Методические рекомендации по проведению лабораторных и практических работ по дисциплине ОУД.(п)09 "Физика" для специальности 15.02.12

Управление образования и науки Тамбовской области

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

"Жердевская средняя общеобразовательная школа"

Методические рекомендации

по проведению лабораторных работ и практических занятий

по учебной дисциплине

«ФИЗИКА»

Жердевка

2020

Рассмотрено на заседании                                                                          Утверждаю

предметной цикловой комиссии                                                                зам.директора

математических и общих                                                                     по учебной работе

естественнонаучных дисциплин

Протокол №____от «____»_______20__г                             ________Л.В.Иноземцева

__________________Л.В.Бредищева

Данные методические рекомендации содержат методические указания по проведению лабораторных работ и практических занятий по учебной дисциплине "Физика". Предназначены для преподавателей физики.

Разработчик(и):

ТОГБПОУ «Жердевский колледж сахарной промышленности», преподаватель Розман Б.Г.

Одобрено на заседании предметно-цикловой комиссии математических и общих естественнонаучных дисциплин Протокол №_______ от "_____" _________ 20____г. Председатель _______________Л.В. Бредищева

Пояснительная записка

В курсе физики много вопросов, которые невозможно исследовать без самостоятельного эксперимента студентов. Только путем лабораторных работ можно ознакомить студентов с физическими измерениями и методами нахождения физических постоянных.

Лабораторные занятия (лабораторные работы) и практические занятия (практические работы) - один из видов самостоятельной аудиторной работы обучающихся: имеют целью углубление и закрепление теоретических знаний, развитие навыков самостоятельного экспериментирования. Широко применяются в процессе преподавания естественнонаучных и технических дисциплин. На лабораторные и практические занятия по дисциплине "Физика" отводится 60% учебного времени. Завершаются лабораторные и практические занятия сдачей зачета по всему циклу лабораторных и практических работ.

Лабораторные занятия проводятся в лаборатории, студенты работают непосредственно с приборами. При правильно организованных и систематически проводимых лабораторных занятиях студенты приобретают умения и навыки по постановке и технике эксперимента в обращении с приборами, ведения наблюдений и измерений. Сами проделывая опыты, производя наблюдения, измерения, пробы, внимательно следя за происходящими явлениями, студенты развивают способности логического мышления, приучаются глубже проникать в явления природы, отличать главное и существенное от второстепенного и случайного.

Практические занятия могут проходить в аудитории: как правило, специального лабораторного оборудования они не требуют. Большинство практических занятий представляют собой решение задач по конкретным темам и разделам физики.

Получив задание, студент должен четко осознавать цель лабораторной (практической) работы и способ ее выполнения. Цели, задачи, оборудование, ход работы и необходимые вычисления отражены в инструкционно-технологических картах. Преподаватель физики должен перед выполнением лабораторного практикума проводить вводный, повторный и текущий инструктаж студентов по технике безопасности.

Инструкция

по правилам безопасности для учащихся в кабинете физики

I Общие требования безопасности

1.  Соблюдение требований настоящей инструкции обязательно для всех студентов, работающих в кабинете физики.

2.  Спокойно, не торопясь, соблюдая дисциплину и порядок, входить и выходить из кабинета.

3. Соблюдать требования инструкции по проведению лабораторно-практических работ.

4.  Не разрешается присутствие посторонних лиц при проведении этих работ без ведома преподавателя.

5.  Не загромождать проходы портфелями, сумками и т.п.

7.  Не передвигать учебные столы и стулья.

8.  Не вставлять в электрические розетки какие-либо предметы.

9. Травмоопасность: поражение электротоком, порезы разбившейся стеклянной посудой, ушибы при переноске физических приборов.

II Требования безопасности перед  началом занятий

1.  Входить в кабинет после разрешения преподавателя.

2.  Не включать электроосвещение и электроприборы.

3.  Не открывать самостоятельно форточки, фрамуги, окна.

4.  Подготовить рабочее место и учебные принадлежности к занятиям.

5.  Перед выполнением работы изучить по учебнику, или пособию порядок её проведения.

6. Прослушать инструктаж по ТБ труда при выполнении лабораторно-практической работы.

7.  Разместить приборы, материалы, оборудование, исключив возможность их падения.

III Требования безопасности во время занятий

1.  Выполнять практические задания только после разрешения преподавателя.

2.  Подготовленный к работе прибор показать преподавателю.

3.  Приступать к работе и каждому её этапу, после указания преподавателя.

4. Не проводить самостоятельно опытов, не предусмотренных заданиями работы.

5.  Не оставлять без присмотра электроприборы .

6.  Соблюдать порядок и чистоту на рабочем месте.

7.  Не устранять самостоятельно неисправности в оборудовании.

8.  Не оставлять рабочее место без разрешения учителя.

9. Не прикасаться к вращающимся под электричеством машин, к корпусам стационарного электрооборудования.

10.Производить пере соединение  в электромашинах после полной остановки  их якоря или ротора.

IV Требования безопасности в аварийных ситуациях

1.  При получении травм (порезы, ожоги) сообщить преподавателю.

2.  В случае возникновения аварийных ситуаций (пожар, появление сильных посторонних запахов) по указанию учителя, быстро, без паники, покинуть кабинет .

3.  При внезапном заболевании, либо плохом самочувствии, сообщить преподавателю.

4.  О разбившейся посуде сообщить, не убирать её самостоятельно.

5.  Отключить источник электроэнергии в случае неисправности электрических устройств, сообщить об этом преподавателю.

6.  Проверять напряжение только приборами, собранную цепь включать только после её проверки, и с разрешения преподавателя.

7.  Не прикасаться к элементам цепи, находящимся под напряжением и без изоляции.

8.  Пользоваться только исправными штепсельными соединениями, розетками, гнёздами и выключателями с не выступающими контактными поверхностями.

V Требования безопасности по окончании занятий

1.  Уборку рабочих мест производить по указанию преподавателя.

2.  После лабораторно-практических работ тщательно вымыть руки с мылом.

3.  Обо всех неполадках в работе оборудования, электросети и т. д. сообщить преподавателю.

4.  Покинуть, соблюдая порядок и дисциплину, кабинет после разрешения преподавателя.

Перечень лабораторных работ по дисциплине "Физика"

для специальности 15.02.12 Монтаж, техническое обслуживание и ремонт промышленного оборудования (по отраслям)

1. Практическое занятие "Импульс. Закон сохранения импульса"
2. Практическое занятие  « Изучение  движения тела по  окружности»
3. Практическое занятие "Силы  в природе. Законы Ньютона"
4. Практическое занятие "Уравнение Менделеева - Клапейрона".
5. Практическое занятие "Насыщенные и  ненасыщенные пары. Влажность воздуха"
6. Лабораторная работа №1 "Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости"
7. Лабораторная работа №2 " Определение плотности твердого тела"
8. Практическое занятие  "Определение коэффициента линейного расширения твердых тел"
9. Практическое занятие "Определение электроемкости конденсатора"
10. Лабораторная работа № 3 "Определение удельного сопротивления проводника"
11. Практическое занятие  "Проверка формулы эквивалентного сопротивления при последовательном и параллельном   соединении"
12. Лабораторная работа № 4 « Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источников электрической энергии»
13. Лабораторная работа № 5 « Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на её зажимах»
14. Практическое занятие  " Определение электрохимического эквивалента меди"
15. Практическое занятие "Измерение индуктивного сопротивления катушки"
16. Лабораторная работа № 6 « Определение ускорения свободного падения тел"
17. Практическое занятие «Изучение колебаний пружинного маятника"
18. Практическое занятие  "Определение коэффициента трансформации"
19. Практическое занятие  « Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы"
20. Лабораторная работа № 7 « Определение показателя преломления стекла"
21. Лабораторная работа № 8 « Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки"
22. Практическое занятие  « Наблюдение спектров испускания и поглощения с помощью спектроскопа"
23. Практическое занятие  "Радиоактивность. Законы радиоактивного распада"
24. Лабораторная работа № 21 "Изучение треков заряженных частиц"
25. Урок зачет

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

На выполнение лабораторной работы 1

ТЕМА: Механика с элементами теории относительности

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Изучение движения тела по окружности.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, кусочек пробки с отверстием, лист бумаги, линейка.

ЛИТЕРАТУРА: В.А. Касьянов. Физика 10кл

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Записать формулу для расчета ускорения тела?

2. Сформулировать второй закон Ньютона?

