Методические указания для студентов по выполнению лабораторных работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Сызранский политехнический техникум»

Методические указания для студентов

по выполнению лабораторных работ

ФИЗИКА

«общеобразовательный цикл»

основной профессиональной образовательной программы

для специальностей естественнонаучного профиля

Сызрань, 2013

ОДОБРЕНО	УТВЕРЖДЕНО
предметной (цикловой) комиссией	Методическим советом
математических и общих естественных  дисциплин	ГБОУ СПО «СПТ»
	Протокол № ______
Протокол № ______	от «___» _____________2013 г.
от «___» _____________2013 г.	Заместитель директора по учебной
Председатель: _____ Ю.Е.Кветкина	работе:____________Е.В.Вернер

Составитель: Матвеева Т. М., преподаватель физики ГБОУ СПО «СПТ» 

Методические указания для выполнения лабораторных работ являются частью основной профессиональной образовательной программы ГБОУ СПО «СПТ» по специальности 280703 Пожарная безопасность в соответствии с требованиями ФГОС СПО третьего поколения.

Методические указания по выполнению  лабораторных работ адресованы  студентам очной формы 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 лабораторных работ студентов и инструкцию по ее выполнению, методику анализа полученных результатов, порядок и образец отчета о проделанной работе.

СОДЕРЖАНИЕ

	Название лабораторных работ	стр.
1	Исследование движения тела под действием силы тяжести.	6
2	Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения.	8
3	Изучение зависимости периода колебания нитяного маятника от длины нити.	12
4	Измерение влажности воздуха.	17
5	Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости.	22
6	Наблюдение роста кристаллов из раствора.	25
7	Изучение закона Ома для участка цепи.	27
8	Изучение явления электромагнитной индукции.	31
9	Изучение интерференции и дифракции света	34
		3434

Введение

УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ!

Методические указания по дисциплине ФИЗИКА для выполнения лабораторных работ созданы Вам в помощь для работы на занятиях, подготовки к  лабораторным работам, правильного составления отчетов.

Приступая к выполнению лабораторной работы, Вы должны внимательно прочитать цель и задачи занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными стандартами третьего поколения (ФГОС-3), краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме лабораторной работы, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

В результате освоения дисциплины П.Д.01 ФИЗИКА Вы должны

знать:

-                   смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная;

-                   смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд;

-                   смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта;

-                   вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;

уметь:

-                   квантовой физики в создании ядерной энергетики

-                   воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях.

-                   описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект;

-                   отличать гипотезы от научных теорий;

-                   делать выводы на основе экспериментальных данных;

-                   приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления;

-                   приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, применять полученные знания для решения физических задач;

-                   определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле;

-                   измерять ряд физических величин, представляя результаты измерений с учетом их погрешностей.

В процессе освоения дисциплины у студентов должны формировать общие компетенции (ОК):

ОК 1. Понимать сущность и общественную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовать собственную деятельность, выбирать типовые методы решения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентировать в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

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/или допуска к экзамену , поэтому в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за лабораторную работу  Вы должны найти время для его/ее выполнения или пересдачи.

Внимание! Если в процессе подготовки к 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 Законы Ньютона. Виды сил. Равновесие

Лабораторная работа № 1. Исследование движения тела под действием силы тяжести

Учебная цель: углубить знание законов Ньютона, ознакомиться с методами измерения ускорения

Учебные задачи:

1. Измерить ускорение

2. Научиться работать с маятником

3. Научиться пользоваться секундомером

Обеспеченность занятия:

1.        Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.        Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.        Лабораторное оборудование и инструменты: прибор по кинематике     и динамике с движущейся тележкой, секундомер или метроном, лента измерительная, штатив лабораторный.

4.        Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.        Калькулятор ( простой).

6.        Ручка.

7.        Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы.

Прибор по кинематике и динамике состоит из:

1. стержень 6, длиной 125 см, на одном конце которого укреплена обойма с блоком 4, а на другом щека 13.

2. между обоймой и щекой натянут проволока 8, по которой перемещается тележка 10. Масса тележки вместе со столиком для грузов равна 300г.

3. проволок лежит на 3-х опорных винтах, устраняющих ее прогиб под тяжестью тележки.

4. на щеке сверху укреплена защелка 12, удерживающая тележку в начальном

положении, а на обойме – пружинный зажим 5, задерживающий тележку в конце пути.

5. через блок в обойме перекинута нить 7, один конец которой привязан к тележке, а другой – к тарелке для грузов 2 массой 10г.

6. к обойме подвешен металлический стержень 3 с подвижным столиком 1. Он служит для остановки перегрузка при определении мгновенной скорости.

