Министерство образования и науки Республики Татарстан

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

 «Нурлатский аграрный техникум»

Тетрадь для лабораторных работ

по дисциплине «Физика»

для студентов специальностей

110809 Механизация сельского хозяйства

190631 Технология продукции общественного питания

Разработчик: Хисматова Зиля Сулеймановна –

 преподаватель общеобразовательных дисциплин

2015

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные  и практические работы являются неотъемлемой частью курса физики, изучаемого в учреждениях среднего профессионального образования. В ходе их выполнения у студентов формируются практические умения и навыки, необходимые для успешного усвоения основных и специальных дисциплин.

Тетрадь для выполнения лабораторных работ разработана  в соответствии с Федеральным Государственным образовательным стандартом и на основе примерной программы учебной дисциплины по специальностям.

Соответственно, целью данного пособия является – оказание содействия студентам в подготовке и выполнении лабораторных работ по физике.

Рабочая тетрадь включает 10 лабораторных работ. Описание работы содержит:

• цель выполнения работы;
• теоретическое введение в материал, лежащий в основе содержания работы;
• список необходимого оборудования;
• описание экспериментальной установки;
• последовательность действий для достижения цели работы;
• контрольные вопросы и задания;
• шаблон для оформления отчета результатов выполнения лабораторной работы.

Пособие составлено на основе:

1. Рабочая программа учебной дисциплины «Физика» (автор – З.С.Хисматова, согласовано на заседании ПЦК ООД, 2014 г.).

2. Степанов  С.В.  [и  др.].  Лабораторный  практикум  по  физике.  М.:  Изд-во: Форум, 2010. 112 с.

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 (числовые 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 ее 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 и ремонт электрических устройств 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. По окончании работы отключите источники электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
11. 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

                                                                                ________________

                                                      дата

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОЙ СИЛЫ.

Цель: исследовать движение тела  под действием постоянной силы и  экспериментально вычислить ускорение.

Оборудование: исследуемая тележка, груз, нити, блок и динамометр.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать установку по рис.1  .

Рис.1. Движение тела под действием постоянной силы

Установка состоит из тележки, которая может двигаться по столу практически без трения. Тележка соединена с грузом с помощью нити, переброшенной через блок, а между нитью и тележкой закреплен динамометр.

2. Привести в движение тележку и сделать замеры пройденных расстояний и времени прохождения. 
3. Вычислить из формулы равноускоренного движения без начальной скорости ускорение:         

  S  =

4. Установить опытным путем, что путь пропорционален квадрату времени движения.
5. Доказать, что под действием постоянной силы тележка движется с постоянным ускорением.

Отчет о выполнении:

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение динамической характеристики движения:

2. Запишите формулу второго закона Ньютона при условии, что массу тела можно считать постоянной?

3. Сформулируйте условия, при которых ускорение прямо пропорционально силе?

4. Напишите формулу для определения закона движения тела по заданной силе:

Отметка преподавателя _____________________  «___» _________ 20___ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА И РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ.

Цель: экспериментально подтвердить справедливость закона сохранения импульса для двух шаров разной массы при их центральном столкновении.

Оборудование: весы учебные; желоб дугообразный, желоб прямой, стальной шарик, пластиковый шарик, стержень штатива с муфтой, укладочный пенал, листы белой и копировальной бумаги.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать установку, где  муфта с желобом находиться на высоте 10-12 см над столом:

2. Один из шаров необходимо поместить на край горизонтального участка желоба, а второй пустить по желобу с некоторой высоты. После столкновения шары, описав параболические траектории, упадут на поверхность стола.
3. Измерить высоту Н горизонтальной части желоба и расстояние L, которое пролетел каждый шар над столом.
4. Вычислить скорости движения шаров и их импульсы по формулам:

p1+0=p11+p21(1) или m1υ1=m1 υ11+m υ21 (2) закон сохранения импульса для двух шаров;

L = υt (3) и H=gt2/2 (4)  уравнения движения каждого шара относительно горизонтальной и вертикальной оси.