3. Записать математическую  формулировку второго закона Ньютона.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают работу с  установки весов по отвесу, а затем взвешивают исследуемое тело. С наибольшей тщательностью следует измерять время. Для этого полезно, отсчитывать, возможно большее число N  оборотов маятника. Произведя  еще необходимые расчеты, студент должен  определить центростремительное ускорение шарика.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Теория:   Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R.. При этом нить АВ, к которой прикреплен шарик, описыва­ет поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести  и натяжение нити  (рис. 1, а). Они создают центростремительное ускорение а_п, направленное по ра­диусу к центру окружности. Мо­дуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:

Для определения ускорения надо измерить радиус окружности R и период обращения шарика по окружности Т.

Порядок  выполнения   работы.

1.   Определяем массу шарика на весах.

2.  Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см

3.   Штатив с маятником располагаем так, чтобы про­должение нити проходило через центр окружности.

4.   Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.

5.   Отсчитываем время, за которое маятник совершает заданное число оборотов  (к примеру,    N = 50).

6.   Определяем высоту конического маятника. Для это­го измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем ).

7.   Находим модуль центростремительного ускорения по формулам: и

8. Оттягиваем горизонтально расположенным динамо­метром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F₁.  Затем вычисляем  ускорение по формуле

9.   Результаты измерений заносим в таблицу .

Таблица

Номер опыта	R	N			h	M

Сравнивая полученные три значения модуля центро­стремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.

10. Вывод:

Вопросы для зачета:

1. В каких единицах измеряется ускорение?
2. Как направлено центростремительное ускорение?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 2

ТЕМА: Механические колебания.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение  ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться определять ускорение свободного падения  с помощью математического маятника. 

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  Студент должен преобразовывать формулы для вычислений. Самостоятельно выполнять необходимые  измерения с помощью секундомера и линейки.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: штатив с держателем; шарик, подвешенный на нити длиной около 1м;  пробка; измерительная лента или метровая линейка; штангенциркуль; секундомер.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных заведений»  §24.8 –  24.11

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Что называется математическим маятником?

2. Что называется периодом?

3. Укажите формулу для нахождения периода математического маятника.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение заданий студент начинает с повторения темы и формул для расчета  периода математического маятника.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

  Теория :Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и     нерастяжимой нити.

- Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от 

   амплитуды, если угол размаха не превышает 6º.

 - Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному  корню из длины маятника l и обратно пропорционален квадратному корню из  ускорения свободного падения g.

    На основании этих законов можно написать формулу для периода   колебаний:                                               

                                        (1)

1. Поставить штатив на край стола.  Зажать нить маятника за свободный конец между двумя половинками разрезанной     пополам пробки   в держатели штатива.

2. Измерить при помощи штангенциркуля диаметр шарика, найти радиус шарика. 

   Измерить при помощи линейки длину нити. Найти длину маятника (длина маятника     считается от нижнего края пробки до центра тяжести шарика).

3. Отклонить шарик на небольшой угол (10º) и отпустить.

4. По секундомеру определить время  t, за которое маятник совершил n полных колебаний    (например 100).

6. Вычислить период полного колебания маятника   .

7. Вывести выражение для ускорения свободного падения из формулы  математического маятника (1).   Подставить  полученные для   ускорения g значения длины l и периода  Т маятника, вычислить  ускорение свободного падения. 

8.Повторить опыт ещё два раза при разных длинах маятника.

9. Из всех найденных значений ускорений свободного падения вычислить средние   значение.

                                  

    Рис. 2. Схема опыта по определению ускорения свободного падения.

10     . Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу:

№ опыт а	Длины маятника l, м	Число полных колебаний n	Время полных колебаний t, сек.	Период полного колебания Т, сек.	Ускорение свободного падения g, м/сек².	Относительная погрешность δ, %

11. Вычислите относительную погрешность,  используя приведенные формулы.  ;      ∆_l=0,01м;  ∆T=0,01сек.

                         ;  

                         ∆g=δg _изм;   g =g _изм ± ∆g,

где g- действительное значение ускорения свободного падения, которое можно считать равным его табличному значению g_т.

Для Москвы

                        g_т=981,56 см/сек²;      g_изм-∆g ‹ gT ‹ g_изм +∆g

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Укажите формулу для нахождения периода пружинного маятника.

2. Чему равно ускорение свободного падения?

3. Где находят применение маятники.

4. Как будут идти часы с секундным маятником точнее, установленным для Москвы, на полюсе и на экваторе?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 3

ТЕМА: Механические колебания.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ:  Изучение  колебаний пружинного маятника.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться определять собственную частоту пружинного маятника 

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  Студент должен преобразовывать формулы для вычислений. Самостоятельно выполнять необходимые  измерения.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: штатив с держателем; набор грузов по 100 г.; измерительная линейка;  секундомер.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных заведений»   §24.8 – 24.11

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.Что называется периодом?

2.Что называется математическим маятником?

3.Укажите формулу для нахождения периода пружинного  маятника.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение заданий студент начинает с повторения темы и формул для расчета  периода пружинного маятника.

                              ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

 Груз, подвешенный на стальной пружине и выведенный из положения равновесия, совершает  под действием сил тяжести  и упругости пружины  гармонические колебания. Собственная частота колебаний  такого пружинного маятника определяется выражением          , где k- жесткость  пружины, m – масса тела.

1.                               Укрепите пружину в лапке штатива и подвесьте к ней груз массой 100 г. Рядом  с грузом  укрепите вертикально измерительную линейку и отметьте начальное положение груза (рис.3 ).

2. Подвесьте к пружине два груза по 100г.  и измерьте ее удлинение Δх, вызванное силой  F≈2Н. По измеренному удлинению и известной силе вычислите жесткость пружины:

              =

3. Зная величину жесткости пружины, вычислите собственную частоту колебаний ω₀     пружинного маятника массой 200 и 400 г.

                                                =

4.Подвесьте к пружине два груз массой  100 г, выведите маятник из положения

   равновесия на 2-3 см и экспериментально определите частоту его колебаний ω. Для этого

   измерьте интервал времени Δt, за который маятник  совершает  20 полных колебаний, и 

   произведите расчет по формуле

                                     ,  где n- число колебаний.

5.Такие же измерения и  вычисления выполните с другими грузами.

6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№ опыта	F, Н	Δ x, м	K, Н/м	m, кг	ω0, с-1	Δt, с	ω, с-1
1
2

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1.       Какие колебания совершает груз подвешенный на пружине?

2.       Что такое собственная частота колебаний?

3.       Запишите уравнение гармонических колебаний?

4.       В каких единицах измеряется коэффициент жесткости пружины?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 4

ТЕМА: Свойства жидкостей.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение поверхностного натяжения жидкости

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Научится работать с приборами.

2. Уметь определять коэффициент поверхностного   натяжения испытуемой    жидкости.

3. Пользоваться справочной литературой.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: бюретка с краном; весы учебные с разновесом;  сосуд с водой;  сосуд для сбора капель.

 ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных           заведений»   § 121 – 12.10

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Какие силы создают поверхностное натяжение?
2. Что называется силой поверхностного натяжения?
3. Как направлена сила поверхностного натяжения?
4. Как определить массу капель?
5. По какой формуле рассчитать поверхностное натяжение жидкости?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При выполнении этой работы большое внимание уделяется методу отрыва капель для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Теория. 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 свою потенциальную энергию.  За счет уменьшения этой энергии молекулярные силы – силы  поверхностного натяжения – совершают работу А, сокращая площадь свободной поверхности жидкости S на величину ΔS  : 

      

 где σ -  коэффициент пропор­циональности (выражается в Дж/м²  или  Н/м), называемый поверх­ностным натяжением:

                                                       или                                           

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

Поверхностное натяжение можно определить различными мето­дами.

    Опыт осуществляют с бюреткой, в которой находится исследуе­мая жидкость (рис. 3 а). Открывают кран бюретки так, чтобы из бюретки медленно падали капли.

Перед моментом отрыва капли си­ла тяжести ее

 Р= m_kg  равна силе поверхност­ного натяжения,

граница свободной поверхно­сти— окружность                                                                                                                                                                            1.  Метод отрыва Следовательно,

                                   ;           .

 Опыт показывает, что d _ш.к = 0,9 d_б, где                                            

                   d_б — диаметр канала узкого конца бюретки.

1.  Собрать установку по рис. 3 а  и напол­нить бюретку водой.

2.  Измерить диаметр канала узкого конца бюретки. Для этого ввести   до упора в канал  бюретки иглу соответствующей толщины,   за­метить то место, до которого она вошла,    и микрометром измерить диаметр иглы в отмеченном месте. Измерения микрометром   повто­рить несколько раз, поворачивая при этом иглу на определенный угол.   Если    результаты  измерения  будут различаться, взять  их среднее значение.

3.  Определить массу пустого сосуда для сбора капель, взвесив его.

