Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по учебной дисциплине "Физика"

Рекомендовано цикловой комиссией общеобразовательных дисциплин

Протокол № 1 от  «02»  ноября    2011 г.

Преснецов В.А.

Физика: Методические рекомендации,- 45с.

Методические рекомендации разработаны в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины Физика и предназначены для проведения лабораторных работ по профессиям начального профессионального образования технического профиля:

151.903.02  Слесарь

190631.01 Автомеханик  

230103.02 Мастер по обработке цифровой   информации

140446.03 Электромонтер по ремонту и обслуживанию  

                   Электрооборудования

Методические рекомендации рассчитаны на 36 часов аудиторной работы.

Содержание

1. Пояснительная записка………………………………………………………..…4

2. Перечень  работ физического практикума……………….………....................5

           Лабораторная работа практикума № 1. Изучение колебаний

пружинного маятника ………………………………………………………......…….7

Лабораторная работа практикума № 2. Изучение устройства

трансформатора и измерение его  коэффициента трансформации…………...……8

Лабораторная работа практикума № 3. Определение

температурного коэффициента  сопротивления  металлов…….………………….10

Лабораторная работа практикума № 4. Снятие температурной

характеристики термистора…………………………………………………….……11

Лабораторная работа практикума № 5. Измерение

электроемкости конденсатора……..………………………………………………...12

Лабораторная работа практикума № 6. Изучение электронного осциллографа и его применение     к   исследованию периодических процессов………………………………………………………………….…..……...13

          Лабораторная работа практикума № 7.Определение относительной

влажности воздуха……………………………………………………………….…..16

          Лабораторная работа практикума № 8. Определение показателя

преломления стекла при помощи  микроскопа……………..………..………….....18

          Лабораторная работа практикума № 9. Определение ускорения

свободного падения с помощью падающего шарика……..………..…….………..20

Лабораторная работа практикума № 10. Определение

коэффициента линейного расширения твердых тел……………………………….21

Лабораторная работа практикума № 11. Измерение работы и

мощности постоянного тока…………………………………………………………22

Лабораторная работа практикума № 12. Изучение закона Ома

для цепи переменного тока..........................................................................................23

Лабораторная работа практикума № 13. Исследование

полупроводникового диода……………………………………………………….... 25

Лабораторная работа практикума № 14.Определение индуктивности

катушки по ее сопротивлению  переменному току...……………………………...26

3. Перечень  фронтальных лабораторных работ……………………………….27

4. Пояснительная записка…………………………………………………………28

Лабораторная работа №1. Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести ……………………….…………………...….30

Лабораторная работа №2. Изучение закона сохранения

механической энергии ………………………………………………………..…….32

Лабораторная работа №3. Определение ускорения

свободного падения при помощи маятника ………………………………...…….33

Лабораторная работа №4. Опытная проверка закона Гей - Люссака ..…...34

Лабораторная работа №5. Изучение последовательного

и параллельного соединения проводников ………………………………...……36

Лабораторная работа №6. Измерение ЭДС и внутреннего

сопротивления источника тока ……………………………………………..……37

Лабораторная работа №7. Наблюдение действия

магнитного поля на ток ………………………………………………..……..…..38

Лабораторная работа №8. Изучение явления

электромагнитной индукции ……………………….............................................39

Лабораторная работа №9. Измерение показателя

преломления стекла……………………………………………………………….40

Лабораторная работа №10. Определение оптической

силы и фокусного расстояния собирающей линзы ………….…………………41

Лабораторная работа №11. Измерение длины световой волны ...……...42

Лабораторная работа №12. Наблюдение сплошного

и линейчатого спектров ……………………………………………..……….…..43

5. Список литературы…………………………………….………………….…44

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Физика, одна из важнейших отраслей естествознания, относится к  опытным наукам. Первый шаг для установления закономерностей физических явлений состоит в наблюдении. Для этого надо уметь выделить наиболее важные элементы физического явления. Вторым шагом будет изменение условий, в которых протекает явление, то есть переход от простого наблюдения  к эксперименту.

Основная трудность при проведении физического практикума состоит в  невозможности обеспечить в учебных лабораториях выполнение учащимися работ фронтальным методом. Поэтому неизбежно возникает некоторый разрыв между сроками выполнения отдельных лабораторных работ и прослушиванием ими соответствующих разделов лекционного курса. Для повышения эффективности усвоения основ физической науки используется принцип генерализации учебного материала – такого отбора, при котором главное внимание уделено изучению основных фактов, понятий, законов и методов физической науки. Отсюда вытекает повышение требований к умениям учащихся применять основные положения науки для самостоятельного объяснения физических явлений, результатов эксперимента, действия приборов и установок.

В задачи практикума входят:

• формирование у учащегося представления о физическом законе в действии, объективном характере физических законов;
• формирование у учащегося представления о точности физических законов и о зависимости этой точности от того, насколько строго соблюдаются условия, в которых может применяться данный закон;
• ознакомление с основными методами физических измерений, приобретение элементарных навыков их использования;
• ознакомление с наиболее распространенными измерительными приборами и с принципами их действия;
• формирование понимания роли практики в познании физических явлений и законов, определении физических величин;
• приобретение навыков в обработке опытных данных и представлений о численных значениях основных физических величин;
• развитие мышления учащихся, формирование у них умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять сущность физических явлений.

Требования к уровню подготовки учащихся

Учащийся  должен знать: правила техники безопасности; теорию вычисления погрешностей; правила приближенных вычислений и округления чисел; общую схему обработки данных измерений; устройство и принцип действия простейших измерительных приборов.

Учащийся   должен  уметь: пользоваться простейшими  и наиболее употребляемыми измерительными приборами; составлять план исследования; выполнять обработку результатов измерений; строить графическое изображение результатов; объяснять полученный результат.

2. Перечень лабораторных работ физического практикума

  по учебной дисциплине Физика

Лабораторная работа № 1

«Изучение колебаний пружинного маятника»

Груз, подвешенный на стальной пружине и выведенный из положения равновесия, совершает под действием сил тяжести и упругости пружины гармонические колебания. Собственная частота колебаний такого пружинного маятника определяется выражением:

                                                               ώ о=  k/m

k – жесткость пружины;  m – масса тела.

Цель работы: экспериментальная проверка полученной теоретически закономерности.

Для решения указанной задачи сначала необходимо:

1. определить жесткость пружины k, массу груза m и вычислить собственную частоту ώ о  и период колебаний маятника T.
2. подвесив груз массой m на пружину, выведите маятник из положения равновесия и отсчитайте число полных колебаний за 30 с, а затем определите частоту колебаний ώ.

Порядок выполнения  работы.

Оборудование: набор грузов, держатель со спиральной пружиной, штатив лабораторный, метр демонстрационный, секундомер (или счетчик секундомер электронный).

1.Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

2.Укрепите пружину с держателем в лапке штатива и подвесьте к ней груз массой 100 г. Рядом с грузом укрепите вертикально измерительную линейку и отмерьте начальное положение груза.

3.подвесьте к пружине два груза массой по 100 г и измерьте ее удлинение ∆х, вызванное действием силы F ≈ 2 Н. по измеренному удлинению ∆х  и известной силе F вычислите жесткость пружины:                                                                    k =

4.Зная жесткость пружины, вычислите собственную частоту колебаний ώо  и период То пружинного маятника массой 200 г и 400 г.

5.Подвесьте к пружине два груза массой по  100 г, выведите пружинный маятник из положения равновесия, сместив его на 5 – 7 см, и экспериментально определите частоту колебаний ώ маятника. Для этого измерьте интервал времени  ∆t , за который маятник совершает 20 полных колебаний, и произведите расчет по формуле

                                                               ώ =        где n – число колебаний.

6.Такие же измерения и вычисления выполните с маятником массой 400 г.

7.Вычислите отклонение расчетного значения собственной частоты ώо   колебаний пружинного маятника от частоты ώ , полученной экспериментально, и результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Контрольные вопросы:

1.По какому закону происходит колебание тела, подвешенного на пружине?