7. снизу на стержень 6 надет фиксатор 9, который удерживается при помощи

пружинящих зажимов и может легко перемещаться вдоль стержня. Фиксатор отмечает ударом момент прохождения тележкой той точки пути, где он установлен. Когда тележка проходит над фиксатором, то стержень ее столика поворачивает защелку. При этом плоская пружина фиксатора освобождается и ударяет прикрепленным к ней шариком о ползунок.

8. стержень снабжен откидной ножкой 14, предназначенной для установки прибора на столе в рабочем положении и держателем 11 для закрепления его в муфте лабораторного штатива

9. к прибору прилагаются два груза массой по 150г и два груза массой по 10г.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.Какое движение называется периодическим?

2.Какое тело называется математическим маятником?

3.Что называется периодом колебания?

4.Что называется частотой колебания?

5.Как направлено ускорение в момент прохождения маятником положения равновесия?

6.Чему равна скорость в момент наибольшего отклонения от положения равновесия?

Задания для  лабораторной работы:

Задание 1. Измерьте перемещение тележки. Зная перемещение и время, вычислите ускорение тележки 2

2	t	s	a

Задание 2. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу:

№	F,Н	m,кг	s, м	t, с	a, м/с2

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1.        Положите на столик тележки груз массой 320г (два груза массой по 150г и два груза массой по 10г) и наклоните прибор так, чтобы тележка двигалась по проволоке равномерно.

2.     Приложите к тележке силу 9,8.Н. Для этого прикрепите к тележке нить с тарелкой массой 10г и перебросьте нить через блок. При этих условиях масса движущихся тел равна 630г (тележка – 300г, груз – 320г, тарелка – 10г).

3.        Расположите фиксатор от тележки на расстоянии 90-95 см и пустите тележку одновременно с секундомером. В момент удара фиксатора остановите секундомер.

4.        Снимите с тележки все грузы и определите ускорение ее движения (масса

движущихся тел 310г) при силе тяги 9,8 .Н (вес тарелки).

5.        Положите на тележку груз массой 150г и снова определите ускорение ее движения (масса движущихся тел 460г) при прежней силе тяги.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе.

1.     Выполнить задания.

2.     Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.     Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчета по лабораторной работе.

1.     Название лабораторной работы.

2.     Цель.

3.     Оборудование.

4.     Схема установки.

5.     Таблица для записи результатов.

6.     Обработка результатов.

7.     Вывод.

8.     Контрольные вопросы.

Тема 1.3 Реактивное движение. Виды энергии. Закон сохранения энергии.

Лабораторная работа № 2 Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения.

Учебная цель: изучение закона сохранения импульса на примере распада тела, брошенного под углом к горизонту.

Учебные задачи:

1.                 Проверить применения закона сохранения импульса для случая реактивного движения.

2.                 Выполнить задания.

3.                 Оформить отчет.

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский   центр «Академия» 2010)

3.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

4.   Раздаточные материалы (инструкционные)

5.   Калькулятор (простой).

6.   Ручка.

7.   Карандаш простой

8.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме

   Закон сохранения импульса выполняется при распаде тела на части и при абсолютно неупругом ударе, когда соударяющиеся тела соединяются в одно. Если распад или удар происходят в течение малого промежутка времени, то закон сохранения импульса приближенно выполняется для этих процессов даже при наличии внешних сил, действующих на тела системы со стороны тел, не входящих в нее, т.к. за малое время внешние силы не успевают значительно изменить импульс системы. Если внешние силы имеют какое-то определенное направление, то сохраняется не сам импульс, а его проекции на оси, перпендикулярные действующей силе.

 Закон сохранения импульса служит основой для объяснения обширного круга явлений природы, применяется в различных науках:

1.Закон строго выполняется в явлениях отдачи при выстреле, явлении реактивного движения, взрывных явлениях и явлениях столкновения тел.

2.Закон сохранения импульса применяют: при расчетах скоростей тел при взрывах и соударениях; при расчетах реактивных аппаратов; в военной промышленности при проектировании оружия; в технике - при забивании свай, ковке металлов и т.д.

 Реактивное движение – это движение, происходящее за счёт отделения от тела с какой-то скоростью некоторой его части.

Примером реактивного движения является и движение космической ракеты.

Рассмотрим движение тела, брошенного под углом к горизонту. Пусть тело бросили со скоростью v₀ под углом α к горизонту (рис. 1).

   В полете на тело действует сила тяжести, направленная вертикально вниз, поэтому горизонтальная проекция скорости не изменяется со временем и равна v_x=v₀cosα.