4.   Подставить под капельницу сосуд и, плавно открывая кран (ослабляя зажим),

добиться      медленного отрывания капель   (капли должны падать друг за другом через 1—2 с).

5.    Подставить пустой взвешенный сосуд под бюретку и отсчитать 50 капель.

6. Измерив массу сосуда с каплями, определить массу капель.

7 . Повторить опыт, собрав в сосуд 100 капель.

9. Вычислить поверхностное натяжение по формуле: 

    =     

10. Результаты     всех     измерений    и      вычислений    записать    в таблицу:

Номер опыта	Масса			Число капель п	Диаметр канала бюретки  dб, м	Поверхностное натяжение  σ  Н/м	Среднее значение поверхностно   натяжения   σ ср,  Н/м	Табличное значение поверхностного натяжение  σ табл,  Н/м	Относительная погрешность δ , %
	пустого сосуда m1, кг	сосуда с каплями m2, кг	Масса капель m, кг
1								0,072
2

11     Сравнить найденный результат с табличным значением коэф­фициента поверхностного натяжения  и определить относительную погрешность измерения по формуле:

 где σ – полученное из опыта, σ_т – табличное значение поверхностного натяжения жидкости.

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения?
2. Укажите формулу  для расчета коэффициента поверхностного натяжения.
3. Укажите сокращенное обозначение единицы измерения поверхностного натяжения в СИ.
4. Зависит ли коэффициент поверхностного натяжения  от чистоты жидкости?
5. Как изменяется коэффициент поверхностного натяжения при повышении температуры?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 5

ТЕМА: Физические величины и их измерения.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение плотности твердого тела.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить плотность твердого тела, по таблице плотности определить из какого вещества изготовлен образец.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения и используя таблицу плотностей определить  из какого вещества изготовлен образец.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  весы технические с разновесом, штангенциркуль, набор брусков из стали и алюминия, дерева.

ЛИТЕРАТУРА: Л. С. Жданов « Учебник по физике для средних специальных учебных заведений» § 1.10

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1 Что такое плотность ?

2  Запишите формулу для расчета плотности.

3  Как уравновесить коромысло весов?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают работу с  установки весов по отвесу, а затем взвешивая  бруски определяют массу тела. Произведя  еще необходимые расчеты, студент должен  определить плотность вещества и сравнить полученные данные с табличными, для определения из какого вещества изготовлен брусок.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

   1.Установить весы по отвесу при помощи уравнительных винтов (рис. 1).

 2.Проверить весы: отклонение стрелки в обе стороны при качание    коромысло должно быть одинаковым. Если нужно уравновесить весы,    необходимо добавлять на более лёгкую чашку небольшие кусочки бумаги.                        

3.Взвешиванием  определить массу тела m правильной формы с точностью    до 0,01 г.

4.                   Измерить штангенциркулем (рис. 2, а) длину а и ширину b тела по три раза: по краям тела и в средней его части. Определите среднее значение длины и ширины тела с точностью до сотых долей сантиметра:

                                         ;                                                       

    5.Измерить толщину с тела микрометром (рис. 2, δ) три раза: по   краям тела и в средней    его части.  Определите среднее значение  толщины тела с точностью до  тысячных    долей   сантиметра.                                               

  6. Вычислить объём тела по формуле:       

           V=

7. Вычислить плотность тела по формуле:         

где m-масса тела, г.,      V-объём тела, см³ ,    p-плотность тела, г/см³.                                    

   ρ=

8.                  Выразить полученное значение плотности в кг/м³  (умножив на 1000).

9.                  Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу:

10.               Сравнить полученный результат с табличным значением плотности и определить относительную погрешность по формуле

                                                                  

               где δ-относительная погрешность;             p_т - табличное значение плотности;

                   p- измеренное значение плотности.

№ опыта	вещество	Длина а, см.	Ширина b, см	Толщина c, см	Объём V,см³	Масса m, г	Плотность p,  кг/м³	Относительная погрешность  δ, %

11.               Провести  все измерения и вычисления для других твёрдых тел.

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Почему в данной работе измерения необходимо проводить по три раза?

2  Запишите формулу для расчета плотности.

3  В каких единицах измеряется плотность вещества?

4  Изменяется ли плотность вещества с увеличением температуры?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 6

ТЕМА: Тепловое расширение тел.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение коэффициента линейного расширения твердого тела .

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научится определять коэффициент линейного расширения твердого тела.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  алюминиевый, стальной и стеклянные стержни; три пробирки с водой; прибор с индикатором для определения коэффициента линейного  расширения  твердого тела.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных    заведений»   § 13.1 – 13.6

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Для чего в данной работе  используется индикатор?
2. Какова цена деления индикатора?
3. Что называется коэффициентом линейного расширения?
4. Укажите формулу расчета коэффициента линейного расширения?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают выполнение работы после изучения темы тепловое расширение тел. Работа начинается  с нагревания соответствующих пробирок с испытуемым материалом, а затем производится необходимый расчет данных.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Теория :   Изменение одного какого-либо размера тела при повышении температуры называется линейным расширением тела.  Оно, как показывает опыт, в первом приближении прямо пропорционально первоначальной длине тела при 0°С     и изменению температуры Δt:

                                                                     (1)

Коэффициент пропорциональности α - называется коэффициентом линейного расширения данного вещества. Он показывает, на какую часть своей величины при 0°С изменяется длина тела от нагревания на 1градус: 

                                                                1/град     (2)

1.   Пробирки на  ½       объема наполнить водой, опустить в них по испытуемому стержню.

2.  Лабораторным термометром  измерить температуру воды в пробирках данные записать     в таблицу.

3.  Включить прибор в сеть.

4.  Установить индикатор на нулевое деление.

5.  Включить питание прибора и довести воду в пробирке до кипения.

6.  Заметить изменение положения стрелки на индикаторе это будет удлинение стержня

     умноженное на цену деления индикатора.

7.   Отключить прибор из сети.

8.   Вычислить коэффициент линейного расширения вещества по формуле (2).

9.  Результаты всех измерений и вычислений  занести в таблицу.

№ опыта	Первоначальная длина стержня, м	Удлинение стержня Δl, м	Температура		Изменение температуры    Т2 - Т1	Коэффициент линейного расширения		Относительная погрешность
			Начальная Т1,К	Конечная Т2,К		По таблице 1/К	Из опыта
1.стекло 2.алюминий 3.сталь	16∙10-2 16∙ 10-2 16∙ 10-2					9∙ 10 -6 2,6∙ 10 -6 0,9∙ 10-5

11. Сравнить полученные результаты  с табличными данными и определить  относительную     погрешность:      

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Что называется линейным расширением?
2. Какое значение имеет тепловое расширение в природе и технике?
3. Изменяется ли плотность вещества при изменении температуры?
4. Трубка  из меди имеет длину 0,5 м при температуре 200º С. Какова длина    

      этой      трубки при температуре 10ºС?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 7

ТЕМА: Электрическое поле.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Измерение электроемкости конденсатора.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:  Изучить устройство плоского конденсатора  и рассчитать его электроемкость.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно    необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  пластинки металлические 2 шт; пластинка стеклянная ; штангенциркуль; линейка измерительная.

  ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных   заведений»   § 15.13 –15.17

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.       Что такое конденсатор?

2.       Устройство простейшего конденсатора?

3.       Запишите формулу электроемкости плоского конденсатора?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

К выполнению задания студенты приступают после изучения темы «Электрическое поле». В работе студенты должны уметь собирать плоский конденсатор и производить необходимые измерения.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

ТЕОРИЯ: Электрическая  емкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним:  

                                  (1)

При напряженности E однородного электростатического поля между пластинами плоского конденсатора

                                                 U= Ed                (2)

     Напряженность Е однородного поля внутри конденсатора складывается (по принципу суперпозиции) из напряженностей полей, созданных положительной Е₊  и отрицательной Е _–  пластинами:

                                                    Е = Е₊ + Е_                     (3)

В свою очередь, в среде с относительной  диэлектрической проницаемостью ε

                                           (4)

  где ε₀ = 8,85∙ 10 ^-12 Кл²/ Н∙ м² – электрическая постоянная.

  Следовательно, разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора: 

                                                                          (5) 

 Подставляя значения U в формулу (1),  находим электроемкость плоского конденсатора с диэлектриком.

                                                                               (6)

Электроемкость конденсатора зависит как от его геометрических характеристик (площади  пластин, расстояния  между ними), так и от относительной  диэлектрической проницаемости вещества, заполняющего пространство между пластинами. Электроемкость не зависит от заряда на пластинах и разности потенциалов, приложенной к ним.

1.       Соберите из двух металлических пластин и одной стеклянной  плоский    

          конденсатор.

