Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Методические указания для лабораторных работ по физике для инженерных специальностей

Методические указания для лабораторных работ по физике для инженерных специальностей


  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:


hello_html_m7dd7fcdd.jpgМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И науки Самарской области


государственное Бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования


«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»






СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ


ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ


ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


ПО ДИСЦИПЛИНЕ


ФИЗИКА


«математический и общий естественнонаучный цикл»



основной профессиональной образовательной программы

по специальностям 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 151001 «Технология машиностроения», 150411 «Монтаж и эксплуатация промышленного оборудования», 150203 «Сварочное производство», 190604 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»



ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ





Самара, 2014 г.


ОДОБРЕНО

Предметной (цикловой)
методической комиссией

Председатель:

_____________ Т.В. Кротова

«____» _____________ 2014г.


Составлено в соответствии
с требованиями ФГОС СПО по специальностям 230105, 151001, 150411, 150203, 190604

Рекомендовано к изданию решением методического совета №_______

«____» ________________ 2014г.


СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора по учебной работе

____________ Е.М. Садыкова

«____» _____________ 2014г.


Председатель совета
Заместитель директора по учебно-
методической работе

________________ О.Ю. Нисман

«____» _______________ 2014г.


Составители:

Анциферова М.Б., преподаватель ГБОУ СПО «ПГК»

Соловушкин А.В., преподаватель ГБОУ СПО «ПГК»

Панкратова Л. А., преподаватель ГБОУ СПО «ПГК»


Рецензенты:

Кротова Т.В., преподаватель ГБОУ СПО «ПГК»,

Мезенева О.В., методист ГБОУ СПО «ПГК».


Методические указания по выполнению лабораторных работ и практических занятий являются частью основной профессиональной образовательной программы ГБОУ СПО «Поволжский государственный колледж» по специальности СПО 150415 Сварочное производство и разработаны на основе примерной программы учебной дисциплины «Физика» для специальностей среднего профессионального образования, одобренной и утвержденной Департаментом государственной политики и нормативно-правового регулирования в сфере образования Минобрнауки России от 16 апреля 2008 года.

Методические указания по выполнению лабораторных работ и практических занятий адресованы студентам очной и заочной форм обучения.

Методические указания включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятия, краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме, вопросы для закрепления теоретического материала, задания для лабораторной работы или практического занятия, инструкцию по их выполнению, методику анализа полученных результатов, порядок и образец отчета о проделанной работе.



МП.0730.2013

hello_html_2dd6e6f9.gif


ã ГБОУ СПО «Поволжский государственный колледж»

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ Error: Reference source not found

Лабораторная работа №1 « Исследование движения тела под действием постоянной силы»……………………………………………………………………..............Error: Reference source not found

Лабораторная работа №2 ««Сравнение работы силы с изменением кинетической энергии тела»…………………………………………………………………Error: Reference source not found

Лабораторная работа № 3 «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити»………………………………………………………….Error: Reference source not found7

Лабораторная работа № 4 ««Определение влажности воздуха» Error: Reference source not found3

Лабораторная работа № 5 «Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»…………………………………………………………………...Error: Reference source not found

Лабораторная работа № 6 «Наблюдение роста кристаллов из раствора.»……Error: Reference source not found

Лабораторная работа 7 «Изучение закона Ома для участка цепи».…………42

Лабораторная работа № 8 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления цепи»…………………………………………………………………………………...47

Лабораторная работа№9 «Определение удельного сопротивления реостата»……………………………………………………………………………………53

Лабораторная работа № 10 «Исследование последовательного соединения цепи»…………………………………………………………………………………...58

Лабораторная работа №11 «Исследование последовательного соединения цепи» 64

Лабораторная работа №12 «Изучение явления электромагнитной индукции»………………………………………………………………………………...

Лабораторная работа № 13 «Изучение интерференции и дифракции света»... 77

Лабораторная работа №14 «Определение фокусного расстояния тонкой линзы»…………………………………………………………………………………...85 Лабораторная работа №15 «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»………………………………………………………………………93












ВВЕДЕНИЕ


Уважаемый студент!


Методические указания по дисциплине «ФИЗИКА» по выполнению лабораторных работ и практических занятий созданы Вам в помощь для работы на занятиях, подготовки к ним, правильного составления отчетов.

Приступая к выполнению лабораторной (практической) работы, Вы должны внимательно прочитать цель и задачи занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии примерной программой дисциплины «ФИЗИКА» (для общеобразовательной подготовки), краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме лабораторной работы, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

Все задания к лабораторной работе Вы должны выполнять в соответствии с инструкцией, анализировать полученные в ходе занятия результаты по приведенной методике.

Отчет о лабораторной работе Вы должны выполнить по приведенному алгоритму, опираясь на образец.

Наличие положительной оценки по лабораторным работам необходимо для получения зачета по дисциплине и допуска к экзамену, поэтому, в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за лабораторную работу , Вы должны найти время для ее выполнения или пересдачи.

Внимание! Если в процессе подготовки к практическим занятиям/ лабораторным работам или при решении задач у Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных занятий.

Время проведения дополнительных занятий можно узнать у преподавателя или посмотреть на двери его кабинета.


Желаем Вам успехов!!!





РАЗДЕЛ 1 «Механика»


Тема 1.2 «Движение по окружности. Силы в природе »

Лабораторная работа № 1
«
Исследование движения тела под действием постоянной силы»


Учебная цель: научиться измерять силу трения, действующую на тело, с помощью динамометра.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться измерять коэффициент трения различными способами.

  3. Исследовать зависимость коэффициента трения от массы тела.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Вычислить силу трения и коэффициент трения.

  4. Выяснить, как зависит коэффициент трения от массы тела.

  5. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

    • комплект мультимедийного оборудования.

  2. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • динамометр (с весами);

  • брусок;

  • линейка;

  • опорная поверхность;

  • набор грузов;

  • штатив.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону (рис.1 ).

hello_html_m38b859f0.png

Рис. 1



Сила трения покоя (υ = 0). hello_html_2f37f770.png

Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (Fтр)max. Если внешняя сила больше (Fтр)max, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и, вообще говоря, зависит от относительной скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя. Эта модель силы сухого трения применяется при решении многих простых физических задач.

Опыт показывает, что сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления тела на опору, а следовательно, и силе реакции опоры N

Fтр = (Fтр)max = μN.


Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей. При скольжении сила трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям в сторону, противоположную относительной скорости

Вопросы для закрепления теоретического материала:


  1. Как называют прибор для измерения силы?

  2. Как, с помощью динамометра измерить силу трения покоя и силу трения скольжения?

  3. Какая сила называется силой трения покоя?

  4. Какая сила называется силой трения скольжения?

  5. Как зависит коэффициент трения от массы тела?

  6. Куда направлена сила трения при скольжении тела?

  7. Если μ =1, что это означает?

  8. Если μ =0,001, что это означает?

Задания для лабораторной работы:


  1. Рассчитать коэффициент трения, увеличивая массу груза.

  2. Сравнить значения μ и сделать вывод, как зависит коэффициент трения от массы тела.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:


  1. Откройте тетрадь в клетку, переверните первый лист и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите поля и четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Определите массу бруска.

  4. Положите брусок на горизонтальную опорную поверхность.

  5. Положите на брусок груз. Занесите в таблицу значение массы бруска с грузом.

  6. Прикрепите к бруску динамометр, равномерно тяните его по опорной поверхности. Запишите в таблицу показания динамометра.

  7. Добавьте к первому грузу второй, а затем и третий грузы, каждый раз измеряя силу с которой тянете брусок. Повторите опыты дважды, с третьего пункта инструкции, пока таблица не заполнится.


Таблица 1

опыта

Масса бруска

с грузом

m [кг]

Сила

трения

Fтр [Н]

Коэффициент

трения

µ [1]

Средний коэффициент

трения

µср [1]

Погрешность измерений

δ[%]

1






2





3






Рис. 2.


  1. hello_html_2b96b59d.jpgУкажите на рис.2 силы, действующие на брусок,зарисуйте его в тетрадь.



  1. Вычислите силу трения по приведенной формуле.

hello_html_3679231c.gif

Если hello_html_7c2bc64.gif, то hello_html_m16c67764.gif

  1. Среднее значение коэффициента трения вычисляется одно для всех опытов, а погрешность измерений считается трижды.

hello_html_5fd4ccc3.gifhello_html_71cce69.gif


  1. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  2. Сдайте отчет преподавателю.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:


  1. Если погрешность превышает 10%, значит, вы не правильно измерили массу и силу движущегося тела.

  2. Поверхность, по которому движется тело должна быть гладкой..

  3. Расчеты должны вестись вне рабочей тетради, вы заполняете только таблицу.

  4. Показания округляйте до десятых долей.


Образец отчета по лабораторной работе № 1

Лабораторная работа № 1
«Исследование движения тела под действием постоянной силы»


Учебная цель: научиться измерять силу трения, действующую на тело, с помощью динамометра.

Лабораторное оборудование:

  • динамометр (с весами);

  • брусок;

  • линейка;

  • опорная поверхность;

  • набор грузов;

  • штатив.


опыта

Масса бруска

с грузом

m [кг]

Сила

трения

Fтр [Н]

Коэффициент

трения

µ [1]

Средний коэффициент

трения

µср [1]

Погрешность измерений

δ[%]

1






2





3






hello_html_2b96b59d.jpg

hello_html_3679231c.gif

Если hello_html_7c2bc64.gif, то hello_html_m16c67764.gif



Вывод: можно предположить, что величина коэффициента трения от массы тела…………


Тема 1.3 «Механические колебания и волны »

Лабораторная работа № 2
«
Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити»


Учебная цель: установить, как зависит ускорение свободного падения математического маятника от длины нити.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам работы по измерению ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

  3. Выяснить, как зависит ускорение свободного падения от длины нити.

Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Измерить период колебаний математического маятника.

  4. Рассчитать ускорение свободного падения маятника и сравнить с табличным значением.

  5. Установить, как зависит период колебаний маятника от длины нити.

  6. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • штатив с держателем;

  • грузик ;

  • нить, длинной не менее 1 метра;

  • м


    етровая линейка;
  • секундомер.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити.

Н

Рис.33
а основании многочисленных опытов установлены законы колебания математического маятника.

1. Период колебаний не зависит от массы маятника и амплитуды его колебаний, если угол размаха не превышает 60.

2. Период колебаний математического маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити и обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения:

hello_html_m3ff9b7c.gif

Из этой формулы можно найти ускорение свободного падения.

hello_html_3204383b.gifhello_html_m274c3de4.gif





Рис. 3



Вопросы для закрепления теоретического материала:


  1. Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Измениться ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться песок?

  2. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?

  3. В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна? равна 0?

  4. Наибольшая скорость у шарика в момент, когда он проходит положение равновесия. Каким по модулю и направлению при этом будет ускорение шарика?

  5. Наблюдая за движением шарика в течение одного периода, ответьте на вопрос: будет ли оно равно ускоренным?


Задания для лабораторной работы:

  1. Измерить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

  2. Сделать вывод ,как зависит ускорение свободного падения от длины нити.

