Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по дисциплине "Общая физика"

Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по дисциплине "Общая физика"

Международный конкурс по математике «Поверь в себя»

для учеников 1-11 классов и дошкольников с ЛЮБЫМ уровнем знаний

Задания конкурса по математике «Поверь в себя» разработаны таким образом, чтобы каждый ученик вне зависимости от уровня подготовки смог проявить себя.

К ОПЛАТЕ ЗА ОДНОГО УЧЕНИКА: ВСЕГО 28 РУБ.

Конкурс проходит полностью дистанционно. Это значит, что ребенок сам решает задания, сидя за своим домашним компьютером (по желанию учителя дети могут решать задания и организованно в компьютерном классе).

Подробнее о конкурсе - https://urokimatematiki.ru/


Идёт приём заявок на самые массовые международные олимпиады проекта "Инфоурок"

Для учителей мы подготовили самые привлекательные условия в русскоязычном интернете:

1. Бесплатные наградные документы с указанием данных образовательной Лицензии и Свидeтельства СМИ;
2. Призовой фонд 1.500.000 рублей для самых активных учителей;
3. До 100 рублей за одного ученика остаётся у учителя (при орг.взносе 150 рублей);
4. Бесплатные путёвки в Турцию (на двоих, всё включено) - розыгрыш среди активных учителей;
5. Бесплатная подписка на месяц на видеоуроки от "Инфоурок" - активным учителям;
6. Благодарность учителю будет выслана на адрес руководителя школы.

Подайте заявку на олимпиаду сейчас - https://infourok.ru/konkurs

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:


Відокремлений підрозділ

Національного університету біоресурсів і природокористування України

«Бахчисарайський коледж будівництва, архітектури та дизайну»





Робочий зошит

для виконання лабораторних робіт з дисципліни

«Загальна фізика»



для студентів

освітньо-кваліфкаційного рівня молодшого спеціаліста

за напрямом підготовки 6.0601 «Будівництво»

із спеціальності 5.06010101 «Будівництво та експлуатація

будівель і споруд»






Упорядкував викладач - методист

Мариніч Н.М.





Бахчисарай 2013

Рекомендовано цикловою комісією напряму «Будівництво та експлуатація будівель і споруд» протокол № 5 від 15 січня 2013року



Укладач: Н.М. Мариніч – викладач – методист ВП НУБіПУкраїни

«Бахчисарайський коледж будівництва,

архітектури та дизайну», вища категорія

Рецензент: Акімьшина С.П. - методист Симферопольского

автотранспортного технікуму, викладач –

методист,вища категорія




Методичні рекомендації щодо виконання лабораторних робіт з курсу «Загальна фізика»: Посібник / Упоряд.:Н.М.Мариніч – Бахчисарай.:ВПНУБіПУ «БКБА та Д», 2013.- 53 с. укр. м.




Посібник містить опис лабораторних робіт з курсу загальної фізики, які виконуються під час вивчення курсу фізики. Кожна робота супроводжується ґрунтовним викладенням теоретичного матеріалу, необхідного для вмотивованого виконання вимірювань та розрахунків. Детальні та проілюстровані пояснення процесу виконання робіт дозволяють підвищити ступінь самостійності студента на лабораторних заняттях, що значно підвищує ефективність бригадного методу виконання робіт.

Для студентів вищих навчальних закладів I-II рівнів акредитації за напрямом підготовки 5.06010101 «Будівництво та експлуатація будівель і споруд»

Зміст

  1. Вступ ____________________________________________стор. 4

  2. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з физики____________________________________________стор.5

  3. Лабораторна робота № 1_____________________________стор.11

  4. Лабораторна робота № 2_____________________________стор.19

  5. Лабораторна робота № 3_____________________________стор.26

  6. Лабораторна робота № 4_____________________________стор.33

  7. Лабораторна робота № 5_____________________________стор.39

  8. Лабораторна робота № 6_____________________________стор.41

  9. Лабораторна робота № 7_____________________________стор.49

  10. Література ________________________________________стор. 54


















Вступ

Викладання фізики, в якому

експеримент не складає основи і

наріжного каменя всього викладу

повинно бути визнано даремним і

навіть шкідливим.

О.Д. Хвольсон

В даному посібнику міститься комплект інструкцій для виконання лабораторних робіт з курсу Загальної фізики для студентів І курса вищих навчальних закладів І-II рівнів акредитації зі спеціальністі 5.06010101 «Будівництво та експлуатація будівель та споруд», передбачених чинною програмою, затвердженої Міністерством аграрної політики України, Науково-методичним центром аграрної освіти від 25 березня 2010 р.

Всі роботи мають чітку структуру та мету, таблицю обладнання. Кожна робота добре ілюстрована і має малюнки і схеми, які допомагають скласти установку і провести експеримент.

Мета навчального посібника полягає в тому, щоб навчити студента самостійно користуватися основними вимірювальними приладами і познайомитись з методами вимірювань різних фізичних величин, які використовуються в курсі Загальної фізики.

Опис робіт починається з теоретичних відомостей. Вони складені так, щоб студенти, які уже прослухали матеріал на лекціях, мали чітке уявлення про сутність фізичних явищ, що вивчаються, і метод вимірювань, який застосовується в лабораторній роботі. Після теоретичних відомостей надається опис вимірювальної апаратури. В подальшому наводяться завдання, які регламентують послідовність виконання роботи студентів при проведенні вимірювань. В кінці кожної роботи містяться контрольні питання.

Організоване за допомогою посібника навчання сприяє розвитку експериментальних умінь, викликає потребу в здобутті нових знань, розвиває творче мислення студентів.


Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з фізики

Метою проведення лабораторних робіт є:

  • закріпити і поглибити теоретичний програмний матеріал;

  • оволодіти практичними навичками роботи у фізичній лабораторії;

  • ознайомитися з темою, метою та завданням лабораторної роботи;

  • зацікавити студентів до подальшої лабораторно-дослідницької роботи;

  • набути необхідних знань, навичок і вмінь для подальшого вивчення фізики.

Правильно організовані лабораторні заняття мають важливе виховне та практичне значення і орієнтовані на вирішення наступних завдань:

  • поглиблення, закріплення і конкретизацію знань, отриманих на заняттяхз фізики і в процесі самостійної роботи;

  • формування практичних умінь і навичок, необхідних в майбутній професійній діяльності;

  • розвитку умінь спостерігати та пояснювати явища, що вивчаються;

  • розвитку самостійності тощо.

Етапи підготовки та проведення лабораторних робіт

  1. Попередня підготовка до лабораторної роботи полягає у вивченні студентами теоретичного матеріалу у відведений для самостійної роботи час, ознайомлення з інструктивними матеріалами з метою усвідомлення завдань лабораторної роботи, техніки безпеки.

  2. Консультування студентів викладачем з метою надання вичерпної інформації, необхідної для самостійного виконання запропонованих викладачем завдань, ознайомлення з правилами техніки безпеки при роботі в лабораторії.