2.       Разберите плоский конденсатор, измерьте длину a и ширину  b  металлической    пластины линейкой. Рассчитайте площадь пластин по  формуле S = a b

3.       Измерьте штангенциркулем толщину стеклянной пластины   d=

4.       Рассчитайте электроемкость плоского конденсатора с диэлектриком по   

          формуле (6)

5.       Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

Длина a, м	Ширина b, м	Площадь пластин S, м2	Толщина стеклянной пластины d, м	Диэлектрическая прони- цаемость ε	Электроемкость C, Ф

ЗАДАНИЕ 2 : Определить электроемкость батареи конденсаторов, изображенных на рисунке, если  С1 = 2 мкФ,  C2 = 4мкФ,  C3 = 1 мкФ, C4 = 2 мкФ, C5 = 6 мкФ.

рис. 5

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1.       Что называют электроемкостью проводника?

2.       В каких единицах выражается электроемкость?

3.       Изменится  ли разность потенциалов пластин плоского воздушного конденсатора, если одну из пластин заземлить?

4.       Обладает ли электроемкостью незаряженный проводник?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 8

ТЕМА: Электрический ток в металлах. Законы постоянного тока.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение удельного сопротивления проводника с   использованием омметра и микрометра.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Научится работать с приборами.

                       2.Определять удельное сопротивление проводника .

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно  необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:   реостат; омметр; штангенциркуль; микрометр.

 ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных      заведений»   § 16.7 –16.10

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.       Дайте определение удельного сопротивления проводника?

2.       Введите размерность удельного сопротивления в системе СИ?

3.       Какую формулу используем для нахождения удельного сопротивления

      проводника?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение работы начинается после изучения темы «Электрический ток в металлах». При выполнение лабораторной работы студенты должны уметь работать с приборами, находить значение удельного сопротивления проводника.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Теория. Одной из самых важных характеристик проводника является удельное сопротивление. Для однородного цилиндрического проводника с сопротивлением R, длиною l, площадью поперечного сечения S, удельное сопротивление определяется по формуле:

                                                             

Удельное сопротивление зависит от концентрации в проводнике свободных электронов и от расстояния между ионами кристаллической решетки, иначе говоря, от материала проводника.

В качестве исходного материала для эксперимента можно использовать обмотку реостата.

1.       Рассмотрите реостат и запишите его сопротивление . Штангенциркулем   измерить   диаметр   D  керамического  цилиндра реостата ___________, подсчитать число витков  n  на нем ___________, определить длину проволоки по формуле:         

                                                             

Диаметр проволоки принять равным 1 мм и  рассчитать площадь поперечного  сечения            

2.                  Рассчитайте относительную погрешность 

4. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

Номер опыта	Сопротивление  всей обмотки реостата R, Ом	Диаметр  витка D,м	Число витков в обмотке реостата n	Длина провода l, м	Диаметр провода d, м	Площадь поперечного сечения провода S, м2	Удельное сопротивление ρ, Ом м	Табличное значение удельного сопроти- вления ρтаб, Ом м	Относительная погрешность δ

Вывод

Задание 2.

1.  Вычислите, каким сопротивлением обладает нихромовый проводник длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,75 мм².( удельное сопротивление нихрома 1,1 Ом*мм²/м)

2. Определить падение напряжения на резисторе сопротивлением 30 Ом, если по нему   проходит  ток   0,4 А.

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Как зависит удельное сопротивление проводника от температуры?

2. Что называется удельной проводимостью?

3. Как зависит удельное сопротивление от содержания примесей в чистых проводниках?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 9

ТЕМА: Электрический ток в металлах. Законы постоянного тока.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Проверка формулы эквивалентного сопротивления при последовательном и параллельном соединениях проводников.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: проверить формулы эквивалентного сопротивления при последовательном и параллельном соединениях проводников

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно    необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:    источник электрической энергии;   амперметр;  вольтметр; проводники; реостат ползунковый;  ключ; соединительные провода.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных      заведений»   § 16.6 – 16.14; 17

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.       Что называется электрическим током? Какова природа  тока в металлах?

2.       Что называется сопротивлением проводника? От чего  оно зависит?

3.       Сформулируйте все правила, справедливые для последовательного  соединения проводников, для параллельного соединения.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают выполнение лабораторной работы  после  изучения темы. Работа начинается со сбора электрической схемы, а затем производятся необходимые измерения и вычисления. Студенты должны знать как рассчитывается ЭДС  и внутреннее сопротивление цепи.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

1.Последовательное соединение проводников

1. Составить цепь по схеме, изображенной на рисунке 7.

2. Замкнуть цепь. При помощи реостата установить на участке цепи АВ напряжение 4 В. И силу тока ≈1А. 3. Измерить величину напряжений U1  и  U2  на отдельных проводниках ( r1  и    r2). 4. Проверить соотношение    UАВ=U1+U2 5. Подсчитать общее  сопротивление проводников, соединенных последовательно:

РИС.7

6. Проверить справедливость формулы     

=

7. Присоединить последовательно  к  проводникам r₁ и   r₂ проводник r₃ ( на схеме показан отдельно).

8. Измерить величину  напряжения U_АВ   для трех проводников  и силу тока I в цепи. Разомкнуть цепь.

9. Подсчитать  общее сопротивление  проводников, соединенных последовательно:

                                                

10. Проверить  справедливость формулы           =

11. Подсчитать мощность тока по формуле       =

12.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

Число последовательно соединенных проводников	Сопротивле- ние			Сила тока I, А	напряжение				Эквивалент- ное  сопро тививление R, Ом	Мощность тока в цепи P, Вт
	r1, Ом	r2, Ом	r3, Ом		U1, В	U2, В	U3, В	ОбщееUАВ ,  В
Два проводника
Три проводника

2. Параллельное соединение проводников

1. Составить цепь по схеме, изображенной на рисунке 8.

2. Замкнуть цепь. При помощи реостата установить в цепи силу тока I= 1,5 – 2 А. измерить напряжение на     участке АВ. 3. Переключая  амперметр из магистрали в ту или иную ветвь, измерить силу токов  I1 и  I2  в каждой ветви. 4. Проверить соотношение    I = I1 + I2 5. Подсчитать общее  сопротивление проводников, соединенных  параллельно :

рис. 8

Собрать цепь по схеме (рисунок 8а).Показать преподавателю

 

6. Проверить справедливость формулы   

  7. Присоединить параллельно проводникам r₁ и   r₂ проводник r₃ ( на схеме показан

       пунктиром). Замкнуть   цепь.

8. Измерить величину  напряжения U_АВ и силы тока I в цепи. Разомкнуть цепь.

9. Подсчитать  общее сопротивление  проводников, соединенных параллельно:

                                                  =

10. Проверить  справедливость формул

                                    или        

11.Подсчитать мощность тока по формуле

                                                   =

12.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

Число параллельно соединен-ных провод-ников	сопротивле-ние			Напряже-ние UАВ, В	Сила тока				Эквивалент-ное сопро-тивление R, Ом	Мощность тока в цепи P, Вт
	r1, Ом	r2, Ом	r3, Ом		I1, А	I2, А	I3, А	Общая I, А
Два проводника
Три проводника

13.Определить абсолютную и относительную погрешности способом оценки 

     результатов   измерений:

Вывод :

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1.       Какова  формула силы тока? В каких единицах измеряется  сила тока?

2.       Что такое сверхпроводимость?

3.       Запишите все формулы для выражения  работы и мощности электрического тока. 

4.        Перечислите единицы измерения работы и мощности.

5.       Решить следующие задачи:   При последовательном включении в сеть трех сопротивлений 4, 6 и 10 Ом по ним течет ток 5А. Определить напряжение на каждом сопротивлении. Начертить схему.

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 10

ТЕМА: Электрический ток в металлах. Законы постоянного тока.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника электрической энергии.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Научится работать с приборами.

    2. Определять ЭДС и внутреннее сопротивление  источника электрической энергии.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно     необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:    источник электрической энергии;   амперметр;  магазин сопротивлений;  ключ; соединительные провода.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных    заведений»   § 16.1 – 16.6

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.       Что называется электродвижущей силой?

2.       Какая  часть цепи называется внешней, какая внутренней?

3.        Какова цена деления амперметра?

4.       Что показывает вольтметр, присоединённый к полюсам источника тока, при  замкнутой

       внешней цепи?

5.       Что показывает вольтметр, присоединённый к полюсам источника тока, при     разомкнутой    цепи?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают выполнение лабораторной работы  после  изучения темы. Работа начинается со сбора электрической схемы, а затем производятся необходимые измерения и вычисления. Студенты должны знать как рассчитывается ЭДС  и внутреннее сопротивление цепи.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Теория. Для получения электрического  тока  в проводнике не­обходимо создать и поддерживать на его концах разность потен­циалов  (напряжение). Для этого используют источник тока. Раз­ность потенциалов на его полюсах образуется вследствие разделе­ния зарядов. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние (не электрического происхождения) силы.