2.Каким был бы результат опыта в условиях невесомости?

3.Что называют жесткостью пружины?

Лабораторная работа  № 2.

Изучение устройства трансформатора и измерение его коэффициента трансформации.

Трансформатор преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения  при неизменной частоте.

Он состоит из замкнутого сердечника, изготовленного из специальной листовой электротехнической стали, на котором располагаются две катушки (обмотки) с разным числом витков из медной проволоки. Одна из обмоток называется первичной – подключается к источнику переменного напряжения, потребители подключаются ко вторичной обмотке.

Если первичную обмотку подключить к источнику переменного напряжения, а вторичную оставить разомкнутой (режим холостого хода), то в первичной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток, этот поток наводит в каждом витке обмоток одинаковую э.д.с., поэтому э.д.с. индукции в каждой обмотке будет пропорциональна числу витков в этой обмотке. т.е.

                                                                    ~U1        ~U2

При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на ее зажимах U2 ,будет равно наводимой в ней э.д.с. Е2. в первичной обмотке э.д.с. Е1 по числовому значению мало отличается от подводимого к этой обмотке напряжения U1, практически их можно считать равными, поэтому

                                                                  - коэффициент трансформации

Если  во вторичную цепь трансформатора включить нагрузку, то во вторичной обмотке возникнет ток. Этот ток создает магнитный поток, который согласно правилу Ленца, должен уменьшить изменение магнитного потока в сердечнике, что в свою очередь, приведет к уменьшению э.д.с. индукции в первичной обмотке.

Но эта э.д.с. равна напряжению, приложенному к первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке должен возрасти, восстанавливая начальное изменение магнитного потока. При этом увеличивается мощность, потребляемая трансформатором от сети.

При выполнении работы следует изучить устройство трансформатора, включить его в сеть переменного тока 220 В. В режиме холостого хода измерить напряжение на обмотках и вычислить коэффициент трансформации, а при работе под нагрузкой установить связь между токами и напряжениями в обмотках

Для выполнения работы применяется трансформатор из набора, рассчитанный на включение в сеть 220 В. Трансформатор состоит из двух катушек и сердечника.

Цель работы:  изучить устройство трансформатора и определить его коэффициент  

                           трансформации, а также установить связь между токами и    

                           напряжениями в  обмотках.

Оборудование: трансформатор разборный, вольтметр Э–59 – 2 шт, соединительные провода.

Ход работы.

Изучение устройства трансформатора:

1.Рассмотрите устройство трансформатора. Определите первичную обмотку (клеммы с надписью 220 В и  две вторичных клеммы с надписью 6 В и 6 В).

2.Начертите электрическую схему трансформатора.

3.Разберите трансформатор. Для этого ослабьте два зажима, расположенные сверху, снимите их, далее снимите ярмо и снимите катушки.

4.Соберите трансформатор. Для этого наденьте катушки на сердечник, положите ярмо, вставьте и закрутите зажимы.

Измерение коэффициента трансформации:

1.Начертите таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

2.Соберите цепь согласно схемы.

3.Измерьте напряжение на первичной обмотке U1 и запишите в таблицу.

4.Измерьте напряжение на каждой из вторичных обмоток U2 и  U3 и запишите в таблицу.

5.Вычислите коэффициенты трансформации К1 и К2 и результат запишите в таблицу.

Контрольные вопросы.

1.Какой трансформатор называют повышающим, а какой понижающим?

2.Изменяет ли трансформатор частоту преобразуемого переменного тока?

3.Почему сердечник трансформатора собирают из отдельных пластин?

4.Почему мощность, потребляемая от вторичной обмотки, меньше мощности, подводимой к первичной обмотке?

Лабораторная работа № 3

«Определение температурного коэффициента сопротивления металлов».

Применяемый в работе прибор для определения температурного коэффициента сопротивления меди состоит из катушки намотанной на картонный каркас. Каркас помещен в пробирку, концы катушки выведены к зажимам. Сверху в пробирку вставляется термометр, измеряющий температуру катушки.

Помещая пробирку с катушкой в холодную и горячую воду и измеряя ее сопротивление, можно вычислить температурный коэффициент сопротивления меди.

Цель работы: определить температурный коэффициент сопротивления меди.

Выполнение работы.

Оборудование: прибор для определения температурного коэффициента сопротивления меди, стакан металлический или стеклянный до 0,5 л, мостик Уитстона или авометр, термометр технический от 0 до 100оС , штатив с лапкой, сосуд со льдом, комплект проводов.

1.Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

2.Налейте в стакан холодную воду и положите туда снег или лед, столько, чтобы эта смесь имела температуру 0оС.

3.Соберите установку по рисунку. Закрепите прибор в лапке штатива и, отпустив зажим муфты, погрузите пробирку с катушкой в стакан так, чтобы катушка находилась в воде. Закрепите прибор в этом положении.

4.Проверьте и подготовьте мостик или авометр для измерений (для авометра – множитель 1, для мостика – множитель 10).

5.Поместите термометр в катушку и следите за его показаниями. Когда температура катушки понизится до 0оC, измерьте ее сопротивление Rо с помощью авометра или мостика и запишите в таблицу.

6.Выньте термометр и закрепите прибор на штативе так, чтобы катушка вышла из воды.

7.Смесь льда и воды вылейте в раковину. Налейте в стакан холодную воду. Опустите прибор в стакан с холодной водой так, чтобы пробирка с катушкой находилась в воде. Опустите в катушку термометр, прибор установите на электрическую плитку, включите электрическую плитку в сеть и следите за показаниями термометра.

8.Через интервал температур, указанный в таблице, производите измерение сопротивления катушки и записывайте в таблицу.

9.Вычислите для каждого опыта значение температурного коэффициента сопротивления меди по формуле:                                                               α = Rt -  Rо/ Rоt

Контрольные вопросы.

1.Что такое температурный коэффициент сопротивления? В каких единицах он измеряется?

2.Как зависит сопротивление проводника от температуры?

3.Как эту зависимость можно представить графически?

Лабораторная работа №4

«Снятие температурной характеристики терморезистора».

Терморезистор ММТ – 1, с которым выполняют данную работу, состоит из спрессованной и термически обработанной смеси порошкообразных оксидов металлов. Терморезистор помещен в пробирку, пробирка крепится к панели. Выводы терморезистора закреплены в зажимах.

Цель работы: измерить сопротивление терморезистора при различных температурах и построить график зависимости его сопротивления от температуры.

Выполнение работы.

Оборудование: терморезистор на колодке, мостик Уитстона или авометр, термометр технический, плитка электрическая, стакан металлический или стеклянный до 0,5 л, штатив с лапкой, сосуд со льдом или снегом- до 1 л, комплект проводов соединительных.

1.Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

 2.Соберите установку показанную на рисунке. Панель терморезистора с пробиркой укрепите в лапке штатива. Затем терморезистор с пробиркой опустите в стакан со смесью воды и снега или льда. В пробирку опустите термометр. К зажимам терморезистора подключите авометр или мостик Уитстона.

3.Измерьте начальную температуру терморезистора (0оС) и его сопротивление. Данные запишите в таблицу.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Включение электрической плитки в сеть и нагревание воды выше 70оС выполняется под наблюдением учителя или лаборанта.

4.Водно- снежную смесь вылейте в раковину, налейте в стакан холодную воду, поставьте его на электрическую плитку. Включите электрическую плитку и нагревайте воду. Через интервал температуры 10оС, измеряйте сопротивление терморезистора. Результаты измерений заносите в таблицу.

5.По данным таблицы постройте график зависимости сопротивления терморезистора от температуры. По оси абсцисс отложите температуру в градусах Цельсия, а по оси ординат – сопротивление в омах.

Контрольные вопросы.

1.Как зависит сопротивление терморезистора от температуры?

2.Во сколько раз изменилось сопротивление терморезистора при его нагревании от 0 до 70оС?

