Перечень работ к курсу «Лабораторный практикум по физике» 10 класс (профильный уровень)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Школа №51 «Центр образования» г. Рязани

Перечень работ к курсу

«Лабораторный практикум по физике»

10 класс

(профильный уровень)

Составлена

учителем физики

высшей категории

Куликовой Г.В.

2014-2015уч.г.

Лабораторная работа №1 (2 часа)

Определение начальной скорости вылета снаряда и дальности его полета при горизонтальной стрельбе.

Оборудование: 1) баллистический пистолет;

2) лабораторный штатив; 3) писчая и копировальная бумага; 4) измерительная лента или рулетка.

Выполнение работы:

Закрепить внизу штатива баллистический пистолет под углом 90° к горизонту. Произ­вести предварительный выстрел из пистолета и заметить, на какую приблизительно высоту поднимется снаряд. Определить высоту подъема снарядаН_м. Повто­рить опыт 2—3 раза, каждый раз определяя высоту максимального подъема снаряда, и найти среднее ее значение.

По формуле высоты максимального подъема определить начальную скорость вы­лета снаряда.

3. Закрепить в штативе балли­стический пистолет на высоте h над столом и установить его горизон­тально. По формуле дальности по­лета при горизонтальной стрельбе определить дальность полета.

4. Произвести 3—4 выстрела и измерить среднюю дальность полета снаряда.

5. Сравнить вычисленную дальность полета с дальностью полета по­лученной экспериментально. Вычислить все возможные величины для данного баллистического движения. Измените угол выстрела 5 раз и измерьте дальность полёта. Изобразите графически эту зависимость в координатах s(α).

6. Сделайте вывод.

Лабораторная работа №2 (2 часа)

Проверка соотношения перемещений при равноускоренном движении

Цель работы: состоит в проверке одного из главных признаков равноускоренного движения: перемещения, совершаемые телом за чередующиеся один за другим равные промежутки времени, соотносятся как последовательность нечётных чисел.

Оборудование:

прибор для изучения прямолинейного движения

штатив с муф­той и перекладиной

Введение

Правила соотношений перемещений.

1).Если за первый интервал времени тело совер­шило перемещение S₁, за следующий такой же интервал времени -S₂, а потом S₃ и т.д., то справедливо отношение S₁:S₂:S₃... = 1:3:5... . Т.е. модули векторов перемещений, совершаемых телом за последовательно равные промежутки времени относятся как ряд последовательных нечётных чисел.

2).Если промежутки времени увеличиваются как t₁, t₂=2t₁, t₃=3t₁, t₄=4t₁ и т.д., то перемещения измеряемые от начала отсчёта относятся как 1 : 4 : 9 : 16 : 25…. Т.е. при увеличении промежутков времени, отсчитываемых от начала движения, в целое число раз по сравнению с t₁ , модули соответствующих векторов перемещений возрастают как ряд квадратов последовательных натуральных чисел.

Первое утверждение проверяется в работе. С помощью штатива направляющую рейку прибора для изу­чения прямолинейного движения закрепляют наклонно. Верхний её край должен находиться на высоте 18-20 см от поверхности стола. Под нижний край подкладывают пласти­ковый коврик. Удерживая каретку в крайнем верхнем поло­жении так, чтобы её выступающий край с магнитом был об­ращен к датчикам, устанавливают первый датчик. Он дол­жен находиться вблизи магнита каретки и запускать секундомер, как только она придёт в движение . Второй датчик размещают на удалении 9 см от первого .

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

Укажите, какие физические величины подлежат прямому измерению для исследования зависимости силы трения от площади трущихся поверхностей.

Запишите границы абсолютных погрешностей измеряемых величин: Δt(времени), ΔS (перемещения).

Опыт проводят в такой последовательности.

Проводят десять пусков каретки. Всякий раз записывают показания секундомера. Вычисляют среднее значение времени движения на первом участке – t_1ср.

Первый датчик перемещают в точку С, удаленную на 27 см от точки В. Второй датчик оставляют на прежнем месте.

Проводят ещё десять пусков каретки из того же верхнего положения на направляю­щей рейке, записывая показания секундомера. Вычисляют среднее значение времени движения на втором участке - t_2cр.

Записывают показания в таблицу, составленную самостоятельно.

Сравнивают полученные значения времени движения на первом и втором участках и, обратив внимание на то, что перемещения, совершённые на этих участках относятся как 1:3, делают вывод о справедливости проверяемого утверждения.