         Величина, численно равная работе, которую совершают сторон­ние силы при перемещении единичного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника

тока ε:      ε = IR +Ir   в СИ выражается в вольтах (В).

Электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника тока можно определить экспериментально.

1.  Составить электрическую   цепь по схеме, изображенной на( рис. 6), установив в цепи  резистор с известным сопротивлением.

2.  Определить цену деления шкалы амперметра.

3.  Замкнуть ключ и снять показание  ампер­метра.

4.  Ключ разомкнуть,   заменить   резистор на другой,  цепь замкнуть и                                    вновь снять показания амперметра.                                                                                              

5.  Опыт (п. 4) повторить с третьим резисто­ром.

6.  Результаты измерений подставить в уравнение ε = IR +Ir  и, решив систему уравнений: вычислить r и ε.

              

6.Определить средние значения найденных величин г_ср,, ε_ср

=                     

7.  Определять относительную   погрешность   методом   среднего арифметического.

                                                   

8.  Результаты измерений, вычислений записать в таблицу.

Номер опыта	Сопротивление резистора R, Ом	Сила тока I ,А	Внутреннее сопро­тивление r, Ом	ЭДС  ε, В	Среднее значение сопротивления гср, Ом	Среднее значение ЭДС εср, В	Относительная погрешность δ1	Относительная погрешность δ2
1
2
3

Вывод:

Вопросы для зачета

(ответы представить в письменном виде)

1.       Укажите  формулу закона Ома для полной цепи?

2.       Укажите формулу для вычисления внешнего напряжения , если R – сопротивление внешней цепи?

3.       Укажите формулу для вычисления внутреннего  напряжения , если r – сопротивление внутренней  цепи?

4.       Какое сопротивление электрической цепи называется внутренним?

5.       Какое сопротивление электрической цепи называется внешним?

6.       ЭДС источника электрической энергии 12 В. Какой физический смысл этого выражения?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 11

ТЕМА: Работа, мощность и тепловое действие электрического  тока

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания, от напряжения на ее зажимах

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Научится работать с приборами.

2.Самостоятельно собирать схему.

3. Исследовать зависимость мощности от напряжения.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: электрическая лампочка; источник постоянного напряжения на 36 В; реостат ползунковый;  амперметр;  вольтметр; ключ;           соединительные провода.

 ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных     заведений»   § 17.1 – 17.4

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.                   Укажите формулу мощности, в которую входит сила тока и напряжение?

2.                  Укажите формулу мощности, в которую входит напряжение и сопротивление?

3.                   Укажите формулу мощности, в которую входит сила тока и сопротивление?

4.                   В каких единицах измеряется мощность тока?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение работы студенты начинают со сбора электрической схемы, а затем производят необходимые измерения. В ходе работы студенты должны рассчитать  мощность тока проходящую через лампу накаливания.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Теория: При замыкании электрической цепи на ее участке с сопротивлением R , током I , напряжением на концах U производится работа А:

Величина, равная  отношению работы тока ко времени, за которое она совершается, называется мощностью Р:   Р= А/ t. Следовательно,                        (1)

Анализ выражения (1)  убеждает нас в том, что Р – функция двух переменных. Зависимость Р от U можно исследовать экспериментально.

1.       Определить цену деления шкалы измерительных приборов

2.   Составить электрическую цепь по схеме (рис. 9), соблюдая полярность приборов.

РИС 9.

3.     После проверки цепи преподавателем ключ замкнуть. С помощью реостата  установить наименьшее значение напряжения. Снять показания измерительных приборов. Постепенно выводя реостат снять показания амперметра и вольтметра 3 – 4 раза.

5. Для каждого значения определить мощность, потребляемую лампой накала.

6. Для каждого значения  напряжения подсчитать:

    а) сопротивление  нити лампы

                                            ;

    б) температуру нити лампы

                                             ,

где α=0,004 1/град – температурный коэффициент сопротивления вольфрама;

r₀- сопротивление нити лампы при 0ºС.

5. Результаты всех  измерений и вычислений записать в таблицу.

Номер опыта	Напряжение на зажимах лампы U,В	Сила тока в лампе I,А	Мощность потребляемая лампой P ,Вт	Сопротивление, r, Ом	Температура tº, ºС
1
2
3
4
5

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1.       Напряжение на проводнике возросло в 2 раза. Как изменилась потребляемая

      мощность при       постоянном сопротивлении проводника?

2.       Сопротивление проводника возросло в 2 раза. Как изменилась потребляемая

      мощность при        постоянном напряжении на концах проводника?

3.       Требуется подключить 20  электрических лампочек, рассчитанных на 220 В

      каждая, в сеть с таким     же напряжением. Как должны быть соединены 

     лампочки?

4.       Сформулируйте закон Ома для участка цепи?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 12

ТЕМА: Электрический ток в электролитах.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение электрохимического эквивалента меди.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Научиться работать с приборами.

                                     2.Уметь определять опытным путем  электрохимический 

                                        эквивалент меди.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения и определить  искомую величину по данным эксперимента

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  весы с разновесом; амперметр; часы;  источник    электрической энергии ( выпрямитель ВС- 4-12 или батарея аккумуляторов);  реостат;  медные пластины (2    шт.); соединительные провода; электрическая ванная с раствором медного купороса;  наждачная бумага.

 ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных   заведений»   § 19.1- 19.6

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.                  В чем состоит сущность первого закона Фарадея для электролиза?

2.                  Укажите  формулу первого  закона Фарадея?

3.                  В каких единицах измеряется химический эквивалент меди?

4.                  Какого знака несут  ионы меди  в водном растворе медного купороса?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При выполнении работы большое внимание уделяется правильной сборке электрической схемы, снятию показаний и соответствующих измерений.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Теория.

    Для  электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:  ,        или  ,

 где k -  электрохимический эквивалент – количество вещества, выделенное при прохождении  через электролит 1 Кл электричества. Для каждого вещества значение  k  есть постоянная величина.

    Измерив силу тока в цепи, составленной по схеме,  время его прохождения и массу выделившегося на электроде вещества, можно определить  электрохимический эквивалент из первого закона Фарадея: 

                                                      

1.Тщательно очистить поверхность медной пластины наждачной бумагой и взвесить эту пластину с  максимальной точностью.

        m₁ = ______________________________________

2. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 10). Взвешенную пластинку соединить с      отрицательным полюсом     источника электрической энергии.              

3. После проверки цепи преподавателем заметить время по часам,                                       рис.10

 замкнуть ключ, быстро   установить      реостатом силу тока 1 – 1,5 А. Пользуясь реостатом, поддерживать силу   тока неизменной на протяжении     всего опыта.

4.Через 10 минут цепь разомкнуть. Пластину, служившую в опыте катодом, вынуть,  осторожно ополоснуть   водой, высушить и тщательно взвесить. Определить массу    выделившейся меди.

     

4. По результатам измерений  определить электрохимический  эквивалент меди.

=

5.  Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента меди с табличным и определить относительную погрешность измерения.          

                       

6. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу

Масса като да до опыта m1,кг	Масса катода после опыта m2,кг	Масса меди, отложив шейся на    катоде m,кг	Время пропускания тока t,с	Сила тока I,А	Электрохи мический эквива лент  k,   кг/Кл	Табличное значение   электрохи мического эквивалента      kтабл, кг/Кл	Относи- тельная погреш ность %

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1.  На каком  электроде выделяется медь при прохождении постоянного тока через    водный раствор медного купороса?

2. Укажите формулу для вычисления наибольшей относительной ошибки при  определении     электрохимического эквивалента опытным путем?

3.  Опишите промышленное применение электролиза.

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 13

ТЕМА: Переменный ток

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА .

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:1.Изучить устройство трансформатора.
2.Определить коэффициент трансформации трансформатора.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: 1.Трансформатор.2.Вольтметры.3.Источник переменного напряжения.4.Соединительные провода

ЛИТЕРАТУРА: Дмитриева. Физика

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Что такое трансформатор?
2.Какая обмотка трансформатора называется первичной?
З. От чего зависят потери в стали?
4.Почему обмотки трансформатора изготовляются из меди?
5.От чего зависит коэффициент трансформации?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают работу после изучения темы «Трансформатор. Передача энергии на расстояние». Собирают предложенную схему и снимают необходимые показания для расчетов.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Трансформатор-это устройство, преобразующее энергию переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте.