3.Одинаково ли изменяется сопротивление терморезистора в различных интервалах температур?

4.Быстро или медленно надо нагревать воду в стакане, чтобы получить более точный график зависимости сопротивления терморезистора от температуры?

5.Как, пользуясь терморезистором, мостиком и полученным графиком, измерить неизвестную температуру воды в стакане? Проделайте опыт и результат его проверьте термометром.

Лабораторная работа № 5.

Измерение емкости конденсатора.

Цель: измерить одним из способов емкость конденсатора.

Оборудование: источник переменного напряжения, авометр (или вольметр переменного тока), панель с конденсаторами, конденсатор неизвестной емкости-2 шт, резистор 360 Ом на панели.Один из способов определения емкости конденсатора основан на том, что конденсатор, включенный в цепь переменного тока, вносит нее емкостное сопротивление Xс. Величина этого сопротивления обратно пропорциональна емкости конденсатора и частоте электрических колебаний ν: Xс = (1). Из этой формулы можно выразить значение емкости: С =  (2).  По закону Ома: Xс = , поэтому  С = (3)

Следовательно, чтобы определить емкость конденсатора необходимо знать силу тока в нем - Ic, напряжение на его выводах - Uc и частоту переменного тока  - ν.

        С

        ~        R        Рис. 1

К источнику переменного напряжения подключены конденсатор и сопротивление, соединенные последовательно. Вольтметром измеряют напряжение на конденсаторе Uc и напряжение на сопротивлении Ur. Зная напряжение на сопротивлении Ur и величину сопротивления R (она указана на его корпусе), вычисляют силу тока в последовательной цепи I. Этот же ток протекает и через конденсатор Ic = I. Помня, что частота изменения напряжения в электрической сети равна 50 Гц, по формуле  (3 вычисляют емкость конденсатора).

Ход работы.

1. Подготовьте  авометр к работе в режиме вольтметра переменного напряжения.

2.Определите цену деления шкалы вольтметра переменного напряжения

3.Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

4.Соберите цепь по рис.1 используя один из конденсаторов неизвестной емкости.

5.Измерьте напряжения на резисторе и конденсаторе.

6.Вычислите емкость конденсатора

7.Повторите опыт с другим конденсатором. Сделайте вывод по работе.

Контрольные вопросы.

1.Как изменится емкостное сопротивление конденсатора, если его подключить в цепь, где напряжение меняется с частотой 1000 Гц?

2.Какое сопротивление имеет конденсатор в цепи постоянного тока?

3.От чего зависит емкость конденсатора?

Лабораторная работа № 6

«Изучение электронного осциллографа и его применение к исследованию периодических процессов»

Электронный осциллограф – это сложный универсальный измерительный прибор, при помощи которого можно наблюдать графики переменного тока и напряжения и исследовать различные колебательные процессы. Осциллограф позволяет измерять напряжение, силу тока, частоту, разность фаз переменных токов а также малые промежутки времени.

Основными частями осциллографа являются: электронно-лучевая трубка, усилители вертикального и горизонтального отклонения луча, блок развертки, блок питания.

Электронно-лучевая трубка позволяет получить узкий сфокусированный пучок электронов, который, являясь практически безынерционным, отклоняется под действием электрического поля пропорционально значению исследуемого напряжения. По пути к экрану он проходит между двумя парами пластин, из которых одна расположена горизонтально и отклоняет пучок в вертикальном направлении, а вторая- вертикально и отклоняет пучок в горизонтальном направлении. Равномерное перемещение луча в горизонтальном направлении обеспечивается пилообразным напряжением генератора развертки.

Цель работы: ознакомиться с управление электронным осциллографом, научиться настраивать его и получать осциллограммы переменного тока промышленной частоты, а также пульсирующих выпрямленных токов.

Выполнение работы.

Оборудование: осциллограф лабораторный учебный Н 3013,трансформатор разборный школьный (или универсальный трансформатор), к заданию №2 - панель с резистором на 500 -1000 Ом к заданию №3 – панель с двумя резисторами на 500 - 1000 Ом и один диод (типа Д  226), к заданию №4 – панель с тремя резисторами на 500 – 1000 Ом и два диода (типа Д  226), батарея конденсаторов БК – 58, комплект соединительных проводов.

Задание 1.   Знакомство с управление электронным лучом осциллографа

1.Установите органы управления осциллографом в следующем положении: «Яркость»- против часовой стрелки до отказа; «Фокус»- в среднее положение; ручки смещения луча «Х» и «Y» - против часовой стрелки почти до отказа; «Частота» - в среднее положение; кнопки «Развертка» и «Синхронизация» отпущены.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Всякий раз перед включением осциллографа в сеть обращайтесь к учителю за разрешением.

2.Соедините прибор с сетью питания и включите тумблер «Сеть». При этом должно быть слышно слабое гудение трансформатора. Через 1-2 минуты, когда прогреется прибор, на экране появится светящееся пятно.

3.Поворачивая регулятор «Яркость», наблюдайте как изменяется яркость светящегося круглого пятна, а поворачивая регулятор «Фокус», - изменение его диаметра. Если луч не попадает на экран при максимальной яркости, то его следует  переместить, вращая рукоятки смещения (Х или Y).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Яркую неподвижную точку не рекомендуется долго держать на экране, так как концентрация электронов в одном и том же месте экрана вызывает разогревание и испарение люминофора. Поэтому уменьшите яркость и слегка расфокусируйте изображение точки.

Медленно вращая ручки смещения луча, понаблюдайте сдвиг луча в вертикальном и горизонтальном направлениях.

4.Установите светящуюся точку в центре экрана. Чтобы электронный луч двигался в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, а затем мгновенно возвращался назад, включите генератор развертки. Для этого нажмите кнопку «Развертка» и «1 Гц». Горизонтальное отклонение луча регулируйте ручкой «Х». наблюдайте за движением луча. > ручку «Частота», наблюдайте различное время развертки.

5.Кнопки «Развертка» и «1 Гц» отпустите и выключите осциллограф.

Задание 2. Наблюдение на экране осциллографа синусоидально меняющегося напряжения.

                               R1

        R        R2

        к осциллографу        к осциллографу

            Рис. 1          Рис. 2

        к осциллографу

                          Рис. 3

1.Ознакомьтесь с устройством школьного трансформатора и схемой соединения его обмоток.

2.К зажимам вторичной обмотки трансформатора обозначенными «6 В» подсоедините панель с резистором на 500 – 1000 Ом. Для исследования напряжения на нем подключите резистор к входу «Y» осциллографа (Рис. 1). Трансформатор установите подальше от осциллографа.

3.После разрешения учителя включите осциллограф в сеть. Первичную обмотку трансформатора включите в сеть 220 В. Наблюдайте за вертикальными колебаниями луча. Ручкой  «Y» изменяйте вертикальное отклонение. Нажмите на кнопки «Развертка» и «10 Гц», а ручкой «Частота» подберите такую частоту развертки, чтобы на экране образовалась одна или несколько неподвижных синусоид. Нажмите на кнопку «Синхронизация» и ручкой«Частота» добейтесь стабильности осциллограммы. Зарисуйте полученную осциллограмму, а затем выключите осциллограф и трансформатор.

Задание 3. Однополупериодное выпрямление переменного тока.

1.Соберите цепь по схеме (Рис. 2). Для этого к зажимам вторичной обмотки трансформатора обозначенными «6 В» подсоедините панель с резистором на 500 – 1000 Ом и диодом Д 226. включите после разрешения трансформатор и осциллограф в сеть и понаблюдайте осциллограмму однополупериодного выпрямления напряжения на резисторе. Ручками «Х» и «Y» установите  на экране размер изображения, удобный для наблюдения. Зарисуйте полученную осциллограмму, а затем выключите трансформатор и осциллограф.

