  чистой  бумаги.

                                        Теоретические  сведения.

В  замкнутой  системе  тел  геометрическая  сумма  импульсов  остается  неизменной  при  любых  изменениях  взаимодействий 

Сила  упругости  пружины  выступает  механизмом  для  взаимодействия

двух  шаров, поэтому  скорости  шаров  после  взаимодействия  определяют  по  формуле V1 =  x1/ t1   и V2 =  x2/ t2,  где  х - координата, тогда  закон  сохранения  импульса  имеет  вид  m1 x1/t1 = m2 x2/t2

 Так  как  снаряды  падают  с  одной  и  той  же  высоты, в  то  время  их  движения  одинаковы, тогда  импульс  равен  m₁x₁ = m₂х₂

                                                  Ход  работы.

1.Закрепляю  платформу  на  высоте  10 – 20 см.

2.Соединяю  снаряды  и  устанавливаю  их  на  платформе, размещаю  листы  с  чистой  бумагой  копиркой  по  обе  стороны  платформы.

3.Провожу  5  выстрелов  измеряя  каждый  раз  дальность  полета.

4.Определяю  массу  снарядов.

5.Результаты  измерений  заношу  в  таблицу.

№ п\п	x1, м	x2, м	m1, кг	m2, кг	m1x2	m2x2	%

6.  Провести  вычисления  и  сделать  выводы.

Лабораторная работа №3.

Тема. Измерение влажности воздуха.

Цель. Ознакомится с методами определения влажности воздуха и при помощи одного из них измерить относительную влажность воздуха в кабинете.

Оборудование: волосяной и конденсационный гигрометры, психрометр, психрометрическая таблица.

Теоретические сведения.

1. Волосяной гигрометр имеет невысокую точность, используется для бытовых измерений и в сувенирной продукции.

2.Конденсационный гигрометр состоит из металлической камеры, одна из граней которой отполирована до зеркального блеска. Камера имеет три отверстия- одно для термометра и два для прокачивания через него воздуха.

По термометру определяют точку росы, по таблице находят давление насыщенного пара и вычисляют относительную влажность: 

3. Психрометр состоит из двух термометров, один из которых обмотан влажной тканью. Находят показания термометров и по психрометрической таблице определяют влажность.

Ход работы.

1.Ознакомиться со строением приборов.

2. Составить план опыта с учетом избранного метода измерения относительной влажности.

3. Записать необходимые данные и произвести вычисления.

4. Вычислить количество водяного пара в комнате, произведя необходимые дополнительные вычисления.

5. Сделать вывод.

Лабораторная работа № 4.

Тема. Измерение поверхностного натяжения жидкости.

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

  Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.

Теоретические сведения.

   Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости

   Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. При этом совершается работа А:

 

   где σ - коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м² или Н/м

     или 

   где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.

   Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется метод отрыва капель.

   Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести F_тяж=m_капли·g  равна силе поверхностного натяжения F, граница свободной поверхности – окружность капли

 l=π·d_капли

   Следовательно:

 

Опыт показывает, что d_капли =0,9d, где d – диаметр канала узкого конца шприца.

   Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.

   Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Зная объем жидкости в шприце V и плотность жидкости ρ можно найти массу m=ρ·V

Ход работы. 

1.      Начертите таблицу:

№ опыта	Масса капель m, кг	Число капель n	Диаметр канала шприца d, м	Поверхност-ное натяжение σ, Н/м	Среднее значение поверхностного натяжения σср, Н/м	Табличное значение поверхност-ного натяжения σтаб, Н/м	Относительная погрешность δ %
1	1*10-3		2,5*10-3			0,072
2	2*10-3		2,5*10-3
3	3*10-3		2,5*10-3

   Опыт 1

2.      Наберите в шприц 1 мл воды («один кубик»).

3.      Подставьте под шприц сосуд для сбора воды и, плавно нажимая на поршень шприца, добейтесь медленного отрывания капель. Подсчитайте количество капель в 1 мл и результат запишите в таблицу.

5.      Вычислите поверхностное натяжение по формуле

           Результат запишите в таблицу. 