Контрольные вопросы

Зависимость от времени координаты точки, движущейся вдоль оси х, имеет вид: х = 2 – 10t – 3t². Опишите характер движения. Ка­ковы начальная скорость и ускорение? Запишите уравнение для проекции скорости.

Какие из приведенных зависимостей описывают равномерное движение?

х = 4t + 2; 2) х = 3t²; 3) х = 8t; 4) v= 4 - t; 5)v= 6.

Тело, двигаясь равноускоренно, за третью секунду проходит рас­стояние 2,5 м. Определить перемещение тела за пятую секунду.

Автобус отъезжает от остановки с ускорением 2 м/с². Какой путь он пройдет за 5 с?

Н а рисунке 1 изображены графики проекций скоростей двух тел.

Определите: а) вид движения тел; б) ускорения движения тел; в) через сколько секунд после начала движения скорости тел будут одинаковыми. Запишите зависимости координат тел от времени.

Дополнение.

Если измеряются последовательно перемещения от одной начальной точки отсчёта в соотношении S₁ :S₂= 1 : 3, то отношение соответственных промежутков времени проверяются как t₁ : t₂= 1 :

Лабораторная работа №3 (2 часа)

Изучение движения тела, брошенного горизонтально

Цель работы: исследование зависимости дальности полёта тела, бро­шенного горизонтально, от высоты, с которой оно начало движение.

О борудование:

штатив с муфтой

шарик стальной

копировальная бумага

на­правляющая рейка

линейка

скотч.

Введение

Если тело бросить с некоторой высоты горизонтально, то его движение можно рас­сматривать, как движение по инерции по горизонтали и равноускоренное движение по вертикали.

По горизонтали тело движется по инерции в соответствии с первым законом Ньюто­на, поскольку кроме силы сопротивления со стороны воздуха, которую не учитывают, в этом направлении на него никакие другие силы не действуют. Силой сопротивления воз­духа можно пренебречь, так как за короткое время полёта тела, брошенного с небольшой высоты, действие этой силы заметного влияния на движение не окажет.

По вертикали на тело действует сила тяжести, которая сообщает ему ускорение g (ускорение свободного падения).

Рассматривая перемещение тела в таких условиях как результат двух независимых движений по горизонтали и вертикали, можно установить зависимость дальности полёта тела от высоты, с которой его бросают. Если учесть, что скорость тела V в момент броска направлена горизонтально, и вертикальная составляющая начальной скорости отсутст­вует, то время падения можно найти, используя основное уравнение равноускоренного движения:

, откуда .

За это же время тело успеет пролететь по горизонтали, двигаясь равномерно, расстояние S = Vt. Подставив в эту формулу уже найденное время полета, и получают искомую зави­симость дальности полёта от высоты и скорости:

(1).

Из полученной формулы видно, что дальность броска пропорциональна корню квад­ратному от высоты, с которой бросают. Например, при увеличении высоты в четыре раза, дальность полёта возрастёт вдвое; при увеличении высоты в девять раз, дальность воз­растёт в три раза и т.д.

Этот вывод можно подтвер­дить более строго. Пусть при броске с высоты H₁ дальность соста­вит S₁, при броске с той же скоростью с высотыН₂ =4Н₁дальность составит S₂.

По формуле (1):

, и

Поделив второе равенство на первое:

илиS₂ = 2S₁(2),

Эту зависимость, полученную теоретическим путем из уравнений равномерного и рав­ноускоренного движения, в работе проверяют экспериментально.

В работе исследуется движение шарика, который скатывается от упора с желоба пере­вёрнутой направляющей рейки. Направляющая рейка закрепляется на штативе, конст­рукция позволяет давать шарику горизонтальное направление скорости на некоторой вы­соте над столом. Это обеспечивает горизонтальное направление скорости шарика в мо­мент начала его свободного полёта.

Проводят две серии опытов, в которых высоты отрыва шарика отличаются в четыре раза, и измеряют расстояния S₁ и S₂, на которые удаляется шарик от направляющей рей­ки по горизонтали до точки касания со столом. Для уменьшения влияния на результат по­бочных факторов определяют среднее значение расстояний S_1cp и S_2cp. Сравнивая сред­ние расстояния, полученные в каждой серии опытов, делают вывод о том, насколько справедливо равенство (2).

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

Укажите, какие физические величины подлежат прямому измерению для исследования зависимости силы трения от площади трущихся поверхностей.