Задание 4. Двухполупериодное выпрямление переменного тока и сглаживание пульсаций 

1.Соберите цепь по схеме (Рис. 3). Для этого к зажимам вторичной обмотки трансформатора обозначенными «6 В» и «6 В» подсоедините панель с резисторами на 500 – 1000 Ом и диодами

Д 226. получите осциллограмму пульсирующего напряжения на резисторе и зарисуйте ее.

2.Параллельно резистору включите батарею конденсаторов БК – 58 и, начиная с самой маленькой емкости, понаблюдайте сглаживание пульсации при различных значениях емкости. Зарисуйте осциллограмму и выключите трансформатор и осциллограф.

Контрольные вопросы.

1.Какие осциллограммы (тока или напряжения) вы наблюдаете на экране осциллографа при выполнении заданий 3 и 4?

2.От чего зависит число установившихся синусоид напряжения на экране?

3.Почему в работе следует располагать трансформатор не очень близко от осциллографа?

Лабораторная работа № 7

«Определение относительной влажности воздуха»

Относительной влажностью воздуха  φ  называют отношение парциального давления  р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению  ро насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

                                                                        φ = ∙ 100%

Существует несколько методов определения относительной влажности воздуха.

I.Психрометром – по разности температур термометров, резервуар у одного из которых окружен полоской ткани, опущенной в воду, а у другого остается сухим, и специальной таблице.

II.Конденсационным гигрометром – путем нахождения точки росы, т.е. температуры, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, и с помощью таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры.

Чтобы легче было заметить появление росы на поверхности охлаждаемой камеры 1, ее окружают металлическим кольцом 2 с теплоизолирующей прокладкой. Наблюдение за появлением налета росы проводят путем сравнения поверхности охлажденной камеры с блестящей поверхностью кольца, которая во время опыта остается без изменений.

III.Волосной гигрометр – непосредственно показывает относительную влажность воздуха в процентах. Проверку и установку волосного гигрометра производят, на основании показаний психрометра, регулировочным винтом 1.

Цель работы: определить влажность воздуха несколькими приборами и сравнить их показания.Сделать заключение, какой из приборов определяет влажность наиболее точно.

Выполнение работы.

Оборудование: психрометр бытовой, гигрометр Ламбрехта (конденсационный), гигрометр  волосной, склянка с эфиром, термометр лабораторный от 0оС  до  100оС , таблица  психрометрическая, таблица давления насыщающих паров воды, воронка.

I.   1.Ознакомьтесь с устройством психрометра.

     2.Определите показания его термометров и вычислите разность температур.

     3.По психрометрической таблице определите относительную влажность воздуха.

II. 1.Ознакомьтесь с устройством гигрометра. Протрите мягкой тканью полированную стенкуц  

        и кольцо гигрометра до полного блеска.

     2.Определите температуру воздуха в комнате.

     3.Налейте в камеру гигрометра (наполовину) эфира, вставьте в нее термометр и  

        присоедините резиновую грушу.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!  Пары эфира огнеопасны. Не допускать открытого пламени вблизи прибора.

    4.Установите прибор так, чтобы зеркальная поверхность его была расположена под углом 30 – 40о  к направлению луча зрения. Продувайте воздух через эфир и внимательно следите  за полированной поверхностью стенки камеры, сравнивая ее с поверхностью кольца.

    5.В момент появления росы заметьте показания термометра, прекратите продувание воздуха и продолжайте наблюдение, чтобы заметить показания термометра в момент полного исчезновения росы.

    6.Наблюдение повторите несколько раз (по возможности), стараясь возможно точнее определить температуру появления и исчезновения росы. По окончании наблюдений оставшийся эфир слейте в склянку и плотно ее закройте. Результаты опыта занесите в  таблицу.

          7.Примите среднее значение наблюдаемых температур за достоверную точку росы и, зная температуру окружающего воздуха, вычислите относительную влажность воздуха, воспользовавшись таблицей давления насыщенного водяного пара в зависимости от  температуры.

III.     1.Ознакомьтесь с устройством и принципом действия волосного гигрометра.    

             Сравните его показания с результатами предыдущих опытов.

          2.Подышите на волос гигрометра и понаблюдайте за поведением стрелки.

Контрольные вопросы.

1.Когда разность показаний термометров психрометра больше: когда воздух в комнате более сухой или более влажный?

2.Почему в гигрометре для охлаждения применяется эфир или спирт?

3.Зачем через гигрометр продувают воздух?

Лабораторная работа № 8

«Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа».

В основе применяемого в данной работе метода лежит явление кажущегося уменьшения толщины стеклянной пластинки при рассматривании сквозь нее предмета- метки на нижней поверхности стекла.

               α

             В    С

        α        h

        А1        Н

        β

              β

        А

Узкий пучок лучей АБ после преломления на границе двух сред выходит из пластинки в воздух и составляет с ее нормалью к ее поверхности угол α.

        Наблюдателю кажется, что рассматриваемый пучок лучей исходит не из точки А , а из точки А1, приподнятой на некоторую высоту АА1.

        Рассматривая треугольники АВС и А1ВС, можно написать, что

ВС = Н∙ tgβ,  ВС = h tgα  или

Н∙ tgβ = h tgα  , откуда =

Принимая во внимание, что углы α.и  β малы, можно отношение тангенсов заменить отношением синусов этих углов, т.е. получить выражение:

        =  где n – показатель преломления.

Таким образом, измерив толщину пластинки Н и кажущуюся толщину h, можно найти показатель преломления стекла относительно воздуха.

Цель работы: определить показатель преломления стекла при помощи микроскопа.

Выполнение работы.

Оборудование:   микроскоп школьный, индикатор часового типа, пластинка стеклянная со штрихами на обеих поверхностях.

1.Измерьте толщину стеклянной пластинки. Для этого с помощью кремальеры микроскопа опустите индикатор так, чтобы его наконечник касался предметного столика, и запишите показания индикатора. Затем приподнимите наконечник и под него положите на столик исследуемую стеклянную пластинку. Запишите новые показания индикатора. Разность показаний индикатора соответствует действительной толщине Н пластинки. Измерение повторите 2-3 раза и вычислите среднее значение Нср..

2.Определите кажущуюся толщину пластинки h, обратив предварительно внимание , что на ней с двух сторон нанесены метки- штрихи. Установите пластинку на столике микроскопа так, чтобы одна из меток была напротив объектива. Наблюдайте в микроскоп и, перемещая тубус, добейтесь сначала четкого изображения метки, нанесенной на нижней поверхности пластики. Запишите показания индикатора. Затем приподнимая тубус, получите четкое изображение метки, находящейся на верхней поверхности, и вновь запишите показания индикатора. Разность показаний индикатора будет равна расстоянию, на которое переметили тубус, т.е. равна кажущейся толщине h пластинки. Измерение повторите 2-3 раза и вычислите среднее значение hср..

3.Вычислите показатель преломления стекла.

4.Повторите опыт с другой пластинкой.

5.Все измерения и вычисления запишите в таблицу.

Контрольные вопросы.

1.Когда погрешность измерения показателя преломления будет больше – при толстой или тонкой пластинке?

2.В каком случае угол преломления луча равен углу падения?

3.Любой водоем, дно которого хорошо видно, всегда кажется мельче, чем в действительности. Почему?

4.Почему изображение предмета в воде всегда менее ярко, чем сам предмет?

Лабораторная работа № 9

Определение ускорения свободного падения с помощью падающего шарика

Цель работы: определить ускорение свободного падения одним из способов.

Оборудование: счетчик- секундомер школьный, электромагнит, нормально замкнутый контакт, пусковой тумблер, источник питания ВС  4-12 В, соединительные провода, линейка.

Ускорение свободного падения можно определять разными способами. Одним из них является определение ускорения свободного падения с помощью падающего шарика. Шарик на верхней площадке удерживается с помощью электромагнита. На нижней площадке контакт должен быть замкнут (для этого нужно поднять язычок контакта до фиксации). Нажав тумблер «Пуск», мы размыкаем цепь электромагнита и одновременно включаем счетчик. В момент удара шарика о язычок нижнего контакта, счетчик останавливается, фиксируя время падения шарика. При следующем измерении, тумблер «Пуск» выключить, кнопкой  «Сброс» установить показания счетчика на нули.