6.      Повторите опыт с 2 мл и 3 мл воды.

7.      Найдите среднее значение поверхностного натяжения

           Результат запишите в таблицу.

8.      Сравните полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.

9.      Определите относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

 

           Результат запишите в таблицу.

10.  Сделайте вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.      Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?

2.      Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?

3.      Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?

Лабораторная  работа  №  5

Тема.  Наблюдение  процесса  кристаллизации.

Цель.  Опытным  путем  вырастить  кристаллы  из  раствора, объяснить  процесс.

Оборудование: микроскоп, предметное  стекло, стеклянная  палочка, насыщенные     растворы  хлористого  аммония, щавелевокислого  аммония, поваренной  соли, гидрохинона.

                                           Ход  работы.

1.      Поместить  на  столик  микроскопа  предметное  стекло, отрегулировать  освещение  поверхности  предметного  стекла.

2.      Нанести  на  стекло  метку  карандашом  и  добиться  резкости  в  объективе.

3.      Вытянуть предметное стекло из зажимов и поместить  на  него  стеклянной  палочкой  каплю  насыщенного  раствора  хлористого  аммония.

4.      Поместить  стекло  с  каплей  под  объектив  микроскопа  так, чтобы  было  видно  край  капли, где  обычно  образуются  первые  кристаллы.

5.      Понаблюдать  процесс  зарождения  и  роста  кристаллов, зарисовать  картину.

6.      Повторить  наблюдение, записи  и  рисунки  с  использованием  растворов  поваренной  соли, гидрохинона.

7.      Результаты  наблюдений  занести  в  таблицу.

Вещество	Время затравки	Время роста	Рисунки

8.      Сделать выводы.

Лабораторная работа № 6

Тема. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника.

Цель. Научиться измерять ЭДС источника тока и косвенными измерениями определять его внутреннее сопротивление.

Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ.

Теоретические сведения.

По закону Ома для полной цепи    вычисляем внутреннее сопротивление источника тока 

Ход работы.

1. Начертить схему цепи из последовательно соединенных источника тока, амперметра, сопротивления и выключателя.

2. Включить цепь и снять показания приборов.

3.Сменить положение ползунка реостата и повторить измерения.

4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

№ п\п	сила тока	внешнее. сопрот.	внутреннее сопрот.	ЭДС	напряжение

5. Измерить ЭДС при разомкнутом ключе.

6. Вычислить погрешности и сделать вывод.

Лабораторная работа № 7

Тема. Изучение явления электромагнитной индукции.

Цель. Научиться воспроизводить явление электромагнитной индукции и узнать его основные закономерности.

Оборудование: две катушки с длинными проводниками, постоянный магнит, гальванометр, источник постоянного тока.

Ход работы.

1. Соединить катушку с гальванометром.

2. Приближая северный полюс магнита к катушке, а потом удаляя его, отметить направление отклонения стрелки гальванометра в обоих случаях.

3. Повторить опыт с южным полюсом.

4. Повторить опыты, изменив скорость движения магнита.

5.Повторить опыты с магнитом, составленным из двух магнитов одноименными полюсами.

6. Результаты занести в таблицу.

полюс	N	N	S	S	направление
направление	к катушке	от катушки	к катушке	от катушки	тока
отклонение стрелки
медленно
быстро

7. Выводы сформулировать как доказательство справедливости формулировки закона электромагнитной индукции.

 Лабораторная  работа  №  8

        Тема.  Изучение  зависимости  периода  колебаний  нитяного  (или  пружинного) маятника  от  длины  нити  (или  массы  груза).

        Цель.  Экспериментально  установить  характер  зависимости  периода  колебаний  маятника  от  длины  его  подвеса.

        Оборудование:  штатив, 3  небольших  металлических  шарика  разной  массы, нить, секундомер, линейка, весы  с  разновесом.

                                                   Теоретические  сведения.

     Период  математического  маятника  определяют  по  формуле:   Т = 2

     Из  данной  формулы  следует, что  при  неизменном  ускорении  свободного  падения,  период  колебаний  математического  маятника  определяется  длиной  его  подвеса 

Т ~

и  не  зависит  от  амплитуды  колебаний  и  массы  шара.