Запишите границы абсолютных погрешностей измеряемых величин: Δ Н (высоты точки отрыва шарика), Δ S (расстояния от точки отрыва шарика до отметки, остав­ленной на плёнке шариком при падении).

Выполнение работы:

1. Укрепите направляющую рейку в перевёрнутом положении на стержне штатива так, чтобы муфта препятствовала её опусканию вниз со штатива. Точку отрыва шарика от же­лоба направляющей рейки расположить на высоте около 9 см от поверхности стола. В месте предполагаемого падения шарика на стол, разместите копировальную бумагу.

2. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

Таблица 1

3. Произведите пробный пуск шарика от начала желоба направляющей рейки. Опреде­лите место падения шарика на стол. Шарик должен попасть в среднюю часть плёнки. При необходимости скорректируйте положение плёнки. Приклейте плёнку к столу кусочком скотча.

4. С помощью линейки измерьте высоту точки отрыва шарика от желоба над столом – Н₁. С помощью линейки, установленной вертикально, отметьте на поверхности стола точ­ку (например, кусочком скотча), над которой располагается точка отрыва шарика от на­правляющей рейки.

5. Пустите шарик от начала желоба направляющей рейки и измерьте на поверхности стола расстояние S₁ от точки отрыва шарика от направляющей рейки, до отметки, остав­ленной на плёнке шариком при падении.

6. Повторите пуск шарика 5 - 6 раз. Чтобы скорость, с которой шарик слетает с направ­ляющей рейки, была одинаковой во всех опытах, его пускают из одной и той же точки от начала желоба направляющей рейки.

7. Вычислите среднее значение расстоянияS_1cp .

8. Увеличьте высоту отрыва шарика от направляющей рейки в четыре раза» Добейтесь выполнения условия: .

9. Повторите серию пусков шарика от начала желоба направляющей рейки. Для каждо­го пуска измерьте расстояние S₂ и вычислите среднее значение.

10. Проверьте, насколько выполняется равенство . Укажите возможную причину расхождения результатов. Сделайте вывод о зависимости дальности полёта горизон­тально брошенного тела от высоты броска, с которой тело начало двигаться.

Контрольные вопросы

За какое время камень, начавший свое падение без начальной скорости, пройдет путь 80 м?

Тело брошено вертикально вверх со скоростью v0. На какой вы­соте скорость тела уменьшится по модулю в три раза?

Под каким углом к горизонту брошено тело, если проекция век­тора начальной скорости на ось ОХ равна 10 м/с, а на ось ОУ — 17 м/с? Какова начальная скорость тела?

Тело падает вертикально вниз с высоты 20 м без начальной ско­рости. Определить: а) путь, пройденный телом за последнюю се­кунду падения; б) среднюю скорость на всем пути; в) среднюю скорость на второй половине пути.

Лабораторная работа (2 часа)

Вращение жидкости

Цель опыта: Иллюстрация закономерностей вращательного движения на примере вращающегося сосуда с жидкостью.

Э тот опыт лучше проводить, сопоставляя поведение вращающейся жидкости с поведением шара нити или груза на подвесе, вращающихся вместе с рамой и отклоняющихся от вертикали тем больше, чем дальше от оси вращения они находятся. Это демонстрирует универсальность законов физики и помогает учащимся понять, что искривление поверхности жидкости вызвано теми же причинами, что и отклонение маятника.

Оборудование:

основание

узел привода с рамой и датчиком частоты вращения

блок управления

кювета

к абель измерительный

секундомер демонстрационный,

компьютерный измерительный блок

Введение

Свободная поверхность жидкости, залитой в цилиндрический сосуд и находящейся под действием сил тяжести примет форму горизонтальной плоскости на некотором уровнеh₀ относительно дна сосу­да. После того как мы приведём сосуд во вращение вокруг его вертикальной оси с некоторой постоянной угловой скоростью соω = const, начальный уровень свободной по­верхности жидкости изменится: в центре сосуда он пони­зится, а по краям сосуда повысится. При этом форма сво­бодной поверхности примет явно вид криволинейной по­верхности вращения. Это явление объясняется тем, что при вращении сосуда вокруг своей оси жидкость в нём бу­дет испытывать ускорение переносного движенияω²r, направленное в сторону стенок сосуда. Поскольку равнодействующая двух сил: силы тя­жести и центробежной силы должна быть направлена по нормали к свободной поверхно­сти жидкости в каждой точке поверхности, то эта равнодействующая будет иметь, как быль сказано выше, две составляющие соответственно силу тяжести, направленную вер­тикально вниз и центробежную, направленную в горизонтальной плоскости.

