рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по физике для группы СВ-9-18
учебно-методическое пособие на тему

Порядок выполнения лабораторных работ

1. Уясните цель выполнения работы. Внимательно прочитайте введение к лабораторной работе. Исходя из прочитанного, составьте план действий, необходимых для достижения поставленной цели.
2. Проверьте свою подготовленность к выполнению работы. Если ответы на поставленные вопросы представляют для вас затруднение, то прочитайте материал по учебнику.
3. Проверьте наличие на вашем столе необходимого оборудования и материалов.
4. Ознакомьтесь с описанием лабораторной работы. Подумайте, понятны ли вам приемы осуществления тех или иных операций эксперимента. Если у вас возникают сомнения, проконсультируйтесь у преподавателя. Если вопросов нет, приступайте к работе.
5. По окончании лабораторной работы оформите ее результаты (численные расчеты, таблицы, графики) в отчет к данной лабораторной работе
6. Сформулируйте вывод на основании результатов проведенного эксперимента и занесите его в отчет.

Правила поведения и техника безопасности при выполнении лабораторных работ по физике.

Неаккуратность, невнимательность, недостаточное знакомство с приборами и незнание правил техники безопасности могут повлечь за собой несчастные случаи.

1. перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите ее описание, уясните ход выполнения.
2. Будьте внимательны, дисциплинированны, осторожны, точно выполняйте указания преподавателя.
3. Не оставляйте рабочее место без разрешения преподавателя.
4. Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном преподавателем.
5. Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.
6. Производите сборку электрических цепей, переключения в них, монтаж  только при отключенном источнике питания.
7. Не включайте источники электропитания без разрешения преподавателя.
8. Проверяйте наличие напряжения на источнике питания или других частях электроустановки с помощью указателя напряжения.
9. Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводов были наконечники, при сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно зажимайте клеммами. Выполняйте наблюдения и измерения, соблюдая осторожность, чтобы случайно не прикоснуться к оголенным проводам (токоведущим частям, находящимся под напряжением).
10. Не прикасайтесь к конденсаторам даже после отключения электрической цепи от источника электропитания: их сначала нужно разрядить.
11. По окончании работы отключите источники электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
12. Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом преподавателю.

С правилами поведения и техники безопасности при выполнении лабораторных работ по физике ознакомлен:

Студент __________________________________ ______________________

                      Фамилия имя отчество                           подпись

Абсолютные и относительные погрешности

        Любое измерение дает лишь приближенное значение физической величины, однако можно указать интервал, который содержит ее истинное значение

Апр- ΔА < Аист < Апр+ ΔА

        Величина ΔА называется абсолютной погрешностью измерения величины А. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Абсолютная погрешность равна модулю максимально возможного отклонения значения физической величины от измеренного значения.

 Апр- значение физической величины, полученное экспериментально, если измерение проводилось многократно, то среднее арифметическое этих измерений.

        Но для оценки качества измерения необходимо определить относительную погрешность ε 

ε= ΔА/Апр или ε= (ΔА/Апр)*100%.

Погрешности средств измерений

Погрешность отсчета

        Погрешность отсчета получается от недостаточно точного отсчитывания показаний средств измерений.

        В большинстве случаев абсолютную погрешность отсчета принимают равной половине цены деления. Исключения составляют измерения стрелочными часами (стрелки передвигаются рывками).

        Абсолютную погрешность отсчета принято обозначать Δ оА

Полная абсолютная погрешность прямых измерений

        При выполнении прямых измерений физической величины А нужно оценивать следующие погрешности: Δ иА, Δ оА и Δ сА (случайную).        Полная абсолютная погрешность прямого измерения должна включать в себя все три вида погрешностей.

Запись окончательного результата прямого измерения

        Окончательный результат измерения физической величины А следует записывать в такой форме

А=Апр+ Δ А,  ε= (ΔА/Апр)*100%.

Апр- значение физической величины, полученное экспериментально, если измерение проводилось многократно, то среднее арифметическое этих измерений. Δ А- полная абсолютная погрешность прямого измерения.