Из (3) следует, что υ =L/t (5). Если из (4) выразить время полета и подставить его в (5), то  (6)

5. На основании расчетов проверить справедливость равенства (1).
6. Числовые расчеты и результаты занесите в отчет.

Отчет о выполнении:

Н- высоту горизонтального участка желоба; L1 - дальность полета первого шара;  υ1 и р1- скорость и импульс шара на горизонтальном участке желоба; L11 и L21 - дальность полета первого и второго шара после соударения; p11 и p21 – импульсы первого и второго шара после соударения.

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Дать определение понятиям импульс тела и импульс силы:

2. Пояснить физический смысл упругого и неупругого взаимодействия:

3. Дайте определение реактивного движения:

4. Запишите формулу закона сохранения импульса для движения ракеты?

Отметка преподавателя _____________________  «___» _________ 20___ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

СОХРАНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ ТЯЖЕСТИ И УПРУГОСТИ.

Цель: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упругодеформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать установку, изображенную на рисунке.

2. Поднять груз почти до крючка динамометра и измерить высоту h1 груза над столом (удобно измерять высоту, на которой находится нижняя грань груза).
3. Отпустите груз без толчка. Падая, груз растянет пружину, и фиксатор переместится по стержню вверх. Затем, растянув рукой пружину так, чтобы фиксатор оказался у ограничительной скобы, измерьте F, х и h2.
4. Вычислите: а) вес груза Р = mg; б) увеличение потенциальной энергии пружины ; 
   в) уменьшение потенциальной энергии груза |ΔEгр| = P(h1 - h2).
5. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Отчет о выполнении:

Р- вес груза; ΔEгр – уменьшение потенциальной энергии груза;  Eпр – увеличение потенциальной энергии пружины.

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1.Какой вид механической энергии преобладает при движении тела и прямо зависит от скорости движения?

2. Мяч массой 0,5 кг брошен вертикально вверх со скоростью 10 м/с. Чему равна потенциальная энергия мяча в высшей точке подъема?

3. Спортсмен массой 60 кг прыгает с 10-метровой вышки в воду. Чему равны: потенциальная энергия спортсмена относительно поверхности воды перед прыжком; его кинетическая энергия при вхождении в воду; его потенциальная и кинетическая энергия на высоте 5 м относительно поверхности воды? Сопротивлением воздуха пренебречь?

Отметка преподавателя _____________________  «___» _________ 20___ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Цель: определить относительную влажность воздуха с помощью психрометра, рассчитать точку росы и массу водяного пара в помещении.

Оборудование: психрометр, психрометрическая таблица, таблица давлений насыщенных паров при различных температурах.

Порядок выполнения работы:

1. С помощью психрометра определить относительную влажность воздуха, для чего необходимо снять показания сухого и влажного термометра, вычислив разность температур по психрометрической таблице, найти относительную влажность воздуха в %.

2. Вычислить абсолютную влажность воздуха по формуле 100%.                      - находим по температуре сухого термометра.

3. Вычислить массу паров в помещении по формуле  .
4. Определить точку росы.
5. Числовые расчеты и результаты занесите в отчет.

Отчет о выполнении:

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Определение абсолютной и относительной влажности воздуха:

2. Объясните испарение жидкостей с точки зрения молекулярно-кинетической теории:

3.Значение влажности воздуха для жизнедеятельности организма:

4. В комнате объемом 150 м3 при температуре 25°C содержится 2,07 кг водяных паров. Определите абсолютную и относительную влажность воздуха:

Отметка преподавателя_____________________  «___» _________ 20____ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Цель: экспериментальным путем определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Оборудование: исследуемая жидкость, пипетка, лабораторные весы, разновес, штангенциркуль, стакан.

Порядок выполнения работы:

1. Измерить массу стакана.
2. Измерьте  внешний  диаметр  стеклянной  трубки  пипетки  и  вычислите

внутренний диаметр по формуле dвнут = dвнеш * 0,9.