(1)

Вкаждой точке свободной поверхности жидкости АОВ вектор углового ускоренияω²r будет направлен под некоторым углом а по отношению к касательной плоскости, проходящей через данную точку свободной поверхности.

(2)

Отсюда:

(3)

Пусть теперь цилиндрический сосуд с жидкостью равномерно вращается с угловой скоростьюω вокруг вертикальной оси симметрии. Повседневный опыт показывает, что поверхность жидкости искривится так, как показано на рисунке. Не представляет труда определить форму поверхностей равного давления. Поскольку наряду с силой тяжести в радиальном направлении действует и центробежная сила инерции

,(4)

являющейся также потенциальной, то потенциальная функция U имеет вид:

(5)

гдеr - цилиндрическая координата. Тогда распределение давлений получается равным

(6)

Легко видеть, что поверхности равного давления являются параболоидами вращения. В частности, поверхность жидкости, для которой p(x,r)=p₀, описывается уравнением

(7)

Если радиус сосуда равен R, то разность уровней на периферии и в центре составляет величину

(8)

гдеv - скорость вращающихся частиц, прилегающих к стенке сосуда. Замечание. Если сосуд вращать с угловым ускорением, то появится дополнительная составляющая сил инерции, перпендикулярная радиусу и равная

.(9)

Эта сила не будет потенциальной, поскольку ее работа, например, вдоль окружности радиуса r₀, отлична от нуля и равна

(10)

В силу этого равновесие жидкости невозможно: последняя будет вращаться относительно цилиндра, причем распределение скоростей и давлений можно получить, рассматривая уравнения гидродинамики, в которых должны быть, учтены силы вязкости.

Подготовка эксперимента

Установите на демонстрационный стол основание и зажмите в нем узел привода с рамой и датчиком частоты вращения. Подключите кабель питания электродвигателя к блоку управления, а шнур питания блока управления - в сеть 220 В 50 Гц. Соедините выходной разъем датчика частоты вращения с разъемом 1 демонстрационного секундомера или компьютерного измерительного блока с помощью измерительного кабеля. Проверьте, чтобы в зоне вращения рамы не осталось никаких посторонних предметов.

Установите кювету на нижнем или верхнем профиле рамы. Кювета может быть установлена симметрично относительно оси вращения или сдвинута таким образом, чтобы ось вращения проходила через боковую стенку. На одной из стенок кюветы имеется изображение параболы. Кривую именно этого вида образует поверхность вращающейся жидкости, если рассечь (или ограничить) ее плоскостью, проходящей через ось вращения. Парабола нанесена для случая симметричного расположения кюветы, поэтому такое расположение кюветы рекомендуется в качестве основного при проведении данного опыта.

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

Укажите, какие физические величины подлежат прямому измерению для исследования закономерностей вращательного движения.

Запишите границы абсолютных погрешностей измеряемых величин: Δν(частоты вращения), Δt (времени), Δh (уровни).

Выполнение эксперимента

Включите электронный секундомер и установите на нем режим измерения частоты. Если для измерений используется компьютер, то подключите к нему компьютерный измерительный блок, запустите программу, и выберите в разделе «Датчики» пункт меню «Датчик частоты вращения», в котором, в свою очередь, войдите в сценарий «Вращение с постоянной или медленно изменяющейся скоростью». При выполнении измерений следуйте инструкциям к применяемому прибору.

Наполните кювету подкрашенной водой. В качестве жидкости для наполнения удобно использовать ярко окрашенную газированную воду. Для того, чтобы профиль поверхности полностью совпал с параболой на стенке кюветы, в нее необходимо налить 150 мл жидкости.

Убедитесь, что ручка плавной регулировки частоты вращения находится в крайнем левом положении (минимальная скорость). Включите блок управления, нажмите кнопку запуска вращения и плавно повышайте угловую скорость, наблюдая за изменением распределения жидкости по объему кюветы и формой ее поверхности.

Контрольные вопросы

Какую форму имеет поверхность жидкости во вращающемся ци­линдрическом сосуде?

Выведите уравнение зависимости Y(x)линии поверхности жидкости при вращении.

Лабораторная работа №4 (2 часа)

Исследование влияния площади трущихся поверхностей на силу трения

Цель:Исследовать зависимость силы трения от площади трущихся поверхностей.

О борудование:

направляющая рейка;

каретка;

подставка;

набор грузов;

динамо­метр.