  3. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  4. Сдайте отчет преподавателю.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 1 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы № 2, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Начертите таблицу 2:





Таблица 2

Номер опыта

Длина нити lН, м

Длина шарика d, м

Длина маятника l, м

Число полных колебаний n

Время полных колебаний t, с

Период полного колебания Т, с

Ускорение свободного падения g, м/с2

Табличное значение ускорения свободного падения gТ, м/с2

Относительная погрешность





























  1. Поместить штатив с держателем на край стола.

  2. Укрепить свободный конец нити за крючок грузика и зажать нить в держателе (рис. 3).

  3. Измерить ширину грузика линейкой, длину нити линейкой. Найти длину маятника hello_html_m754e0926.gif.

  4. Отклонить грузик на небольшой угол и отпустить. По секундомеру определить время t, за которое маятник совершит n полных колебаний, например 50.

  5. Вычислить период колебания маятника: hello_html_m6ee84a3e.gif.

  6. Используя формулу периода колебаний математического маятника, вычислить ускорение свободного падения.

  7. Опыт повторить 2-3 раза, меняя длину маятника и число полных колебаний.

  8. Найти относительную погрешность и сравнить результат опыта с табличным значением ускорения свободного падения для данной географической широты по формуле.

hello_html_43defd65.gif

  1. Результат измерений и вычислений записать в таблицу 2.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:


  1. В работе можно использовать свинцовый или стальной грузик диаметром 1-4,5 см.

  2. Длину нити измерять от точки прикрепления к штативу до грузика, длину маятника – от точки прикрепления к штативу до края грузика.

  3. Если нет секундомера, можно воспользоваться любым метрономом или часами с секундной стрелкой.

  4. При измерении периода колебаний определить время как можно большего числа колебаний.


Образец отчета по лабораторной работе № 2

Лабораторная работа № 2
«Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити»


Учебная цель: установить, как зависит ускорение свободного падения математического маятника от длины нити.


Лабораторное оборудование:

  • штатив с держателем;

  • грузик ;

  • нить, длинной не менее 1 метра;

  • м


    етровая линейка;
  • секундомер.


Номер опыта

Длина нити lН, м

Длина шарика d, м

Длина маятника l, м

Число полных колебаний n

Время полных колебаний t, с

Период полного колебания Т, с

Ускорение свободного падения g, м/с2

Табличное значение ускорения свободного падения gТ, м/с2

Относительная погрешность






























hello_html_m3ff9b7c.gif; hello_html_m754e0926.gif; hello_html_43defd65.gif


hello_html_3204383b.gifhello_html_m274c3de4.gif; hello_html_m6ee84a3e.gif


Вывод: период математического маятника от длины нити……………………..


Тема 1.2 «Движение по окружности. Силы в природе »


Лабораторная работа №3
«Сравнение работы силы упругости с изменением кинетической энергии тела »


Учебная цель: вычислить работу силы упругости и изменение кинетической энергии тела под действием силы упругости..


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам работы по измерению кинетической энергии тела под действием силы упругости.

  3. Выяснить, как зависит работа силы упругости от кинетической энергии тела.

Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Вычислить работу силы упругости.

  4. Вычислить изменение кинетической энергии тела под действием силы упругости.

  5. Сравнить полученные значения работы и кинетической энергии тела.

  6. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • 2 штатива с держателем;

  • грузик;

  • нить, длиной 50-70 см.;

  • м


    етровая линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

Теорема о кинетической энергии утверждает, что работа силы, приложенной к телу, равна изменению кинетической энергии:

А=Ек1-Ек2=ΔЕк

Для экспериментальной проверки этого утверждения можно вос­пользоваться установкой, изображенной на рисунке 4.

Рис.4

hello_html_m668860f0.jpgВ лапке штатива закрепляют горизонтально динамометр. К его крючку привязывают шар на нити длиной 60—80 см. Па дру­гом штативе на такой же высоте, как и динамометр, закрепляют лапку. Установив шар на краю лапки, штатив вместе с шаром отодвигают от первого штатива на такое расстояние, чтобы на шар действовала сила упругости Fynp со стороны пружины ди­намометра. Затем шар отпускают. Под действием силы упругости шар приобретает скорость hello_html_2ba625b4.gif, его кинетическая энергия изменяется от 0 до hello_html_2709b8cf.gif.

hello_html_4973231e.gif.

Для определения модуля скорости v шара, приобретенной под действием силы упругости Fупр, можно измерить дальность полета s шара при свободном падении с высоты Н:

hello_html_7b49d840.gif, hello_html_11cd56d4.gif.

Отсюда модуль скорости v равен: hello_html_611ad31.gif,

а изменение кинетической энергии равно hello_html_3bba1185.gif.


Сила упругости во время действия на шар по закону Гука изменяется линейно от hello_html_m5bb9dc14.gif до Fynp2=0, среднее значение силы упругости равно

hello_html_d4a07bc.gif.

Измерив деформацию пружины динамометра x, можно вы­числить работу силы упругости: hello_html_m56711c7f.gif.

Задача настоящей работы состоит в проверке равенства
hello_html_m7be693a7.gif, т.е. hello_html_46a5ed60.gif.

Вопросы для закрепления теоретического материала:


  1. Объясните закон сохранения энергии на примерах превращения видов энергий.

  2. Автомобиль, двигавшийся по горизонтальному участку дороги, после выключения двигателя проходит некоторый путь и под действием сил трения останавливается. Кинетическая энергия поступательного движения автомобиля стала равной нулю, а потенциальная энергия не увеличилась. Не означает ли это, что кинетическая энергия автомобиля исчезла бесследно?

  3. Какие факторы влияют на погрешность в расчетах работы?


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. Укрепите на штативах динамометр и лапку для груза на одинаковой высоте Н = 40 см от поверхности стола. Зацепите за крючок динамометра нить с привязанным грузом.

  2. Удерживая груз на лапке, отодвигайте штатив до тех пор, пока показание динамометра станет равным 2 Н. Отпустите груз с лапки и заметьте место его падения на столе. Опыт повторите 2—3 раза и определите среднее значение дальности полета S груза.

  3. Результаты измерений занесите в таблицу 3:

Таблица 3

опыта

Масса груза, кг

Высота Н,м

Дальность,м

hello_html_m6b6a84cf.png

Сила упругости Fупр., Н

Удлинение пружины

Х,м

hello_html_15604dac.png

Относительная погрешность

1









2









3










  1. Измерьте массу груза с помощью весов и вычислите изме­нение кинетической энергии груза под действием силы упругости:

hello_html_3bba1185.gif


  1. Измерьте деформацию пружины динамометра х при силе
    упругости 2 Н. Вычислите работу А силы упругости:

hello_html_m56711c7f.gif

  1. Оцените границы погрешности определения значении из­менения кинетической энергии hello_html_m7838b523.gif и работы А силы упругости.

Динамометр имеет погрешность hello_html_59b11dc3.gif= 0,05H, погрешностьhello_html_m7f941a06.gif=0,02 кг,

hello_html_54ee7b78.gif=0,02hello_html_6c0ec9e4.gif. Относительная погрешность изменения кинетической энергии

hello_html_47834b3f.gif

  1. Сравните полученные значения работы А силы упругости и изменения кинетической энергии hello_html_2e85d6ba.gifЕк шара.

  2. Сделайте вывод.

  3. Сдайте отчет преподавателю.


Образец отчета по лабораторной работе № 3


Лабораторная работа № 3
«Сравнение работы силы упругости с изменением кинетической энергии тела»

Учебная цель: вычислить работу силы упругости и изменение кинетической энергии тела под действием силы упругости.

Лабораторное оборудование и инструменты:

  • 2 штатива с держателем;

  • грузик;

  • нить, длиной 50-70 см.;

  • м


    етровая линейка.


опыта

Масса груза, кг

Высота Н,м

Дальность,м

hello_html_m6b6a84cf.png

Сила упругости Fупр., Н

Удлинение пружины

Х,м

hello_html_15604dac.png

Относительная погрешность

1









2









3











hello_html_3bba1185.gif


hello_html_m56711c7f.gif


hello_html_47834b3f.gif


Вывод:сравнивая работу силы упругости и изменения кинетической энергии можно сказать, что…………………………………...........................................................

РАЗДЕЛ 2 «Молекулярная физика»


Тема 2.2 «Влажность воздуха»

Лабораторная работа № 4
«
Определение влажности воздуха»


Учебная цель: определение относительной влажности воздуха с помощью психрометра.

Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам работы, по определению относительной влажности воздуха

  3. Научиться пользоваться психрометрической таблицей..


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.

Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Измерить с помощью психрометра относительную влажность воздуха.

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • психрометр

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  1. Калькулятор.

  2. Ручка.

  3. Карандаш простой.

  4. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

В атмосфере Земли всегда содержаться водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуются абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность (а) определяется массой водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, т.е. плотность водяного пара.

Абсолютную влажность можно определить по температуре точки росы – температуре, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.

Т

Рис. 4

емпературу точки росы определяют с помощью гигрометра. А затем по таблице «Давление насыщающих паров и их плотность при различных температурах» находят соответствующую температуре точки росы плотность. Найденная плотность и есть абсолютная влажность окружающего воздуха.

Относительная влажность B показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность аот плотности водяного пара насыщающего воздух при данной температуре н:

hello_html_m4d071c75.gif

Относительную влажность воздуха определяют с помощью психрометра (рис.5) Он состоит из сухого влажного термометров. По сухому термометру можно определить температуру окружающего воздуха. По значению смоченного термометра можно определить температуру влажного и по разности показаний установить влажность воздуха с помощью психрометрической таблицы.

hello_html_m25358b45.png







Рис. 5



Психрометрическая таблица для определения относительной влажности воздуха

Таблица 4

Показания сухого термометра

Разность показаний сухого и влажного термометров

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

8

100

87

75

63

51

40

28

18

7




9

100

88

76

64

53

42

31

21

11




10

100

88

76

65

54

44

34

24

14

4



11

100

88

77

66

56

46

36

26

17

8



12

100

89

78

68

57

48

38

29

20

11



13

100

89

79

69

59

49

40

31

23

14

6


12

100

90

79

70

60

51

42

33

25

17

9


14

100

90

80

71

61

52

44

36

27

20

12

5

15

100

90

81

71

62

54

45

37

30

22

15

8

16

100

90

81

71

62

54

45

37

30

22

15

8

17

100

91

82

72

64

55

47

39

32

24

17

10

18

100

91

82

73

64

56

48

41

34

26

20

13

19

100

91

83

74

65

58

50

43

35

29

22

15

20

100

91

83

74

66

59

51

44

37

30

24

18

21

100

92

83

75

67

60

52

46

39

32

26

20

22

100

92

84

77

69

61

54

47

40

34

28

22

23

100

92

85

77

70

61

55

48

42

36

30

24

24

100

92

85

78

71

62

56

49

43

37

31

26

25

100

92

85

78

71

63

57

50

44

38

33

27

26

100

93

86

78

72

64

58

51

45

40

34

29

27

100

93

86

79

72

65

59

52

47

41

36

30

28

100

93

86

79

72

65

59

53

48

42

37

32

29

100

93

86

79

72

66

60

54

49

43

38

33

30

100

93

86

79

73

67

61

55

50

44

39

34


Вопросы для закрепления теоретического материала:

  1. Почему при продувании воздуха через эфир на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?