3. Установить пипетку так, чтобы стеклянная трубка, из которой вытекаю капли, была вертикальна.
4. Подставить под пипетку стаканчик и отсчитать 50 или 100 капель.
5. Измерить массу стакана.
6. Вычислить коэффициент поверхностного натяжения жидкости по формуле:

,

где m1 – масса пустого стакана;  m2 – масса стакана с жидкостью; g – ускорение свободного падения; n – число капель.

7. Числовые расчеты и результаты занесите в отчет.

Отчет о выполнении:

dвнеш -  внешний диаметр трубки; dвнутр- внутренний диаметр трубки; σ- коэффициент поверхностного натяжения; δ - относительная погрешность.

 Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Увеличив скорость падения капель, выяснить, как повлияет это на массу капли:

2. Зависит ли коэффициент поверхностного натяжения от чистоты жидкости?

3. Какова зависимость величины коэффициента поверхностного натяжения от температуры исследуемой жидкости? Повторить опыт, в качестве жидкости использовать воду температурой 60-70 0С:

Отметка преподавателя_____________________  «___» _________ 20____ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Цель: экспериментальным путем определить удельное сопротивление исследуемого проводника.

Оборудование: исследуемый проводник, лабораторный амперметр, лабораторный вольтметр, реостат, соединительные провода, линейка, микрометр.

Порядок выполнения работы:

1. Составить электрическую цепь по схеме:

А                                         V

2. Измерить длину исследуемого проводника l и его диаметр d.
3. Вычислить площадь поперечного сечения проводника по формуле  .

4. Замкнуть цепь, реостатом отрегулировать силу тока.
5. Вычислить сопротивление, используя закон Ома для участка цепи:

6. Определить удельное электрическое сопротивление проводника по формуле:

7. Числовые расчеты и результаты занесите в отчет.

Отчет о выполнении:

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Объяснить на основе электронной теории зависимость сопротивления проводника от его длины, сечения и материала:  

2. Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом выполнена из никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм2. Какова длина проволоки?

3. Определите сопротивление мотка стальной проволоки диаметром 1 мм, если ее масса 300 г:

4. Четыре резистора, сопротивления которых равны 1, 2, 3 и 4 Ом соответственно, соединяют различными способами. Нарисовать два различных  способа соединения и определить в них общее сопротивление цепи:

Отметка преподавателя_____________________  «___» _________ 20____ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель: экспериментальным путем установить зависимость мощности лампы накаливания от напряжения на ее зажимах.

Оборудование: лампа накаливания, вольтметр, амперметр, реостат, ключ, источник тока, соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1. Составить электрическую цепь по схеме:

                                            А                                V             Х

2. Изменяя положение ползунка реостата произвести 3-4 измерения напряжения  и силы тока в цепи.

3.Вычислить потребляемую электрическую мощность лампы накаливания и ее сопротивление.

4.Числовые расчеты и результаты занесите в отчет.

Отчет о выполнении:

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Постройте графики зависимости P(I) и P(U)

2.Почему при увеличении тока в лампе ее сопротивление возрастает?

Отметка преподавателя_____________________  «___» _________ 20____ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Цель: экспериментальным путем определить ускорение свободного падения на Земле.

Оборудование: штатив с держателем, шарик на нити, измерительная лента, секундомер.

Порядок выполнения работы:

1. Закрепить на штативе шарик на нити и поставить его на край стола.

2. Определить длину маятника l измерив длину нити (длина маятника считается от нижнего края держателя до центра шарика).
3. Отклонить шарик на угол не более 10 градусов и отпустить.

4. По секундомеру определить время tn за которое шарик совершит n – полных колебаний (к примеру, n=100).

5. Вычислить значение ускорения свободного падения исходя из выражения для периода математического маятника:

6. Повторить опыт при различных длинах маятника.
7. Числовые расчеты и результаты занесите в отчет.