Повторить измерения не менее 10 раз. Вычислить ускорение свободного падения по формуле:

Вывод по работе:

Лабораторная работа № 10

Определение коэффициента линейного расширения твердых тел.

Цель работы; измерить коэффициент линейного расширения твердых тел прибором ПРТТ.

Оборудование: прибор ПРТТ, набор стержней из меди, стали, стекла и т.д., термометр, индикатор малых перемещений,, пробирки- 3 шт.

Теоретическая часть.

Большинство твердых веществ имеют поликристаллическое строение и поэтому являются изотропными.

Расширение твердых веществ при нагревании происходит одинаково по всем направлениям. Однако на практике приходится учитывать расширение только в одном направлении.

Изменение одного определенного параметра размера твердого тела при изменениях температуры называется линейным расширением (сжатием). На основании опытов легко установить, что изменение длины стержня ℓ прямо пропорционально приросту температурыt и его длине ℓо  при 0оС т.е.

        ℓ=α ℓоt

Коэффициент линейного расширения показывает, на какую часть длины тела, взятого при0оС, изменяется его длина при нагревании на 1оС.

        ℓ=    (1)

        Ход работы.

1.Измерьте длину стержня ℓ1 и результат занесите в таблицу.

2.Измерьте температуру окружающего воздуха t1  и результат занесите в таблицу.

3.Установите стержень в пробирку, налейте воду в пробирку на ½ ее объема.

4.Установите пробирку со стержнем в прибор.

5.Установите и закрепите индикатор малых перемещений в прибор и закрепите его зажимом. Установите на индикаторе «0», вращая ободок индикатора. Подвижную часть индикатора установите в углубление на стержне.

6.Включите прибор в сеть нажатием кнопки.

7.При закипании воды измеряется температура t2 и фиксируются показания индикатораℓ.

8.Все данные опыта заносятся в таблицу.

9.Рассчитайте коэффициент линейного расширения по формуле (1).

10.Сравните полученный в опыте результат с табличным значением коэффициента линейного расширения для указанных материалов и сделайте вывод по работе.

Лабораторная работа № 11

«Измерение работы и мощности постоянного тока».

Цель работы: измерить работу и мощность в цепи постоянного тока.

Оборудование: ИП1 – миллиамперметр постоянного тока 50 mA, ИП2 – вольтметр постоянного

тока 50 В,  R2 -  R5 – резисторы ПЭВ 7,5 – 200 Ом.

    +

        R2        R4

        ИП1

30 В

        ИП2        Рис. 1

-

        R3        R5

  1.Соберите схему согласно рис. 1

2.Установите на блоке питания переключатель «0 – 30 В» в положение «-».

3.Подключите схему к клеммам питания « 0 – 30 В» штатива приборного.

4.Снимите показания приборов и вычислите мощность, потребляемую резисторами.

5. Соберите схему согласно рис. 2

Оборудование: ИП2 – вольтметр постоянного тока 50 В,  ИП1 – амперметр постоянного тока 1 А,  R2 -  R5 – резисторы ПЭВ 7,5 – 200 Ом.

   +

        ИП1

30 В

                ИП2

        Рис. 2

        R2        R3           R4        R5

   -

1.Снимите показания приборов, вычислите мощность, потребляемую резисторами и работу электрического тока за 10 мин.

А = I∙U∙t = U/R∙U∙t = U2 /R∙t =  I2∙R∙t

2.Мощность электрического тока:

P = I∙U = U2 /R =I2 ∙R

3.Работа электрического тока:

A = P∙t

4.Сделать вывод о проделанной работе.

Лабораторная работа № 12

Изучение закона Ома для цепи переменного тока

Цель работы: рассчитать силу тока в цепи переменного тока из последовательно соединенных R,L,C. Проверить расчет экспериментально.

Оборудование: катушка дроссельная, магазин сопротивлений 100 Ом, источник питания 6 В, миллиамперметр 50 мА, конденсатор 1 мкФ, соединительные провода.

При подключении концов цепи из последовательно соединенных резистора, катушки, конденсатора к источнику переменного напряжения, изменяющегося по гармоническому закону с циклической частотой ω и амплитудой напряжения Um , в цепи возникают вынужденные колебания силы тока. Анализ процессов в такой цепи показывает, что частота вынужденных колебаний силы тока должна совпадать с частотой колебаний напряжения, а действующее значение силы тока I в цепи связано с действующим значением напряжения U выражением закона Ома для последовательной цепи переменного тока:

                                  I =   ω = 2πυ, υ = 50 Гц,  L = 1 Гн,  С = 1 мкФ

R – активное сопротивление

L – индуктивность катушки

С – электроемкость конденсатора

Активное R, емкостное XL, и индуктивное XL  сопротивления в последовательной цепи переменного тока не складываются алгебраически, т.к. колебания напряжения на этих элементах цепи сдвинуты по фазе друг относительно друга.

Ход работы:

        L

        C

        ~

        R

        R

             Рис. 1

1.Вычислите полное сопротивление электрической цепи из последовательно соединенных резистора сопротивлением 100 Ом, конденсатора электроемкостью 1 мкФ и катушки индуктивностью 1 Гн. Рассчитайте действующее значение силы тока Iт в цепи при напряжении U = 6,3 В.

2.Соберите электрическую цепь согласно схемы рис. 1. установите переключатель батареи конденсаторов в положение 1 мкФ, в магазине сопротивлений включите 100 Ом.

3.Подключите выводы цепи к источнику переменного тока с напряжением 6 В. Выполните измерения силы тока Iэ  в цепи и общего напряжения U.

4.Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.

Сравните результаты измерений и расчетов.

5.Выполните такие же расчеты и измерения силы тока в цепи для значения электроемкости в цепи 16 мкФ.

        Контрольные вопросы.

1.Почему полное сопротивление последовательной цепи переменного тока не равно алгебраической сумме активного, индуктивного и емкостного сопротивлений?

2.Как изменится сила тока в последовательной цепи из активного, индуктивного и емкостного сопротивлений при увеличении частоты переменного тока?

Лабораторная работа №13

«Исследование полупроводникового диода».

Цель работы: исследовать полупроводниковый диод и построить его вольт – амперную характеристику.

Оборудование: ИП1 – миллиамперметр постоянного тока 50 mА, ИП2 – вольтметр постоянного тока 3 В, Д1 – исследуемый диод.

1.Соберите схему согласно рисунка.

        Iпр

  +

        ИП1

        Д1

   1 В

        ИП2

  -

2.Установите переключатель «0 – 6,3 В» в положение «-».

3.Подключите схему к клеммам питания « 0 – 6,3 В» штатива приборного.

4.Изменяя напряжение Uпр от 0 до 1 В, измерьте прямой ток Iпр. для диодов Д 104А, КД 105Б.

5.Постройте график зависимости: Iпр =  f (Uпр ).

6.Сделайте вывод о проделанной работе.

Лабораторная работа № 14

Определение индуктивности катушки по ее сопротивлению переменному току

Один  из способов измерения индуктивности катушки основан на том, что проволочная катушка, включенная в цепь переменного тока, кроме активного сопротивления  R, определяемого материалом, размерами и температурой проволоки, создает дополнительное сопротивление Хl, называемое индуктивным. Числовое значение этого сопротивления пропорционально индуктивности L и частоте колебаний υ, т.е.

                                                                 (1)

В случае, когда R мало в сравнении с Хl, то значением R можно пренебречь. Тогда L будет приближенно равно:

                                                                    (2)

По закону Ома Хl =  , поэтому      (3)

Следовательно, чтобы измерить индуктивность катушки, необходимо знать напряжение на зажимах катушки, силу тока в ней и частоту переменного тока - υ = 50 Гц.