                                                             Ход  работы.

1.      Соберите  установку  для  проведения  опытов.

2.      Измерьте массы каждого шара, подготовьте нить длиной 1,2 м.

3.      Отклоните  маятник  на  расстояние  4-5 см  от  положения  равновесия  и  отпустите  его.

4.      Измерьте  время,  за  которое  маятник  совершает  20  колебаний  и  определите  период:    Т = 

5.      Повторите  опыты, увеличивая  амплитуду  колебаний  до  9 -10 см, затем  14-15 см  и  определите  периоды.

6.      Результаты  измерений  занесите  в  таблицу.

№ п\п	m, г	, м	A, см	N		T, с
1
2
3

   7.Повторите  опыты, изменяя  длину  подвеса  до  64 см, до  25 см  и  определите  периоды.

8.Результаты  измерений  занесите  в  таблицу.

№ п\п	m, г	, м	A, м	N		T, с	T2, с2
1
2
3

9.  Постройте  график  зависимости  Т² ()

    10.Сделайте  выводы.

                                             Контрольные  вопросы.

1.      Какие  общие  свойства  имеют  механические  колебательные  системы.

2.      Как  найти  ускорение  свободного  падения  тела,  имея  математический  маятник.

Лабораторная работа № 9.

Тема. Изучение интерференции и дифракции света.

Цель. Визуально наблюдать явление интерференции при помощи колец Ньютона. Визуально наблюдать явление дифракции света от узкой прорези или дифракционной решетки.

Оборудование: стеклянные пластины, источник света, дифракционная решетка, металлические прорези, цветные карандаши.

Ход работы.

1. Наблюдать интерференционную картину в стеклянных пластинах.

2. Зарисовать картину интерференции в тетрадях.

3. Привести примеры интерференции в быту и технике. Сделать вывод.

4. Наблюдать дифракционную картину от прорези и дифракционной решетки.

5. Зарисовать картину дифракции в тетрадях.

6. Привести примеры дифракции в быту и технике. Сделать вывод.

I.                   Оценивание  лабораторных  работ.

        Оценка  5 «отлично»   ставится  в  том  случае, если: работа  выполнена  самостоятельно  в  полном  объеме  с  соблюдением  необходимой  последовательности  проведения  опытов  и  измерений; в  представленном  отчете  правильно  и  аккуратно  выполнены  все  записи, таблицы,  рисунки, чертежи, графики, вычисления  и  сделан  вывод, а  также  даны  ответы  на  дополнительные  вопросы.

      Оценка  4 «хорошо»   ставится  в  том  случае, если  выполнены  требования  к  оценке  «5», но:  было  допущено  2 – 3  недочета  или  в  процессе  работы  было  обращение  к  преподавателю  за  консультацией, или  не  более  одной  негрубой  ошибки  и  одного  недочета.

      Оценка  3 «удовлетворительно»   ставится, если  работа  выполнена  не  полностью, но  объем  выполненной  части  таков, что  можно  сделать  выводы  или, если  в  ходе  проведения  опытов  и  измерений  были  допущены  следующие  ошибки:

      а)  опыт  проводился  в  нерациональных  условиях, что  привело  к  получению  результатов  с  большей  погрешностью;

      б)  или  в  отчете  были  допущены  в  общей  сложности  не  более  двух  ошибок ( в  записях  единиц  измерений, в  вычислениях  графиках, таблицах., схемах  не  принципиального  для  данной  работы  характера, не  повлиявших  на  результат  выполнения.

      Оценка  2 « неудовлетворительно»   ставится  в  том  случае, если  работа  выполнена  не  полностью  и  объем  выполненной  части  работы  не  позволяет  сделать  правильные  выводы  или  в  ходе  работы  и  в  отчете  обнаружились  в  совокупности  все  недостатки, отмеченные  в  требованиях  к  оценке   «3» .

   Нормы  оценок  студенту  заранее  известны, поэтому  каждый  осуществляет  выбор  объема  и  содержания  работы  в  соответствии  с  собственными  учебными  возможностями.