   Пусть в верхней точке траектории тело распадается на 2 одинаковых осколка, один из которых возвращается назад в точку бросания по той же траектории, по которой до распада летело брошенное тело. При распаде выполняется закон сохранения горизонтальной проекции импульса, поскольку сила тяжести направлена вертикально. Один из осколков вернулся назад по прежней траектории. Это означает, что его скорость сразу же после распада равна скорости всего тела непосредственно перед распадом. Закон

сохранения проекции импульса тогда запишется следующим образом:

,

   где v' – скорость второго осколка после распада, а знак «-» в первом слагаемом говорит о направлении движения первого осколка. Из этого равенства получаем:

v'=3v_x.

   Поскольку оба осколка сразу же после распада имеют только горизонтальные проекции скорости и находятся на одинаковой высоте, то время их падения также одинаково, т.е. горизонтальные дальности их полета после распада связаны таким же соотношением, что и скорости, т.е.

S'=3S,

где S – горизонтальная дальность полета от точки бросания до точки разрыва, равная дальности полета осколка, вернувшегося назад, а S'– дальность полета полетевшего вперед осколка. В данной лабораторной работе проверяется выполнение этого соотношения и, тем самым, проверяется выполнение закона сохранения импульса на примере распада тела, брошенного под углом к горизонту.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.   Что такое импульс материальной точки? По какой формуле он находится?

2.   Импульс – величина векторная или скалярная?

3.   Запишите формулу и формулировку закона сохранения импульса?

4.   Выполняется ли закон сохранения импульса при распаде тела?

5.   Какое движение называется реактивным?

6.   Выполняется ли закон сохранения импульса при реактивном движении?

Задания для лабораторной работы  

Задание 1. Задать значения начальной скорости и угла бросания.

Задание 2. Осуществить бросание тела.

Задание 3. Измерить горизонтальные дальности полета осколков.

Задание 4. Сравнить горизонтальные проекции импульсов осколков.

Задание 5. Выполнить опыты при других скоростях и углах бросания.

Задание 6. Результат записать в таблицу:

№ п/п	Начальная скорость V0, м/с	Угол бросания α, 0	Дальности полета осколка, вернувшегося назад, S,м	Дальность полета полетевшего вперед осколка S’, м	S’/S
1	10	45
2	10	30
3	10	60
1	15	45
2	15	30

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Задание значения начальной скорости и угла бросания.

Эти величины задаются при помощи ползунков. Рекомендуемое значение скорости 10 см/с, угла бросания 45 градусов.

 2. Осуществление бросание тела.

 Нажать кнопки «начало» и «пуск». Движение можно остановить, нажав «стоп». В верхней точке тело распадается на 2 одинаковых осколка, разлетающихся в противоположные стороны. Из точки разлета опускается перпендикуляр на горизонтальную ось, который позволяет определить высоту траектории и дальность полета.

3. Измерение горизонтальные дальности полета осколков.

По линейке измерьте горизонтальные дальности разлета осколков, т.е. расстояния от точки распада тела до точек падения осколков. Положение точки распада тела отмечается тем, что из этой точки опускается перпендикуляр (красного цвета) на горизонтальную ось.

4. Сравнение горизонтальные проекции импульсов осколков.

 Горизонтальные проекции импульсов осколков пропорциональны горизонтальным дальностям их разлета. Следует проверить выполнение закона сохранения горизонтальной проекции импульса при распаде тела.

 5. Выполнение опыта при других скоростях и углах бросания.

Для скорости 10 м/c выполните опыты при значениях угла бросания 30 и 60 градусов. Выполните эксперименты при значениях начальной скорости 15 м/c для углов 30, 45 и 60 градусов.

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.      Выполнить задания.

2.     Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.     Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе.

1.        Название лабораторной работы.

2.        Цель.

3.        Оборудование.

4.        Схема установки.

5.        Таблица для записи результатов.

6.        Обработка результатов.

7.        Вывод.

8.        Контрольные вопросы.

                           Тема 1.4 Механические колебания  

Лабораторная работа № 3. Изучение зависимости периода колебания нитяного маятника от длины нити.

Учебная цель: Изучить колебательное движение нитяного маятника.

Учебные задачи: определить  период и частоту маятника, выяснить, как эти характеристики зависят от длины маятника.

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.   Лабораторное оборудование и инструменты:

4.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.   Раздаточные материалы (инструкционные)

6.   Калькулятор ( простой).

7.   Ручка.