Отчет о выполнении:

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. На рис. 1 изображен график зависимости координаты тела, совершающего гармонические колебания, от времени x = x(t). Используя график, найдите амплитуду, период и частоту колебаний. Напишите уравнение гармонического колебания.

2. На рис. 2 изображен график зависимости координаты тела, совершающего гармонические колебания, от времени x = x(t). Используя график, найдите амплитуду, период и частоту колебаний. Напишите уравнение гармонического колебания.

Отметка преподавателя_____________________ «___» _________ 20_____ г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

СБОРКА ДЕТЕКТОРНОГО РАДИОПРИЕМНИКА

Цель: рассмотреть радиодетали и на их основе собрать детекторный радиоприемник.

Оборудование: радиоконструктор.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать  простейший  радиоприемник  на  основе  принципиальной  схемы.

2. При помощи конденсатора переменной емкости и динамика настроить контур приемника в резонанс с частотой принимаемой радиостанции.

Контрольные вопросы:

1. Показать на графике изменение силы тока I и напряжения U при прямом и обратном переходе в полупроводниковом диоде.

2.Объяснить принцип работы транзистора:

Отметка преподавателя_____________________  «___» _________ 20____ г.

\

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Цель: экспериментальным путем определить длину световой волны, соответствующей красному и фиолетовому участкам оптического спектра.

Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка.

Порядок выполнения работы:

1. Внимательно рассмотреть прибор для определения длины световой волны:

2. Вставить дифракционную решетку в рамку на продольной линейке прибора.
3. Экран со шкалой установить на конце продольной линейки.
4. Перемещением экрана со шкалой по продольной линейке добиться наиболее четкого изображения спектров 1-го порядка.
5. Измерить смещение от щели до середины красной (фиолетовой) части спектра.
6. Измерить расстояние от дифракционной решетки до экрана.
7. Вычислить длину волн соответствующие красному и фиолетовому участкам оптического спектра по формуле дифракционной решетки:

Отчет о выполнении:

Вычисления:

Контрольные вопросы:

1. Чем спектры, полученные при помощи дифракционных решеток с 50 и до 100 штрихами на миллиметр, отличаются друг от друга?

2. Какое значение имеют ширина и число щелей дифракционной решетки?

3. Найдите длину волны монохроматического света, падающего на решетку с периодом 30 мкм, если угол отклонения спектра третьего порядка равен 4°.

4. При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получен первый дифракционный максимум на расстоянии 3,6 см от центрального максимума и на расстоянии 1,8 м от решетки. Найдите длину световой волны.

Отметка преподавателя_____________________ «___» _________ 20____ г.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Основные источники:

1. Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 10 кл. общеобразоват. Учеб. Завед.: базовый и проф.уровни / Г.Я.Мякишев, Н.Н.Буховцев, Н.Н.Сотский.- М.: Просвещение, 2008.-366с.
2. Мякишев Г.Я. Физика: учеб. Для 11 кл. общеобразоват. Учеб. Завед.: базовый и проф.уровни / Г.Я.Мякишев, Н.Н.Буховцев.- М.: Просвещение, 2008.-381с.
3. Касьянов В.А. Физика 10кл. Базовый уровень: учеб. Для общеобразоват. Учреждений/ В.А.Касьянов.-3-е изд., дораб.-М.:Дрофа, 2012.-271, [1]с.:ил.
4. Касьянов В.А. Физика 11кл. Базовый уровень: учеб. Для общеобразоват. Учреждений/ В.А.Касьянов.-3-е изд., дораб.-М.:Дрофа, 2012.-269, [3]с.:ил., 6 л. цв.вкл.
5. Пинский А.А. Физика: учеб. для студент. учрежден. среднего проф.образования / А.А.Пинский, Г.Ю.Граковский; под общ.ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой.- М.:Форум: Инфра, 2003.-560с.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.physics.ru
2. http://www.fizika.ru
3. http://class-fizika.narod.ru