  3. Попередній контроль рівня підготовки студентів до виконання конкретної роботи.

  4. Самостійне виконання студентами завдань відповідно до окресленої навчальною програмою тематики.

  5. Опрацювання, узагальнення отриманих результатів лабораторної роботи і оформлення індивідуального звіту.

І. Підготовка до роботи

  1. Ознайомитись з інструкцією і з’ясувати мету роботи.

  2. Повторити теоретичний матеріал, який стосується даної роботи.

  3. Підготуватись до додаткового завдання, тобто відповісти на питання:

  1. Як зробити?

  2. Яке додаткове обладнання потрібне?

  3. Порядок виконання?

  4. Аналіз результатів (прогноз).

ІІ. Виконання роботи

  1. Техніка безпеки. Пригадати Інструкцію, прийняти до уваги окремі вказівки викладача.

  2. Згідно з інструкцією виконати лабораторну роботу.

  3. Після оформлення звіту, виконати додаткове завдання ( не обов’язково )

ІІІ. Оформлення звіту

  1. Згідно з інструкцією виконати розрахунки, побудувати графіки.

  2. Обчислити похибки.

Виконання лабораторних робіт пов’язане з вимірюванням різних фізичних величин і дальшою обробкою їх результатів.

Вимірюваннязнаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою засобів вимірювання.

Пряме вимірювання знаходження значення фізичної величини безпосередньо засобами вимірювання.

Посереднє вимірюваннязнаходження значення фізичної величини за формулою.

Якщо А – деяка фізична величина, то А – абсолютна похибка вимірювань цієї величини. Вона складається з інструментальної похибки Аі і похибки відліку Ао

Абсолютна похибка відліку дорівнює половині ціни поділки вимірювального приладу.

Інструментальна похибка визначається конструкцією приладу ( див. таб. 1 ).




Засоби вимірювань

Межа вимірювань

Ціна поділки

Аі

1

Лінійка учнівська

До 50 см

1 мм

1 мм

2

Лінійка стальна

До 50 см

1 мм

0,1 мм

3

Штангенциркуль

150 мм

0,1 мм

0,05мм

4

мікрометр

25 мм

0,01 мм

0,005 мм

5

Терези учбові

200 г

--

0,01 г

6

Секундомір

30 хв.

0,2 с

1 с

7

Барометр

780 мм рт. ст.

1 мм рт. ст.

3 мм рт. ст.

8

Термометр

До 1000С

10С

10С

8

Термометр

До 1000С

20С

20С

9

Амперметр

2 А

0,05 А

0,05 А

10

Вольтметр

6 В

0,2 В

0,015 В


Якщо про інструментальну похибку нічого не відомо, то приймємо, що Аі =Ао

Таким чином, абсолютна похибка прямих вимірювань
А =Аі +Ао

Кінцевий результат лабораторної роботи отримують як правило за допомогою обчислень, тобто посередніх вимірювань.

При посередніх вимірюваннях визначають спочатку відносну похибку за формулами, наведеними в таб. 2



Формула фізичної величини

Формула відносної похибки

1

hello_html_6b18ce33.gif

hello_html_m459af4bc.gif

2

hello_html_63450428.gif

hello_html_m459af4bc.gif

3

hello_html_m7adb0cf2.gif

hello_html_18243ae0.gif

4

hello_html_74ca03e.gif

hello_html_m15cd44a6.gif



Абсолютну похибку посередніх вимірювань визначають за формулою:

А= Анаб

Анаб – обчислене за формулою наближене значення фізичної величини ( виражається десятковим дробом )

Обчислювати абсолютну похибку потрібно для аналізу достовірності результатів лабораторної роботи. Наприклад, вам потрібно порівняти кілька значень, отриманих в результаті обчислень. Для цього записують ці результати у вигляді подвійних нерівностей:

А1наб - А1< А1наб< А1наб + А1

А2наб - А2< А2наб< А2наб + А2


Порівняти данні інтервали ( мал. 1 ): якщо інтервали не перекриваються, то результати не однакові, якщо перекриваються – результати однакові при даній відносній похибці вимірювань.

Також абсолютна похибка дає можливість побудувати достовірні графіки залежностей між фізичними величинами. Для цього значення фізичної величини в системі координат зображається у вигляді відрізка:

hello_html_m78348395.gif



hello_html_39bf1416.gif




При побудові графіка проводиться лінія так, щоб вона пройшла через відрізки ( не обов’язково пряма лінія).hello_html_13b015f7.gif

  1. Спираючись на результати вимірювань, зробити висновок.

  2. Написати відповіді на контрольні питання.





hello_html_m30a69704.gifhello_html_m30a69704.gif

ІНСТРУКЦІЇ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ


hello_html_m30a69704.gifhello_html_m30a69704.gif



hello_html_m4847d78a.gif
















Лабораторна робота № 1


Визначення моменту інерції тіл

Мета: 

експериментально визначити момент інерції запропонованих тіл; засвоїти методику експериментального визначення моменту інерції тіла.

Обладнання:

штативи, кулька, циліндр, лінійка, штангенциркуль, терези з важками, копіювальний папір, установка для визначення моменту інерції тіла, клейка стрічка.

Теоретичні відомості

Розглянемо тіло, яке скочується без початкової швидкості та без проковзування з похилої площини (рис 1). Розглянемо два положення тіла А та В, та знайдемо повну механічну енергію тіла для цих положень. За нульовий рівень відліку потенціальної енергії візьмемо рівень ОО’.

hello_html_3f9fd498.jpg

Мал. 1

А: hello_html_m1a9f342c.png(1)

В: hello_html_m26cdba3f.png(2)

де, m – маса тіла;      J – момент інерції тіла;    hello_html_7765aca2.png  лінійна швидкість центра мас тіла відносно поверхні в момент відриву тіла від поверхні;      hello_html_54ac5c22.png кутова швидкість обертання тіла навколо осі, що проходить через центр мас в момент відриву тіла від поверхні.

 Для положень А та В застосуємо закон збереження повної механічної енергії: hello_html_5f805270.png(3)

Підставимо (1) та (2) в (3): hello_html_4dae1be1.png (4)

Використаємо формулу зв’язку лінійної і кутової швидкостей: hello_html_642930f4.png (5), де R – радіус тіла.

Підставимо (5) в (4):   hello_html_21189aa.png (6)

Після відриву тіла в точці В від горизонтальної поверхні миттєва швидкість тіла hello_html_35628440.png направлена горизонтально. Після відриву тіло рухатиметься у полі сили тяжіння, тому рух тіла після відриву можна розглядати, як рух тіла кинутого горизонтально з швидкістю hello_html_35628440.png. Під час руху тіла у полі сили тяжіння, крім поступального руху, тіло здійснюватиме ще й рівномірний обертальний рух, оскільки під час руху тіла у полі сили тяжіння, хоч на нього і діятимуть сили тертя об повітря, але із-за малої швидкості тіла, дією сил в’язкого тертя можна знехтувати. Тому, обертальний рух тіла практично не впливатиме на зміну траєкторії руху тіла.