  2. Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра? При каком условии разность показаний термометра наибольшая?

  3. Температура в помещении понижается, а абсолютная влажность остается прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра?

  4. Сухой и влажный термометры психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?

  5. Почему после жаркого дня роса бывает более обильна?

  6. Почему перед дождем ласточки летают низко?

Задания для лабораторной работы:

  1. Измерить температуру сухого термометра и влажного термометра.

  2. По разности показаний и шкале сухого термометра определить относительную влажность воздуха.

  3. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  4. Сдайте отчет преподавателю.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 3 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы № 4, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Начертите таблицу 5:

Таблица 5

Показание термометров

Разность

показаний термометров

t, 0С

Относительная

влажность воздуха

В, %

сухого t1, 0С

смоченного t2, 0С














  1. Проверить наличие воды в стаканчике психрометра и при необходимости долить ее.

  2. Определить температуру сухого термометра.

  3. Определить температуру смоченного термометра.

  4. Пользуясь психрометрической таблицей 4 определить относительную влажность.

  5. Результаты измерений записать в таблице 5.


Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. Для психрометра лучше использовать дистиллированную воду.

  2. В формуле hello_html_m4d6ff3e6.gif вместо плотности можно взять давление насыщающих паров при комнатной температуре и температуре точки росы.


Образец отчета по лабораторной работе № 4

Лабораторная работа № 4
«Определение влажности воздуха»


Учебная цель: определение относительной влажности воздуха с помощью психрометра.

Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам работы, по определению относительной влажности воздуха

  3. Научиться пользоваться психрометрической таблицей.


Лабораторное оборудование:

  • психрометр.

Показание термометров

Разность

показаний термометров

t, 0С

Относительная

влажность воздуха

В, %

сухого t1, 0С

смоченного t2, 0С














hello_html_m4d6ff3e6.gif


Вывод:с помощью психрометра мы определили……………………..


Тема 2.3 «Агрегатные состояния и фазовые переходы »

Лабораторная работа № 5
«
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»


Учебная цель: определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам работы по расчетк коэффициента поверхностного натяжения..

  3. Выяснить,как зависит коэффициент поверхностного натяжения от количества капель, массы капель, диаметра отверстия.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Рассчитать поверхностное натяжение воды методом отрыва капель.

  4. Сравнить расчетные показания с табличным значением воды и сделать вывод.

  5. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • бюретка с краном;

  • весы учебные с разновесом;

  • сосуд с водой;

  • сосуд для сбора капель;

  • микрометр;

  • набор игл.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

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

Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию, сокращается. При этом совершается работа hello_html_7e99b0f0.gif, где - коэффициент пропорциональности (выражается в Дж/м2 или Н/м), называемый поверхностным натяжением.

hello_html_m396dc89.gif, где

F – сила поверхностного натяжения,

l длина границы поверхностного слоя жидкости.

Поверхностное натяжение можно определить различными методами.

1. Метод отрыва капель.

Оhello_html_m11b5aeb8.gifпыт осуществляют с бюреткой, в которой находится исследуемая жидкость (рис. 6). Открывают кран бюретки так, чтобы из бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести ее P = mkg; равна силе поверхностного натяжения, граница свободной поверхности – окружность шейки капли (АВ на рис. 4).

Следовательно

hello_html_m3e2d2302.gifhello_html_262a4f91.gif

Опыт показывает, что dш.к.=0,9 dб ,

где dб - диаметр канала узкого конца бюретки.


Вопросы для закрепления теоретического материала:

  1. Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости?

  2. Почему и как зависит поверхностное натяжение от темпера­туры?

  3. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой – с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

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

  5. Изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше?

  6. Почему в варианте 1: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель?


Задания для лабораторной работы:

  1. Взвесить разное количество капель воды с помощью весов с разновесами.

  2. Рассчитать коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

  3. Сравнить с табличным значением поверхностного натяжения воды.

  4. Оформить отчет.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 5 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы № 6, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Начертите таблицу 1:

Таблица 6

Номер опыта

Масса

Число капель,

n

Диаметр канала бюретки

dб, м

Поверхностное натяжение,

, Н/м

Среднее значение поверхностного натяжения,

ср, Н/м

Табличное6 значение поверхностного натяжения, таб, Н/м

Относительная погрешность, , %

пустого сосуда, m1, кг

сосуда с каплями,

m2, кг

капель,

m, кг

1.










2.










3.











  1. Собрать установку по рис. 6 и наполнить бюретку водой.

  2. Измерить диаметр канала узкого конца бюретки.

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

  4. Подставить под бюретку сосуд, в котором была вода, и, плавно открывая кран, добиться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через 1 – 2 с).

  5. Под бюретку с отрегулированными каплями подставить взвешенный сосуд и отсчитать 100 капель.

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

  7. Результаты измерений и вычислений записать в табл. 6.

  8. Вычислить поверхностное натяжение по формуле

hello_html_m79f976db.gif

  1. Опыт повторить 2 раза с другим количеством капель.

  1. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  1. Сдайте отчет преподавателю.


Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. Для опыта рекомендуется использовать дистиллированную или хорошо прокипяченную воду.

  2. В качестве сосуда с водой удобно взять мензурку, имеющую отлив.

  3. Чтобы при падении капель вода в сосуде не разбрызгивалась, конец трубки расположите близко от сосуда.

  4. При повторном измерении взять 50—100 капель больше в зависимости от диаметра узкого конца бюретки.

  5. Для проведения опыта можно использовать воронку (или трубку) с пипеткой; стеклянный резервуар пипетки соединить с воронкой (трубкой) резиновой трубкой с зажимом.






Образец отчета по лабораторной работе № 5


Лабораторная работа № 5

«Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»

Учебная цель: определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель.

Лабораторное оборудование и инструменты:

  • бюретка с краном;

  • весы учебные с разновесом;

  • сосуд с водой;

  • сосуд для сбора капель;

  • микрометр;

  • набор игл.

Номер опыта

Масса

Число капель,

n

Диаметр канала бюретки

dб, м

Поверхностное натяжение,

, Н/м

Среднее значение поверхностного натяжения,

ср, Н/м

Табличное6 значение поверхностного натяжения, таб, Н/м

Относительная погрешность, , %

Пустого сосуда, m1, кг

Сосуда с каплями,

m2, кг

Капель,

m, кг

1.










2.










3.











hello_html_m3e2d2302.gifhello_html_262a4f91.gif;hello_html_m79f976db.gif

Вывод: …………………………………………………………………….

как зависит коэффициент поверхностного натяжения от числа капель, массы капель и диаметра бюретки


Тема 2.3 «Агрегатные состояния и фазовые переходы »

Лабораторная работа № 6
«Наблюдение роста кристаллов из раствора»


Учебная цель: исследовать процесс плавления и кристаллизации твердого тела и научиться измерять температуру плавления вещества.

Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам работы по измерению температуры плавления вещества.

  3. Выяснить, при какой температуре вещество плавиться и кристаллизуется.

Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Определить температуру плавления вещества.

  4. Определить температуру отвердевания вещества.

  5. Построить график.

  6. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):

  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • пробирка с зеленым веществом;

  • держатель;

  • термометр;

  • сосуд с горячей водой;

  • часы;

  • салфетка.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое. При нагревании увеличивается температура вещества, и возрастает скорость теплового движения частиц, при этом увеличивается внутренняя энергия тела.

Когда температура твердого тело достигает температуры плавления, кристаллическая решетка твердого вещества начинает разрушаться. Расплавленное вещество обладает большим запасом внутренней энергии, чем в твердом состоянии.  Оставшаяся часть теплоты плавления расходуется на совершение работы по изменению объема тела при его плавлении.

При плавлении объем большинства кристаллических тел увеличивается (на 3-6%), а при отвердевании уменьшается. Но, существуют вещества, у которых при плавлении объем уменьшается, а при отвердевании - увеличивается. К ним относятся, например, вода и чугун, кремний и некоторые другие. . Именно поэтому лёд плавает на поверхности воды, а твердый чугун - в собственном расплаве.

Кhello_html_43b87527.pngоличество теплоты, необходимой для плавления вещества, равно произведению удельной теплоты плавления на массу данного вещества. (рис.7)

Рис.7

Удельная теплота плавления показывает, какое кол теплоты необходимо для полного превращения 1 кг вещества из твердого состояния в жидкое, взятого при темп плавленияЕдиницей удельной теплоты плавления в СИ служит 1Дж/кг.

В процессе плавления температура кристалла остается постоянной. Эта температура называется температурой плавления. У каждого вещества своя температура плавления. Температура плавления для данного вещества зависит от атмосферного давления.

У кристаллических тел при температуре плавления можно наблюдать вещество одновременно в твердом и жидком состояниях. При нормальных условиях кристаллизация начинается при той же температуре, что и плавление. Однако существуют вещества (смола, стекло), которые не имеют кристаллического строения. Они называются аморфными(«бесформенные»). Для того чтобы их расплавить, не требуется дополнительной теплоты, и процесс плавления идет, как и обычное нагревание, с постоянным ростом температуры. Их превращение в жидкость происходит путем постепенного размягчения.

Таблица температур плавления:

Вещество

Температура
плавления,
°С

Этиловый спирт

-115

Ртуть

-39

Подсолн. масло

-17

Вода

0

Канифоль

60

Воск

62

Олово

232

Свинец

327

Серебро

962

Золото

1064

Медь

1085

Железо

1539

Вольфрам

3421



Вопросы для закрепления теоретического материала:

  1. Что называется изотропией и анизотропией?

  2. Чем кристаллы отличаются от аморфных тел?

  3. Почему не меняется температура в момент плавления кристалллического вещества?

  4. Рассчитайте количество теплоты плавления льда массой 50 грамм.

  5. Для цоколя в лампе освещения принесли железо и вольфрам. Какой материал выберете вы?( Ответ поясните).

Задания для лабораторной работы:

  1. Измерить температуру плавления вещества через каждую минуту времени.

  2. Измерить температуру отвердевания вещества через каждую минуту времени.

  3. По данным показаниям построить график.

  4. Сделать вывод, отступив 4 клетки снизу от рамки.

  5. Оформить отчет.

Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 5 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы № 6, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Начертите таблицу 7:








Таблица7

Время,с
















Температура,tC
















Время, с
















Температура,tC

















  1. Пробирку с исследуемым веществом опустите в стакан с горячей водой и наблюдайте за его плавлением.

  2. Когда кристаллы полностью расплавятся, извлеките пробирку из стакана, удалите из стакана излишки горячей воды, оставив немного меньше половины первоначального количества жидкости.

  3. После этого снова опустите пробирку в стакан и установите в пробирку термометр. С интервалом в 1 минуту измеряйте температуру вещества в пробирке и записывайте результаты измерений в таблицу.