Введение

Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников: он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так: чем больше таких точек, тем больше сила трения. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и от степени гладкости или шероховатости их поверхностей. Он получил следующие результаты:

1) от площади не зависит; 2) от материала не зависит; 3) от величины нагрузки зависит (пропорциональна ей); 4) от скорости скольжения не зависит; 5) зависит от шероховатости поверхностей.

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

Укажите, какие физические величины подлежат прямому измерению для исследования зависимости силы трения от площади трущихся поверхностей.

Запишите границы абсолютных погрешностей измеряемых величин: ΔS(площади поверхности), ΔP (веса каретки с грузом),ΔF_тр (силы трения).

Выполнение работы:

1.Повторите основные сведения о силе трения, силе упругости и весе тела.

2.Для записи результатов измерений подготовьте таблицу:

Таблица 2

3. Подвесьте каретку к динамометру и определите её вес.

4. Измерьте длину нижней части каретки линейкой

5. Измерьте ширину нижней части каретки

6. Вычислите площадь поверхности каретки и запишите результат в таблицу

7. Положите перед собой направляющую рейки так, чтобы она расположилась на по­верхности стола горизонтально, как показано на рисунке.

8. На направляющую рейки положите каретку и прицепите к ней динамометр. При­держивая одной рукой направляющую рейки, в другую руку возьмите динамометр и потя­ните за него так, чтобы он и каретка стали бы равномерно перемещаться вдоль рейки. Величина силы, которую при этом покажет динамометр, будет равна величине силы тре­ния между поверхностями рейки и каретки. При измерении силы трения таким способом трудно добиться строго равномерного движения каретки и динамометра. Поэтому перед каждым измерением желательно проводить несколько пробных попыток. За показание динамометра следует брать среднее значение из двух крайних положений указателя.

9. Занесите в таблицу результаты измерений, полученные в первом опыте.

10. Измерьте длину и ширину полозьев подставки.

11. Вычислите площадь полозьев подставки и занесите получившийся результат в таблицу.

12. На направляющую рейки положите каретку на подставке и прицепите к ней дина­мометр. Придерживая одной рукой направляющую рейки, в другую руку возьмите дина­мометр и потяните за него так, чтобы он и каретка стали бы равномерно перемещаться вдоль рейки. Величина силы, которую при этом покажет динамометр, будет равна вели­чине силы трения между поверхностями рейки и подставки. Занесите в таблицу результаты измерений.

13. Измерьте вес одного груза.

14. Вычислите и занесите в таблицу общий вес каретки с грузом.

15. Установите груз на верхней поверхности каретки, повторите опыт измерения силы трения скольжения тележки и тележки на подставке.

16. Занесите в таблицу измеренное значение силы трения в обоих случаях.

17. Подвесьте к динамометру два груза и определите их общий вес.

18. Оба груза установите на каретке и определите силу трения для каретки с двумя грузами на подставке и без.

19. Сравните силы трения каретки по направляющей рейке и силы трении скольжения каретки на подставке.

20. Изобразите график зависимости силы трения от веса каретки.

21. Сделайте вывод о том, как зависит сила трения от площади поверхности тела.

Контрольные вопросы

Что произойдет, если взять две идеально чистые поверхности?

Перечислите способы уменьшения силы трения.

Вы знаете, что чтобы забить гвоздь в древесину, необходимо приложить немало усилий, но чтобы вытащить его нужно не меньше. Это можно сделать с помощью клещей. Что так крепко держит гвозди в доске? Ведь поверхность гвоздя гладкая, и если он прямой, то ему нечем зацепиться за дерево! Чем можно это объяснить?

Жидкости являются смазкой при трении, и допустим, деревянное изделие с вбитыми гвоздями долго находилось под дождем или в сыром месте. Если начать вытаскивать гвозди из сырой древесины, то нужно приложить еще больше усилий, чем при вытаскивании из сухой, почему так? Ведь вода, кажется должна быть смазкой.

Лабораторная работа №5 (2 часа)

И зучение устройства и действия подвижного блока

Цель: изучить устройство и действие подвижного блока

Оборудование:

штатив с муфтой «динамометр;

подвижный блок;

набор грузов;

нить с петлями на концах;

направляющая рейка;

крючок.

Введение

Блок — простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу, ось которого закреплена при подъеме грузов, не поднимается и не опускается. Представляет собой колесо с жёлобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси. Жёлоб предназначен для каната, цепи, ремня и т. п. Ось блока помещается в обоймах, прикреплённых на балке или стене, такой блок называется неподвижным; если же к этим обоймам прикрепляется груз, и блок вместе с ними может двигаться, то такой блок называется подвижным.