8.   Карандаш простой

9.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и  учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

В повседневной жизни мы достаточно часто наблюдаем колебательные процессы. Это смена дня и ночи, вращение Луны вокруг Земли, вибрация струн у музыкальных инструментов, колебания маятника часов и т.д. В колебательном движение изменение какой-либо величины (например, скорости или смещения тела от положения равновесия) повторяется в точности через совершенно определенное время - период. Рассмотрим колебания нитяного маятника, т.е. небольшого тела (например, шарика), подвешенного на нити, длина которой значительно превышает размеры самого тела. Если шарик отклонить от положения равновесия и отпустить, то он начнет колебаться. Сначала маятник движется с нарастающей скоростью вниз. В положении равновесия скорость шарика не равна нулю, и он по инерции движется вверх. По достижении наивысшего положения шарик снова начинает двигаться вниз. Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний.

   Рассмотрим колебания нитяного маятника, т.е. небольшого тела (например, шарика), подвешенного на нити, длина которой значительно превышает размеры самого тела. Если шарик отклонить от положения равновесия и отпустить, то он начнет колебаться. Сначала маятник движется с нарастающей скоростью вниз. В положении равновесия скорость шарика не равна нулю, и он по инерции движется вверх. По достижении наивысшего положения шарик снова начинает двигаться вниз. Это будут свободные колебания маятника.

 Свободные колебания - это колебания, которые возникают  в системе под действием внутренних сил, после того, как система была выведена из положения устойчивого равновесия.

 Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний.

 Амплитуда колебаний - это наибольшее смещение колеблющегося тела от положения равновесия. Обозначается А. Единица измерения - метр [1м].

 Период колебаний - это время, за которое тело совершает одно полное колебание. Обозначается Т. Единица измерения - секунда [1с].

 Частота колебаний - это число колебаний, совершаемых за единицу времени. Обозначается ν. Единица измерения - герц [1Гц].

 Тело, подвешенное на невесомой нерастяжимой нити называют математическим маятником.

Период колебаний математического маятника определяется формулой: (1), где l – длина подвеса, а g – ускорение свободного падения.

Период колебаний математического маятника зависит:

   1) от длины нити. Период колебаний математического маятника пропорционален корню квадратному из длины нити . Т.е., например при уменьшении длины нити в 4 раза, период уменьшается в 2 раза; при уменьшении длины нити в 9 раз, период уменьшается в 3 раза.

   2) от ускорения свободного падения той местности, где происходят колебания. Период колебаний математического маятника обратнопропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения .

   Тело, подвешенное на пружине называют пружинным маятником.

   Период колебаний пружинного маятника определяется формулой , где m - масса тела, k - жесткость пружины.

  Период колебаний пружинного маятника зависит:

   1) от массы тела. Период колебаний пружинного маятника пропорционален корню квадратному из массы тела .

   2) от жесткости пружины. Период колебаний пружинного маятника обратнопропорционален корню квадратному из жесткости пружины.

   В работе мы исследуем колебания математического маятника. Из формулы  следует, что период колебаний изменится вдвое при изменении длины подвеса в четыре раза.

   Это следствие и проверяют в работе. Поочередно испытывают два маятника, длины подвесов которых отличаются в четыре раза. Каждый из маятников приводят в движение и измеряют время, за которое он совершит определённое количество колебаний. Чтобы уменьшить влияние побочных факторов, опыт с каждым маятником проводят несколько раз и находят среднее значение времени, затраченное маятником на совершение заданного числа колебаний. Затем вычисляют периоды маятников и находят их отношение.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.   Что называют колебаниями?

2.   Какой общий признак у всех колебательных систем?

3.   Что называют колебательной системой?

4.   Виды колебательных систем?

5.   Основные свойства колебательных систем?

6.   Что такое свободные колебания?

7.   Почему свободные колебания затухающие?

8.   Какие из величин в процессе колебания меняются, а какие нет?

Задания для лабораторной работы:

Задание 1. Экспериментально проверить формулу, связывающую период колебания маятника с длиной его подвеса.

Задание 2. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

l, м	№ опыта	N	t, с	tср, с	Т, с	ν, Гц
l1 =	1	30
	2	30
	3	30
	4	30
l2 =	1	30
	2	30
	3	30
	4	30

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

 Закрепите перекладину в муфте у верхнего края стержня штатива. Штатив разместите на столе так, чтобы конец перекладины выступал за край поверхности стола. Подвесьте к перекладине с помощью нити один груз из набора. Расстояние от точки повеса до центра груза должно быть 25-30 см.

   2. Подготовьте электронный секундомер к работе в ручном режиме.

  3. Отклоните груз на 5-6 см от положения равновесия и замерьте время, за которое груз совершит 30 полных колебаний (при отклонении груза следите, чтобы угол отклонения не был велик).

  4. Повторите измерение 3-4 раза и определите среднее время t_ср1=(t₁+t₂+t₃+t₄)/4

  5. Вычислите период колебания груза с длиной подвеса 25-30 см по формуле .