Отже, лінійну швидкість центра мас кульки в точці В можна визначити за законами кінематики, знаючи дальність польоту тіла і час польоту t:

hello_html_7bbef629.png (7).

Рух кульки – це рух тіла, кинутого горизонтально. З аналогічних міркувань час польоту знайдемо із рівняння руху кульки вздовж вертикальної осі :

hello_html_m5300b91c.png(8),

де h – висота горизонтальної поверхні над поверхнею парти.

Підставивши (8) в (7) знайдемо лінійну швидкість центра мас тіла в момент відриву від поверхні в точці В:

hello_html_348e1a12.png(9)

Підставимо (9) в (6): hello_html_mfd8fef.png

hello_html_m1b62e343.png

З останнього рівняння знайдемо момент інерції тіла J:

hello_html_63f03788.png

Отже, момент інерції тіла можна знайти за формулою

hello_html_m7de31390.png

Контрольні запитання

1)   Що називають абсолютно твердим тілом. Які види механічного руху Вам відомі? Сформулюйте означення різних видів механічного руху.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2)   Сформулюйте означення моменту інерції. Вкажіть одиниці вимірювання даної фізичної величини. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3)   Сформулюйте означення енергії. Які види енергії Вам відомі, запишіть формули для їх визначення. Запишіть формулу для визначення повної кінетичної енергії тіла. Назвіть фізичні величини, що до неї входять._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



4)   Запишіть та порівняйте закони кінематики і динаміки для поступального і обертального руху.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5)   Сформулюйте та запишіть закон збереження повної механічної энергії.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Ознайомтесь з теоретичними відомостями та дайте відповідь на питання: «Під час спуску тіла з похилої площини на нього діє неконсервативна сила тертя, яка і створює обертальний момент. Чому ж для переходу кульки із стану А в В ми маємо право записати закон збереження повної механічної енергії?»

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Розв’яжіть тренувальні задачі

1)   Визначте момент інерції диска масою m=5 кг і радіусом R=20 см, який обертається навколо осі, що паралельна його діаметру і проходить на відстані 2R/3 від центра диску. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2)   Диск діаметром D=0,6 м і масою m=1кг обертається навколо вісі, що проходить через його центр перпендикулярно до його площини, з частотою 20 об/с. Яку роботу потрібно виконати, щоб зупинити диск?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Хід роботи

1.      Опрацюйте теоретичні відомості та інструкцію лабораторної роботи. Підготуйте у роботі таблицю даних 1. Складіть установку мал.2.

hello_html_73ddbda1.jpg

Мал. 2

2.  Використовуючи штангенциркуль, визначте радіус досліджуваного  тіла R.

3.  Визначте масу m досліджуваного тіла за допомогою важільних терезів.

4. Покладіть досліджуване тіло на поверхню похилої площини та помітьте на ній точку А. Виміряйте висоти h та Н (рис 1).

5.  Відпустіть тіло та спостерігайте за його рухом. У місці падіння тіла на парту покладіть аркуш паперу, а поверх нього копіювальний папір та закріпіть їх за допомогою клейкої стрічки на поверхні парти.

6.   Знову покладіть досліджуване тіло на поверхню похилої площини в точку А та відпустіть. Відмітьте місце падіння кульки на поверхню парти та визначте дальність польоту   кульки l.

7.  Проведіть дослід мінімум тричі, не змінюючи положення точки А та висот h та H, щоразу визначаючи дальність польоту тіла. За результатами декількох дослідів знайдіть середню дальність польоту тіла lср для заданих висот h та H.

8.   Використовуючи формулу hello_html_m7de31390.png, обчисліть момент інерції досліджуваного тіла.

9.  Результати вимірювань та обчислень запишіть до складеної Вами таблиці даних.

10.  Дослід (пункти 4 - 8) повторіть 3 – 5 різав для різних значень висот H, щоразу визначаючи момент інерції тіла J.

11.  Обчислити похибки вимірювань.

12.  Обчисліть момент інерції досліджуваного тіла за формулою (див. таблицю) та порівняйте отримане значення із з отриманим експериментально результатом.

13.  Дослід (пункти 2 - 11) повторіть для різних досліджуваних тіла: суцільний циліндр, кільце та ін.

14.  Зробіть висновок.

Радіус тіла, R, м

Маса тіла m, кг

Висота h, м

Висота Н, м

Дальность польоту   кульки l, м


Середня дальність польоту тіла lср, м

Момент інерції тіла J, кг м2

1








2








3








4










Моменти інерції однорідних тіл правильної геометричної форми

відносно осі обертання, яка проходить через їх центр мас

Циліндр

hello_html_m639c569c.jpg

hello_html_2be283a5.png

Куля

hello_html_m6d16e8e4.jpg

hello_html_m7bdf54f7.png

Тонке кільце

hello_html_m25ba107b.jpg

hello_html_5387874.png

Пустотілий циліндр

hello_html_1704b34.jpg

hello_html_m7addd5c7.png



Висновок______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторна робота № 2

Визначення в'язкості рідини методом Стокса.

Мета роботи: визначити коефіцієнт в'язкості досліджуваної рідини при кімнатній температурі.

Обладнання та матеріали:

  • 1. Прилад Стокса.

  • 2. Стальні кульки.

  • 3. Мікрометр.

  • 4. Лінійка.

  • 5. Секундомір

  • 6. Термометр.

Теоретична частина

Під час руху рідини між її шарами виникають сили внутрішнього тертя, які діють таким чином, щоб зрівняти швидкості всіх шарів. Виникнення цих сил пояснюється тим, що шари, які рухаються з різними швидкостями, обмінюються молекулами. Молекули з більш швидкого шару передають більш повільному шарові певну кількість руху, внаслідок чого останній починає рухатись швидше. Молекули з більш повільного шару одержують у швидшому шарі відповідну кількість руху, що приводить до його гальмування.

Розглянемо рідину, що рухається в напрямку осі x (рис.1). Нехай шари рідини мають різну швидкість. Виберемо на осі z дві точки, які розташовані одна від одної на віддалі dz. Потік рідини цих точок за величиною швидкості відрізняється на dv. Співвідношення dv/dz характеризує зміну швидкості потоку в напрямку осі z і носить назву градієнта швидкості.

hello_html_5ac1fd2e.pngмал. 1 – Схема до визначення в'язкості




Сила внутрішнього тертя (в'язкості), що діє між двома шарами за законом Ньютона, пропорційна величині площі їх дотикання та градієнта швидкості:


hello_html_mab97b59.png

Величина η називається коефіцієнтом внутрішнього тертя або коефіцієнтом динамічної в'язкості. Якщо взяти, що dv/dz=1 с-1 і ΔS=1 м2, тоді η=f, тобто коефіцієнт динамічної в'язкості чисельно дорівнює силі внутрішнього тертя, яка діє на одиницю площі двох шарів рідини, що дотикаються і рухаються один відносно другого з градієнтом швидкості, рівним одиниці. В системі СІ η вимірюється в одиницях кг·м-1·с-1. В системі СГС коефіцієнт динамічної в'язкості має розмірність г·см-1·с-1 і називається пуаз. Часто використовують одиницю в сто разів меншу – сантипуаз. Коефіцієнт динамічної в'язкості залежить від природи рідини і з підвищенням температури зменшується. В'язкість грає суттєву роль в рухові рідини. Шар рідини, який безпосередньо прилягає до твердої поверхні, в результаті прилипання залишається відносно неї нерухомим. Швидкість решти шарів зростає з віддаленням від твердої поверхні. Наявність шарів рідини між поверхнями твердих тіл сприяє значному зменшенню коефіцієнта тертя.