        Абсолютную погрешность обычно выражают одной значащей цифрой.

        Пример: L=(7,9 + 0,1) мм, ε=13%.

Погрешности косвенных измерений

        При обработке результатов косвенных измерений физической величины, связанной функционально с физическими величинами А, В и С, которые измеряются прямым способом, сначала определяют относительную погрешность косвенного измерения ε= ΔХ/Хпр, пользуясь формулами, приведенными в таблице (без доказательств).

        Абсолютную погрешность определяется по формуле ΔХ=Хпр ∗ε,где ε выражается десятичной дробью, а не в процентах.

        Окончательный результат записывается так же, как и в случае прямых измерений.

Лабораторная работа №1

Тема «Измерение ускорения тела при равноускоренном движении».

Цель работы: измерить ускорение шарика, скатывающегося по наклонному желобу и определить погрешность измерения.

Оборудование:

• Штатив с муфтой и зажимом
• Металлический желоб
• Стальной шарик
• Металлический цилиндр
• Секундомер или часы с секундной стрелкой.

1.Теория.

Движение шарика, скатывающегося по желобу, приближенно можно считать равноускоренным. При равноускоренном движении без начальной скорости модуль перемещения s , модуль ускорения  и время движения t связаны соотношением . Поэтому, измерив s  и t , мы можем найти ускорение  по формуле . Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько раз, а затем вычисляют средние значение измеряемых величин.

2.Порядок выполнения работы

Соберите установку состоящую из : с помощью штатива закрепите один конец желоба так , чтобы его верхний конец был на несколько сантиметров выше нижнего. Положите в желоб у его нижнего конца металлический цилиндр. Когда шарик, скатившись, ударится о цилиндр, звук удара поможет точнее определить время движения шарика.(см рис)

1. Отметьте на желобе начальное положение шарика, а также его конечное положение – верхний торец металлического цилиндра.
2. Измерьте расстояние между верхней и нижней отметками на желобе (модуль s  перемещения шарика)  и результат измерения запишите в таблицу.
3. Выбрав момент, когда секундная стрелка находится на делении, кратном десяти, отпустите шарик без толчка у верхней отметки и измерьте время t до удара шарика о цилиндр. Повторите опыт 5 раз , записывая в таблицу результаты измерений. При проведении каждого опыта пускайте шарик из одного и того же начального положения, а также следите затем, чтобы верхний торец цилиндра находился у соответствующей отметки.
4. Вычислите t  среднее и результат запишите в таблицу.

5. Вычислите  ускорение , с которым скатывался шарик  . Результат вычисления   запишите в таблицу.
6. Вычислите  относительную погрешность по формуле          

  Где ; - абсолютная погрешность отсчета, которая равна половине цены деления измерительного прибора; - абсолютная инструментальная погрешность ( для линейки она равна 1 мм, для ленты измерительной 0,05 мм) ;

7. Сделайте вывод: что вы измеряли и какой получен ответ.

3. Контрольные вопросы.

1. Всегда ли направление ускорения совпадает с направлением скорости? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.
2. Может ли точка иметь ускорение , если её скорость в данный момент времени равна нулю?
3. Как зависит тормозной путь автомобиля от его начальной скорости, если ускорение автомобиля при торможении постоянно и равно по модулю ?
4. Почему движение на слишком большой скорости представляет опасность для водителя, пассажиров, пешеходов и других автомобилей?

4. Рекомендуемая литература

1. Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .34-37)
2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 21-23)

Лабораторная работа №2

Тема : Исследование зависимости силы трения скольжения от массы тела

   Цель работы:  выяснить, зависит ли сила трения скольжения от  массы и от силы нормального давления, если зависит, то как;определить коэффициент трения дерева по дереву.

   Оборудование: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная плоскость, набор грузов по 100 г.

1. Теория

   Сила трения – это сила, которая возникает в том месте, где тела соприкасаются друг с другом, и препятствует перемещению тел.

   Сила трения - это сила электромагнитной природы.

   Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:

   1) Шероховатостью поверхностей
   2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.

   Силы трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, скольжения, качения.