Цель работы: измерить индуктивность катушки одним из способов

Оборудование: катушка дроссельная, ЛАТР, вольтметр Э-59,амперметр Э- 59, ключ, соединительные провода.

                                                       Ход работы.

1.Начертите схему опыта, подготовьте таблицу в тетради.

        L        

        К

                                                                                         U, В                 30        40           50          60           70         80        90

                                                                                            I, А

        2.Соберите электрическую цепь по схеме, последовательно соединив катушку, амперметр, источник переменного напряжения. Параллельно катушке подключите вольтметр Э-59 с пределом измерения не ниже 150 В. Замкнув ключ, установите с помощью регулятора ЛАТРа напряжение 30 В и измерьте силу тока и т.д. Результаты измерений занесите в таблицу.

3.Вычислите индуктивность катушки по формуле (3). Найдите среднее значение Lср

4.Ответьте на контрольные вопросы

Контрольные вопросы.

1.Почему для постоянного тока катушка имеет малое сопротивление, а для переменного- большое?

2.Почему индуктивное сопротивление катушки возрастает при внесении в нее железного сердечника?

3.Почему при размыкании цепи с индуктивностью в месте разрыва  возникает дуга?

4.Как изменится индуктивное сопротивление катушки, если увеличится частота переменного тока?

3. Перечень фронтальных лабораторных работ

  по учебной дисциплине Физика

4. Пояснительная записка.

Педагогическая ценность фронтальных лабораторных работ заключается в том, что их проводят в органической связи с изучаемым программным материалом на протяжении всего учебного года. Фронтальный метод лабораторных занятий по физике в техникуме, как известно, имеет ряд весьма важных положительных сторон. Этот метод, прежде всего, дает возможность тесно связать лабораторные занятия учащихся с изучаемым курсом и перекинуть «мостик» между демонстрационными опытами преподавателя и самостоятельно выполняемыми обучающимися лабораторными работами. Фронтальные занятия позволяют включить в поиски решения той или иной задачи одновременно всю группу, что в значительной степени активизирует мыслительную деятельность учащихся.

Кроме того, фронтальный метод позволяет привить обучающимся некоторые начальные практические навыки в обращении с простейшими измерительными приборами и другой аппаратурой.

Применяя фронтальный метод проведения лабораторных работ  можно решать различные учебные задачи:

·  иллюстрация (подтверждение справедливости) изучаемых законов;

·  овладение методами измерения физических величин

· изучение связи между физическими величинами и установление закономерностей явлений;

·  привитие умений пользования измерительными приборами;

·  развитие у учащихся конструкторских способностей и технической смекалки;

·  изучение устройства и принципа действия физических приборов.

Диапазон использования, подобранных и составленных мною, работ очень широк. Они могут быть использованы для разнообразных форм проведения занятия, к которым приходится прибегать преподавателю,  для всестороннего развития обучающихся техникума. Представленные работы составлены так, что в зависимости от поставленной цели урока и в зависимости от степени подготовленности группы, они могут быть использованы по-разному, например:

- как введение к теме в виде небольших исследований для постановки проблемы при объяснении нового материала

- как иллюстрация к объяснению учителя и могут выполняться по подробным указаниям учителя или с большими элементами самостоятельности.

- так же некоторые работы можно проводить как повторение и обобщение пройденного материала,

- как контроль приобретенных знаний, умений и навыков, в виде зачетного задания.

Все представленные по физике работы имеют подготовительные (предваряющие работу) и контрольные (завершающие работу) вопросы и выполняются в течение всего курса физики.

Вводные, подготовительные вопросы имеет целью выявить готовность обучающихся к сознательному выполнению лабораторной работы. Акцентировать внимание обучающихся на материале, знание которого необходимо для сознательного выполнения работы. Это позволяет сформулировать цель работы. Контрольные вопросы имеют целью подведение итогов работы, и дают возможность применить полученные в работе или обобщенные с ее помощью знания.

Лабораторная работа № 1.

Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести.

Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном  движении по окружности.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр

                            лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, кусочек пробки с  

                            отверстием,   лист бумаги, линейка.

Ход работы:

Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиуса R. При этом нить АВ, к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести mq и натяжение нитиF. Они создают центростремительное ускорение an, направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:

                                                             an =

Для определения ускорения надо измерить радиус окружности и период обращения шарика по окружности. Центростремительное  ускорение можно определить также, используя законы динамики.

Согласно II закону Ньютона ma = mq + F. Разложим силу F на составляющие F1 и F2, направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх.

Тогда II закон Ньютона запишется:

          ma = mq + F1 + F2

Направление координатных осей выберем так, как показано на рисунке. В проекциях на ось О1y уравнение движения шарика примет вид:

        0 = F2 – mq

Отсюда:    F2 =mq

Запишем II закон Ньютона в проекциях на ось О1х:       man =  F1 

Отсюда: an =  

Модуль составляющей F1 можно определить из подобия треугольников ОАВ и FBF1:

Отсюда:          

                                     F1 =   ;                           аn =

        А                А

        h        h

        F        F        F2

        В        В

С        С                                        

        mq        mq

Модуль составляющей F1 можно непосредственно измерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности, и определяем показания динамометра. При этом сила упругости пружины уравновешивает составляющую F1 .

Получи три выражения:

         аn =                   аn =                 an =   они близки между собой.

1.Определим массу шарика на весах с точностью до 1 г.

2.нить продеваем сквозь отверстие и зажимаем пробку в лапке штатива.

3.Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.

4.Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.

5.Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную  начерченной на бумаге.

6.Отсчитываем время, за которое маятник совершает N = 50 оборотов.

7.Определяем высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.

8.Находим модуль центростремительного ускорения по формулам:  

                                                        аn =    ;        аn =   ;

9.Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей  F1. затем вычисляем ускорение по формуле:          

                         an =  

10.Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу:

Вывод по работе:

Лабораторная работа № 2.

Изучение закона сохранения механической энергии.

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнить два значения потенциальной энергии  

                         системы.

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

Ход работы.

Для выполнения работы соберите установку, согласно рисунка. Динамометр укрепляется в лапке штативе. Фиксатором 1 показаний динамометра служит пластинка из пробки рис. 2. пластинку из пробки надрезают ножом до середины и насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с малым трением.

Порядок выполнения работы.

1.Привяжите груз к нити, другой конец привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза .

2.Измерьте расстояние ℓ от крючка динамометра до центра тяжести груза.

3.Поднимите груз до высоты крючка динамометра и отпустите его. Поднимая груз, расслабьте пружину и укрепите фиксатор около ограничительной скобы.

4.Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение ∆ℓ пружины.

5.Растяните рукой пружину до соприкосновения фиксатора с ограничительной скобой и отсчитайте по шкале максимальное значение модуля силы упругости пружины. Среднее значение силы упругости равно .

6.Найдите высоту падения груза. Она равна .

7.Вычислите потенциальную энергию системы в первом положении груза, т.е. перед началом падения, приняв за нулевой уровень значение потенциальной энергии груза в конечном его положении: E′ = mqh = F1(ℓ+∆ℓ)/

8.В конечном положении груза его потенциальная энергия равна нулю. Потенциальная энергия системы в этом состоянии определяется лишь энергией упруго деформированной пружины:

E′ = . Вычислите ее.

9.Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Вывод по работе:

 Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: измерить ускорение свободного падения одним из способов.

Оборудование: секундомер, измерительная лента, шарик на нити (маятник), штатив.

         Для измерения ускорения свободного падения применяются разнообразные гравиметры, в частности маятниковые приборы, с их помощью удается измерить ускорение свободного падения с абсолютной погрешностью порядка 10-5 м/с2.

           В работе используется простейший маятниковый прибор- шарик на нити. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебания равен

Для увеличения точности измерения периода нужно измерить время t достаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период

И ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле:

Ход работы.

1.Установить на краю стола штатив. Подвесить на лапку шарик на нити, он должен висеть на расстоянии 1-2 см от пола.