Поряд з коефіцієнтом динамічної в'язкості η часто користуються поняттям коефіцієнта кінематичної в'язкості:

hello_html_m55bf782e.png


де ρ – густина рідини. В системі СІ одиницею коефіцієнта кінематичної в'язкості є м2с-1, в системі СГС – см2с-1, яка має назву 1 стокс.

У даній лабораторній роботі для визначення коефіцієнта в'язкості рідини (розчин гліцерину, трансформаторне масло) застосовується метод Стокса, суть якого полягає в тому, що на кульку, яка рухається в рідині, діє сила внутрішнього тертя і гальмує її рух. Ця сила визначається за законом Стокса:

hello_html_2fd92b38.png, де r – радіус кульки, v – її швидкість.

Якщо кулька вільно падає у в'язкій рідині , то на неї, крім сили тертя f, будуть також діяти сила тяжіння P=vg=ρVg та сила виштовхування Архімеда P1=-ρ1gV, що напрямлена вертикально вгору і рівна вазі витісненої кулькою рідини.


hello_html_15d34000.png
мал. 1 – Прилад Стокса


На основі другого закону Ньютона складемо рівняння руху кульки:

hello_html_2b5c157f.png




Оскільки вираз

hello_html_79fb339f.png


з часом дуже швидко спадає, швидкість руху кульки через малий проміжок часу встановлюється сталою і рівною

hello_html_m2f9a48b9.png


де V=4/3πr3 - об'єм кульки;  ρ - густина речовини кульки;  ρ1 - густина рідини.

Швидкість рівномірного руху кульки можна визначити, знаючи віддаль між мітками на приладі Стокса та час, протягом якого кулька проходить цю віддаль: hello_html_766d9678.png


Враховуючи вирази для v0 та V, знаходимо остаточну формулу для визначення коефіцієнта в'язкості: hello_html_m395ca2e0.png

Порядок виконання роботи

1. Мікрометром виміряти діаметр d кульки.

2. Лінійкою виміряти віддаль l між гумовими мітками a і b на приладі Стокса.

3. Опустити кульку в рідину приладу і секундоміром заміряти час t її руху між мітками.

4. Ареометром визначити густину досліджуваної рідини ρ1, а термометром її температуру T °C.

5. Повторити вимірювання відповідно п.п. 1...3 ще для двох кульок.

6. Густину матеріалу кульок ρ (здебільшого сталь) взяти з довідникової таблиці і дані всіх вимірювань занести в таблицю 1.

7. Розрахувати значення коефіцієнта в'язкості η досліджуваної рідини згідно результатів вимірювання для кожної кульки окремо.

8. Вирахувати абсолютну і відносну похибки проведеного експерименту та оцінити його результати.

Таблиця 1 – Результати вимірювань та розрахунків

r=d/2, м

l, м

t, c

ρ, кг/м3

ρ1, кг/м3

Т, °С















Контрольні запитання

1. Поясніть причини виникнення внутрішнього тертя.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Запишіть закони Ньютона та Стокса для внутрішнього тертя.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Поясніть фізичний зміст коефіцієнта динамічної в'язкості.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. У чому полягає метод визначення коефіцієнта в'язкості рідини поСтоксу?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Які сили діють на кулька за його русі в рідини?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Як залежить коефіцієнт внутрішнього тертя рідин від температури?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Який фізичний сенс коефіцієнта в'язкості рідини?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Є два свинцевих кульки різного діаметра. Який їх швидкість падіння рідини буде більше?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновок__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Лабораторна робота № 3

Вивчення прискорення вільного падіння тіла за допомогою фізичного маятника

Мета роботи.

Вивчення фізичного маятника, визначення прискорення сили тяжіння.

Прилади та обладнання.

Фізичний маятник зі шкалою, секундомір, лінійка.

Теоретичні відомості.

Фізичним маятником називається тіло довільної форми, здатне здійснювати коливання під дією сили тяжіння навколо нерухомої горизонтальної осі ОО', яка не проходить через центр тяжіння цього тіла С (рис. 1).

hello_html_m1384bfa2.gif




Рис. 1.

При відхиленні маятника від положення рівноваги виникає обертальний момент М сили тяжіння, який намагається повернути маятник до положення рівноваги:


hello_html_7488de4f.gif,


де m - маса тіла, g- прискорення вільного падіння, l- відстань між точкою підвісу О та центром тяжіння С, α- кутове зміщення маятника. Знак “-“ вказує на те, що повертаючий момент напрямлений проти кутового переміщення α.

При малих кутах відхилення hello_html_560941d8.gif, тому обертаючий момент дорівнюватиме:


hello_html_m15d3d42.gif(1)


Якщо дією моментів сил тертя знехтувати, то з основного рівняння динаміки обертального руху:


hello_html_m548f2c6c.gif, (2)


де І- момент інерції тіла відносно осі 00', а ε – кутове прискорення, яке дорівнює:


hello_html_m1aa613f7.gif


дістанемо рівняння руху фізичного маятника:


hello_html_m1e9ad2e6.gif.


Запишемо це рівняння в іншій формі:

hello_html_473c9649.gif(3)


Величина hello_html_636e9062.gif має розмірність циклічної частоти в квадраті, тому введемо позначення:

hello_html_m5781162f.gif(4)


Тоді остаточно дістанемо диференціальне рівняння вільних незгасаючих коливань фізичного маятника:

hello_html_1ed6f5bf.gif(5)


Розв'язком цього рівняння є функція

hello_html_m487f772.gif, (6)


де α(t) - кутове зміщення маятника відносно положення рівноваги в довільний момент часу; αm - амплітуда коливань, модуль максимального зміщення від положення рівноваги. Амплітуда вільних незгасаючих коливань визначається початковими умовами; ω0 - власна циклічна частота, це кількість коливань за 2π секунд. Як видно з рівняння (4) власна частота визначається параметрами коливальної системи; величину, що стоїть під знаком косинуса називають фазою коливань:

hello_html_mec01da1.gif,


де φ0 - фаза коливань в початковий момент часу (початкова фаза).