Неподвижный блок употребляется для подъёма небольших грузов или для изменения направления силы.

Условие равновесия блока: ,

ГдеF — прилагаемое внешнее усилие, m — масса груза, g — ускорение силы тяжести, f — коэффициент сопротивления в блоке. При отсутствии трения для подъема нужна сила, равная весу груза.

П одвижный блок имеет свободную ось и предназначен для изменения величины прилагаемых усилий. Если концы веревки, обхватывающей блок, составляют с горизонтом равные между собой углы, то действующая на груз сила относится к его весу, как радиус блока к хорде дуги, обхваченной канатом; отсюда, если веревки параллельны (то есть когда дуга, обхватываемая веревкой, равна полуокружности), то для подъёма груза потребуется сила вдвое меньше, чем вес груза, то есть:

При этом груз пройдёт расстояние, вдвое меньшее пройденного точкой приложения силы F, соответственно, выигрыш в силе подвижного блока равен 2.

Фактически любой блок представляет собой рычаг, в случае неподвижного блока — равноплечий, в случае подвижного — с соотношением плеч 1 к 2. Как и для всякого другого рычага, для блока справедливо правило: Во сколько раз выигрываем в усилии, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Иными словами, совершаемая при перемещении груза на какое-либо расстояние без использования блока работа равна работе, затрачиваемой при перемещении груза на то же самое расстояние с применением блока при условии отсутствия трения. В реальном блоке всегда присутствуют некоторые потери.

Также используется система, состоящая из комбинации нескольких подвижных и неподвижных блоков. Такая система называется полиспаст. Простейшая такая система изображена на рисунке и даёт выигрыш в силе в 2 раза.

В отличие от шкива, блок вращается на оси свободно и обеспечивает исключительно изменение направления движения ремня или каната, не передавая усилия с оси на ремень или с ремня на ось.

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

Укажите, какие физические величины подлежат прямому измерению для исследования устройства и действия подвижного блока.

Запишите границы абсолютных погрешностей измеряемых величин: ΔF и ΔS.

Выполнение работы:

1. Закрепите муфту на стержне штатива на высоте около 40 см от его основания. Вплотную к основанию штатива установите вертикально направляющую рейку так, чтобы её сторона со шкалой была бы обращена в сторону штатива.

2.Для записи результатов измерений подготовьте таблицу:

Таблица 3

3. Удерживая динамометр рукой вертикально, подвесьте к нему один груз. Определите величину силы F₁, которая прило­жена к динамометру со стороны груза, и её направление.

4. Подвесьте груз с помощью крючка к подвижному блоку. Подвижный блок с грузом с помощью нити и динамометра подвесьте к штативу. Для этого нить заводят под ролик блока, петлю на одном конце нити вешают на муфту штатива, петлю на другом конце соединяют с крючком динамометра. Придер­живая динамометр рукой, вновь определите величину и на­правление силы F₂, которая приложена к динамометру во вто­рой части опыта.

5. Заметьте положение груза и динамометра относительно шкалы.

6. Плавно переместите динамометр на несколько сантимет­ров вверх или вниз и измерьте по шкале путь, который пройдет при этом груз – S₁ и путь, пройденный динамометром, - S₂.

7. Полученные данные о величине и направлении сил и пу­тях груза и динамометра занесите в первую строчку таблицы.

8. Проведите второй опыт, выполнив все действия с двумя грузами, третий опыт с тремя грузами и четвертый с четырьмя.

9. После того, как таблица будет полностью заполнена, сравните для каждого опыта величины сил F₁ и F₂, которые прилагались к динамометру до применения подвижного блока и с его применением. Сделайте вывод о том, позволяет ли по­лучить подвижный блок выигрыш в силе.

10. Сравните для каждого опыта пути, проходимые грузами и динамометром, и сделайте вывод о том, даёт ли подвижный блок выигрыш в расстоянии.

11. Обратите внимание на то, во сколько раз в каждом опы­те получали выигрыш в силе и проигрыш в расстоянии.

12. Сравните для каждого опыта направления сил, которые прикладывались к динамо­метру до применения подвижного блока и с его применением, и сделайте вывод о том, изменяет ли подвижный блок направление действия силы.

Контрольные вопросы

Как называются приспособления, служащие для преобразования силы?