  4. Наблюдайте за состоянием вещества. Когда вещество затвердеет, а температура понизится до 50. С, извлеките пробирку с термометром из стакана, удалите из стакана остывшую воду, налейте почти полный стакан горячей воды, поместите в стакан пробирку с застывшим веществом и вплавленным термометром, продолжите измерения температуры с прежним интервалом времени – 1 минута.

  5. Данные измерений заносите в таблицу. Наблюдайте за плавлением вещества. Измерения имеет смысл продолжать, пока вещество не расплавится, а температура не поднимется примерно до 70С.

  6. После заполнения таблицы, постройте график процесса кристаллизации и плавления вещества.

hello_html_m4bfe804f.gif















  1. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  1. Сдайте отчет преподавателю.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. Соблюдайте технику безопасности при работе с горячей водой! Не расплескивайте воду при переливании.

  2. Графики строить обязательно соблюдая масштаб и только карандашом.

  3. Время измерения между опытами составляет 1 минута не меньше.







Образец отчета по лабораторной работе № 6

«Наблюдение роста кристаллов из раствора»

Учебная цель: исследовать процесс плавления и кристаллизации твердого тела и научиться измерять температуру плавления вещества.

Лабораторное оборудование и инструменты:

  • пробирка с зеленым веществом;

  • держатель;

  • термометр;

  • сосуд с горячей водой;

  • часы;

  • салфетка

Время, с
















Температура,tC
















Время, с
















Температура ,tC
















hello_html_2b88fac0.gif















Вывод:…………………………………

При какой температуре плавится и кристаллизуется данное вещество?

РАЗДЕЛ 3 «Электродинамика»

Тема 3.2 «Постоянный электрический ток»

Лабораторная работа № 7
«Изучение закона Ома для участка цепи»


Учебная цель: установить зависимость силы тока в проводнике от напряжения на его концах.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам сборки электрических цепей постоянного тока.

  3. Выяснить, как зависит сила тока от напряжения в цепи постоянного тока.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.



Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи, измерить ток и напряжение на концах проволочного сопротивления, построить график.

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):

  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • источник питания;

  • низковольтная лампа на подставке или проволочный резистор;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы


Когда по какому-либо участку цепи протекает ток, то между силой тока и напряжением для этого участка существует определенная функциональная зависимость, которую называют вольт–амперной характеристикой (см. рис.8).




hello_html_m2eb6c69e.gif

Рис. 8.

Для металлического проводника вольт-амперная характеристика показывает, что между I и U существует прямая пропорциональная зависимость.

I = gU

Коэффициент пропорциональности носит название g – проводимость участка цепи.

В 1826 году немецкий физик Георг Ом сформулировал закон.

Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи без ЭДС прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

I = U/R

R – электрическое сопротивление, которое характеризует противодействие электрическому току в проводнике. Оно обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц.


Вопросы для закрепления теоретического материала:


  1. Для чего предназначен реостат?

  2. Как на схемах электрических цепей изображают реостат?

  3. Как зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах проводника?

  4. Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения?

  5. При напряжении на концах участка цепи, равном 4 В, сила тока в проводнике 0,8 А. Каким должно быть напряжение, чтобы в этом же проводнике сила тока была 0,4 А?

  6. При напряжении на концах проводника 3 В сила тока в проводнике 1 А. Какой будет сила тока в проводнике, если напряжение на его концах увеличится до 6 В?

Задания для лабораторной работы:


  1. Собрать электрическую цепь, состоящую из источника питания, амперметра, реостата, проволочного сопротивления и ключа, соединив все приборы последовательно. К зажимам проволочного сопротивления подключите вольтметр для измерения напряжения. Начертить схему цепи.

  2. При помощи реостата довести напряжение на зажимах проволочного сопротивления до 1 В, затем до 2 В и до 3 В, измерить показания амперметра и вольтметра.

  3. Изобразить график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на концах этого проводника.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:


  1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 6 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы № 7, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Начертите таблицу 8:

Таблица 8

Физическая величина

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Напряжение




Сила тока





  1. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника питания, амперметра, реостата, проволочного сопротивления и ключа, соединив все приборы последовательно. К зажимам проволочного сопротивления подключите вольтметр для измерения напряжения.

  2. Начертите схему цепи в тетрадь.

  3. Замкните цепь и при помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного сопротивления до 1 В , затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока, напряжение и результаты записывайте в таблицу 8.

  4. На рисунке изобразите график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на концах этого проводника.

  5. На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложите напряжение в вольтах, а по вертикальной - силу тока в амперах.

  6. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  7. Сдайте отчет преподавателю.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов.

  2. Для построения графика используйте масштаб: 1В=2 клетки и 1А=2 клетки.

  3. Показания приборов округляйте до десятых долей.

Образец отчета по лабораторной работе № 7


Лабораторная работа № 7

«Изучение закона Ома для участка цепи».


Учебная цель: установить зависимость силы тока в проводнике от напряжения на его концах.


Лабораторное оборудование:

  • источник питания;

  • низковольтная лампа на подставке или проволочный резистор;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода.


Физическая величина

1

2

3

Напряжение




Сила тока




hello_html_m480b7a8b.gifhello_html_50f92774.png










6


Вывод: …………………………………………………………………… …

Как зависит сила тока от напряжения?



Тема 3.2 «Постоянный электрический ток»


Лабораторная работа № 8
«Определение ЭДС и внутреннего сопротивления полной цепи»


Учебная цель: исследовать и рассчитать ЭДС и внутреннее сопротивление полной цепи постоянного тока.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам сборки электрических цепей постоянного тока.

  3. Уметь рассчитывать основные величины в полной электрической цепи.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи, измерить ток в цепи, меняя сопротивление резистора.

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • источник питания;

  • набор резисторов;

  • реостат ползунковый;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы


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

При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних сил, превращается в энергию источника тока. При замыкании электрической цепи запасенная в источнике тока энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней и внутренней частях цепи с сопротивлениями соответственно R (сопротивление всей цепи – внешнее) и r (сопротивление самого источника – внутреннее).

Величина, численно равная работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единичного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока ε:

hello_html_m227d67a5.gif

В системе СИ ЭДС выражается в вольтах (В).

Электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника тока можно определить экспериментальным путем.


Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

  1. Какова физическая суть электрического сопротивления?

  2. Какова роль источника тока в электрической цепи?

  3. Каков физический смысл ЭДС?

  4. Запишите формулы ЭДС и напряжения постоянного тока. Объясните, в чем различие этих величин?

  5. От чего зависит напряжение на зажимах источника тока?

Задания для лабораторной работы:


  1. Сhello_html_m4c33de1e.gifобрать электрическую цепь по схеме на рис. 9.

  2. Измерить силу тока в цепи, меняя сопротивление резистора в цепи.

  3. Решить систему уравнений и найти значения ЭДС и внутреннего сопротивления полной цепи.

Рис.9

Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. Определите цену деления шкалы амперметра.

  2. В тетради для лабораторных работ запишите название лабораторной работы, цель работы, оборудование, зарисуйте схему цепи.

  3. Составьте электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 9, установив в цепи резистор с известным сопротивлением.


  4. Замкните ключ и снимите показания амперметра.
  5. Разомкните ключ. Замените резистор на другой резистор. Замкните цепь и вновь снимите показания амперметра.

  6. Опыт (п. 4) повторите с третьим резистором.

  7. Результаты измерений подставьте в уравнение:

hello_html_m701bb13f.gif

Для решения составим системы уравнений:

hello_html_m547b5148.gifhello_html_52dbc098.gif

hello_html_c905f73.gif

hello_html_c905f73.gifhello_html_52dbc098.gif

hello_html_11556d78.gif

hello_html_m547b5148.gifhello_html_52dbc098.gif

hello_html_11556d78.gif

После решения систем уравнений получаем:

hello_html_m4025b4ca.gif

hello_html_252d3ed9.gif

hello_html_331b3d97.gif

hello_html_4399381a.gif

hello_html_m44fbdeb4.gif

hello_html_m12ca7bd0.gif


  1. Определите среднее значения найденных величин rср. и εср.

  2. Определите относительную погрешность методом среднего арифметического.

  3. Результаты измерений, вычислений занесите в таблицу 9.

Таблица 9

опыта

Сопротивление резистора, R, Ом

Сила тока, I, А

Внутреннее сопротивление, r, Ом

ЭДС, ε, В

Среднее значение внутреннего сопротивления, r, Ом

Среднее значение ЭДС, εср., В

Относительная погрешность внутреннего сопротивления, =r/rср

Относительная погрешность ЭДС, =ε/εср


























  1. Запишите вывод.

  2. Сдайте отчет преподавателю.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов.

  2. Показания приборов округляйте до десятых долей.

  3. Таблицу и схему рисуйте карандашом.

  4. При работе с аккумуляторами необходимо учитывать, что их внутреннее сопротивление очень мало. Поэтому лучше брать несколько таких источников тока и составить из них батарею.

  5. Работу удобно выполнять, используя в качестве источника тока батарейку карманного фонаря.

    Рис.9

Образец отчета по лабораторной работе № 8

Лабораторная работа № 8

«Определение ЭДС и внутреннего сопротивления полной цепи»

Учебная цель: исследовать и рассчитать ЭДС и внутреннее сопротивление полной цепи постоянного тока.

Лабораторное оборудование:

  • источник питания;

  • набор сопротивлений;

  • реостат ползунковый;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода

опыта

Сопротивление резистора, R, Ом

Сила тока, I, А

Внутреннее сопротивление, r, Ом

ЭДС, ε, В

Среднее значение внутреннего сопротивления, r, Ом

Среднее значение ЭДС, εср., В

Относительная погрешность внутреннего сопротивления, =r/rср

Относительная погрешность ЭДС, =ε/εср


























hello_html_m6e0807b8.gif

hello_html_m547b5148.gifhello_html_52dbc098.gif

hello_html_c905f73.gif

hello_html_c905f73.gifhello_html_52dbc098.gif

hello_html_11556d78.gif

hello_html_m547b5148.gifhello_html_52dbc098.gif

hello_html_11556d78.gif

После решения систем уравнений получаем:

hello_html_m4025b4ca.gif

hello_html_252d3ed9.gif

hello_html_331b3d97.gif

hello_html_4399381a.gif

hello_html_m44fbdeb4.gif

hello_html_m12ca7bd0.gif




Вывод:…………………………………………………………………

Соответствует учебной цели.

Тема 3.2 «Постоянный электрический ток»

Лабораторная работа № 9
«Определение удельного сопротивления проводника»


Учебная цель: научиться определять удельное сопротивление проводников из определенного материала.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Уметь рассчитывать удельное сопротивление в электрической цепи.

  3. Научиться правильно применять расчетное значение удельного сопротивления для различных электрических цепей.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Рассчитать удельное сопротивление реостата и нихромовой проволоки.

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • реостат ползунковый;

  • испытуемая проволока;

  • омметр;

  • микрометр.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы


Одной из характеристик проводника является удельное электрическое сопротивление ρ – физическая величина, равная отношению произведения сопротивления проводника на его площадь поперечного сечения к длине проводника.