 В радиотехнике, электротехнике, электронике широко используют трансформатор. Трансформатор  ( рис.13 )  состоит из двух катушек 1 и 2,

разборного сердечника 3, Г – образные   части которого соединяются стяжным  болтом с барашком 4.         Коэффициент трансформации         рассчитывают по формуле:                                    где U1 и  U2 действующее значения          напряжений  в первичной и вторичной          обмотках трансформатора.		рис.13

При k <1 трансформатор повышает напряжение, при k >1 - понижает напря­жение.
Экспериментально для определения коэффициента трансформации использу­ется формула
k= ω₁/ ω₂ (3)
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему

2. после проверки схемы преподавателем замкнуть ключ, пронаблюдать работу электрической цепи и сделать вывод.

3. Составить электрическую схему 2

4. Снять показания с приборов и занести в таблицу.

номер опыта	число витков		сила тока в обмотках		напряжение на концах  обмоток		Мощность		коэффициент трансформации	КПД
			, А	,А	,В	,В	Р1,Вт	Р2,Вт	k
	7**	2**		0,6**	240
	3**	25**	0,15			60

4. Вычислить потребляемую мощность Р₁, полезную мощность Р2
5. Вычислить коэффициент трансформации трансформатора.

6. определить коэффициент полезного действия.

Вопросы для зачета
1.Где и для чего применяются трансформаторы?
2.Какая обмотка трансформатора называется вторичной?
З. Как можно определить коэффициент трансформации?
4.От чего зависят потери в меди?
5.Почему сердечник трансформатора собирается из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы № 14.

Тема: переменный ток

Наименование работы: Измерение индуктивности катушки

Цель: вычисление индуктивного сопротивления катушки и ее индуктивности по результатом измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.

Оборудование: источник переменного напряжения; катушка школьного разборного трансформатора; вольтметр и миллиамперметр переменного тока; соединительные провода.

Теория.

   Всякое изменение тока в катушке вызывает появление в ней ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению тока. Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна величине индуктивности катушки и скорости изменения тока в ней. Но так как переменный ток непрерывно изменяется, то непрерывно возникающая в катушке ЭДС самоиндукции создает сопротивление переменному току. Она препятствует его возрастанию и, наоборот, поддерживает его при убывании. Таким образом, в катушке индуктивности, включенной в цепь переменного тока, создается сопротивление прохождению тока. Но так как такое сопротивление вызывается в конечном счете индуктивностью катушки, то и называется оно индуктивным сопротивлением.

   Индуктивное сопротивление обозначается через Х_L и измеряется, как и активное сопротивление, в омах. Индуктивное сопротивление цепи тем больше, чем больше частота тока, питающего цепь, и чем больше индуктивность цепи. Следовательно, индуктивное сопротивление цепи прямо пропорционально частоте тока и индуктивности цепи; определяется оно по формуле:

 Х_L=ωL , где ω — круговая частота, определяемая произведением 2πν, L — индуктивность цепи в генри (Гн).

   Т.е.

   Тогда индуктивность катушки можно выразить:

   Закон Ома для цепи переменного тока, содержащей индуктивное сопротивление, звучит так: величина тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна  индуктивному сопротивлению цепи, т. е

   , где I и U  — действующие значения тока и напряжения, а Х_L — индуктивное сопротивление цепи.

Выполнение работы:

1. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:

Напряжение U, В	Сила тока I, мА	Индуктивное сопротивление XL, Ом	Частота ν, Гц	Индуктивность L, мГн

2. Собрать электрическую схему согласно рисунка 1 и перечертить её в тетрадь:

3. С помощью регулятора напряжения подать на схему напряжение 1,5 В и установить частоту переменного тока 80 Гц. Записать показания миллиамперметра.

4. Увеличивая частоту в 2,3,4 и 5 раз каждый раз записывать показания миллиамперметра в таблицу.

5. Вынуть сердечник из катушки и, не изменяя напряжения и частоты переменного тока, записать показания миллиамперметра в таблицу.

Напряжение U, В	Сила тока I, мА	Индуктивное сопротивление XL, Ом	Частота ν, Гц	Индуктивность L, мГн
1,58**	0,34**		80
1,5**	0,17**		160
1,5**	0,12**		240
1,5**	0,09**		320
1,5**	0,07**		400
1,5**	0,28**		400

6. В каждом опыте рассчитать индуктивное сопротивление катушки по формуле:

7. Вычислить в каждом опыте индуктивность катушки L, используя формулу:

8. Сравнивая индуктивности катушек, сделайте вывод, от чего и как зависит индуктивность.

9. Ответьте письменно на контрольные вопросы.

Вопросы для зачета

1. Чем вызвано индуктивное сопротивление у катушки при подключении её в цепь переменного тока?

2. От чего зависит индуктивное сопротивление?

3. Почему уменьшается индуктивное сопротивление при удалении из катушки железного сердечника?

4. Почему на постоянном токе индуктивное сопротивление катушки равно нулю?

5. Чему равно индуктивное сопротивление в цепи переменного тока?

6. Как связаны между собой действующие значения силы тока и напряжения на катушке индуктивности?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 15

ТЕМА: переменный ток

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Сборка и настройка простейшего детекторного радиоприемника

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:  изучить работу простейшего радиоприемника.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно сборку и настройку радиоприемника

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: 1.Катушка контурная; 2.Конденсатор переменной емкости;
3.Диод полупроводниковый; 4.Конденсатор постоянной емкости; 5.Телефон (наушники);
6.Провода и планки соединительные; 7.Провода для антенны и заземления;
8.Монтажная доска, винты, шайбы.

ЛИТЕРАТУРА: В.А. Касьянов. Физика 11 кл.

1. Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.203-207)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 236-238)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Записать формулу Томсона?

2. Какой контур называют закрытым?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты начинают работу после изучения темы «Изобретение радио А.С. Поповым.», и собирают схему простейшего радиоприемника. Изменяя расстояние между пластинами конденсатора, добиваются сигнала.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Теория:
Радиоприемником называют устройство, позволяющее принимать высокочастотные модулированные электромагнитные колебания и преобразовывать их в механические звуковой частоты.


Радиоволны, излучаемые передающими радиостанциями, индуцируют в антенне А приемника высокочастотные (ВЧ) токи, которые поступают в резонансный колебательный контур РК (рис 1). Колебательный контур выделяет колебания лишь той радиостанции, частота которой совпадает с частотой колебаний приемного колебательного контура. При этом наступает электрический резонанс- сопротивление контура уменьшается, а принятый электрический сигнал усиливается настройка в резонанс достигается обычно изменением емкости приемного колебательного контура конденсатором переменной емкости . Модулированные ВЧ колебания (рис. 2), принятые колебательным контуром приемника с помощью детектора Д, которым обычно служит полупроводниковый диод, преобразуются в пульсирующий ток одного направления, амплитуда которого изменяется со звуковой частотой.
   Если к телефону Т или динамику параллельно присоединить блокировочный конденсатор С₂ то пульсирующий ток высокой частоты пойдет через конденсатор, а ток низкой (звуковой) частоты - через катушку телефона; его мембрана придет, в колебательное движение со звуковой частотой передающей станции
   Простейший из радиоприемников не требует для работы электрической энергии: он работает только за счет энергии принятого сигнала, поэтому позволяет принять и прослушать мощные ближайшие радиостанции определенного диапазона частот.
   Электромагнитные волны, охватывающие диапазон частот от 1^.10⁴ до 3 ^.10¹¹ Гц называют радиоволнами

 Радиоволны подразделяют на:
длинные λ = 10 000 ÷ 1000м,
средние λ = 1 000 ÷100м,
короткие λ= 100 ÷10 м,
ультракороткие λ= 10 ÷ 0,001м.

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы. Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и узыку с помощью электромагнитных волн.

Однако в действительности такой способ передачи неосуществим. Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.

Модуляция. Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе.

Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты. Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют амплитудной модуляцией.

На рисунке 7.8 приведены три графика: а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой; б) график колебаний звуковой частоты, т. е. модулирующих колебаний; в) график модулированных по амплитуде колебаний.

Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит. Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи.

Порядок выполнения работы

1.Изучить схему и собрать простейший детекторный радиоприемник.

Рассмотреть преобразование звуковой волны.

2.Медленно вращая ручку конденсатора переменной емкости, настроить колебательный контур резонанс с частотой принимаемой радиостанции и прослушать радиопередачу.

3.Оформить отчёт по лабораторной работе и зарисовать какие  преобразования происходят со звуковым сигналом.
4.Перечислить в отчет основные физически явления, лежащие в основе работы радиоприемник.
5.Письменно ответить на контрольные вопросы.