Какие простые механизмы используются в повседневной жизни?

Какие простые механизмы применяли в Египте для строительства пирамид?

Как называется кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила?

Запишите в виде формулы условие равновесия рычага.

Кем было установлено это правило?

Для каких целей применяется неподвижный  блок?

Дает ли выигрыш в работе неподвижный блок?

Для каких целей применяется подвижный блок?

Дает ли выигрыш в работе подвижный блок?

Дает ли выигрыш в работе какой-либо из механизмов?

Поднимет ли стоящий на земле человек весом в 600 Н при помощи неподвижного блока груз, масса которого 72 кг?

Приложения.

Допустимые погрешности наиболее часто встречающихся в школьном эксперименте средств измерения

Основные сведения об измерительных приборах, используемых при выполнении работ лабораторного практикума.

¹⁾ Для цифрового мультиметра дискретность отсчета.

²⁾ Дискретность измерения массы определяется массой наименьшей гири, вхо­дящей в комплект гирь, используемого при взвешивании.

³⁾ Граница погрешности весов как измерительного прибора определяется сум­мой погрешностей самих весов и всех гирь, установленных на чашку при взве­шивании: Δ_пр = Δ_весов + Δ_{установленныхгирь}. Погрешность весов зависит от нагруз­ки. Вид этой зависимости показан на рис. 1.

⁴⁾ Процент берут от верхнего предела измерения данного диапазона. Число, ко­торое к нему прибавляют, означает число единиц младшего разряда цифры, вы­свечиваемой на индикаторе мультиметра. Например, для измерения постоянно­го напряжения был выбран диапазон с пределами 0—20 В. На индикаторе поя­вилась цифра 14,22. Предельная абсолютная погрешность мультиметра равна 0,1 В + 0,02 В = 0,12 В. Первое слагаемое 0,1 В составляет 0,5 % от 20 В (верхнего предела), второе определилось из того, что в цифре 14,22 единицами младшего разряда являются сотые. В соответствии с таблицей для данного диапазона необ­ходимо взять две единицы, т. е. 0,02 В.

Состав и границы погрешностей гирь наиболее распространенного набора Г4 - 211

Примечание.За погрешность отсчета принимают половину массы наименьшей гири, которая выводит уравновешенные весы из равновесия.

Техника безопасности для учащихся в кабинете физики

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Директор школы, заведующий лабораторией и учитель физики обязаны обеспечить безопасные условия труда в кабинете и несут личную ответственность за нарушение правил техники безопасности и производственной санитарии.

Заведующий кабинетом (лабораторией) физики и учитель физики:

а) обеспечивают безопасное состояние рабочих мест, приборов, оборудования, инструментов;

б) ведут паспорт на кабинет (лабораторию) физики и имеющиеся в нем оборудование и приборы;

в) систематически проводят инструктаж учащихся по технике безопасности.

Инструкция по технике безопасности, разработанная заведующим лабораторией с учетом местных особенностей, согласованная с местным кабинетом профсоюза и утвержденная директором школы, должна находиться в лабораториях физики на видном месте.

ОПАСНОСТИ В РАБОТЕ

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

При проведении лабораторных работ или демонстраций пользоваться разбитой или стеклянной посудой с трещинами запрещается. Во всех опытах, требующих нагнетания или откачивания воздуха из стеклянных сосудов, а также повышения в них давления путем нагревания, необходимо применять защитные чехлы или экраны из органического стекла (для защиты учащихся), а также защитные очки или маски для демонстратора. Осколки стекла со стола нельзя стряхивать руками. Для этого необходимо использовать щеточку и совок. Таким же образом необходимо стряхивать металлические опилки, используемые при наблюдении магнитных спектров.

Для предотвращения несчастных случаев приборы на демонстрационном столе следует размещать таким образом, чтобы во время опытов исключить всякую возможность попадания отлетевших деталей в учащихся, для чего следует применять защитные экраны из органического стекла.

ДО НАЧАЛА РАБОТЫ

Перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите ее описание, уясните ход ее выполнения.

ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

1. Будьте внимательны, дисциплинированны, осторожны, точно выполняйте указания учителя.

2. Не оставляйте рабочее место без разрешения учителя.

3. Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем.

4. Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.

5. Производите сборку электрических цепей, переключения в них, монтаж и ремонт электрических устройств только при отключенном источнике питания.

6. Не включайте источники электропитания без разрешения учителя.

7. Проверяйте наличие напряжения на источнике питания или других частях электроустановки с помощью указателя напряжения.