  6. Увеличьте длину подвеса в четыре раза.

  7. Повторите серию опытов с маятником новой длины и вычислите его период колебаний по формуле . 

8. Вычислите частоты колебаний для обеих маятников по формулам  и .

   9. Сравните периоды колебаний двух маятников, длины которых отличались в четыре раза, и сделайте вывод относительно справедливости формулы (1). Укажите возможные причины расхождения результатов.

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.   Выполнить задания.

2.   Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.   Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе

 Лабораторная работа № 4

Изучение зависимости периода колебания нитяного маятника от длины нити.

Оборудование:

Порядок выполнения работы:

1. Снять экспериментальные данные и записать в таблицу.

2.Произвести расчеты.

Для длинного маятника:

=

=

T=2П

δ =.100%

ѵ =

Для короткого маятника:

=

=

T=2П

δ =.100%

δ =.100%

3. Сделать вывод.

4. Ответить на контрольные вопросы.

РАЗДЕЛ 2 Молекулярно кинетическая теория. Термодинамика.

Тема 2.2 Агрегатное состояние вещества

Лабораторная работа № 4.  Измерение влажности воздуха

Учебная цель: научиться определять относительную влажность воздуха, 

Учебные задачи:  развить практические навыки при работе с физическим оборудованием.

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.   Лабораторное оборудование и инструменты:  сосуд с водой, штангенциркуль, сосуд для сбора капель.

4.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.   Раздаточные материалы (инструкционные)

6.   Калькулятор ( простой).

7.   Ручка.

8.   Карандаш простой

9.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и  учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

При перевозке некоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяных паров.

Различают абсолютную и относительную влажность воздуха .

Абсолютная влажность - это масса водяного пара в 1 м3 влажного воздуха, кг/м3.

Относительная влажность j - это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

    Относительная влажность определяется по формуле

 

где rП - плотность пара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН - максимально возможное количество пара в 1м насыщенного влажного воздуха, кг/м .

    Иначе относительную влажность можно определить в процентах следующим образом:

где РП - парциальное давление, МПа; РН - давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, МПа.

    Для измерения относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры, гигрографы и психрометры.

    Гигрометры ("гигро" - влажный) - приборы для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

    Существуют несколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:

    а) весовые - состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность - это свойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой или за счет капиллярной конденсации);

    б) пленочные - имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;

    в) волосные - основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %.

    Рассмотрим принцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).

        Рис. 2.1. Гигрометр волосной

    Специально обработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии. Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче делается волос и наоборот. Таким образом, обезжиренный человеческий волос является датчиком влажности.

    Достоинства гигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).

    Недостатком этого прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

    При измерении влажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

    Гигрографы - приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха. Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо. Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера - в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

    В зависимости от продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

    Психрометры - приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

    Стационарный психрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в стационарных условиях.

     Рис. 2.2. Стационарный психрометр Августа

    Принцип действия этого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний "сухого" (2) и "влажного" (3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

    Прибор состоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из термометров всегда остается смоченным, а другой - сухим. Вода, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате "влажный" термометр показывает более низкую температуру, чем "сухой". Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями "сухого" и "влажного" термометров.

    Затем для определения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между "сухим" и "влажным" термометрами и показанию "влажного" термометра с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости движении воздуха до 0,3 м/с.

    Наиболее совершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

     

Рис. 2.3. Аспирационный психрометр Ассмана

Термометры (2) и (3) находятся в специальной латунной оправе (4) с вентилятором (1), протягивающим воздух около резервуаров термометров. Ткань (6) смочена водой и одета на чувствительную часть термометра (баллон с ртутью).

    Прибор работает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками отмечено движение воздуха.) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с "сухой" термометр показывает температуру этого потока, а показания "влажного" термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. И чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях термометров.

    Значение относительной влажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарным психрометром Августа.

    Дистанционное определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу психрометра, т.е. по разности показаний "сухого" и "влажного" термометров сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы. В этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую температуру, чем "сухой" датчик. Разность показаний этих датчиков будет зависеть от влажности воздуха в помещении. 

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра?

2. Температура в помещении понижается, абсолютная влажность остаётся прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра?

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

4. Почему после жаркого дня роса бывает более обильной?

5. Почему перед дождём ласточки летают низко?

Задания для лабораторной работы:

Задание 1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№	Показания сухого термометра ,град	Показания смоченного термометра,	Разность показаний термометров ∆t,град	Относительная влажность воздуха ᵠ,%
1

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1.   Для психрометра лучше использовать дистиллированную воду. 

2.   Проверить наличие воды в стакане психрометра и при необходимости добавить её.