                                                                     Вопросы для зачета

(ответы представить в письменном виде)

1.Каково назначение детектора?
2.Что называется амплитудной модуляцией?
3.Почему радиоприемник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под мостом?
4.Чему равна длина волны, создаваемая радиостанцией, работающей на частоте 1,5 МГц?
5.Какова причина радиопомех от проходящего вблизи трамвая?
6.Почему радиолокационная установка должна посылать радиосигналы в виде коротких импульсов, следующих друг за другом непрерывно.

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 16

ТЕМА: Линзы. Построение изображений с помощью  линз.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение  главного фокусного расстояния и оптической силы  собирающей линзы.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить  главное фокусное расстояние и оптическую силу  собирательной линзы..

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  собирательные линзы №1 и 2; электрическая лампочка на подставке с колпачком (можно взять вместо лампочки  парафиновую свечу); источник электрической энергии для питания электрической лампочки; оптическая скамья или масштабная линейка;  экран белый; соединительные провода.  ­

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных    заведений»   §30.1 – 30.9

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1.Что называется линзой? Тонкой линзой?

2. Какие виды линз различают по оптическим свойствам? По форме?

3.Что называется  фокусом линзы?

4. Укажите формулу для расчета оптической силы линзы. В каких единицах измеряется      оптическая сила линзы?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению лабораторной работы студенты приступают после изучения темы «Линзы. Построение изображений с помощью линз». В результате работы они должны уметь строить изображения с помощью линз.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Теория: Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называется главным фокусным расстоянием линзы F.

      Главное фокусное расстояние линзы связано с расстоянием от оптического центра линзы до предмета (d) и до его изображения (f) формулой:                                                         

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы D и измеряется в диоптриях, т. е. сумма обратных величин расстояний предмета и его изображения до опти­ческого центра линзы равна оптической силе линзы.

Фокусное расстояние и оптическую силу линзы можно опреде­лить опытным путем.

1. Установить источник света, линзу и экран так, как показано на схеме, изображенной на рис. 15.

2. Перемещать источник света и линзу вдоль оптической скамьи или масштабной линейки до тех пор, пока на экране получится чет­кое  изображение буквы Г (Б) или источника света – увеличенное или уменьшенное.

3. Измерить в обоих случаях расстояния от источника света до линзы d и от экрана до линзы f с точностью до 1 мм.

4. Вычислить главное фокусное расстояние линзы F, пользуясь формулой собирательной линзы.

5. По найденному главному фокусному расстоянию линзы, вы­раженному в метрах, определить оптическую силу линзы D.

                                        рис.15

Рис. 15. Схема опыта по определению главного фокусного расстояния и оптической силы собира­тельной линзы.

6. Рассчитайте среднее значение фокусного расстояния и среднее значение оптической силы линзы.

7. вычислить относительную погрешность измерений по формуле

7.Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу:

№ пп	Изображение даваемое линзой	Расстояние		Главное фокусное расстояние F, м	Оптическая сила линзы D, дптр	Среднее значение Fср, м	Среднее значение Dср, м	Погрешность Е
		От осветителя d , м	До экрана,  f, м
1	Увеличенное
2	Уменьшенное
3	Равное

Задание2.

1. Зная, что оптическая сила может быть выражена формулой     

подсчитать оптическую силу линзы, если коэффициент преломления стекла равен 1,5, а радиуса кривизны обеих поверхностей линзы одинаковы и равны  10см.

            2. Как изменится изображение предмета на экране, если при­крыть половину линзы куском картона или материи?

3. Расположите источник света и экран на расстоянии 40 см друг от друга. Попробуйте получить действительное изображение источника света на экране при помощи собирательной линзы с фо­кусным расстоянием 15см. Объясните результат опыта.

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Что называется главной оптической осью  линзы?

2. Что называется оптическим центром линзы?

3. Что называется главным фокусным расстоянием линзы?

4. Укажите формулу тонкой линзы.

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 17

ТЕМА : Отражение и преломление света

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение  показателя преломления стекла.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить  показатель преломления  стекла

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  стеклянная пластинка с двумя параллельными гранями; булавки с пластмассовой головкой (3 шт.); подъемный столик; таблица тригонометрических функций.

 ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных заведений»   § 29.1 -29.9

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Сформулируйте закон  преломления света. Сделайте чертеж.

2. Укажите формулу закона преломления света.

3. Чему равна скорость света  в вакууме?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение заданий студенты начинают с изучения темы «Отражение и преломление света». Знания  законов преломления и отражения, позволят произвести необходимый расчет при выполнении  работы.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Теория: При переходе света из одной среды в другую происходит пре­ломление лучей - изменяется направление распространения света. Это явление объясняется тем, что в различных средах скорость света различна и подчиняется следующим законам:

- Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с  перпендикуляром, проведенным через точку падения луча к границе  раздела  двух сред.

                         

-  Отношение синуса угла падения α  к синуса угла преломления β  - величина

    постоянная для данных двух сред и называется  коэффициентом  преломления n    

    второй среды относительно первой.

   Таким образом, для вычисления n достаточно измерить два угла  - α и β .

1. На середину листа тетради положить плашмя пластинку и  карандашом обвести ее     контуры ( смотри рисунок 16).

2.С другой стороны стекла наколоть возможно дальше друг от друга две булавки так,     чтобы прямая, проходящая через них, не была перпендикулярна одной из параллельных     граней пластинки.

3. Третью булавку расположить  по грани с другой стороны стекла (рис16)  и вколоть ее      так, чтобы, смотря вдоль всех булавок через стекло, видеть их расположенными на       одной прямой.

 4. Снять пластинку и булавки, места наколов отметить точками 1,2,3  (рис17). Через 1 и 2, 2 и 3 провести прямые до пересечения с контуром стекла. Через точку 2 провести  перпендикуляр к границе АВ сред воздух – стекло. 

5. Отметить угол падения и угол преломления, транспортиром измерить эти углы и по    таблице значений синусов определить синусы измеренных углов.

                       

                                 Рис.16                                                  Рис. 17

.

6.Опыт повторить 2-3 раза , меняя каждый раз угол падения і. Зарисовать полученное     изображение. 

7. Занести результаты измере­ний и вычислений в таблицу:

Номер текста	Угол падения светового луча  α	Угол преломления светового луча  β	Коэффициент преломления  n	Среднее значение коэффициента преломления  nср	Абсолютна погрешность Δn = |nср -n|	Среднее значение абсолютной погрешности  Δnср	Относительная погрешность δ %

8. Рассчитайте коэффициент преломления стекла

9.  Определить погрешность измерения методом  среднего арифметического.

Вывод.

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1 Сформулируйте закон прямолинейного распространения света.

2. Сформулируйте закон  отражения света. Сделайте чертеж.

3. Что называется абсолютным показателем преломления света.

4. При рассматривании предметов через оконное стекло все они должны казаться

    смещенными. Почему смещение обычно незаметно?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 18

ТЕМА: Дифракция. Дифракционная решетка.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:  Научиться  работать с приборами по определению длины световой   волны. Определить длину световой волны с помощью дифракционной  решетки.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:  прибор для определения длины световой волны; дифракционная решетка; светофильтры.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных  заведений»   §32.5- 32.6

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Что называется интерференцией света?

2. Что называется дифракцией света?

3. Что называется дифракционной решеткой?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение заданий студенты начинают с изучения темы «Дифракция. Дифракционная решетка». Изучение темы позволит правильно снять показания с прибора и произвести расчет.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать  интерферирующую картину.  Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие:

,           (1)

где Δ – разность хода волн;  n – номер максимума; λ – длина световой волны. Центральный максимум называют нулевым; для него Δ = 0. Слева и справа  от него располагаются максимумы высших порядков.

Условие возникновения максимума (1) можно записать иначе:  nλ= d sin φ   (рис18).

         рис.18

Здесь  d – период дифракционной решетки; φ – угол, под которым виден световой  максимум (угол дифракции). Так как углы дифракции, как правило, малы, то для них можно принять  , а   (рис.18)

Поэтому             (2)

В данной работе формулу  (2)   используют для вычисления  длины световой волны.

Анализ  формулы  (1) показывает, что положение световых максимумов зависит от длины волны монохроматического света: чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого.

Получить дифракционный спектр, можно используя  прибор для определения длины световой волны.

 Прибор (рис.19) состоит из деревянного бруска 1 прямо­угольного сечения длиной 532 мм, на верхней стороне которого на­несена шкала с миллиметровыми делениями. На боковых сторонах бруска сделаны пазы по всей длине.

Посредине бруска, снизу, прикреплена скоба 2, с которой шар­нирно соединен металлический стержень 3, позволяющий закреплять брусок в различных положениях с помощью винта 4.