Як видно з рівняння (6), вільні незгасаючі коливання фізичного маятника є періодичними і відбуваються за законом косинуса (синуса) тобто є, гармонічними. Період вільних незгасаючих коливань (час одного повного коливання) Т0 визначається за формулою

hello_html_3ecfadda.gif, (7)


а з врахуванням (4) період малих вільних коливань фізичного маятника дорівнюватиме:

hello_html_m352685a3.gif(8)


Методика вимірювання.

Для визначення прискорення вільного падіння (табличне значення hello_html_m131e0526.gifhello_html_5e787714.gif) в роботі спостерігають незгасаючі коливання фізичного маятника і визначають час t та кількість коливань маятника N за цей час. З формули періоду коливань (8) прискорення вільного падіння дорівнюватиме:


hello_html_486b8eb0.gif(9)


Період коливань визначається за формулою


hello_html_m65a043f8.gif(10)


В роботі фізичним маятником є металевий однорідний стержень, який коливається навколо осі, що проходить через його кінець, тому:


hello_html_m7bc384c8.gif, (11)


де hello_html_m55008069.gif - довжина стержня.

Момент інерції стержня відносно осі ОО´ за теоремою Штейнера дорівнює


hello_html_m48775864.gif,


де hello_html_m5995bd38.gif - момент інерції стержня відносно осі, що проходить через центр тяжіння


hello_html_m69253c9e.gif


Тоді момент інерції відносно осі 00' дорівнюватиме:


hello_html_m20d944f8.gif(12)


Підставимо формули (10), (11), (12) в формулу (9) і отримаємо розрахункову формулу для прискорення вільного падіння:


hello_html_m14227534.gif(13)


Порядок виконання роботи.

1. Виміряти лінійкою довжину стержня lс.

2. Відхилити маятник від положення рівноваги на кут α < 10° і відпустити.

3. Пропустити (1-2) коливання та ввімкнути секундомір.

4. Відрахувати (20 – 30) коливань і вимкнути секундомір. Визначити час цих коливань. Провести вимірювання 3 рази і результати занести в таблицю. За середніми значеннями виміряних величин визначити середнє значення прискорення вільного падіння за формулою (13)

N

T, c

hello_html_m7fbc9e51.gif

hello_html_m1ef70562.gif

hello_html_m2322f920.gif

hello_html_m5a5a2b54.gif

Примітки

1








2








3









5. Визначити відносну похибку непрямого вимірювання прискорення вільного падіння за формулою:


hello_html_m6b272d15.gif, hello_html_6807de35.gif,


а також абсолютну похибку непрямого вимірювання за формулою: hello_html_m76bf8bf3.gif. Результати занести в таблицю.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновок_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Контрольні запитання.

1. Що являє собою фізичний маятник?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. За якими формулами у роботі визначаються прискорення вільного падіння та похибка його вимірювання?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Момент інерції твердого тіла відносно нерухомої осі обертання. Теорема Штейнера.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла навколо нерухомої осі.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Рівняння руху фізичного маятника. Його розв'язок для малих відхилень від положення рівноваги - гармонічні коливання.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Що називається зведеною довжиною фізичного маятника?

________________________________________________________________________________________________________________________________


Лабораторна робота № 4

Визначення абсолютної та відносної вологості повітря і точки роси.

Мета: навчитись користуватись приладами для визначення вологості повітря та точки роси, а також експериментально визначати відносну та абсолютну вологість повітря і точку роси за їх допомогою.

Обладнання: психрометр побутовий і станційний психрометр Августа.; гігрометр металевий; гігрометр волосяний;і спирт у склянці з корком; термометр лабораторний від 0 до 100°С; лійка; барометр; таблиця психрометрична; таблиця залежності тиску насиченої водяної пари від температури.

Теоретичні відомості та опис приладів.

Вологість повітря зумовлюється наявністю в ньому водяної пари. Маса водяної пари може змінюватись як за абсолютною величиною, так і за ступенем насичення, що відповідно характеризується абсолютною і відносною вологістю.

Абсолютна вологість повітря кількісно дорівнює масі водяної пари в грамах, що міститься в 1 м3 повітря, тобто її густині. Коли температури невисокі і пара далека від стану насичення (в цьому разі до водяної пари можна застосувати рівняння Менделєєва – Клапейрона), значення абсолютної вологості мало відрізняється від парціального тиску водяної пари в повітрі. Тому прийнято визначати абсолютну вологість також через величину парціального тиску водяної пари і виражати її в одиницях тиску.

Відносною вологістю повітря hello_html_6f95504e.gif називають виражене в процентах відношення абсолютної вологості до кількості пари, необхідної для насичення 1 м³ повітря при тій самій вологості.

hello_html_c4bf133.gif;

hello_html_4be10e7d.gif, тобто hello_html_m5a4405f3.gifпропорційний hello_html_644d471.gif.

hello_html_43fce0eb.gif.


Точкою роси називається температура, при якій наявна в повітрі водяна пара стає насиченою, тобто починає конденсуватися на охолодженій поверхні.

Основні способи визначення вологості повітря ґрунтуються на методах точки роси і психрометра.

І. Психрометром — за різницею температур термометрів, резервуар одного з яких обмотано смужкою тканини, опущеної у воду (правий), а іншого зали-
шається сухим (лівий), і за спеціальною таблицею визначають відносну вологість.
Принцип роботи психрометра оснований на тому, що інтенсивність випаровування вологи з поверхні зволоженого резервуару психрометра пропорційна сухості повітря: чим воно сухіше, тим нижчі показники зволоженого термометра порівняно з сухим у зв’язку з тим, що тепло зволоженого психрометра втрачається на сховане тепло паротворення.

II.    Конденсаційним гігрометром — за точкою роси, тобто температурою за якої водяна пара, що є в повітрі, стає насиченою, і за таблицею залежності тиску насиченої водяної пари від температури. Температуру у камері гігрометра знижують продуванням повітря крізь спирт, внаслідок чого він інтенсивно випаровується. Щоб легше було помітити появу роси на поверхні охолоджуваної камери, оточують металевим кільцем з теплоізолюючою прокладкою. Появу роси спостерігають, порівнюючи поверхню охолодженої камери з блискучою поверхнею кільця, яка під час досліду не змінюється.

III.    Волосяним гігрометром безпосередньо вимірюють відносну вологість повітря у відсотках. Волосяний гігрометр встановлюють і перевіряють на основі визначення відносної вологості повітря за допомогою психрометра. Стрілку гігрометра на відповідну поділку шкали встановлюють за допомогою регулювального гвинта. hello_html_m32468966.jpg

Мал. Прилади для визначення вологості повітря

(а -  психрометр Августа; б – психрометр Ассмана; в – гігрометр)

Відносну вологість визначають і за психрометричними таблицями для психрометрів Августа (при швидкості руху повітря 0,2 м/с). Її значення знаходять в точці перетину показників сухого і вологого термометров.