3.   Подождать пока наступит равновесное состояние смоченного термометра.

4.   Определить температуру сухого термометра.

5.   Определить температуру смоченного термометра.

6.   Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность воздуха.

7.   Работа с баротермогигрометром.

8.   Определить относительную влажность по барометру.

9.   Сравнить результаты полученные с помощью психрометра и баротермогигрометра.

10. Сделать вывод.

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.   Выполнить задания.

2.   Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.   Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 5 Измерение влажности воздуха.

Оборудование:

1. психрометр;

2.баротермогигрометр.

Порядок выполнения работы.

Работа с психрометром.

№	Показания сухого термометра ,град	Показания смочен- ного термометра	Разность показаний Термометров ∆t,град	Относительная влажность воздуха ᵠ,%
1

Работа с баротермогигрометром.

ᵠ=

Вывод:

Ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа № 5.  Измерение коэффициента поверхностного натяжения

Учебная цель: измерить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Учебные задачи: познакомиться с методами измерения коэффициента поверхностного натяжения.

Обеспеченность занятия:

1.        Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.        Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.        Лабораторное оборудование и инструменты: Психрометр.

4.        Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.        Раздаточные материалы (инструкционные)

6.        Калькулятор ( простой).

7.        Ручка.

8.        Карандаш простой

9.        Чертежные принадлежности

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 стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. При этом совершается работа А:

 

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

     или  

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

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

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

 l=π·d_капли

   Следовательно:

 

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

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

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

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.   Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?

2.   Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?

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

4.   Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?

5.   Почему следует добиваться медленного падения капель?

1.              Задания для лабораторной работы:

Заполните таблицу:

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

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1.   Для опытов лучше использовать дистиллированную воду.

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

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

5.   Вычислите поверхностное натяжение по формуле 

           Результат запишите в таблицу. 

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

7.   Найдите среднее значение поверхностного натяжения 

           Результат запишите в таблицу.

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

9.   Определите относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

 

           Результат запишите в таблицу.

10.            Сделайте вывод.

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.   Выполнить задания.

2.   Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.   Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 6 Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды.

Оборудование:

1. вода;

2. весы с разновесами;

3. сосуд для сбора капель;

4. шприц.

Порядок выполнения работы.

1.     Заполнение таблицы.

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

2. Вычисление относительной погрешности.

 

3. Вывод.

4. Ответы на контрольные вопросы.

        Лабораторная работа № 6.  Наблюдение роста кристаллов из раствора

Учебная цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла

Учебные задачи:

1.     Научиться измерять массу соли.

2.     Научиться пользоваться весами и разновесами.

3.     Оформить отчет

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.   Лабораторное оборудование и инструменты:

4.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.   Раздаточные материалы (инструкционные)

6.   Калькулятор ( простой).

7.   Ручка.

8.   Карандаш простой

9.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и  учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

Существуют два простых способа выращивания кристаллов из раствора: охлаждение насыщенного раствора соли и его выпаривание. Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов. В домашних условиях можно выращивать кристалл медного купороса или обычной поваренной соли. Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры уменьшается. При охлаждении горячего (примерно 40°С) насыщенного раствора до 20°С в нем окажется избыточное количества соли на 100 г воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т.е. раствор будет пересыщенным. С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики соли. Если предоставить выпавшим кристалликами возможность подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов. Чтобы вырастить крупный кристалл, в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор нужно внести кристаллик - затравку, заранее прикрепленный на волосе или тонкой леске, предварительно обработанной спиртом. Можно вырастить кристалл без затравки. Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.

Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3-5°С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура понизится до комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1. Что может служить центром кристаллизации?

2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того же кристалла?

3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без добавления растворенного вещества?

4. Зачем раствор фильтровался?

Задания для лабораторной работы:

Задание: определите массу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.

2. Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С-40°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите массу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.

Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.

3. Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы.

Сделать описание кристаллов. Найти общее и различия.

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.   Выполнить задания.

2.   Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.   Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе.

1. Название лабораторной работы.

2.     Цель.

3.     Оборудование.

4.     Схема установки.

5.     Таблица для записи результатов.

6.     Обработка результатов.

7.     Вывод.

8.     Контрольные вопросы.

РАЗДЕЛ 3 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Тема 3.2 Законы постоянного тока

Лабораторная работа № 7.  Изучение закона Ома для участка цепи

Учебная цель: экспериментально доказать справедливость закона Ома для участка цепи

Учебные задачи: научиться рассчитывать параметры электрической цепи

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.   Лабораторное оборудование и инструменты: Амперметр, вольтметр, реостат, источник тока, ключ, резистор, компьютер, дискета.

4.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.   Раздаточные материалы (инструкционные)

6.   Калькулятор ( простой).