8. 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).

9. Не прикасайтесь к конденсаторам даже после отключения электрической цепи от источника электропитания: их сначала нужно разрядить.

ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ РАБОТЫ

По окончании работы отключите источники электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источни и электропитания и сообщите об этом учителю.

Техника электробезопасности в кабинете физики

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Приборы, используемые учащимися, должны иметь ограничивающие устройства, исключающие возможность поражения электротоком.

Корпуса приборов, где это необходимо, должны заземляться.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

В качестве заземления использовать отопительные трубы.

Оставлять без присмотра работающие электронагревательные приборы.

Во время опытов держать на столе посторонние предметы.

ДО НАЧАЛА РАБОТЫ

Необходимо тщательно ознакомиться с описанием приборов , и прежде чем включить прибор в цепь, проверить соответствует ли напряжение в сети тому, на которое рассчитан прибор.

Используемые приборы должны быть исправны, отрегулированы, содержаться в чистоте и регулярно проверяться.

ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

Приборы нельзя оставлять у края стола. Их необходимо располагать таким образом, чтобы было удобно вести измерения, не перегибаясь через них или соединительные провода.

Для включения и выключения тока в цепи необходимо использовать выключатели и только ими прерывать ток. Все розетки, щитки, вилки не должны иметь трещин, сколов и т.д.

Отвертки, кусачки, плоскогубцы должны иметь изолированные ручки.

Наличие напряжения в цепи можно проверять только приборами.

При опытах с сильными магнитными полями необходимо снять с руки часы.

ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ РАБОТЫ

Немедленно выключить электроприборы.

Отключение силовой линии кабинета физики осуществляется одним общим выключателем учителем.

Техника безопасности при работе со стеклянной посудой в кабинете физики

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Ни один прибор нельзя использовать без проверки учителем.

Следует помнить, что стекло обладает хрупкостью, легко ломается и трескается при ударах, резком изменении температуры.

ОПАСНОСТИ В РАБОТЕ

Ожоги рук при неосторожном обращении со стеклянными трубками, стаканами, колбами и др. хим.посудой, нагретой до высокой температуры.

Ранение рук и лица при разрыве сосудов или приборов при нарушении правил применения изделий из стекла.

ДО НАЧАЛА РАБОТЫ

При сборке стеклянных приборов соединением отдельных частей их с помощью резиновых трубок, а также при других работах со стеклом необходимо защищать руки полотенцем.

Концы стеклянных трубок и палочек для размешивания растворов или др. целей должны быть оплавлены, чтобы не поранить руки.

ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

Все виды механической и термической обработки стекла следует производить с использованием предохранительных очков.

Сосуд с горячей жидкостью нельзя закрывать притертой пробкой до тех пор, пока он не остынет.

Перенося сосуды с горячей жидкостью. следует брать их руками, защищенными полотенцем, большой сосуд при этом следует держать одной рукой за дно, другой - за горлышко.

При смешении или разбавлении веществ, сопровождающихся выделением тепла, следует пользоваться фарфоровой или термостойкой тонкостенной химической посудой.

Большие химические стаканы следует поднимать двумя руками, чтобы отогнутые края стакана упирались на указательные и большие пальцы.

Работу с ядовитыми огне- и взрывоопасными веществами следует вести в приборах или посуде высококачественного ,термически стойкого стекла.

Нагревая жидкость в пробирке, необходимо держать ее так, чтобы отверстие пробирки было направлено в сторону от себя и соседей по парте.

При обрезании куска стеклянной трубки надо сделать на ней подрез напильником или др. инструментом, после чего взять трубку обеими руками и легким нажатием в противоположном подрезу направлении сломать ее.

ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ РАБОТЫ

Тщательно вымойте руки с мылом.

При обнаружении каких-либо неисправностей в состоянии используемых вами приборов поставьте в известность учителя.

Соблюдайте правила личной гигиены. При неопрятном состоянии рук под ногтями могут скапливаться вреднодействующие вещества, которые при попадании с пищей в организм приводят к отравлению.

Техника безопасности при работе с нагревательными приборами по физике

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Каждый демонстрационный опыт и лабораторное занятие должно быть тщательно подготовлено и продумано в отношении мер безопасности, а при проведении учитель должен показывать пример точного соблюдения правил техники безопасности.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ

Оставлять без присмотра работающие электронагревательные приборы.

Использовать неисправные электронагревательные приборы.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/160902-perechen-rabot-k-kursu-laboratornyj-praktikum