Для однородного цилиндрического проводника с сопротивлением R, длиною l и площадью поперечного сечения S:

hello_html_7eb5e91a.gif

В СИ выражается в Ом.м.

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 (см. рис.10).

hello_html_m1b3cf2b2.jpg

Рис. 10


Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

  1. Почему удельное сопротивление проводника зависит от рода материала его?

  2. Зависит ли удельное сопротивление от температуры?

  3. Удельное сопротивление фехраля 1,1.10-6 Ом.м. Что это значит? Где можно использовать такой материал?

  4. Назовите известные Вам методы определения сопротивления резистора.

  5. Как изменится напряжение на участке ОВ электрической цепи (см. рис.10), если медную проволоку на этом участке заменить никелиновой? Определить сопротивление и длину медной проволоки массой 89 г и сечением 0,1 мм2.

hello_html_62752e9.gif

Рис. 11

Задания для лабораторной работы:


  1. Измерить сопротивление всей обмотки реостата.

  2. Определить площадь поперечного сечения реостата и длину обмотки реостата.

  3. Найти удельное сопротивление реостата.

  4. Сравнить полученный результат с табличным результатом.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:


  1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 8 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему лабораторной работы, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Начертите таблицу 10:

Таблица 10

Номер опыта

Сила тока, I, А

Напряжение, U, В

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 реостата. S, м2

Удельное сопротивление, p, Ом м

Табличное значение удельного сопротивления pтаб, Ом м

Относительная погрешность

1












2












3













  1. Если нет микрометра, то диаметр проволоки d определить из соотношения d = L/n, где n – число витков реостата; L - длина обмотки реостата.

  1. Омметром измерьте сопротивление всей обмотки реостата.

  2. Штангенциркулем измерить диаметр D керамического цилиндра реостата. Подсчитать число витков n, задействованных в цепи и определить длину проволоки по формуле l = πDn.

  3. Микрометром измерить диаметр проволоки d и определить площадь поперечного сечения по формуле hello_html_695c0b70.gif.

  4. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 10.

  5. Удельное сопротивление рассчитывается по формуле hello_html_7eb5e91a.gif.

  6. Повторить опыт с разным количеством витков реостата (уменьшить в 2 раза, в 3 раза).

  7. Учитывая, что провод реостата изготовлен их нихрома, сравнить результат опыта с табличным значением удельного сопротивления нихрома и определить относительную погрешность по формуле:

hello_html_33867b25.gif

Сделайте вывод, сдайте отчет преподавателю.



Методика анализа результатов, полученных
в ходе лабораторной работы:


  1. Значения округляйте до десятых долей.

  2. Таблицу и схему чертите карандашом.

  3. В тетради для лабораторных работ расчеты не пишутся, результаты заносятся в таблицу 10.

  1. В выводе необходимо учесть справедливость расчетных формул.

  2. Если результаты не совпадают с табличными значениями, значит необходимо снова измерить показания приборов.


Образец отчета по лабораторной работе № 9


Лабораторная работа № 9

«Определение удельного сопротивления проводника»


Учебная цель: научиться определять удельное сопротивление проводников из определенного материала с помощью ползункового реостата.

Лабораторное оборудование:

  • реостат ползунковый;

  • омметр;

  • микрометр.

Номер опыта

Сила тока, I, А

Напряжение, U, В

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 реостата. S, м2

Удельное сопротивление, p, Ом м

Табличное значение удельного сопротивления

pтаб, Ом м

Относительная погрешность

1







1*10hello_html_m76dcaf4f.gif



1*10hello_html_m2144ab30.gif


2







1*10hello_html_m76dcaf4f.gif



1*10hello_html_m2144ab30.gif


3







1*10hello_html_m76dcaf4f.gif



1*10hello_html_m2144ab30.gif



d = L/n, hello_html_695c0b70.gif

hello_html_7eb5e91a.gifl = πDn.

hello_html_2b01cd8.gif



Вывод:………………………………………………………………..

Из какого материала изготовлен проводник реостата?


Тема 3.2 «Постоянный электрический ток»

Лабораторная работа № 10
«Исследование последовательного соединения проводников»

Учебная цель: исследование и расчет последовательного соединения проводников.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам сборки электрических цепей постоянного тока.

  3. Уметь рассчитывать основные величины в электрической цепи.

  4. Уметь измерять основные параметры постоянного тока при последовательном соединении резисторов.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи, измерить основные параметры в цепи при последовательном соединении.

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • источник питания;

  • набор резисторов;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы


Потребители электрической энергии – электрические лампочки, электронагревательные приборы, провода и т.п. – обладают определенным сопротивлением, поэтому их часто называют “проводниками” или резисторами. Обычно электрическая цепь состоит из нескольких резисторов, соединенных последовательно, параллельно или смешанно. Для простоты расчета электрических цепей все резисторы мысленно заменяют одним, при включении которого режим цепи не нарушается, т.е. сила тока и напряжение остаются прежними. Сопротивление этого резистора называют эквивалентным (общим) полному сопротивлению нескольких резисторов, образующих цепь.

При последовательном соединении проводников:

  • сила тока во всех проводниках одинакова: I1 = I2 = I;

  • общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR,

  • общее сопротивление R проводников R1 и R2 равно сумме их сопротивлений: R = R1 + R2.


Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

  1. Обучающийся при измерении напряжения на лампочке включил по ошибке амперметр вместо вольтметра. Что при этом произойдет?

  2. Изменятся ли показания вольтметра, если в участок, состоящий из несколько последовательно соединенных резисторов, добавить еще один?

  3. Что изменилось на данном участке цепи, если включенный последовательно с ним амперметр показал увеличение силы тока?

  4. Какое соединение называется последовательным?

  5. Запишите законы последовательного соединения проводников.

  6. Единицы измерения

a) силы тока,

b) напряжения,

c) сопротивления.

  1. Как изменятся показания амперметра и вольтметра на рис.12 при перемещении ползунка реостата вверх, вниз?


hello_html_49be9943.png

Рис. 12

Задания для лабораторной работы:

  1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис. 12.

  2. Измерить силу тока в цепи, напряжения на резисторах, сопротивления с помощью измерительных приборов.

  3. Проверить все соотношения по формулам последовательного соединения проводников:

I1 = I2 = I; U = U1 + U2 = I (R1 + R2) = IR; R = R1 + R2.


hello_html_m4fdef3d2.gif

Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. В тетради для лабораторных работ запишите название лабораторной работы, цель, оборудование, зарисуйте схему цепи.

  2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 13.

  3. После проверки электрической цепи преподавателем цепь замкните и измерьте напряжение на отдельных резисторах. Для этого надо прикоснуться наконечниками проводов, идущих от вольтметра, к клеммам резисторов.

  4. Измерьте напряжение на концах всей группы резисторов (участок АВ).

  5. Проверьте соотношение UАВ = U1 + U2 .

  6. По формуле I = U/R вычислите силу тока в каждом резисторе и сравните ее с показанием амперметра.

  7. Омметром определите эквивалентное сопротивление RЭКВ = RАВ. Проверьте справедливость формулы: R ЭКВ = R1 + R2 .

  8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 11.

  9. Все расчетные формулы запишите в тетрадь для лабораторных работ.






Таблица11

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

Сила тока, А

R1

R2

RЭКВ

U1

U2

UАВ

I1

I2

IОБЩ











  1. Сделайте выводы и сдайте отчет преподавателю.


Методика анализа результатов, полученных
в ходе лабораторной работы:


  1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов.

  2. Показания приборов округляйте до десятых долей.

  3. Таблицу и схему рисуйте карандашом.

  4. Чтобы обеспечить более плотный контакт, целесообразно использовать для вольтметра провода, имеющие с одной стороны клеммы с зажимами.

  5. В тетради для лабораторных работ расчеты не пишутся, результаты заносятся в таблицу.



Образец отчета по лабораторной работе № 10

Лабораторная работа № 10
«Исследование последовательного соединения проводников»


Учебная цель: исследование и расчет последовательного соединения проводников.


Лабораторное оборудование:

  • источник питания;

  • набор сопротивлений;

  • реостат ползунковый;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода;

  • омметр.


hello_html_53f706cf.gif

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

Сила тока, А

R1

R2

RЭКВ

U1

U2

UАВ

I1

I2

IОБЩ










UАВ = U1 + U2

I = U/R

R ЭКВ = R1 + R2


Вывод: ..............................................................................................

Совпадают ли показания приборов с вашими расчетами?


Тема 3.2 «Постоянный электрический ток»

Лабораторная работа №11
«Исследование параллельного соединения проводников»


Учебная цель: исследование и расчет параллельного соединения проводников.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться навыкам сборки электрических цепей постоянного тока.

  3. Уметь рассчитывать основные величины в электрической цепи.

  4. Уметь измерять основные параметры постоянного тока при параллельном соединении резисторов.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи, измерить основные параметры в цепи при параллельном соединении резисторов.

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • источник питания;

  • набор резисторов;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы


Потребители электрической энергии – электрические лампочки, электронагревательные приборы, провода и т.п. – обладают определенным сопротивлением, поэтому их часто называют “проводниками” или резисторами. Обычно электрическая цепь состоит из нескольких резисторов, соединенных последовательно, параллельно или смешанно. Для простоты расчета электрических цепей все резисторы мысленно заменяют одним, при включении которого режим цепи не нарушается, т.е. сила тока и напряжение остаются прежним. Сопротивление этого резистора называют эквивалентным (общим) полному сопротивлению нескольких резисторов, образующих цепь.

При параллельном соединении:

  • напряжения U1 и U2 в обоих проводниках одинаковы:

U1 = U2 = U.

  • общий ток I, протекающий по обоим проводникам, равен сумме токов в отдельных ветвях цепи:

I = I1 + I2.

  • Общее сопротивление R параллельно соединенных проводников рассчитывается по формуле:

hello_html_786cd0d8.gif



Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

  1. Восемь резисторов соединили по два последовательно в четыре параллельные ветви. Начертить схему соединения.

  2. Потребители электрической энергии соединены так, как показано на рис. 9.

hello_html_d39a3ad.gifFrame12

Определить эквивалентное сопротивление в этом случае, если
R1 = R2 = R3 = 12 Ом, R4=4 Ом, R5 = R6 = 40 Ом.

  1. Изменятся ли показания вольтметра, если в участок, состоящий из несколько параллельно соединенных резисторов, добавить еще один?

  2. Как включены 10 ламп для освещения трамвайного вагона, рассчитанных на напряжение 120 В? Напряжение в трамвайной сети 600 В.

Задания для лабораторной работы:

  1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис.14.

  2. Измерить силу тока в цепи, меняя подключения в ветвях резисторов с амперметром.

  3. Проверить все соотношения по формулам параллельного соединения проводников:

I = I1 + I2;

hello_html_m597baeec.gif.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы.