   В данной работе исследуется зависимость силы трения скольжения от веса тела.

   Сила трения скольжения – это сила, которая возникает при скольжении предмета по какой-либо поверхности. По модулю она почти равна максимальной силе трения покоя. Направление силы трения скольжения противоположно направлению движения тела. Сила трения в широких пределах не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. В данной работе надо будет убедиться в том, что сила трения скольжения пропорциональна силе давления (силе реакции опоры): 
   Fтр=μN, где μ - коэффициент пропорциональности, называется коэффициентом трения. Он характеризует не тело, а сразу два тела, трущихся друг о друга.        

2. Порядок выполнения работы.

1. Определите цену деления шкалы динамометра.

2. Определите массу бруска. Подвесьте брусок к динамометру, показания динамометра - это вес бруска. Для нахождения массы бруска разделите вес на g. Принять g=10 м/с2.

2. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз 100 г.

3. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра, это и есть величина силы трения скольжения.

4. Добавьте второй, третий, четвертый грузы, каждый раз измеряя силу трения. С увеличением числа грузов растет сила нормального давления.

5. Результаты измерений занесите в таблицу.

6.Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, и если зависит, то как?

7. В каждом опыте рассчитать коэффициент трения по формуле: . Принять g=10 м/с2.

    Результаты расчётов занести в таблицу.

8. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы нормального давления. При построении графика по результатам опытов экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле. Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы трения и силы нормального давления и вычислите коэффициент трения . Это и будет средним значением коэффициента трения. Запишите его в таблицу.

9. Исходя из цели работы, запишите вывод и ответьте на контрольные вопросы.

3. Контрольные вопросы.

1. Что называется силой трения?

2. Какова природа сил трения?

3. Назовите основные причины, от которых зависит сила трения?

4. Перечислите виды трения.

5. Можно ли считать явление трения вредным? Почему?

4. Рекомендуемая литература

1.Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .140-146)

2.В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 49-52)

Лабораторная работа №3

Тема: Сравнение работы силы упругости с изменением кинетической энергии тела

Цель работы: экспериментальная проверка теоремы о кинетической энергии.

Оборудование:

1) штативы для фронтальных работ — 2 шт.;

2) динамометр учебный;

3) шар;

4) нитки;

5) линейка измерительная 30 см с миллиметровыми делениями;

6) весы учебные со штативом;

7)  гири Г4-210

1.  Теория

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

Для экспериментальной проверки этого утверждения можно воспользоваться установкой, изображенной на рисунке 1.

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

.

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

, .

Отсюда модуль скорости v равен: , а  изменение кинетической энергии равно  .

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

.

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

Задача настоящей работы состоит в проверке равенства
, т.е. .

2.  Порядок выполнения работы.

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

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

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

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

5. Измерения и вычисления занесите в таблицу.

6.        Оцените границы погрешности определения значении изменения кинетической энергии  и работы А силы упругости.

Динамометр имеет погрешность = 0,05H, погрешность=0,002 кг, =0,02. Относительная погрешность изменения кинетической энергии

Абсолютная погрешность изменения кинетической энергии

7. Сравните полученные значения работы А силы упругости и изменения кинетической энергии Ек шара. Сделайте вывод.

3. Контрольные вопросы.

1.Сформулируйте определение работы. В каких единицах измеряется работа?

2. При каких условиях работа силы положительна? Отрицательна? Равна нулю?

3. Чему равна работа, совершаемая упругой силой?

4. Сформулируйте теорему о кинетической энергии.

4. Рекомендуемая литература

1. Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .113-118)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 70-86)

Лабораторная работа № 4

Тема: «Определение поверхностного натяжения жидкости»

Цель работы: определить поверхностное натяжение жидкости методом отрыва капель, сравнить полученное значение с табличным и определить погрешность.

Оборудование:Бюретка с краном; весы учебные с разновесом; сосуд с водой; сосуд для сбора капель; микрометр

1. Теория.