2.Измерить лентой длину маятника ℓ .

3.Возбудить колебания маятника, отклонив его в сторону на 5-8 см.

4.Отсчитать 50 колебаний за время t.

5.Вычислить по формуле (1) ускорение свободного падения и сравнить полученный результат с табличным значением.

6.Вывод по работе.

Лабораторная работа № 4

Опытная проверка закона Гей-Люссака.

Цель работы: экспериментально проверить зависимость между объемом и абсолютной

                          температурой в законе Гей-Люссака.

Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца, длиной 600 мм и диаметром 8-10мм; цилиндрический сосуд высотой 600 мм и диаметром 40-50 мм, наполненный  горячей водой (60оС); стакан с водой комнатной температуры; пластилин.

Ход работы.

Чтобы проверить закон Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства  . Это можно осуществить, используя воздух при атмосферном давлении.

Стеклянная трубка открытым концом вверх помещается на 3-5 мин в цилиндрический сосуд с горячей водой (рис.1). в этом случае объем воздуха V1 равен объему стеклянной трубки, а температура- температуре горячей воды T1. Это – первое состояние. Чтобы при переходе воздуха в следующее состояние его количество не изменилось, открытый конец трубки, находящейся в горячей воде, замазывают пластилином. После этого трубку вынимают из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опускают в стакан с водой комнатной температуры (рис. 2), а затем прямо под водой снимают пластилин. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъема воды в трубке (рис. 3) объем воздуха в ней станет равным V21, а давление p = pатм – ρgh. Чтобы давление воздуха в трубке вновь стало равным атмосферному, необходимо увеличивать глубину погружения трубки в стакан до тех пор, пока уровни воды в трубке и в стакане не выровняются (рис. 4). Это будет второе состояние воздуха в трубке при температуре Т2 окружающего воздуха. Отношение объемов воздуха в трубке в первом и втором состояниях можно заменить отношением высот воздушных столбов в трубке в этих состояниях, если сечение трубки постоянно по всей длине (  ). Поэтому в работе следует сравнивать отношения . Длина воздушного столба измеряется линейкой, температура – термометром.

Порядок выполнения работы.

1.Подготовьте с таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

2.Подготовьте стакан с водой комнатной температуры и сосуд с горячей водой.

3.Измерьте длину ℓ1 стеклянной трубки и температуру воды в цилиндрическом сосуде Т1.

4.Приведите воздух в трубке во второе состояние так, как об этом рассказано выше. Измерьте длину ℓ2 воздушного столба в трубке и температуру окружающего воздуха Т2.

5.Вычислите отношения  и .

6.Сравните отношения  и .

7.Сделайте вывод о справедливости закона Гей – Люссака.

Контрольные вопросы.

1.Почему после погружения стеклянной трубки в стакан с водой комнатной температуры и после снятия пластилина вода в трубке поднимается?

              ℓ2

        ℓ1

        h

Рис.1                                        Рис. 2                            Рис. 3                           Рис. 4                        

Лабораторная работа № 5.

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников.

Цель работы: проверить соотношения между силой тока, напряжением, сопротивлением.

Оборудование: источник тока, вольтметр, амперметр, набор из трех резисторов, реостат, ключ, соединительные провода.

Ход работы.

В работе необходимо проверить следующие законы:

а. для последовательного соединения резисторов:

U = U1 + U2 + U3;            R = R1 + R2 +  R3;               ;

б. для параллельного соединения резисторов:

I = I1 + I2 + I3;                    ;            

Порядок выполнения работы.

1.Соберите цепь согласно схемы.

                                                                      Измерьте напряжение, ток    

                                +        -                                                   на             резисторах..    

                                                                                               Проверьте  

                                                                                                выполнение законов                                

                                                                                                для последовательного     соеди-

                                                                                                нения.

          К

        R1        R2                     R3

        R1        R2                  R3

2.Соберите цепь согласно схемы.

         +       -                                                     Измерьте напряжение, ток  

                                                                                            на  резисторах. Проверьте                    

                                                                                            выполнение законов

                                                                                            для параллельного соединения.

    R

        R1

        R2

                                R3

Контрольные вопросы.

1.Как должны быть соединены потребители электроэнергии в квартире; лампочки в

    елочной гирлянде?

Лабораторная работа № 6

Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.

Цель работы: измерить ЭДС и внутренне сопротивление источника тока.

Оборудование: амперметр и вольтметр школьные, реостат, соединительные провода.

Ход работы.

Схема электрической цепи, которую используют в этой лабораторной работе, показана на рисунке. В качестве источника тока в схеме используют аккумулятор или батарейку от карманного фонаря.

                                                                                        При разомкнутом ключе ЭДС источника      

                                                                                   тока равна напряжению на внешней  

                                                                                   цепи. В эксперименте источник замкнут  

                                                                                   на вольтметр,  сопротивление которого

                                                                                   должно быть много больше внутрен-  

                                                                                   него сопротивления источника  

                                                                                 тока. Обычно    сопротивлении источни-

                                                                                  ка     тока мало,  поэтому для измерения    

                                                                                  напряжения можно использовать    

                                                                                   школьный вольтметр со шкалой 0-6В

                                                                и сопротивлением 900 Ом. Так как    

                                                                                  сопротивление источника мало, то

                                                                                   действительно Rв>>r.

 Внутреннее сопротивление источника    тока можно измерить косвенно, сняв показания амперметра и  вольтметра при замкнутом ключе. Для определения внутреннего сопротивления источника тока нужно дважды измерить ток и напряжение при двух положениях движка реостата. Тогда внутреннее сопротивление источника будет равно: ; а ЭДС будет равна: Е = U1 + I1r.

Порядок выполнения работы.

1.Подготовьте в тетради таблицу для записи  результатов измерений и вычислений:

2.Соберите электрическую цепь согласно схемы. Проверьте правильность подключения вольтметра и амперметра.

3.Проверьте работу цепи при замкнутом и разомкнутом ключе.

4.Измерьте ЭДС источника тока при разомкнутом ключе.

5.Снимите показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе при двух положениях движка реостата. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Контрольные вопросы.

1.Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?

Лабораторная работа  № 7

Наблюдение действия магнитного поля на ток.

Цель работы: исследовать зависимость модуля силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, от силы тока, модуля магнитной индукции и длины  проводника.

Оборудование: источник тока, реостат, ключ, магниты - полосовой и прямой, штатив с лапкой,  катушка – моток, соединительные провода.

Порядок выполнения работы.

1.Собрать схему установки согласно рисунка.

        R

        Б

        К

2.Катушку-моток подвесить к лапке штатива и подключить к источнику тока. В катушку вставить полюс дугообразного магнита.

3.Замкнуть цепь на несколько секунд и заметить отклонение катушки. Опыт повторить 2-3 раза при разной силе тока. Сделать вывод о наблюдаемом явлении и записать в тетрадь.

4.Не меняя силу тока, вставить в катушку два магнита. Сделать вывод о наблюдаемом явлении и записать в тетрадь.

5.Выберите несколько характерных вариантов относительного расположения мотка и магнита и зарисуйте их, указав направление магнитного поля, направление тока и предполагаемое движение витка. Проверьте это на опыте.

Лабораторная работа  № 8

Изучение явления электромагнитной индукции.

Цель работы: исследовать явление электромагнитной индукции, повторив опыты Фарадея сделать вывод.

Оборудование: источник питания, миллиамперметр, катушки с сердечниками, дугообразный магнит,   выключатель кнопочный, соединительные провода, магнитная стрелка (компас),   реостат.

        Подготовка к проведению работы.

1. Вставить в одну из катушек железный сердечник, закрепив его гайкой. Подключить эту катушку через миллиамперметр, реостат и ключ к источнику питания. Замкнуть ключ и с помощью магнитной стрелки определить расположение магнитных полюсов катушки с током. Зафиксировать, в какую сторону отклоняется при этом стрелка миллиамперметра. В дальнейшем при выполнении работы можно будет судить о расположении магнитных полюсов катушки стоком по направлению отклонения стрелки миллиамперметра.
2. отключить от цепи реостат и ключ, замкнуть миллиамперметр на катушку, сохранив порядок соединения их клемм.

        Проведение эксперимента.

1. Приставить сердечник к одному из полюсов дугообразного магнита и вдвинуть внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой миллиамперметра.
2. Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.
3. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.
4. Расположить вторую катушку рядом с первой так, чтобы их оси совпадали.
5. Вставит в обе катушки железные сердечники и присоединить вторую катушку через выключатель к источнику питания.
6. 6.Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.
7. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца.

Лабораторная работа № 9

Измерение показателя преломления стекла.

Цель работы: измерить показатель преломления стекла одним из способов.

Оборудование: стеклянная пластинка с плоскопараллельными гранями, иголки -4 шт, транспортир, линейка. (источник тока, экран со щелью, лампочка, провода)

           В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины. На одну из граней пластины направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Показатель преломления стекла относительно воздуха определяют по формуле:

                                                       (1)

Ход работы.

1.Положить пластину на лист бумаги и обвести карандашом или ручкой.

          1

        α

                                                                               2

        3

        4

2.Обозначить двумя иголками падающий луч (1-2).

3.Обозначить двумя иголками луч (3-4) вышедший из пластины.

4.Если посмотреть вдоль луча 1-2 через стекло на луч 3-4, то мы должны увидеть прямую линию.

5.Измеряют угол падения α  и угол преломления β и по формуле (1) рассчитывают показатель преломления.

6.Аналогично выполняется работа со световым лучом.

7.Вывод по работе.

Лабораторная работа № 10

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы.

Цель работы: измерить оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линзы одним из способов.

Оборудование: источник света, линейка, линза собирающая, лампочка на стойке, экран, соединительные провода, выключатель.

Простейший способ измерения оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы основан на использовании формулы линзы:

                                           (1)  или   (2)

В качестве предмета используется светящаяся лампочка. Действительное изображение нити накала лампочки получают на экране.

Ход работы.

1.Собрать электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.

2.Поставить лампочку  и экран по краям стола, между ними поместить линзу. Перемещая линзу, получить резкое изображение светящейся нити лампочки.

3.Измерить расстояния d и f , обратите внимание на точность измерения расстояний.

4.Рассчитать по формулам  () и (2) оптическую силу и фокусное расстояние линзы.

                       A                f

                                                                     F                        O                   F        B1

        B

                                                 А1

        d

        5.Вывод по работе

Лабораторная работа № 11

Измерение длины световой волны.

Цель работы: измерить длину световой волны  с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: прибор для измерения длины световой волны, дифракционная решетка,            

                           источник света.

В работе для определения длины световой волны используется дифракционная решетка с периодом мм. Она является основной частью измерительной установки.

                b

                                                                                        φ

a

        решетка        экран

Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света, то на фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д. порядков.

Длина волны определяется формулой:

d- период решетки; φ-угол под которым наблюдается максимум света соответствующего цвета; к- порядок спектра. Т.к. углы малы, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы

Расстояние а отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние b- по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра, порядок спектра к = 1, период решетки d=10-5 м.

Длину волны рассчитывают по формуле:

Вывод по работе:

Контрольный вопрос.

1.Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?

Лабораторная работа   № 12

Наблюдение сплошного и линейчатого спектра.

Цель работы: провести наблюдение сплошного и линейчатого спектра и сделать их

                        описание.

Оборудование: проекционный аппарат, спектральные трубки с водородом, гелием, неоном, «Разряд -1», источник питания, штатив, соединительные провода, стеклянная пластинка со скошенными гранями или призма, дифракционная решетка.

Ход работы.

1.Расположить пластину или призму горизонтально перед глазом. Сквозь грани, составляющие угол 45о, наблюдать светлую вертикальную полоску на экране-изображение раздвижной щели проекционного аппарата.

2.выделить основные цвета полученного сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности.

3.Повторить опыт, рассматривая полоску через грани, образующие угол 60о. записать различия в виде спектров.

4.Наблюдать линейчатые спектры водорода, гелия, неона, рассматривая светящиеся спектральные трубки сквозь грани стеклянной пластины. Записать наиболее яркие линии спектров.

5. Список литературы

Основная литература

1. Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика – 10 кл, Москва, Просвещение 2005.
2. Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Физика – 11 кл,  Москва, Просвещение, 2005.

Дополнительная литература

1. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе. Под редакцией А.А.Покровского.
2. Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7-11 классах. общеобразовательных учреждений. Под редакцией В.А. Бурова, Г.Г. Никифорова. Просвещение. Учебная литература. Москва.
3. Практикум по физике в средней школе. Под ред. В.А. Бурова, Ю.И. Дика, Москва, Просвещение.
4. Практикум по физике в средней школе. Под ред. А.А. Покровского, Москва,                Просвещение.
5. Справочники по физике

Резервные фронтальные лабораторные работы

Лабораторная работа   № 13.

Определение электрохимического эквивалента меди.

Цель работы: определить электрохимический эквивалент меди.

Порядок выполнения работы.

Оборудование: весы, разновес, амперметр, секундомер или часы, плитка электрическая (для   сушки электрода), источник тока, реостат, выключатель, электроды медные с

 держателем, провода соединительные, стакан на 0,5 л, раствор медного купороса

1.В начале работы взвешивают одну из медных пластин, которая будет служить катодом (пометить ее).

2.Собрать электрическую цепь, соединяя последовательно источник тока, амперметр, реостат, медный вольтаметр и выключатель.

3.Замкнуть цепь, установить ток 1,5 А, засечь время и следить, чтобы во время опыта сила тока оставалась постоянной.

4.Через 10-15 мин ток выключают. Вынимают пластину, на которой оседала медь. Ополаскивают водой, промокают, сушат (плинта, спиртовка, вентилятор).

5.Взвешивают пластину.

6.Все данные заносят в таблицу.

7.Расчетная формула:

        k =  

R

        +          -

Контрольные вопросы.

1.Что называют электролитической диссоциацией?

2.Сформулируйте закон электролиза.

Лабораторная работа   № 14

Наблюдение полного отражения света.

Цель работы: наблюдать и описать явление полного отражения света.

Порядок выполнения работы:

Оборудование: пластинка стеклянная со скошенными гранями, стакан химический, пробирка.

1.В стакан с водой погрузить наклонно карандаш. Стакан поднимают выше уровня глаз и снизу смотрят сквозь стенку на поверхность воды. Она кажется  блестящей, как бы посеребренной вследствие полного отражения света и в ней, как в зеркале, видно симметричное изображение погруженной части карандаша.

2.Вместо карандаша в стакан с водой погружают пустую пробирку и, удерживая ее в наклонном положении, смотрят на погруженную часть сверху. Вследствие полного отражения света она кажется блестящей, как зеркало.

Затем в пробирку наливают немного воды. Блеск исчезает на той части пробирки, которая заполнилась водой.

3.Воду в стакане энергично взбалтывают карандашом для того, чтобы внутри нее образовались воздушные пузырьки. Последние кажутся блестящими вследствие полного отражения света от их стенок.

4.Стеклянную пластинку располагают горизонтально (матовой поверхностью вверх) и смотрят на нижнюю грань через одну из параллельных боковых граней. Нижняя грань кажется блестящей, как зеркало.

Затем пластинку поднимают до уровня глаз и, удерживая ее в горизонтальном положении, медленно поворачивают вокруг вертикальной оси. При некоторых положениях пластинки на ее боковых гранях возникает полное отражение света, и они кажутся блестящими. Если к боковой грани прижать палец, слегка смоченный водой, то вследствие нарушения условий для полного отражения в месте прикосновения пальца образуется темное пятно.

5.Сделать описание наблюдаемых явлений.

Контрольные вопросы.

1.Что называют полным отражением света?

2.При каком условии наблюдается полное отражение света?