7.   Ручка.

8.   Карандаш простой

9.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и  учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I

Сила тока - скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А].

[1A=1Кл/1с]

Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ₁ в точку с потенциалом φ₂

U₁₂ = φ₁ – φ₂

U – напряжение

A – работа тока

q – электрический заряд

Единица напряжения – Вольт [В]

[1B=1Дж/1Кл]

Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.

Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.

S – площадь поперечного сечения проводника

l – длина проводника

ρ – удельное сопротивление проводника

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом].

Графическая зависимость силы тока I от напряжения U - вольт-амперная характеристика

Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1. Что такое электрический ток?

2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?

3. Какова единица измерения силы тока?

4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?

5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?

6. Какова единица измерения напряжения?

7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?

8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?

9. Какова единица измерения сопротивления?

10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Задания для лабораторной работы:

Задание 1. Заполните таблицу.

	A	B	C	D
1	№	Сила тока	Напряжение	Сопротивление
2	1
3	2
4	3

Задание 2. . По результатам измерений постройте график зависимости силы тока от напряжения и охарактеризуйте эту функцию.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Рассмотрите шкалы амперметра и вольтметра и определите цену одного деления

2. Соберите электрическую цепь представленную на схеме.

3. Замкните цепь, увеличивая силу тока и напряжения, запишите показания амперметра и вольтметра

4. Откройте Excel, создайте таблицу, введите измеренные значения и формулы расчета сопротивления:

	A	B	C	D
1	№	Сила тока	Напряжение	Сопротивление
2	1
3	2
4	3

5. По результатам измерений, используя «Мастер диаграмм», постройте график зависимости силы тока от напряжения и охарактеризуйте эту функцию.

6. В конце таблицы измерений введите вывод о проделанной работе.

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.        Выполнить задания.

2.        Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.        Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе.

1.   Название лабораторной работы.

2.   Цель.

3.   Оборудование.

4.   Схема установки.

5.   Таблица для записи результатов.

6.   Обработка результатов.

7.   Вывод.

8.   Контрольные вопросы.

                            Тема 3.4 Электромагнитная индукция

Лабораторная работа № 8.  Изучение явления электромагнитной индукции

Учебная цель: экспериментальное изучение явления электромагнитной индукции, проверка правила Ленца.

Учебные задачи:  убедится в объективности законов физики, выяснить, когда возникает индукционный ток, от чего зависит его величина

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.   Лабораторное оборудование и инструменты:.  миллиамперметр, источник питания, катушка с сердечником, дуговой магнит, выключатель кнопочный, соединительные провода, магнитная сетка (компас), реостат

4.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.   Раздаточные материалы (инструкционные)

6.   Калькулятор (простой).

7.   Ручка.

8.   Карандаш простой

9.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и  учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. В нашем случае разумнее было бы менять во времени магнитное поле, так как оно создается движущимися (свободно) магнитом. Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. В данном случае это мы можем наблюдать по отклонению стрелки миллиамперметра.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.         Что называется магнитным потоком? От каких величин зависит магнитный поток?

2.        Какая величина является силовой характеристикой магнитного поля?

3.        Какой ток называется индукционным?

4.        В чем состоит явление электромагнитной индукции?

5.        Кем и когда было открыто это явление?

Задания для лабораторной работы:

Задание 1. Выясните условия возникновения индукционного тока.

Задание 2. Изучите направления индукционного тока.

Задание 3. Изучите величины индукционного тока.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

I.Выяснение условий возникновения индукционного тока.

1.Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.  

2. Наблюдая за показаниями  миллиамперметра, отметьте, возникал ли индукционный ток, если:

·           в неподвижную катушку  вводить магнит,

·            из неподвижной катушки  выводить магнит,

·           магнит разместить внутри катушки, оставляя неподвижным.

3. Выясните, как изменялся магнитный поток Ф, пронизывающий катушку в каждом случае. Сделайте вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

II. Изучение направления индукционного тока.

1.О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра.

Проверьте, одинаковым ли будет направление индукционного тока, если:

·           вводить в катушку и удалять магнит северным полюсом;

·           вводить магнит  в катушку магнит северным полюсом и южным полюсом.

2.Выясните, что изменялось в  каждом случае. Сделайте вывод о том, от чего зависит направление индукционного тока.

III. Изучение величины индукционного тока.

1.Приближайте магнит к неподвижной катушке медленно и  с большей скоростью, отмечая, на сколько делений (N₁, N₂) отклоняется стрелка миллиамперметра.

2. Приближайте магнит  к катушке  северным полюсом. Отметьте, на сколько делений  N₁отклоняется стрелка миллиамперметра.