  1. В тетради для лабораторных работ запишите название лабораторной работы, цель работы, оборудование, зарисуйте схему цепи на рис.15

  2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис.15. После проверки цепи преподавателем

ключ замкните, с помощью реостата установите силу тока в цепи 1,5 – 2 А.

рис.15hello_html_52b5a7ff.gif





  1. При подключении клемм амперметра так, как показано на рис. 11, прибор показывает ток первого резистора (I1).

hello_html_5c3ad07d.gifFrame13


  1. При подключении клемм, как показано на рис.12, амперметр показывает ток на втором резисторе (I2).

hello_html_5d4ad2c.gif

А

Frame15
  1. При подключении резисторов так, как показано на рисунке 13, определяем ток в обоих резисторах (Iобщ).

hello_html_m2f1d527c.gifFrame16


  1. Проверьте соотношение I = I1 + I2.

  2. О

    I1

    мметром измерьте сопротивление разветвления (эквивалентное сопротивление) R экв.
  3. Проверьте справедливость формулы hello_html_m597baeec.gif.

  4. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 6.

Таблица 12

Сопротивление, Ом

Напряжение

UАВ, В

Сила тока, А

R1

R2

RЭКВ


I1

I1

IОБЩ






















  1. Сделайте вывод и сдайте отчет преподавателю.


Методика анализа результатов, полученных
в ходе лабораторной работы:


  1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов.

  2. Показания приборов округляйте до десятых долей.

  3. Таблицу и схему чертите карандашом.

  4. Чтобы обеспечить более плотный контакт, целесообразно использовать для вольтметра провода, имеющие с одной стороны клеммы с зажимами.

  5. В тетради для лабораторных работ расчеты не пишутся, результаты заносятся в таблицу.

  6. В выводе необходимо учесть справедливость расчетных формул.

  7. Если результаты не совпадают, значит необходимо снова измерить показания приборов.






Образец отчета по лабораторной работе № 11


Лабораторная работа № 11


«Исследование параллельного соединения проводников»


Учебная цель: исследование и расчет параллельного соединения проводников.

Лабораторное оборудование:

  • иhello_html_8d340e4.gifсточник питания;

  • набор сопротивлений;

  • реостат ползунковый;

  • ключ;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • соединительные провода.


hello_html_500143cb.gif


hello_html_544dae0.gifI = I1 + I2


hello_html_3124f762.gifhello_html_m597baeec.gif


Сопротивление, Ом

Напряжение

UАВ, В

Сила тока, А

R1

R2

RЭКВ


I1

I1

IОБЩ









Вывод:……………………………………………………………….

Совпадают ли показания приборов с вашими расчетами?

Тема 3.3 « Магнитное поле»

Лабораторная работа № 12
«Исследование явления электромагнитной индукции»


Учебная цель: изучить явление намагничивания железа с помощью возникновения электромагнитной индукции в проводнике.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться определять направление магнитного поля с помощью магнитной стрелки.

  3. Уметь определять намагниченность материала.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи.

  4. Меняя постоянный ток на переменный ток, определить намагниченность железа.

  5. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):


  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • источник питания с выходом постоянного и переменного токов;

  • ключ;

  • магнитная стрелка;

  • железный гвоздь и стальная игла;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • реостат;

  • спиртовка;

  • соединительные провода.

  1. Рабочая тетрадь в клетку.

  2. Калькулятор.

  3. Ручка.

  4. Карандаш простой.

  5. Чертежные принадлежности: линейка.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи).

Магнитное поле токов принципиально отличается от электрического поля. Магнитное поле, в отличие от электрического поля, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи).

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности hello_html_m348b0047.gif электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции hello_html_m57101d5d.gif. Вектор магнитной индукции hello_html_e354522.gif определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

За положительное направление вектора hello_html_e354522.gif принимается направление от северного полюса N к южному полюсу S магнитной индукции, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Таким образом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора hello_html_m50112a77.gif. Аналогично силовым линиям в электростатике, можно построить линии магнитной индукции, в каждой точке которых вектор hello_html_e354522.gif направлен по касательной. Пример линий магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током приведен на рис. 16.

hello_html_31b6c74f.gif

Рис. 16


Магнитное поле не имеет источников – магнитных зарядов. Силовые поля, обладающие этим свойством, называются вихревыми.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция hello_html_787e8d54.gif магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции hello_html_787e8d54.gif0 магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью:

hello_html_m577691c0.png

Слабо-магнитные вещества делятся на две большие группы – парамагнетики и диамагнетики. Они отличаются тем, что при внесении во внешнее магнитное поле парамагнитные образцы намагничиваются так, что их собственное магнитное поле оказывается направленным по внешнему полю, а диамагнитные образцы намагничиваются против внешнего поля. Поэтому у парамагнетиков μ > 1, а у диамагнетиков μ < 1. Отличие μ от единицы у пара- и диамагнетиков чрезвычайно мало

Вещества, способные сильно намагничиваться в магнитном поле, называются ферромагнетиками. Магнитная проницаемость ферромагнетиков по порядку величины лежит в пределах 102–105. К рассматриваемой группе относятся четыре химических элемента: железо, никель, кобальт, гадолиний.

Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (так называемая температура или точка Кюри), выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком.


Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:


  1. Катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса – северный и …

  2. Магнитные линии магнитного поля катушки с током являются кривыми. Вне катушки они направлены …

  3. Катушка с железным сердечником внутри называется…

  4. Почему изменяется магнитное поле вблизи магнита при приближении к нему железного сердечника?

  5. Изменяется ли магнитное действие катушки, если внутрь ввести железный сердечник? Если изменяется, то как?


Задания для лабораторной работы:


  1. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника постоянного тока, ключа, реостата, амперметра, катушки, подключенному к катушке вольтметру.

  2. Проведите опыты с железным сердечником, вставленным в катушку и стальной иглой, висящей на нити.

  3. Иглу необходимо нагреть с помощью спиртовки и измерить намагниченность иглы после нагревания.

  4. Подключите источник постоянного и переменного тока.

  5. Сравните результаты намагничивания.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:


  1. В тетради для лабораторных работ и практических занятий переверните лист с отчетом по лабораторной работе № 11 и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении.

  2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз и запишите тему лабораторной работы, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование.

  3. Соберите цепь, состоящую из источника постоянного тока, ключа, реостата, амперметра, катушки, подключенному к катушке вольтметру, зарисуйте или начертите схему в тетрадь.

  4. Включите источник тока и замкните ключ, отрегулируйте силу тока в катушке примерно в 1А.

  5. Поднесите магнитную стрелку и определите расположение магнитных полюсов у катушки.

  6. Введите в катушку железный сердечник. Поднесите магнитную стрелку. Что Вы наблюдаете?

  7. Увеличивайте и уменьшайте силу тока в цепи с помощью реостата. Что Вы наблюдаете?

  8. Выключите электрический ток в цепи. Проверьте с помощью магнитной стрелки, не остался ли намагниченным сердечник?

  9. Измените источник тока на переменный ток. Включите электрический ток в цепи на несколько секунд. Проверьте после выключения расположение магнитных полюсов у железного сердечника с помощью магнитной стрелки. Опыт повторите несколько раз.

  10. Подвесьте на проволоке рядом с катушкой стальную иглу. Включите электрический ток и, передвигая штатив, установите неконтактное притяжение стальной иглы к железному сердечнику. Поднесите спиртовку под спицу и разожгите ее. (Стальная спица при сильном нагревании потеряет магнитные свойства).

  11. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради.

  12. Сдайте отчет преподавателю.


Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:


  1. Рисунки и схемы выполняются только карандашом.

  2. В выводе желательно дать ответы на вопросы в инструкции и порядке выполнения лабораторной работы (№ 6, 7, 8).

  3. Направление электрического тока указывайте в соответствии с полярностью магнитного поля (с юга на север).

  4. Выполняйте правила по технике безопасности с электрическими цепями.


Образец отчета по лабораторной работе № 12


Лабораторная работа № 12

«Исследование явления электромагнитной индукции»


Учебная цель: изучить свойство намагничивания железа.


Лабораторное оборудование:

  • источник питания с выходом постоянного и переменного токов;

  • ключ;

  • мhello_html_419ea849.pngагнитная стрелка;

  • железный гвоздь и стальная игла;

  • амперметр;

  • вольтметр;

  • реостат;

  • спиртовка;

  • соединительные провода.


Выводы:


  1. При внесении в катушку железного сердечника сила тока ……………., и магнитное поле катушки ………………...

  2. При увеличении силы тока с помощью реостата магнитное поле ……………….., и наоборот.

  3. При выключении тока в цепи сердечник …………………….

  4. После нагревания иглы магнитные свойства иглы…………….



Тема 3.5 «Электромагнитные волны. Свет»


Лабораторная работа № 13
«
Изучение интерференции и дифракции света»


Учебная цель: измерить длину световой волны монохроматического лазерного излучения.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться измерять и рассчитывать длину волны с помощью дифракционной решетки..

  3. Изучить явление интерференции и дифракции света.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи.

  4. Меняя постоянный ток на переменный ток, определить намагниченность железа.

  5. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):

  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • лазерная указка;

  • дифракционная решетка;

  • штатив с двумя зажимными лапками;

  • линейка;

  • светлый экран.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

Скорость света в вакууме:

с = 299792458hello_html_m78531b32.gif1,2 м/с

с ≈ 3108 м/с ( (используется при решении задач)

По частоте излучения из формулы всегда можно найти длину его волны в вакууме:

hello_html_1267bef3.gif,

где - длина световой волны, м;

- частота световой волны, Гц.

Связь между волновыми и корпускулярными свойствами света по этой теории выражается формулой Планка:


hello_html_m56d394d5.gif,


где Е- энергия кванта, Дж;

hello_html_79c20904.gif- частота колебаний электромагнитного излучения, Гц;

h – постоянный коэффициент, одинаковый для всех волн и квантов, который называют постоянной Планкой.


h=6,63·10-34 Дж·с


Представление о том, что электромагнитные волны состоят из элементарных частиц – фотонов, – является примером корпускулярно-волнового дуализма: в одних экспериментах (интерференция, дифракция) свет проявляет себя как волна, в других (фотоэффект, эффект Комптона) – как частица.

Свойства света

Волновые

Квантовые

-отражение

-фотоэффект

-преломление

-давление света

-интерференция

-эффект Комптона

-поляризация

-отражение

-дисперсия



Интерференция – физическое явление перераспределения волновой энергии в пространстве при наложении монохроматичных (одинаковой частоты колебаний) волн.

Поляризация – физический процесс создания определенного направления колебаний вектора напряженности в электромагнитной волне.

Дисперсия – зависимость показателя преломления вещества от длинны волны падающего излучения.

Дифракция (результат интерференции) – физическое явление нарушения прямолинейного распространения волн в неоднородных средах.

Фотоэффект - явление вырывания электронов с поверхности тел под действием света.


Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

  1. Что такое свет?

  2. Кем было доказано, что свет – это электромагнитная волна?

  3. Какова скорость света в вакууме?

  4. Чем объясняется радужная окраска тонких интерференционных пленок?