Порядок виконання роботи.

Завдання 1. Вимірювання відносної вологості повітря повітря за допомогою психрометра.

  1. Ознайомтеся з будовою психрометра.

  2. Визначте покази його термометрів і обчисліть різницю температур.

  3. Із психрометричної таблиці визначте відносну вологість повітря.

Завдання2. Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою конденсаційного гігрометра.

  1. Ознайомтеся з будовою гігрометра. Протріть м’якою тканиною поліровану стінку і кільце гігрометра до цілковитого блиску.

  2. Виміряйте температуру повітря в кімнаті.

  3. Налийте в камеру гігрометра (наполовину) спирту, вставте в неї термометр і приєднайте гумову грушу.

  4. Установіть прилад так, щоб дзеркальна поверхня його була розташована під кутом 30-40° до напряму променя зору. Продувайте повітря крізь спирт і уважно стежте за полірованою поверхнею стінки камери, порівнюючи її з поверхнею кільця.

  5. У момент появи роси запишіть показ термометра hello_html_m77f51a21.gif, припиніть продування повітря і продовжуйте спостереження, щоб записати показ термометра hello_html_m178f7c4d.gif в момент остаточного зникнення роси.

  6. Спостереження повторіть декілька разів, намагаючись якомога точніше визначити температуру появи і зникнення роси. Після закінчення спостережень спирт, який залишився в гігрометрі, злийте в склянку і щільно закоркуйте її. Результати досліду запишіть у таблицю 5.1.

  7. Визначити точку роси як середнє арифметичне:

hello_html_5268eb4c.gif.

  1. Розрахуйте середнє значення точки роси hello_html_11fa92c4.gif. Результати запишіть в таблицю.



досліду

hello_html_m77f51a21.gif

hello_html_m178f7c4d.gif

hello_html_a9e5ab7.gif

hello_html_11fa92c4.gif

р

р0

1








2




3






  1. За середнім значенням точки роси і за таблицею залежності тиску насиченої водяної пари від температури знайдіть значення абсолютної вологості р і тиск насиченої водяної пари при температурі повітря в кімнаті р0. Запишіть значення в таблицю.

Завдання З. Вимірювання відносної вологості повітря психрометром.

1.Визначити покази сухого термометра thello_html_m53463e1f.gifі вологого термометра thello_html_52c58023.gif

2. Знайти різницю показів сухого і вологого термометрів thello_html_m53463e1f.gif-thello_html_52c58023.gif

3. За таблицею визначити відносну вологість hello_html_6f95504e.gif

Покази сухого термометра thello_html_m53463e1f.gif,hello_html_m789e59b6.gifC

Покази вологого термометра thello_html_52c58023.gif,hello_html_m789e59b6.gifC

Різниця показів

thello_html_m53463e1f.gif-thello_html_52c58023.gif,Chello_html_m789e59b6.gif

Відносна вологість hello_html_6f95504e.gif





Висновок ______________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні запитання.

1. Яку пару називають ненасиченою; насиченою?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Що таке точка роси?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Як формулюється закон Дальтона для випаровування?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Для чого термометри в аспіраційному психрометрі вміщено в нікельовані металеві трубки?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Яка розмірність психрометричного коефіцієнта?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Яке практичне значення має вимірювання вологості повітря?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Чому у зимовий період відносна вологість у приміщеннях підтримується приблизно 10 – 15 %?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Чому тиск насиченої пари не залежить від об’єму?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. За нормальних тиску і температури взяли однакові за об’ємом проби сухого й вологого повітря. Чи однакові їх маси?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Лабораторна работа № 5

Визначення коефіцієнту поверхневого

натягу води методом відривання петлі

Мета роботи: Виміряти коефіцієнт поверхневого натягу дистильованої

води.

Прилади і матеріали:

  1. Динамометр типу ДПН з приладдям.

  2. Штатив з муфтою і лапкою.

  3. Вода дистильована.

Теоретичні відомості

В

hello_html_m5c9c3237.pngрис. 1


ільна поверхня рідини в стані рівноваги прагне до мінімуму, рідина ніби стягується пружною поверхневою плівкою, щоб зменшити свою площу.

З утворенням тонкої плівки шириною l вздовж межі поверхні рідини діє сила поверхневого натягу F , модуль якої дорівнює: F = 2l ,

де s - коефіцієнт поверхневого натягу; множник 2 взято тому, що плівка має дві поверхні l.

З цієї формули маємо вираз для коефіцієнта поверхневого натягу:

hello_html_m7a755498.gif.

Модуль сили поверхневого натягу F вимірюють чутливим динамометром типу ДПН, ширина плівки дорівнює ширині дротяної петлі. Динамометр типу ДПН (рис.1) складається з корпусу 3, всередині якого розміщена вимірювальна пружина 5, що має прямий кінець з відкритим гачком 7. Гачок призначений для з'єднання петлі 8 з вимірювальною пружиною динамометра. Стрілка 6 призначена для відлічування показів по шкалі. Досліджувану рідину наливають у скляну чашку 9.

Для вимірювання поверхневого натягу дротяну петлю повністю занурюють у рідину, а потім її повільно виймають. При цьому на петлі утворюється плівка. Коли сила пружності пружини динамометра за модулем дорівнюватиме силі поверхнево­го натягу, плівка розривається.

Хід роботи:

  1. Вивчіть будову динамометра ДПН.

  2. Приготуйте прилад до виконання вимірювань. Для цього надіньте на відкритий гачок 7 петлю 8 (див. рис.1). Притримуючи установочний гвинт 1, відкрутіть стопорний гвинт 2. Обертаючи стакан 4 і натискаючи на головку гвинта 1, встановіть стрілку динамометра на нульову поділку шкали. Закрутіть стопорний гвинт.

  3. Налийте в чашку 9 дистильованої води і встановіть її на підставку 10. Обертаючи гвинт тримача 11, підніміть чашку з рідиною до такого рівня, щоб петля повністю занурилась у воду.

  4. Повільно опускайте чашку з водою. Для цього викручуйте гвинт тримача 11 доти, поки не розірветься плівка рідини, що тягнеться за петлею. Позначте на шкалі динамометра силу розривання плівки.

  5. Обчисліть поверхневий натяг за наведеною вище формулою.

  6. Повторіть вимірювання тричі, взявши петлі різної довжини. Обчисліть середнє значення коефіцієнту поверхневого натягу.

  7. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю

досліду

l, м

F, Н

s, hello_html_m6e478934.gif

sсер, hello_html_m6e478934.gif

1





2




3






Висновок

________________________________________________________________________________________________________________________

Дайте відповіді на запитання:


  1. Як направлена сила поверхневого натягу?

  • Перпендикулярно до поверхні рідини

  • По дотичній до поверхні рідини перпендикулярно до лінії контуру

  • Вздовж поверхні рідини по дотичній до лінії контуру


  1. Як залежить коефіцієнт поверхневого натягу рідини від температури?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Пояснити причини виникнення поверхневого натягу. Який напрямок має сила поверхневого натягу?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Що таке коефіцієнт поверхневого натягу? Як він залежить від температури?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.Чому при відсутності зовнішніх сил рідина має вигляд сфери?