К  северному полюсу дугообразного магнита приставьте северный полюс полосового магнита. Выясните, на сколько делений  N₂ отклоняется стрелка миллиамперметра при приближении одновременно двух магнитов.

3.Выясните, как изменялся магнитный поток в каждом случае. Сделайте вывод, от чего зависит величина индукционного тока.

Ответьте на вопросы:

1.В катушку из медного провода сначала быстро, затем медленно вдвигают магнит. Одинаковый ли электрический заряд при этом переносится через сечение провода катушки?

2.Возникнет ли индукционный ток в  резиновом кольце при введении в него магнита?

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.   Выполнить задания.

2.   Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.   Оформить отчёт по лабораторной работе

Образец отчёта по лабораторной работе.

1.     Название лабораторной работы.

2.     Цель.

3.     Оборудование.

4.     Схема установки.

5.     Таблица для записи результатов.

6.     Обработка результатов.

7.     Вывод.

8.     Контрольные вопросы.

                                         Тема 3.6 Волновая оптика

Лабораторная работа № 9. Изучение интерференции и дифракции света

Учебная цель:  экспериментальное  изучение явления интерференции и дифракции света.

Учебные задачи: научиться рассчитывать длину световой волны с помощью дифракционной решётки.

Обеспеченность занятия:

1.   Учебно-методическая литература:

–        Лабораторные работы по физике (Тарасов О.М. Москва Форум-Инфа-М 2007)

2.   Справочная литература:

–        Сборник задач по физике (В.Ф.Дмитриева Москва Издательский центр «Академия» 2010)

3.   Лабораторное оборудование и инструменты: лампа с прямой нитью накала, спектроскоп с набором спектральных трубок, раствор медного  купороса.

4.   Рабочая тетрадь (обычная, в клетку-18 листов)

5.   Раздаточные материалы (инструкционные)

6.   Калькулятор (простой).

7.   Ручка.

8.   Карандаш простой

9.   Чертежные принадлежности

Краткие теоретические и  учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

Интерференция световых волн – сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Результат интерференции зависит от угла падения на пленку, ее толщины и длины волны. Усиление света произойдет в том случае, если преломленная отстанет от отраженной на целое число длин волн. Если вторая волна отстанет от первой на половину длину волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света. Дифракция – огибание волнами краев препятствий.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1.   Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а максимум высших порядков – набор цветных полос?

2.   Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума?

3.   В каких точках экрана получают 1,2,3 максимумы?

4.   Какой вид имеет дифракционная картина в случае монохроматического света?

5.   В каких точках экрана получается световой минимум?

6.   Чему рана разность светового хода светового излучения ƛ =0,72мм дающего второй максимум в дифракционном спектре? Определить частоту этого излучения.

Задания для лабораторной работы:

Задание 1. Определить длину световой волны с помощью дифракционной решётки и используя формулу дифракционной решётки.

Задание 2. Пронаблюдать интерференцию в тонких пленках, с помощью призмы и компьютерного диска.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Собрать установку для определения длины световой волны.

2. Установить на демонстрационном столике лампу и включить её.

3. Смотря через дифракционную решётку направить прибор на лампу так, чтобы через окно экрана была видна нить лампы.

Экран прибора установить на возможно большем расстоянии от решётки и получить на нём чёткое изображение спектров 1 и 2 порядка.

4. Измерить по шкале бруска установки расстояние от экрана прибора до дифракционной решётки.

6. Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины фиолетовой полосы как слева, так и справа от нулевого максимума и вычислить среднее значение. Опыт повторить со спектром 2 порядка.

7. Также измерения выполнить для красных полос дифракционного спектра.

8. Вычислить по формуле d sin ч = к ƛ длину волны фиолетового света для спектров 1 и 2 порядка, длину волны красного света 1 и 2 порядка.

Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

Номер опыта	Период Дифракционной Решетки d, мм	Порядок Спектра        k	Расстояние От дифрак. Решетки До экрана b, мм	Видимые границы спектра фиолетового цвета			Видимые границы спектра красного цвета			Длина световой волны
				Слева  мм	справа , мм	Среднее , мм	Слева , мм	Справа , мм	Среднее , мм	Красн. Излуч. l мм	Фиол Излуч l мм

Порядок выполнения отчёта по лабораторной работе.

1.   Выполнить задания.

2.   Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3.   Оформить отчёт по лабораторной работе.

Образец отчёта по лабораторной работе.

Лабораторная работа №13. Наблюдение интерференции и дифракции света

Цель:

Пронаблюдать явление интерференции и дифракции

Заполнить таблицу

Вычислить длину волны по формуле d sin φ=k l

Сделать вывод.

Ответить на контрольные вопросы