  5. Могут ли интерферировать световые волны идущие от двух электрических ламп накаливания? Почему?

  6. Почему толстый слой нефти не имеет радужной окраски?

  7. Зависит ли положение главных дифракционных максимумов от числа щелей решетки?

  8. Почему видимая радужная окраска мыльной пленки все время меняется?

  9. Расскажите, какое явление называется дифракцией света?

  10. Как устроена дифракционная решетка?

Задания для лабораторной работы:

  1. С помощью лазерной указки и дифракционной решетки измерить расстояния от центра освещения поверхности до первых освещенных точек слева и справа от центра.

  2. Меняя расстояние между дифракционной решеткой и экраном повторять измерения три раза.

  3. Определить длину волны дифракционной решетки.

  4. Сравнить с табличным значением длины волны красного цвета.

Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. Лазерный брелок зажимается в лапку штатива таким образом, чтобы кнопка указки оказалась зажатой под лапкой в положение включения прибора, а луч был бы направлен вертикально вниз, к основанию штатива. Таким образом, лазер будет оставаться включенным до тех пор, пока лапка не разожмется.

  2. На пути лазерного луча следует расположить дифракционную решетку, зажав ее во вторую лапку штатива, закрепленную несколько ниже первой. Плоскость решетки должна быть перпендикулярна направлению луча и параллельна основанию штатива.

  3. На основание штатива следует поместить лист бумаги, который будет играть роль экрана. На этом экране мы будем наблюдать в виде красных точек изображения лазерных лучей, отклоненных дифракционной решеткой.

  4. Проверьте правильность установки лазера, решетки, штатива и экрана, сверяясь с рис.17.


hello_html_74453c7e.jpg

рис.17.






  1. Прямо напротив выходного окуляра лазерного брелока виден след самого яркого из лучей. Этот луч не испытывал отклонения пройдя через решетку, его положение не изменится, если дифракционную решетку сдвинуть или удалить с его пути. Этому лучу соответствует нулевой порядок отклонения (n=0). По бокам, на одинаковом расстоянии от этого луча располагаются ближайшие к нему отклоненные лучи первого порядка (n=1). Если решетка достаточно высокого качества, иногда возможны и наблюдения лучей более высоких порядков дифракции (n=2 или даже n=3). Эти лучи отклонены от центра дальше, их следы менее яркие и слегка «размазаны» по экрану.

  2. Измерьте линейкой и запишите в таблицу:

  • расстояние от решетки до экрана h;

  • отклонение луча от центрального, «нулевого» максимума a;

  • порядок дифракции n.

  1. Период решетки указан на рамке самой решетки, либо на упаковочной коробке обычно в виде обыкновенной дроби, в которой указывается число штрихов на один миллиметр ширины данной решетки. Например, отношение hello_html_5c88f5a2.gifозначает, что на один миллиметр ширины у такой решетки нанесены 100 штрихов. Не забудьте перевести это значение в десятичную дробь и записать его численное значение в таблицу в метрах. Для перевода указанной здесь дроби hello_html_5c88f5a2.gif, сначала преобразуем ее в десятичный вид 0,01 мм, а затем делим на тысячу и получаем: d=0,01/1000=0,00001м.

  2. Для повторения опыта сдвиньте решетку в сторону экрана или, наоборот – в сторону лазера.

  3. Начертите таблицу 13.


Таблица 13

опыта

1

2

3

Расстояние от решетки

до экрана h, м




Отклонение луча на экране

a




Порядок дифракции

k




Период решетки

d, м




Длина световой волны

λ, м




Средняя длина световой волны λср, м




Табличная длина световой волны λтаб, м]




Погрешность измерений

η, %






  1. Сделайте вычисления длины световой волны

Предварительно определите угол отклонения: hello_html_5987ce50.gif;

следовательно hello_html_6ad029a6.gif;

затем вычислите длину волны: hello_html_m6892d97.gif

(цепочка вычислений повторяется для каждого опыта).

Среднее значение длины волны: hello_html_4bd2fce9.gif (одно для всех оптов).

  1. Сделайте вывод о том, какую длину имеют световые волны.


Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. Рисунки и схемы выполняются только карандашом.

  2. В выводе желательно дать ответы на вопросы в инструкции и порядке выполнения лабораторной работы.

  3. С приборами обращайтесь аккуратно.

  4. Дифракционная картина должна получиться четкой.

  5. Выполняйте правила по технике безопасности.



Образец отчета по лабораторной работе № 13

Лабораторная работа № 13
«
Изучение интерференции и дифракции света»


Учебная цель: измерить длину световой волны монохроматического лазерного излучения.

Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться измерять и рассчитывать длину волны с помощью дифракционной решетки..

  3. Изучить явление интерференции и дифракции света.

Лабораторное оборудование и инструменты:

  • лазерная указка;

  • дифракционная решетка;

  • штатив с двумя зажимными лапками;

  • линейка;

  • светлый экран.


опыта

1

2

3

Расстояние от решетки

до экрана h, м




Отклонение луча на экране a




Порядок дифракции k




Период решетки d, м




Длина световой волны

λ, м




Средняя длина световой волны λср, м




Табличная длина световой волны λтаб, м]




Погрешность измерений η, %





hello_html_5987ce50.gif;hello_html_6ad029a6.gif

hello_html_m6892d97.gifhello_html_4bd2fce9.gif


Вывод:……………………………………………………………………

Какой длине волны соответствует ваше расчетное значение?



Тема 3.5 «Электромагнитные волны. Свет»


Лабораторная работа № 14
« Определение фокусного расстояния тонкой линзы»


Учебная цель: получить с помощью тонкой линзы действительное изображение на экране и измерить фокусное расстояние линзы.


Учебные задачи:

  1. Соблюдать правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

  2. Научиться измерять фокусное расстояние линзы.

  3. Научиться навыкам работы по получению действительного изображения с помощью тонкой линзы.


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. Меняя фокусное расстояние, получить действительное изображение предмета (увеличенное, уменьшенное, в натуральную величину).

  4. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):

  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • тонкая выпуклая линза; источник света – свеча, лампа или окно;

  • линейка;

  • светлый экран;

  • приспособления для установки оборудования (оптическая скамья).

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

Линзами называют прозрачные тела, ограниченные сферическими поверхностями. На рисунке 18 изображены сечения двух линз. Слева линзы, изображенные на рисунке, называется выпуклыми, справа - вогнутыми.

hello_html_754b2d12.jpg

Собирающая

hello_html_m6216da28.jpg

Рассеивающая

Рис.18

Расстояние от оптического центра линзы до точки, где преломляются все лучи называют фокусным расстоянием линзы; его также обозначают буквой F(рис.19).

hello_html_4957234d.jpg

Рис. 19

После преломления лучи выйдут из линзы расходящимся пучком. Такую линзу можно назвать рассеивающей.


Основные точки и линии линз


Середину линзы называют оптическим центром. Прямая, проходящая через оптический центр линзы перпендикулярно к ее плоскости называется главной оптической осью.

Оптическая сила линзывеличина, обратная к фокусному расстоянию линзы, выраженному в метрах.

D = hello_html_3998c8e.gif, [D] = 1 м-1 = 1 дптр

Один диоптрий - это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Оптическую силу собирающих линз считают положительной, а рассеивающих линз – отрицательной.


Формула тонкой линзы. hello_html_2c1522e2.gif

hello_html_3a9d181c.gif

Рис.20


Формула тонкой линзы связывает между; собой три величины:

d - расстояние от предмета до линзы,

f - расстояние от линзы до изображения

F - фокусное расстояние линзы, рис.20.

В формуле тонкой линзы фокусное расстояние ОF обозначается буквой F. Если линза собирающая, то F>0, если линза рассеивающая, то F<0.

Если изображение действительное, то f>0; если изображение мнимое, то f<0. Все величины в формулу линзы подставляются в метрах.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работ

  1. Что называют линзой?

  2. Перечислите основные точки и линии линз.

  3. Запишите формулу тонкой линзы.

  4. Назовите три луча для построения изображения в линзах.

  5. Какое изображение получится, если предмет находится в фокусе линзы?

  6. Какое изображение получится, если предмет находится на расстоянии 2F от линзы?

Задания для лабораторной работы:

  1. С помощью источника света, линзы и экрана получить четкое изображение источника.

  2. Меняя расстояние от изображения до линзы и от предмета до линзы получить изображение источника света уменьшенное, увеличенное и в натуральную величину.

  3. По полученным данным рассчитать фокусное расстояние для каждого опыта.

Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

  1. Установите на краю стола источник света – свечу.

  2. Нhello_html_m3e6c8fa0.jpgапротив источника света, на расстоянии около одного метра или более от него, установите экран, который может быть изготовлен из листа светлого картона, поставленного вертикально на стол. Линзу разместите между источником света и экраном, так, как это показано на рисунке 21.



Рис.21

  1. Передвигайте линзу между источником света и экраном.

Положение приборов и ход световых лучей можно изобразить на оптической схеме, подобной той, что изображена на фотографии (рис.22).

hello_html_164fc779.gif

Рис.22








  1. Добейтесь того, чтобы изображение источника света на экране получилось резким, с четкими очертаниями и хорошей различимостью деталей.

  2. Положите на стол линейку, так чтобы она была направлена вдоль главной оптической оси линзы между источником света и экраном. Измерьте расстояние от плоскости линзы до источника света и запишите во второй столбец таблицы 14 для расстояния d.

  3. Не передвигая линзу, измерьте также расстояние от плоскости линзы до экрана, на котором построено резкое изображение. Запишите значение этого расстояния в третий столбец, где отображается значение величины f.

  4. Для повторения опыта сдвиньте линзу в сторону экрана или, наоборот – в сторону источника света. Обязательно должно найтись еще одно положение линзы, при котором на экране получится резкое изображение.

  5. Для третьего опыта постарайтесь использовать удаленный источник света, например, отодвиньте линзу к светлой стене напротив освещенного окна и получите на стене его резкое изображение. Расстояние d от линзы до окна достаточно измерить с точностью ± 0,1м, а расстояние f от линзы до стены постарайтесь измерить особенно тщательно.


Таблица 14

опыта

Расстояние от линзы до предмета

d, [М]

Расстояние от линзы до изображения

f, [М]

Фокусное расстояния линзы

F,[М]

Среднее значение фокусного расстояния Fср,[М]

Погрешности

измерений

η,[%]

Оптическая сила линзы

D, [Дптр]

1







2





3







  1. По приведенным здесь формулам сделайте вычисления:

Фокусного расстояния линзы:hello_html_5ce2f7c5.gif (для каждого опыта).

Среднего значение фокусного расстояния: hello_html_68abac75.gif (одно для всех опытов).

Погрешностей измерений: hello_html_m59b0de54.gif (для каждого опыта).

Оптической силы линзы: hello_html_m487ea979.gif (одно для всех опытов).

  1. Проанализируйте данные измерений и вычислений и сделайте вывод о том, какими характеристиками обладает изображение в каждом из опытов. Свои выводы отметьте в таблице, подчеркнув в каждой паре возможных сочетаний только одно, которое считаете истинным.