                рис 19.   рис.20

     К торцу передней части бруска прикреплена рамка 5, в которую вкладывается дифракционная решетка. С другого конца на брусок надевается ползунок  6 с вертикальным экраном; лапки ползунка могут перемещаться в пазах бруска по всей его длине.

Верхняя часть экрана окрашена в черный цвет, на нижнюю часть наклеена белая шкала 7 с черными миллиметровыми делениями. Нуль шкалы расположен в середине экрана. Сантиметровые деления отмечены порядковыми цифрами, вправо и влево от нуля.

Над нулевым делением в экране сделано прямоугольное окно 8,оканчивающееся вдоль нулевого деления шкалы прорезью.

1. Собрать установку, изображенную на рис.19.

2. Экран со шкалой уста­новить на конце продольной линейки.

3. Проверить расположе­ние частей установки.

4. Перемещением экрана со шкалой по продольной ли­нейке добиться     наиболее четко­го

    изображения на экране спек­тров 1-го и 2 го  порядка

5. Измерить по шкале бруска  установки  расстояние «b»  от экрана  прибора до

дифракционной решетки.

6. Определить расстояние от нулевого  деления (0) шкалы экрана до     середины

    фиолетовой полосы как слева «а_л »,  так и справа «а_п » для      спектров 1 –го порядка

    (рис. 20)  и вычислить среднее значение  а_ср.  Результат   записать в таблицу.

7.  Опыт повторить со спектром 2-го порядка.

8. Такие же измерения выполнить и для красных полос дифракционного спектра.

8.  Вычислить по формуле  (2),   длину волны фиолетового  и красного света для

     спектров 1 и 2 –го  порядков.

9. Результаты всех измерений и вычислений занести в таблицу:

№ опыта	Период решётки d, мм	Порядок спектра n	Расстояние от экрана до решётки b,мм	Видимые границы спектра фиолетового света			Видимые границы спектра красного света			Длина световой волны
				Слева ал, мм	Справа ап, мм	Среднее аср, мм	Слева ал, мм	Справа ап, мм	Среднее аср, мм	Фиолетового излучения λ, мм	Красного излучения λ, мм

Вывод:

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1.Что называется дисперсией света?

2. Укажите условие максимумов дифракционной решетки.

3. Что называется периодом дифракционной решетки?

4. Если, прищурив глаз, смотреть на нить лампочки накаливания, то нить кажется 

    окаймленной  светлыми бликами.  Почему ?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 19

ТЕМА: Излучение и спектры

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Наблюдение спектров испускания и поглощения.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать спектр испускания и поглощения различных материалов.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ: студенты смогут самостоятельно пронаблюдать спектры испускания и поглощения различных материалов.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: спектроскоп; электрическая лампочка; реостат; ключ; источник электрической энергии; асбестовые фитили на железной проволоке; растворы веществ (медного купороса, раствора поваренной соли, марганцево – кислого калия и др.); цветные стекла; карандаши цветные.

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных   заведений» § 34.1 – 34.10

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Что называется спектром? Перечислите цвета спектра.
2. Что называется линейчатым спектром?
3. Что называется спектром поглощения? Как его получить?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению лабораторной работы студенты приступают после изучения темы.

И должны пронаблюдать все виды спектров.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

Для проведения этой работы служит спектроскоп, изображен­ный на рисунке 21.

 Где 1- окуляр; 2 – зрительная труба; 3- микрометрический винт; 4- объективы; 5- коллиматор; 6 –щель.

Лучи, идущие от источника света, расположенного близ коллиматора, проходят через щель, находящуюся в главном фокусе линзы (объектива коллиматора), и после линзы параллельным пучком падают на грань стеклянной призмы.

В призме лучи отклоняются к ее основанию и разлагаются на составные цветные лучи.

По выходе из призмы лучи еще раз отклоняются к основанию призмы и, разложившись на множество пучков (каждый пу­чок состоит из параллельных лучей с одинаковой длиной волны), направляются в объектив зрительной трубы.

Пройдя объектив, каждый пучок одноцветных лучей образует в фокальной плоскости объектива действительное цветное изобра­жение щели коллиматора. Из множества таких изображений полу­чается спектр, красная область которого обращена в сто­рону вершины призмы, а фиолетовая — в сторону основания.

 Для фиксации зрительной трубы на определенной линии спектра служит тонкая вертикальная нить, натянутая внутри трубы в той же плоскости, в которой образуется спектр.

Наблюдение сплошного спектра.

1.1. Ведя наблюдение через окуляр зрительной трубы, вращайте микрометрический винт, чтобы постепенно увидеть все спектральные линии дневного света. Перемещением окуляра добейтесь резкого их изо­бражения. Зарисуйте полученный спектр.

1.2 На демонстрационном столе установить электрическую лампочку, присоединить ее к источнику электрической энергии через реостат и ключ. Цепь замкнуть.

1.3 Рассмотреть спектр при полном накале нити лампы, найти в нем все спектральные    цвета.

1.4 Разомкнуть цепь, зарисовать спектр, сохранив последовательность расположения основных цветов спектра.  Сравнить ранее наблюдаемый спектр со спектром дневного света и   сделать вывод.  Замкнуть цепь.  Продолжить наблюдение спектра накаленного металла, уменьшая накал нити. Следить за уменьшением яркости спектра и   постепенным исчезновением его составных цветов.

 Вывод о результатах наблюдения записать.

           2.   Наблюдение линейчатых спектров.

2.1 Зажечь спиртовку. Направить щель спектроскопа на пламя спиртовки и получить яркий,  четкий спектр.

2.2 В пламя спиртовки поочередно ввести асбестовые фитили, пропитанные исследуемыми растворами. Рассмотреть полученные спектры; отметить положение цветных линий спектра для каждого раствора.

2.3 Спиртовку погасить; наблюдаемые линейчатые спектры зарисовать.

3.   Наблюдение спектров поглощения.

3.1 Приблизить окуляр спектроскопа к глазу и получить четкий спектр дневного света.

3.2 Перед щелью спектроскопа поочередно поместить в стеклянном сосуде растворы     исследуемых веществ и цветные стекла.

3.3Рассмотреть полученные спектры; найти линии поглощения; обратить внимание на количество линий и место их расположения в каждом конкретном случае.

3.4     Наблюдаемые спектры зарисовать.

Вывод:

Контрольные вопросы для зачета.

(Ответы представить в письменном виде)

1. Что называется спектром испускания? Как его получить?
2. Что называется сплошным спектром? Как его получить?
3. Какие тела имеют идеально черный цвет?
4. От чего зависит окраска цветных тел?
5. Что такое спектральный анализ?

ИНСТРУКЦИОННО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

на выполнение лабораторной работы 20

ТЕМА: Строение атомного ядра

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ:  Изучение треков заряженных частиц по готовым

                                                      фотографиям.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:  Научиться  определять ядро атомов по трекам налетающих частиц.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ:  студенты смогут произвести самостоятельно необходимые измерения и определить ядро атома по фотографии

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:   транспортир.                                                   

ЛИТЕРАТУРА: Л.С. Жданов «Учебник по физике для средних специальных учебных      заведений»   § 37.1 - 37.11

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ЗАНЯТИЮ

1. Из каких элементарных частиц состоит атом?
2. Ядро какого  атома  представляет собой α – частица? Напишите ее символ,

заряд и массовое число.

      3. Перечислите методы регистрации частиц ?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Перед выполнением лабораторной работы студенты, должны  ознакомиться с темой «Строение атомного ядра» и приступая к выполнению знать  численные значения таких величин как масса и заряд протона и α- частица.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

По готовым фотографиям ( рис. 22)  измерить углы рассеивания θ и углы отдачи φ, результат записать в таблицу.

На рисунках :   С – трек неизвестной частицы

                          d – трек  протонов  

                           в- трек α – частицы

   2. Массу  известной частицы возьмите из таблицы.

   3. Произведите измерения, данные запишите в таблицу.

№ опыта	Угол рассеивания θ º	Угол отдачи φº	Масса известной частицы  m а.е.м	Масса неизвестной  частицы М а.е.м	Вид частицы газа
1
2
3

Рис. 22

4.  Вычислите массу М рассеянной частицы по формуле.

                                       а.е.м

1.       Зная М, используя таблицу «Периодическая система элементов» Д.И.Менделеева, определить ядром какого атома является рассеянная частица, назовите эту частицу. Результат отобразите в таблице.

Вывод

Вопросы для зачета.

(ответы представить в письменном виде)

1. Запишите символы, заряды и массовые числа протона, электрона, нейтрона.
2. Укажите соотношение одной атомной единицы массы и килограмма.
3. Назовите виды  радиоактивного излучения. Укажите их символьную запись. Приведите примеры.