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

Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию, сокращается. При этом совершается работа А : А = σ - AS, где σ —коэффициент пропорциональности (выражается в Дж/м2 или Н/м), называемый поверхностным натяжением: σ = A/AS, или σ = F/l, где F — сила поверхностного натяжения, / — длина границы поверхностного слоя жидкости.

Поверхностное натяжение можно определить различными методами.

I. Метод отрыва капель.

Опыт осуществляют с бюреткой, в которой находится исследуемая жидкость . Открывают кран бюретки так, чтобы из
бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли си
ла тяжести ее P=mg равна силе

поверхностного натяжения, граница свободной поверхности— окружность шейки капли  Следовательно, F=mg ; l=πdш.к;

σ=mкg/(πdшк). Опыт показывает, что

dшк== 0,9dб, где dб —диаметр канала узкого конца бюретки.        ^

2. Порядок выполнения работы.

1. Собрать установку по рис. 10 и наполнить бюретку водой.

2.Измерить диаметр канала узкого конца бюретки. Для этого ввести   до упора в канал бюретки иглу соответствующей толщины,

заметить то место, до которого она вошла, и микрометром измерить диаметр иглы в отмеченном месте. Измерения микрометром повторить несколько раз, поворачивая при этом иглу на .определенный
угол.   Если  результаты  измерения  будут различаться,  взять  их
среднее значение.

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

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

5. Под бюретку с отрегулированными каплями подставить взвешенный сосуд и отсчитать 50 капель.

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

7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

8. Вычислить    поверхностное    натяжение    по    формуле  

   σ=mg/(nπ*0,9dб)

9.Опыт повторить  с другим количеством капель.

10. Найти среднее значение σср; сравнить полученный результат
с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.

11. Определить относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

Контрольные вопросы

1. Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости ?
2. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая , а в другой - с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель ? Ответ обоснуйте.

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

4.   Какую жидкость можно налить в стакан выше краев ?

5.  Между двумя столбами натянута веревка. Как изменится прогиб веревки, если она намокнет от дождя ?

Рекомендуемая литература

1. 1. Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .140-146)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 155-158)

Лабораторная работа №5

Тема: Определение относительной влажности .

Цель работы: Научиться определять относительную влажность, в домашних условиях.

Оборудование:: термометр спиртовой,

                             влажная тряпочка,

                             психрометрическая таблица.

1. Теория

Для хорошего самочувствия человека и нормального хода многих технологических процессов совершенно небезразлично, насколько водяной пар, содержащийся в воздухе, далек от насыщения. Если в воздухе содержится мало водяных паров, то это создает чувство сухости во рту, одежда "электризуется" и липнет к телу. Если же пар, содержащийся в воздухе, наоборот, почти насыщен, то при малейшем понижении температуры наступит конденсация пара, и все предметы покроются капельками влаги (росы).
      Ученые физики ввели физическую величину, характеризующую влажность воздуха. Она должна показывать, насколько пар, содержащийся в воздухе, далек от насыщения. Такую величину называют относительной влажностью воздуха:

• Φ - относительная влажность, %
• ρ - плотность пара, кг/м3 
• ρнас - плотность насыщенного пара (при той же температуре), кг/м3 

Для характеристики влажности воздуха ввели такое понятие как парциальное давление. Парциальное давление - это давление которое производил бы водяной пар в отсутствии других газов в воздухе. Тогда Влажность воздуха можно определить по формуле

Относительная влажность воздуха показывает выраженную в процентах долю, которую составляет плотность пара, содержащегося в данный момент в воздухе, от плотности насыщенного пара для этой же температуры

Наиболее простым прибором для измерения влажности воздуха является волосяной гигрометр. В качестве детали, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [1]. Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Передвигаясь по шкале, она и указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.

Устройство и принцип действия психрометра – прибора для определения температуры и влажности воздуха.
      Психрометр Августа имеет два термометра: "сухой" и "влажный". Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру

2. Порядок выполнения работы.

1. Снять показания сухого термометра t1=

2. Обмотать кончик термометра влажной тряпкой, и подождав пока температура установится , снять показания влажного термометра t2=

3. Определить разность показаний термометров = t1-t2

4. С помощью психрометрической таблицы определить относительную влажность воздуха в вашей комнате.

Дополнительное задание.

1. Определите объем вашей комнаты V=

2. Определите плотность пара в вашей комнате, используя формулу относительной влажности, и таблицы плотности насыщенного пара.

3. Определите парциальное давление водяного пара, используя формулу относительной влажности и таблицы давления насыщенного пара.

4. Определите массу водяного пара находящегося в вашей комнате , зная плотность пара и объем комнаты.

5. Определите какую массу воды надо дополнительно испарить чтобы увеличить влажность воздуха в вашей комнате на 20 %.

3.Контрольные вопросы

1. Почему при продувании воздуха через эфир на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?
2. Температура в помещении понижается, а абсолютная влажность остается прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра?
3. Почему после жаркого дня роса бывает более обильна?
4. При какой температуре выпадет роса, если абсолютная влажность воздуха 7,3*10-3 кг/м3?
5. При понижении температуры от 27 до 10 градусов из каждого кубического метра воздуха выделилось 8 г воды. Какова была относительная влажность воздуха при 27 градусах?

4. Рекомендуемая литература

1.  Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .232-235)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 147-151)

Лабораторная работа № 6

Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока

Цель: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника и вычислить относительную погрешность.

Оборудование:

• Источник электрической энергии
• Амперметр
• Три резистора сопротивлением 1 Ом
• Ключ
• Соединительные провода

Теория.

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

При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних сил, превращается в энергию источника тока. При замыкании электрической цепи запасенная в источнике тока энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней и внутренней частях цепи с сопротивлениями соответственно R и г.

Величина, численно равная работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единичного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока ε, ε=IR+Ir , в СИ выражается в вольтах (В).

Электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника тока можно определить экспериментально.

Ход работы.

1. Определить цену деления шкалы амперметра.

2. Составить электрическую   цепь по схеме,  изображенной на
рис. , установив в цепи резистор с известным  сопротивлением.                

3. Замкнуть ключ и снять показание   амперметра.                                                                              

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

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

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

7. Определить средние значения найденных величин r ср, , εСР.

8. Определить относительную   погрешность   методом   среднего
арифметического.

9. Результаты измерений, вычислений записать в табл.

Контрольные вопросы

1. Что такое ЭДС источника тока?
2. ЭДС источника тока 1В.Что это означает?
3. Какие силы совершают работу по перемещению зарядов во внутренней цепи?  Назовите эти силы.
4. Для перемещения заряда 5 Кл внутри источника тока совершается работа 10 Дж.
   Чему равна ЭДС источника?.
5. Два источника тока соединяются последовательно. Для перемещения заряда 2Кл
   внутри источников   совершается работа 2 и 4 Дж. Найти ЭДС этой батареи.

Рекомендуемая литература

1.  Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .346-348)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 208-214)

Лабораторная работа №7

Тема: Определение КПД электрочайника.

Цель работы: научиться определять КПД электроприборов на примере электрочайника

Оборудование: 1. электрический чайник

                    2. термометр

                    3. часы с секундной стрелкой

Теория.

Почему проводники  по которым течет ток нагреваются? Электрический ток в металлическом проводнике – это упорядоченное движение электронов. Провод - это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь» между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам, заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия ионов увеличивается, следовательно,  увеличивается внутренняя энергия проводника, и следовательно его температура. А это и значит что, проводник нагревается

От каких величин зависит нагревание проводника? Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила тока в проводнике, тем и количество теплоты, выделившееся, в проводнике будет больше. Значит, нагревание проводника зависит от силы тока (I).

Чем больший электрический заряд пройдет через поперечное сечение проводника в единицу времени, тем большее количество теплоты он выделит

Количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее - от электрического сопротивления проводника (R)

 Количество теплоты, которое выделяется при протекании  электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон, определяющий тепловое действие тока – ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

 Q=I2Rt

: Количество теплоты электрического  тока равно работе электрического тока.  Q=A

Ход работы.