ИЗОБРАЖЕНИЕ В ПЕРВОМ ОПЫТЕ:

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВО ВТОРОМ ОПЫТЕ:

ИЗОБРАЖЕНИЕ В ТРЕТЬЕМ ОПЫТЕ:

Увеличенное – уменьшенное

Увеличенное – уменьшенное

Увеличенное – уменьшенное

Прямое – обратное

Прямое – обратное

Прямое – обратное

Действительное – мнимое

Действительное – мнимое

Действительное – мнимое


Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. Рисунки и схемы выполняются только карандашом.

  2. В выводе желательно дать ответы на вопросы в инструкции и порядке выполнения лабораторной работы.

  3. С приборами обращайтесь аккуратно.

  4. Не забудьте перевести измеренные расстояния в метры, в таблице 14 все значения должны быть записаны в международной системе единиц СИ.

  5. Следите за тем, чтобы плоскость линзы была параллельна экрану, а источник света располагался на оптической оси. Держите линзу руками за ее боковые грани, не перекрывайте руками ход световым лучам.

  6. Выполняйте правила по технике безопасности.

  7. Оформите отчет.



Образец отчета по лабораторной работе № 14


Учебная цель: получить с помощью тонкой линзы действительное изображение на экране и измерить фокусное расстояние линзы.

Лабораторное оборудование и инструменты:

  • тонкая выпуклая линза;

  • источник света – свеча, лампа или окно;

  • линейка;

  • светлый экран;


опыта

Расстояние от линзы до предмета

d, [М]

Расстояние от линзы до изображения

f, [М]

Фокусное расстояния линзы

F,[М]

Среднее значение фокусного расстояния Fср,[М]

Погрешности

измерений

η,[%]

Оптическая сила линзы

D, [Дптр]

1







2





3





hello_html_5ce2f7c5.gif;hello_html_68abac75.gif;hello_html_m59b0de54.gif;hello_html_m487ea979.gif


Вывод:

ИЗОБРАЖЕНИЕ В ПЕРВОМ ОПЫТЕ:………………………………………………..


ИЗОБРАЖЕНИЕ В ПЕРВОМ ОПЫТЕ:…………………………………………………


ИЗОБРАЖЕНИЕ В ПЕРВОМ ОПЫТЕ:…………………………………………………





РАЗДЕЛ 4 «Строение атома и квантовая физика»


Тема 4.2 «Ядерные реакции »


Лабораторная работа № 15
«Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»


Учебная цель: объяснить характер движения заряженных частиц.

Учебные задачи:

  1. Научиться с помощью расчетов и таблицы Менделеева определять, ядром какого атома является рассеянная частица.

  2. Научиться навыкам работы определения угла рассеяния и отдачи по трекам частиц на фотографиях..


Образовательные результаты,
заявленные во ФГОС третьего поколения:


Студент должен

уметь:

  • проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели;

  • применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

  • практически использовать физические знания;

  • оценивать достоверность естественнонаучной информации.


Задачи лабораторной работы:


  1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы.

  2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

  3. По готовым фотографиям треков частиц определить угол рассеяния и угол отдачи сталкивающихся частиц.

  4. После необходимых расчетов определить по таблице Менделеева неизвестную частицу.

  5. Оформить отчет.


Обеспеченность занятия (средства обучения):

  1. Технические средства обучения:

  • комплект мультимедийного оборудования.

  1. Лабораторное оборудование и инструменты:

  • фотографии косых столкновений частиц;

  • транспортир;

  • линейка;

  • тонко отточенный карандаш.


Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

В результате нецентрального (косого) соударения двух элементарных частиц каждая разлетается по траектории, выходящей из одной точки, поэтому образуется «вилка».

На рис. 23 показана импульсная диаграмма такого взаимодействия движущейся частицы (масса ее М, скорость движения до и после взаимодействия hello_html_m752d3825.gif и hello_html_m4adadec4.gif) и неподвижной (масса ее m, скорость движения после взаимодействия hello_html_e850f01.gif) Θ угол рассеяния; - угол отдачи; Mhello_html_m752d3825.gif и Mhello_html_m4adadec4.gifвекторы импульсов налетающей частицы до и после взаимодействия; тhello_html_e850f01.gif вектор импульса неподвижной частицы после взаимо­действия.


hello_html_m5cd098d7.png

Рис. 23

Энергия частиц до взаимодействия M2/2, после взаимодействия М12/2 и mu2/2, поэтому в соответствии c законом сохранения энергии запишем уравнение.

hello_html_be276f3.gif

После преобразований получаем соотношение:

hello_html_3fc11bd6.gif

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе

    1. Назовите формулу кинетической энергии частиц; сформулируйте закон сохранения энергии.

    2. Что вам известно о протоне, hello_html_m53d4ecad.gifα-частице?

    3. Как узнать, ядро, какого атома приобретает большую кинетическую энергию после столкновения?

    4. На рис. 24 показан фотоснимок столкновения α-частицы с атомом кислорода в камере Вильсона. Какой трек «вилки» представляет собой трек ядра кислорода и какой трек α-частицы? Почему?



hello_html_5b5548d8.jpg






Рис. 24


Задания для лабораторной работы:

  1. По готовым фотографиям треков частиц определить угол рассеяния и угол отдачи сталкивающихся частиц.

  2. Рассчитать массу неизвестной частицы.

  3. Определить по таблице Менделеева неизвестную частицу.


Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:

Задача I.

  1. На фотографии треков частиц в толстослойной эмульсии рис. 25 след с трек рассеянной частицы. Зная, что dтрек протона, определить неизвестную частицу.

hello_html_6d8ededb.gif

Рис. 25

d

c

  1. Используя рис. 25, начертить в тетради трек налетающей частицы и продолжить его.

  2. Начертить прямолинейные участки треков взаимодейству­ющих частиц, сохранив углы рассеяния и отдачи . Отметить эти углы.

  3. Записать массу т известной частицы в а.е.м. и, используя формулу hello_html_3fc11bd6.gif , вычислить массу М рассеянной частицы.

  4. Зная М, используя таблицу «Периодическая система элементов», определить, ядром какого атома является рассеянная частица. Назовите эту частицу.

  5. Результаты измерений, вычислений записать в таблицу 2.

Таблица 14

опыта

Угол рассеяния

, 0

Угол отдачи

,o

Масса известной частицы

m, а.е.м.

Масса неизвестной частицы

M, а.е.м.

Вид частицы газа

1






2






3






  1. Исследование повторить (п. 1—6) для решения задач II и III.

Задача II.

По фотографии треков частиц рис. 26, указать ядру какого атома принадлежит след а, если след b — трек рассеянного протона.

hello_html_5af029f8.gif


Рис. 26




Задача III.

Сhello_html_3d0304bc.jpgталкиваясь в камере Вильсона с атомом газа, α-частица отклонилась на 142°, Определить, с атомом какого газа столкнулась α-частица рис.27 .









Рис.27




Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы:

  1. Рисунки и схемы выполняются только карандашом.

  2. В выводе желательно дать ответы на вопросы в инструкции и порядке выполнения лабораторной работы.

  3. Измерения проводить транспортиром.

  4. Масса известной частицы берется в а.е.м.

  5. Неизвестная частица определяется по таблице Менделеева.

  6. Оформите отчет.


Образец отчета по лабораторной работе № 15


Учебная цель: объяснить характер движения заряженных частиц неизвестных частиц.

Лабораторное оборудование и инструменты:

  • фотографии косых столкновений частиц;

  • транспортир;

  • линейка;

  • тонко отточенный карандаш.

опыта

Угол рассеяния

, 0

Угол отдачи

,o

Масса известной частицы

m, а.е.м.

Масса неизвестной частицы

M, а.е.м.

Вид частицы газа

1






2






3







hello_html_3fc11bd6.gifhello_html_5af029f8.gifhello_html_6d8ededb.gifhello_html_3d0304bc.jpg







Вывод:…………………………………………………………………..

Как вы определили неизвестную частицу газа?

hello_html_m53a087c1.jpg


Список источников и литературы,
используемых при подготовке методических указаний

  1. Буховцев Б.Б. Физика. Учебник для 10 класса средней школы. / Буховцев Б.Б.,Мякишев Г.Я. – М..: Просвещение, 2010.

  2. Буховцев Б.Б. Физика. Учебник для 11 класса средней школы. / Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я. - М..: Просвещение, 2010.

  3. Дмитриева В.Ф. Физика. Учебное пособие для средних специальных учебных заведений. – М..: Высшая школа, 2010.

  1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Методические рекомендации. / Дмитриева В.Ф., Васильев Л.И. – М.: Издательский центр «Академия», 2010.

  2. Жданов Л.С. Физика. Учебник для средних специальных учебных заведений. / Жданов Л.С. Жданов Г.Л. – М..: Высшая школа, 2008.

  3. Кикин Д.Г. Физика с основами астрономии. Учебник для средних специальных учебных заведений./ Кикин Д.Г., Самойленко П.И. – М.: Высшая школа, 2010.

  4. Панкратова Л.А.Учебное пособие для студентов всех специальностей. – Самара: ГБОУ СПО СППК, 2012.

  5. Панкратова Л.А. Методические указания для лабораторных работ по физике. – Самара: ГБОУ СПО ПГК, 2013.

  6. Соловушкин А.В., Сборник инструкций для лабораторных работ по физике. Самара: ГБОУ СПО ПГК, 2011.

  7. Анциферова М.Б., Методические рекомендации для выполнения лабораторных работ по дисциплине Физика. Самара: ГБОУ СПО ПГК, 2013.






Дhello_html_m2be953b4.gifЛЯ ЗАМЕТОК


________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________



Дhello_html_m2be953b4.gifЛЯ ЗАМЕТОК


________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________



Дhello_html_m2be953b4.gifЛЯ ЗАМЕТОК


________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________


hello_html_m2be953b4.gif


Анциферова Милана Борисовна,

Соловушкин Александр Владимирович,

Панкратова Людмила Александровна

преподаватели физики



ГБОУ СПО «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»





СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ФИЗИКА


«математический и общий естественнонаучный цикл»


основной профессиональной образовательной программы

для специальностей 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 151001 «Технология машиностроения», 150411 «Монтаж и эксплуатация промышленного оборудования», 150203 «Сварочное производство», 190604 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»



ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ


Ответственные за выпуск


Мезенева О.В. – методист редакционно-издательской деятельности;

Перепелов В.В. – зав. копировально-множительным бюро;

Синева О.В. – методист.

Изготовлено в ГБОУ СПО «ПГК»,
бумага офсетная, объем 4,25 п.л.

443068, Самара, ул. Луначарского, 12


Отпечатано в копировально-множительном бюро

ГБОУ СПО «ПГК»

4hello_html_m1181c162.gifhello_html_m21717d81.gif43068, Самара, ул. Скляренко, 2

hello_html_m2be953b4.gif












































hello_html_m1181c162.gif

hello_html_m2be953b4.gif











hello_html_m4d466bb7.pnghello_html_m1181c162.gif



Автор
Дата добавления 29.11.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров380
Номер материала ДВ-211366
Получить свидетельство о публикации

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх