Комплект лабораторных работ по физике

            Государственное автономное общеобразовательное учреждение РХ СПО

                                             « Аграрный техникум»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                Комплект лабораторных заданий по физике.

 

             Специальность:

1.       «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»

2.       «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

3.       « Механизация сельского хозяйства»

 

 

 

Составила: Несивкина Г.А. преподаватель физики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             2013г

                                             С.Шира.

 

 

 

 

Лабораторные задания:12 часов

 

•          " Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести"

•          " Исследование характера движения маятника"

•          "Наблюдение  зависимости скорости диффузии в жидкости от температуры"

•          " Изучение последовательного  и параллельного соединения проводников"

•          " Определение удельного сопротивления проводника"

•          «Изучение треков заряженных частиц"

 (описание лабораторных заданий есть ,  в учебном пособии С.В. Степанова, С.А. Смирнова -  лабораторный практикум по физике, допущенном  Министерством образования РФ в качестве учебного пособия для студентов учреждений СПО, - М.: Форум - Инфра, 2003., которое  есть в кабинете физики техникума )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа№1 по теме: «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести»

Цель лабораторной работы: определить значение центростремительного ускорения шарика при его движение по окружности.

Алгоритм выполнения лабораторной работы

- Формулируем самостоятельно цели опыта;

- Какие условия, необходимы для проведения опытов;

- Составляем план эксперимента;

- Выбираем нужные для опытов приборы и материалы

- Собираем по рисунку установку для проведения опытов и создаем условия для выполнения эксперимента

- Выполняем необходимые измерения;

- Проводим наблюдения;

- Записываем результаты измерений и наблюдений

- Производим математические вычисления результатов измерений;

- Формулировка выводов и анализ полученных результатов

 

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, измерительная лента, циркуль, динамометр, весы с разновесами, шарик на нити, лист бумаги, линейка.

Выполнение лабораторной работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определим массу шарика с точностью до 1 г.

2. Приведем груз во вращение по нарисованной окружности радиуса R= 15см= 0,15м. Измерим время Δt, за которое тело совершит 40 оборотов. Повторим опыт 3 раза.

3. Результаты занесем в таблицу:

	1-ый опыт	2-ой опыт	3-ий опыт	Среднее
R (м)
Δt (c)
N

Rчр= 1/3 (R1+ R2+ R3)

4. Вычислим период колебаний: T= Δt/ N

5. Вычислим центростремительное ускорение: a1 = 4π²R/T²

6. Определим высоту конуса h, для этого измерим длину нити от точки подвеса до центра шарика.

7. Вычислим модуль центростремительного ускорения по формуле; a₂= gR/h

8. Отклонив груз на такой же угол как при вращении, динамометром измерим действующую силу F и вычислим ускорение по формуле: a3 = F/m

9. Результаты занесем в таблицу.

R (м)	N	Δt (c)	h (м)	m (кг)	T (c)	а₁ (м/с²)	а₂ (м/с²	а₃ (м/с²)

Вывод: сравнивая полученные три значения центростремительного ускорения, измеренные из кинематических и динамических соображений, убеждаемся, что они приблизительно равны.

Это подтверждает, во – первых, правильность наших измерений, во – вторых второй закон Ньютона.

Использованная литература:

1.      Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе . Пособие для учителей под редакцией А.А. Покровского. Изд. 2-е. —  М.,  «Просвещение», 1974 г.

2.      Шилов В.Ф.  Лабораторные работы в школе и дома: механика.—М.: «Просвещение», 2007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №3

Тема: «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника»

Цель работы:

учебная: определить ускорение свободного падения;

профессиональная: уметь определять вес тела известной массы на данной широте.

 должен знать: понятия: математический маятник, период колебаний, частота, амплитуда колебаний;

уметь: измерять длину нити с помощью линейки, период колебаний нитяного маятника, пользоваться секундомером;

Оборудование: нитяной маятник, линейка измерительная, секундомер или часы с секундной стрелкой.

Краткая теория

Закон колебания математического маятника можно записать в виде формулы

                                                             ,                         (1)  

 

 где Т – период колебаний маятника,         l   – длина маятника,

        g – ускорение свободного падения в данном месте Земли.          π = 3,14

Из формулы (1) находим g. Для этого период Т возведем в квадрат

Т2= 4π2  l /g         , отсюда Т2 g =  4π2 l, отсюда

                                         gcр = 4π2  l / Тср2                            (2)

Таким образом, чтобы определить ускорение свободного падения на опыте, надо измерить  длину маятника l  и определить из опыта период колебания Т.  Эти значения подставить в формулу (2).

Периодом колебания называется время, за которое маятник делает одно полное колебание.

Формулы (2) и (1) справедливы только при малых амплитудах колебания.

                                

Порядок выполнения работы:

1. Измерьте длину маятника (l) линейкой с точностью до 0,5 мм и переведите результат в метры (но не округляйте).

2. Отклонив немного маятник от положения равновесия, отпустите его и, одновременно заметив по часам этот момент (секундная стрелка должна проходить цифру 12), отсчитав 10 полных колебаний, по часам определите (t) время 10 колебаний в секундах.

3. Разделив время t на 10, определите период

                           Т=  t /10                        Т=   t /n                    (3)

4. Повторите опыт с 20-ю и 30-ю полными колебаниями.

5. Вычислите Т среднее по формуле:

                                         Т1+ Т2 + Т3

                               Тср =  ----------------                                     (4)

                                         3

6. Подставьте найденные значения l  и  Тср   в  формулу (2) и вычислите gср.

7. Все вычисления округлите до 3-х значных  цифр,

например: π2 = π π

                   π2 =3,14х3,14=9,8596=9,86

8. Все измерения и вычисления занесите в отчетную таблицу:

Отчетная таблица

№ опыта

n

t,

(с)

T,

(с)

Тср,

(с)

l,

(м)

gср,

(м/с2)

∆g

εg

1

10

2

20

3

30

9. Сравните полученное среднее значение для gср, со значением g0=9,8 м/c2 и рассчитайте абсолютную погрешность измерения по формуле:

                                            ∆g = / gср -  g0 /                              (5)

10. Рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:

       

                                              εg  =   ∆g /  g0                              (6)

11. Сделайте вывод в конце работы (согласно цели работы), запишите результат измерения в виде :

                                        g = gср +∆g                                         (7)

12. Ответьте на контрольные вопросы.

Основные правила техники безопасности:

Аккуратно обращайтесь со штативом, не допускайте его падения.

Не раскачивайте маятник до больших амплитуд.

Не покидайте рабочего места без разрешения преподавателя.

Контрольные вопросы:

1. Что такое ускорение свободного падения?

2. От чего зависит ускорение свободного падения?

3. Период колебаний математического маятника (формула, определение).

4. От чего зависит период колебаний математического маятника?

5. В чем измеряется Т, l, g?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          Лабораторные работа№2

Цель работы: Изучить равномерное движение по окружности и определить его основные характеристики: частоту, период, скорость и центростремительное ускорение.

Мы знаем из учебника (стр.15-16), что при равномерном движении по окружности скорость частицы не меняется по величине. На самом же деле с физической точки зрения это движение ускоренное, так как направление скорости непрерывно меняется во времени. При этом скорость в каждой точке практически направлена по касательной (рис. 9 в учебнике на стр. 16). В этом случае ускорение характеризует быстроту изменения направления скорости. Оно все время направлено к центру окружности, по которой движется частица. По этой причине его принято называть центростремительным ускорением.

Это ускорение можно вычислить по формуле:

Быстроту движения тела по окружности характеризуют числом полных оборотов, совершаемых в единицу времени. Это число называется частотой вращения. Если тело делает v оборотов в секунду, то время, за которое совершается один оборот,

равно

секунд. Это время называется периодом вращения

Чтобы вычислить скорость движения тела по окружности, надо путь, проходимый телом за один оборот, (он равен длине

окружности) поделить на период:

в этой работе мы

будем наблюдать за движением шарика, подвешенного на ните и движущегося по окружности.

Пример выполнения работы:

Вычисления:

Период:

Частота:

Скорость:

Ускорение:

Вывод: В ходе проделанного эксперимента были определены:

1) Период Т = 0,8с;

2) Частота v = 1,25 Гц;

3) Скорость при равномерном движении по окружности v = 0,63м/с

4) Центростремительное ускорение а = 5м/с²

 

                     Лабораторная работа № 3.

  « Исследуем зависимость скорости протекания диффузии от температуры".

 

 

1.  Изучите экспериментальную установку, изображенную на рисунке, и перечислите оборудование, необходимое для проведения исследования

 

 

 

 

2.  Налейте в ванночку холодную воду до горизонтальной полоски и измерьте ее температуру.

 

3.  Поместите в воду (рядом с малым бортиком, см. рис.) несколько кристалликов марганцовки. ВНИМАНИЕ! Все действия производить аккуратно, чтобы вода оставалась в спокойном состоянии.

 

4.  Через 2-3 минуты измерьте длину l окрашенного слоя воды.

 

5.  Вылейте холодную воду из ванночки и проделайте пункты 2-4 еще 4 раза, увеличивая каждый раз температуру воды.

 

6.  Результаты наблюдений сведите в таблицу:

 

№

 

t, мин

 

T, 0C

 

l, см

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

7.  По имеющимся табличным данным постройте график зависимости длины окрашенного слоя от температуры.

 

 

 

8.  Проанализируйте вид графика

9. Сделайте вывод по проделанной ра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №5.  «Измерение удельного сопротивления проводникового материала».

Сопротивление проводника можно измерить двумя способами:

•                Измерение сопротивления по методу с точным измерением тока (основным измерительным прибором является амперметр).

•                 Измерение сопротивления с точным измерением напряжения.

При измерении по первому методу используется схема №1, по второму схема №2.

При работе с данной схемой воспользуемся следующими формулами:

                Где - общее сопротивление, - внутреннее сопротивление амперметра, U – показания вольтметра, I – показания амперметра.

Рассмотрим теперь схему 2:

               

Где - общее сопротивление, - внутреннее сопротивление амперметра, U – показания вольтметра, I – показания амперметра.

Точность расчетов по этим схемам определяется точностью амперметра и вольтметра. Теперь если мы в качестве сопротивления возьмем проводник длинной , поперечным сечением S, то, зная R, сможем определить удельное сопротивление:                                                                             

Выполнение работы.

Измерение удельного сопротивления по методу с точным измерением тока.

1.Включить прибор с помощью переключателя «сеть»

2.Установить режим точного измерения тока

3.Передвижной кронштейн установить на 0.7 длины резисторного провода по отношению к основанию.

4.При помощи потенциометра установить такое значение тока, что бы вольтметр показывал  измерительного диапазона.

5.Снять показания вольтметра и амперметра.

6.Определить длину измеряемого провода при помощи шкалы прибора.

7.Подобные измерения произвести 5-7 раз, данные занести в таблицу 1.

                                                                                                     Таблица1

n\n

8.По формуле  определить R;  - сопротивление амперметра.

9.По формуле  определить удельное сопротивление исследуемого проводника. Диаметр проводника d=0.36 мм.

10.Рассчитать погрешность измерений.

Измерение удельного сопротивления по методу с точным определением напряжения.

1.Включить прибор с помощью переключателя «сеть»

2.Установить режим точного измерения напряжения.

3.Согласно пунктам 3-7 первой части провести измерения, данные занести в таблицу 2

                                                                                                     Таблица 2

n\n

4.Пользуясь формулой , определите R; =2500 Ом – внутренне сопротивление проводника.

5.Рассчитать погрешность измерений.

Контрольные вопросы:

•          Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах.

•          Сопротивление, удельное сопротивление, зависимость удельного сопротивления от температуры.

•          Вывод рабочих формул.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Лабораторная работа №6 «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»

 

Цель работы: объяснить характер движения заряженных частиц.

 

 

 

 

Задание 1. На двух из трех представленных вам фотографий (рис. 188, 189 и 190) изображены треки частиц, движущихся в магнитном поле. Укажите на каких. Ответ обоснуйте.

 

Задание 2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 188), и ответьте на данные ниже вопросы.

 

а) В каком направлении двигались α-частицы?

 

б) Длина треков α-частиц примерно одинакова. О чем это говорит?

 

в) Как менялась толщина трека по мере движения частиц? Что из этого следует?

 

Задание 3. На рисунке 189 дана фотография треков α-частиц в камере Вильсона, находившейся в магнитном поле. Определите по этой фотографии:

 

а) Почему менялись радиус кривизны и толщина треков по мере движения α-частиц?

 

б) В какую сторону двигались частицы?

 

Задание 4. На рисунке 190 дана фотография трека электрона в пузырьковой камере, находившейся в магнитном поле. Определите по этой фотографии:

 

а) Почему трек имеет форму спирали?

 

б) В каком направлении двигался электрон?

 

в) Что могло послужить причиной того, что трек электрона на рисунке 190 гораздо длиннее треков α-частиц на рисунке 189?

 

 

 

Вывод:

Задание 1. Треки частиц, движущихся в магнитном поле, изображены на рис. 157, 158 учебника, т.к. на этих фотографиях их траектории криволинейны.

 

Задание 2. а) α-частицы двигались слева направо, б) Одинаковая длина треков α-частиц говорит о том, что они имели одинаковую энергию. в) Толщина трека увеличивается за счет того, что уменьшалась скорость из-за столкновений с частицами среды.

 

Задание 3. а) Радиус кривизны менялся за счет того, что уменьшалась скорость из-за столкновений с молекулами воды, б) Частицы двигались справа налево из-за того, что толщина треков справа налево увеличивается.

 

Задание 4. а) Электрон постоянно терял свою скорость за счет соударений с частицами среды, и поэтому трек имеет форму спирали, б) Электрон двигался в направлении сгущения спирали по указанной выше причине, в) Трек на рис. 158 длиннее, потому что он в меньшей степени взаимодействует со средой.