1. Рассмотрите электрочайник. По паспортным данным определите электрическую мощность электроприбора P
2. Налейте в чайник воду объемом V1, равным 1л  или  1,5л.
3. Измерьте с помощью термометра начальную температуру воды t1 .
4. Включите чайник в электрическую сеть и нагрейте воду до кипения.
5. Определите температуру кипения воды t2 
6. Измерьте промежуток времени, в течение которого нагревалась вода

7. Используя данные измерений, вычислите :
8. а) совершённую электрическим током работу, зная мощность чайника P и время нагревания воды , по формуле

б) количество теплоты, полученное водой и равное полезной работе, вычислите по формуле:

9. Рассчитайте коэффициент полезного действия электрочайника по  формуле:
10. 
11. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Контрольные вопросы.

1.Сформулируйте закон Джоуля – Ленца.

2. Какую роль в современной технике играет тепловое действие тока?

3. Почему проводники  по которым течет ток нагреваются?

4. От каких величин зависит нагревание проводника?

Рекомендуемая литература

1. Г.Я. Мякишев Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .360-363)

2.  В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 208-214)

Лабораторная работа № 8

Тема: «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити»

Цель: установить математическую зависимость периода нитяного маятника от длины нити маятника.

Оборудование:1. штатив с держателем,

1. шарик на нити,
2.  измерительная лента или линейка,
3. секундомер.

1. Теория.

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить тяжёлый шарик, размеры которого весьма малы по сравнению с длинной нити, на которой он подвешен (не сравнимы с расстоянием от центра тяжести до точки подвеса).

Учёные Галилей, Ньютон, Бессельи др. установили следующие законы колебания математического маятника:

1.Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от амплитуды, если угол размаха не превышает 10°.

2.Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника ιи обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения. На основании этих законов можно написать формулу для периода колебаний математического маятника:

Используя модель и законы колебаний математического маятника, можно пронаблюдать свободные колебания, а так же с их помощью определить ускорение свободного падения для своей местности и сравнить со справочным значением g .

2. Порядок выполнения работы.

1. Укрепить нить маятника в держателе штатива.
2. Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до центра тяжести шарика).
3. Отклонить шарик на угол не более 10° и отпустить.
4. Определить время, за которое маятник совершил 20 колебаний.
5. Вычислить период колебания маятника, используя формулуТ= t/N.
6. Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити маятника.
7. Данные всех опытов и результаты расчетов внести в таблицу.

8. Проанализировать результаты опытов и сделать вывод о зависимости периода нитяного маятника от длины его нити.
9. Дополнительное задание.

А) Измерить лентой длину l маятника.

Б) Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8 см и отпустив его.

В) Измерить в нескольких экспериментах время t 30 колебаний маятника и вычислить tср :

Г) Вычислить ускорение свободного падения по формуле

Д) Сравнить полученное значение ускорения свободного падения   с табличным значением.

3. Контрольные вопросы

1. Изобразите математический маятник в крайней правой точке и покажите на чертеже силы, действующие на шарик в данной точке траектории. Нарисуйте равнодействующую сил. Как меняется величина и направление равнодействующей сил в течение периода?
2. Каким будет характер движения маятникаА) при его перемещении от положения равновесия до амплитудного значения координаты?;Б) при его перемещении от амплитудного значения к положению равновесия?
3. Как будет меняться период колебаний ведерка с водой, подвешенного на очень длинном шнуре:А) если из отверстия в его дне постепенно будет вытекать вода?;Б) если увеличить длину шнура?Какой математический законили формулувы использовали при ответе на данные вопросы?

4. Рекомендуемая литература

1.. . Г.Я. Мякишев Физика 11 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .53-59)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 255-270)

Лабораторная работа №9

Тема « Определение коэффициента преломления стекла»

Цель : зарисовать хода лучей через стекло и определить

коэффициент преломления стекла.

Оборудование :

• Стеклянная пластинка с параллельными гранями;
• Пробка с булавками;
• Чистый лист бумаги;
• Лист картона;
• Транспортир
• Таблица тригонометрических величин.

1.Теория .

Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т.е. преломляется. Преломление объясняется изменением скорости распространения света  при переходе из одной среды в другую и подчиняется следующим законам :

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

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная. Она называется относительным коэффициентом преломления второй среды относительно первой

Где - угол падения ,  - угол преломления

1. Порядок выполнения работы.

1. Положить чистый лист бумаги с подложенным под ним картоном на стол. На лист плашмя положить стеклянную пластинку и  карандашом обвести её контуры.
2. С одной стороны стекла наколоть возможно дальше друг от друга  две булавки, так , чтобы прямая проходящая через них не была перпендикулярна грани пластинки.
3. С другой стороны стекла наколоть третью и четвертую булавки так, чтобы смотря вдоль них через стекло , видеть все булавки , расположенными вдоль одной прямой.
4. Стекло и булавки снять места наколов отметить точками 1,2,3,4 и через них провести прямые до пересечения с границами стекла (рис. 41). Провести через точки 2 и 3 перпендикуляры к границе сред  AB и CD.
5. Транспортиром измерить углы падения и преломления
6. По таблице синусов определить синусы этих углов.
7. Вычислить коэффициент преломления учитывая, что

8. Опыт повторить 2-3 раза.
9. Результаты измерений, вычислений и табличные данные записать в таблицу.

2. Контрольные вопросы

1. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного показа
   теля?
2. На чем основано явление рефракции в атмосфере7
3. Почему, сидя у костра, мы видим предметы по другую сторону костра колеблю
   щимися?
4. Показатель преломления алмаза 2,4. Чему равна скорость света в алмазе?
5. Почему изменяется направление луча света при его переходе из одной прозрачной
   среды в другую?

Рекомендуемая литература

1. Г.Я. Мякишев Физика 11 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .172-174)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 327-331)

Лабораторная работа №10

Тема «Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Цель работы  :наблюдение интерференционной картины и определение длины световой волны для красного и фиолетового цвета.

Оборудование :

• прибор для определения длины световой волны;
• подставка для прибора;
• дифракционная решетка;
• лампа с прямой нитью накала  в патроне со шнуром и  вилкой (одна для всех).

1. Теория.

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

        ,                  (1)

где -разность хода волн, - длина световой волны, n- номер максимума.

Центральный максимум называют нулевым; для него =0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков.

Условие возникновения максимума (1) можно записать иначе

                               (рис)

Здесь  - период дифракционной решетки,  - угол под которым виден световой максимум (угол дифракции). Так как углы дифракции как правило малы то для них можно принять,     а (рис)      Поэтому (2) В данной работе формула (2) используется для вычисления длины световой волны.

Белый свет по составу – сложный. Нулевой максимум для него – белая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор семи цветных полос, совокупность которых называют спектром соответственно I, II … порядка.(рис 45).

Получить дифракционный спектр можно, используя прибор для определения длины световой волны (рис.46).

2. Порядок выполнения работы.

1. Собрать установку, изображенную на рис 46.

2. Установить на демонстрационном столе лампу и включить её.

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

    4. Экран  прибора установить на возможно большем расстоянии от  

    дифракционной решетки и получить на нем четкое изображение спектров I  

    и II порядка.

     5. Измерьте по шкале бруска расстояние b от экрана прибора до дифракционной решетки.

 6. Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины фиолетовой полосы как слева (ал), так и справа (ап) для спектров I порядка (рис 47) и вычислить среднее значение аср

7. Опыт повторить со спектрами II порядка.

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

9. Определить длину волны фиолетовых лучей для спектров I и II порядков и длину волны красных лучей тех же спектров.

10. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

3. Контрольные вопросы

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

2.Какова природа световых волн и звуковых волн?

3.Имеем графическое изображение красной, фиолетовой и желтой световой волны

 (см. рис.5). Какой график, какой волне принадлежит ?

4. Рекомендуемая литература

1. Г.Я. Мякишев Физика 11 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – 4-е изд., Москва, «Просвещение», 2017.(стр .213-218)

2. В.Ф. Дмитриева  Физика для профессий и специальностей технического профиля – Москва: Издательский центр «Академия», 2013 (Стр. 344-355)