____________________________________________________________________________________________________________________________________


Лабораторна рабта № 6

Вивчення роботи трансформатора та визначення його ККД.

Мета роботи: виміряти коефіцієнт трансформації та коефіцієнт корисної дії трансформатора.

Прилади і матеріали:

  1. Трансформатор лабораторний.

  2. Амперметр змінного струму на 2А.

  3. Вольтметр змінного струму на 2В.

  4. Реостат повзунковий РПІП-2.

  5. Вимикач (2 шт.).

  6. Комплект з'єднувальних проводів.

Теоретичні відомості:

Трансформатор перетворює змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги при незмінній частоті. Він складається із замкнутого осердя, виготовленого із спеціальної листової трансформаторної сталі, на якому розміщено дві котушки (їх називають обмотками) з різною кількістю витків з мідного дроту. Одну з обмоток, яку називають первинною, під'єднують до джерела змінної напруги. Прилади, які споживають електроенергію, під'єднують до вторинної обмотки.

Якщо первинну обмотку під'єднати до джерела змінної напруги, а вторинна буде розімкнута (цей режим роботи називають холостим ходом трансформатора), то в первинній обмотці з'явиться слабкий струм, який створює в осерді змінний магнітний потік. Цей потік наводить у кожному витку обмоток однакову ЕРС, тому ЕРС індукції в кожній обмотці буде прямо пропорційна кількості витків у цій обмотці, тобто:

hello_html_m438502dd.gif

Якщо вторинна обмотка буде розімкнута, то напруга на її затискачах U2 дорівнюватиме ЕРС (2 ), яка в ній наводиться. У первинній обмотці ЕРС (1) за числовим значенням мало відрізняється від напруги U1, яка підводиться до цієї обмотки. Практично їх можна вважати однаковими, тому:

hello_html_m12dd0715.gif

де k - коефіцієнт трансформації; якщо вторинних обмоток декілька, то коефіцієнт трансформації для кожної з них визначають аналогічно.

Якщо у вторинне коло трансформатора увімкнути навантаження, то у вторинній обмотці з'явиться струм. Цей струм створює магнітний потік, який, за правилом Ленца, повинен зменшити зміну магнітного потоку в осерді, що, своєю чергою, призведе до зменшення ЕРС індукції в первинній обмотці. Але ця ЕРС дорівнює напрузі, прикладеній до первинної обмотки, тому струм у первинній обмотці повинен зрости, відновлюючи початкову зміну магнітного потоку. При цьому збільшується потужність, яку споживає трансформатор від мережі.

Оскільки при роботі трансформатора відбуваються втрати енергії, то потужність, яка споживається первинною обмоткою, більша від потужності у вторинній обмотці. ККД трансформатора буде дорівнювати відношенню потужності Р2 вторинної обмотки до потужності Р1 первинної обмотки:

hello_html_681214b6.gif

Для визначення ККД треба виміряти силу струму І1 в первинному та сила струму І2 у вторинному колах, а також напругу U2 на вторинній та U1 на первинній обмотках. Тоді ККД становитиме:

hello_html_68cbdc23.gif

Усі вимірювання в роботі виконуються за допомогою одного приладу - авометра (ампервольтомметра), який треба буде вмикати в різні ділянки кола трансформатора.

У процесі виконання роботи потрібно вивчити будову трансформатора, ввімкнути його в мережу змінного струму (36 В або 42 В). У режимі холостого ходу виміряти напругу на обмотках і обчислити коефіцієнт трансформації, а під час роботи трансформатора (під навантаженням) визначити його ККД. Для виконання роботи застосовують лабораторний розбірний трансформатор (рис.1,а), розрахований на вмикання в мережу змінної напруги 36 В або 42 В частотою 50 Гц. Трансформатор складається з двох котушок і осердя. Осердя складається з двох половин, які вставляють у котушки і за допомогою скоби закріплюють на основі (рис.1,б).

а)

hello_html_483f9916.png

б)

Рис.1


Хід роботи.

Завдання 1. Вивчення будови трансформатора:

  1. Розгляньте будову трансформатора. Визначте первинну обмотку (клема з написом: 36 В або 42 В) і вторинну обмотку.

  2. Накресліть електричну схему трансформатора.


Завдання 2. Визначення коефіцієнта трансформації:

  1. Під'єднайте трансформатор до мережі змінної напруги (36 В або 42 В) замкніть коло.

  2. Перемкніть ампервольтомметр на вимірювання змінної напруги (границя 50В і виміряйте напругу на первинній обмотці U1).

  3. Виміряйте напругу на вторинній обмотці U2. Результати вимірювань запишіть у таблицю.О

    hello_html_m6af88700.png


    бчисліть коефіцієнт трансформації k. Результати обчислень запишіть у таблицю.

    досліду

    U1, B

    U2, B

    k

    1




    2




    3




  4. Обчисліть відносну похибку вимірювань за формулою:

hello_html_m3d867f64.gifде U1 і U2 - абсолютні похибки вимірювань напруг.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання 3. Дослідження залежності ККД трансформатора від навантаження:

1.У вторинне коло увімкніть через ключ реостат, рис.2.

2.Виміряйте сили струмів в первинній І1 і вторинній І2 обмотках.

3.Виміряйте напруги на первинній і вторинній обмотках U1 і U2. Результати вимірювань

запишіть у таблицю.

4.Дослід повторіть для інших опорів R.

5.Обчисліть потужності, які споживають первинна і вторинна обмотки трансформатора за різних навантажень. Знайдені числові значення Р1 і Р2 запишіть у таблицю.

6.Обчисліть ККД трансформатора для кожного навантаження і заповніть останню графу таблиці.

R, Ом

I1, А

U1, В

I2, А

U2, В

P1, Вт

P2, Вт


























Висновок____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні запитання:


  1. Знайдіть всі правильні відповіді:

  • Для підвищувального трансформатора hello_html_32c8ddf2.gif>hello_html_m5c2d3a1b.gif

  • Для знижувального трансформатора hello_html_32c8ddf2.gif>hello_html_m5c2d3a1b.gif

  • Для підвищувального трансформатора k 1

  • Для знижувального трансформатора k 1


  1. У трансформаторі, який знижує напругу від 36 В до 5 В:

  • Знижується тільки постійна напруга

  • Кількість витків у вторинній обмотці більша, ніж у первинній

  • Використовується явище електромагнітної індукції


  1. Для передачі електроенергії на велику відстань напругу підвищують за допомогою трансформатора до декількох сотень тисяч вольт. Це роблять для:

  • Збільшення сили струму в лінії електропередач

  • Зменшення опору лінії електропередач

  • Зменшення втрат електроенергії при передачі

4. Які будова та призначення однофазного трансформатора?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________5. Як намотуються первинна і вторинна обмотки трансформатора?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Які умови забезпечують максимальний к.к.д. трансформатора?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7.Які втрати енергії в трансформаторі і від чого вони залежать?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Лабораторна робота № 7

Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракцій­ної решітки.


Мета: навчитися визначати довжину світлової хвилі, знаючи сталу дифракційної решітки і кут відхилення променя світла від прямолінійного напряму поширення.

Обладнання:
дифракційна решітка з вимірювальною установкою, зображеною на мал. 1, джерело світла (лампочка розжарювання або свічка).

Теоретичні питання. 

  1. Явище дифракції. Дифракція на щілині.

  2. Дифракційна решітка. Стала дифракційної решітки.

  3. Умови максимумів та мінімумів дифракційного спектру, одержаного від дифракційної решітки.

  4. Дисперсія світла. Дисперсійний спектр.

  5. Особливості дифракційного спектру та його відмінність від дисперсійного.

  6. Застосування дифракційної решітки.

Теоретичні відомості та опис приладів.

У роботі на визначення довжини світлової хвилі використовують дифракційну решітку з періодом 1/100 мм або 1/50 мм (періоди вказано на решітці). Решітка — це основна частина вимірювальної установки, зображеної на мал. 1. Решітка 1 встановлена в тримачі 2, що прикріплений до кінця лінійки 3. На лінійці розміщується чорний екран 4 з вузькою вертикальною щілиною 5 посередині. Екран можна переміщувати вздовж лінійки, щоб змінювати його відстань до дифракційної решітки. На екрані і лінійці є шкали з міліметровими поділками. Вся установка закріплена на штативі 6.

hello_html_m6f99b8ca.png

Якщо дивитися крізь решітку і щілину на джерело світла (лампочку розжарювання чи свічку), то на чорному фоні екрана можна спостерігати по обидва боки від щілини дифракційні спектри 1-го, 2-го і т. д. порядків.



hello_html_m5cd4a669.png

Довжина хвилі визначається за формулою: λ= dsin φ /k, де dперіод решітки, kпорядок спектра, φ — кут, під яким спостерігається максимум світла відповідного кольору.
Оскільки кути, під якими спостерігаються максимум 1-го і 2-го порядків, не перевищують 5°, то замість синусів кутів можна брати їхні тангенси. З малюнка 2 видно, що tgφ=b/a. Відстань а від решітки до екрана визначають за допомогою лінійки, а відстань b від щілини до вибраної лінії спектра — за шкалою екрана. Отже, довжина хвилі становитиме: λ =bd/ka.

Примітка: Якщо кути, під якими спостерігаються спектри, більші 5°, тоді

sin φ =b/c=b/(a2+b2)0,5, довжина хвилі буде визначатися за формулою: λ =bd/k(a2+b2)0,5.

У цій роботі похибку визначення довжини хвилі не оцінюють, оскільки немає повної чіткості у виборі середини частини спектра даного кольору.

Порядок виконання роботи.

  1. Складіть вимірювальну установку, встановивши екран на відстані 50 см від решітки. Добийтеся, дивлячись через дифракційну решітку і щілину в екрані і джерело світла, щоб дифракційні спектри розмістилися паралельно шкалі екран. Для цього відкорегуйте розміщення решітки у тримачі.

  2. Проведіть необхідні дослідження розміщення на екрані червоного світла дифракційному спектрі 1-го порядку. Результати вимірювань та обчислень внесіть до таблиці:







до-слі-ду

Назва кольору світла

Стала решітки d, м

Порядок спектра k

Віддаль від екрана до решітки а, м

Віддаль від щілини до лінії спектра

Довжина хвилі λ, м

зліва b1,
м

справа b2,
м

Середнє значення

b=(b1+b2)/2

1









2









3.Зробіть те саме для решти кольорів світла дифракційного спектра 1-го порядку.

4.Порівняйте одержані результати з поданими в довіднику чи підручнику довжинами хвиль відповідних кольорів.

5.За результатами досліджень зробіть висновок.

Висновок______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні запитання.

  1. Яка будова дифракційної решітки? Що називається її періодом?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Як утворюється дифракційний спектр? Чим він відрізняється від дисперсійного?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Які промені дифракційного спектра відхиляються від початкового напряму поширення на більший кут? Чому?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Як впливає зміна періоду дифракційної решітки на кут відхилення світлових променів?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Чому максимуми вищих порядків розміщуються симетрично відносно центрального максимуму?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  1. Чому центральний максимум дифракційного спектру білого світла – біла смуга, а максимуми вищих порядків — набір кольорових смуг?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Рекомендована література

1. Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського. – Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.

2. Кучерук І.М. та ін. Загальний курс фізики. Т.1 : Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Техніка, 1999. – 536 с.
3. Зачек І.Р. та ін. Курс фізики: Навчальний підручник. – Львів.: «Бескит Біт», 2002. – 376 с.
4. Мисліцька Н.А. Загальна фізика. Механіка. Методичні рекомендації -Вінниця: ВДПУ. 2009. - 30 с.
5. Волков О.Ф., Лумпієва Т.П. Курс фізики: У 2-х т. Т.2: Коливання і хвилі. Хвильова і квантова оптика. Елементи квантової механіки. Основи фізики твердого тіла. Елементи фізики атомного ядра: Навчальній посібник для студентів інженерно-технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. – Донецьк: ДонНТУ, 2009. – 208 с.

6.Курс физики. Трофимова Т.И. 11-е изд., стер. - М.: Академия, 2006.— 560 с. 

7.Ігнатенко В.М., Нефедченко В.Ф., Опанасюк А.С., Посібник до практичних занять з фізики, ч. 1,2, 3, Суми, СумДУ, 2008 р.

8. Рудницька Ж. О. Творчі завдання до лабораторних робіт з курсу загальної фізики для студентів вищого технічного навчального закладу // Зб.наук.ст. Вісн. Чернігів. держ. пед. ун-ту. Сер. пед. науки.- Чернігів: ЧДПУ. - 2004.- Вип. 23. - №23. - С. 279-283.


Самые низкие цены на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации!

Предлагаем учителям воспользоваться 50% скидкой при обучении по программам профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок".

Начало обучения ближайших групп: 18 января и 25 января. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (20% в начале обучения и 80% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru/kursy



Автор
Дата добавления 29.12.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров216
Номер материала ДВ-297661
Получить свидетельство о публикации

УЖЕ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ДИПЛОМ

от проекта "Инфоурок" с указанием данных образовательной лицензии, что важно при прохождении аттестации.

Если Вы учитель или воспитатель, то можете прямо сейчас получить документ, подтверждающий Ваши профессиональные компетенции. Выдаваемые дипломы и сертификаты помогут Вам наполнить собственное портфолио и успешно пройти аттестацию.

Список всех тестов можно посмотреть тут - https://infourok.ru/tests


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