лабораторно - практические работы по физике

ГОУ СПО «Сосновский агропромышленный техникум»

Методические указания по проведению

лабораторных работ для студентов

дисциплина «Физика»

специальность: «Технология машиностроения»

2005-2006 учебный год.

Преподаватель: Куварзина А.Н.

Перечень лабораторных работ

Изучение движения тела, его окружности под действием сил упругости и тяжести.

Изучение закона сохранения механической энергии

Проверка закона Гей-Люссака

Измерение относительной влажности воздуха

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников.

Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

Изучение электромагнитной индукции

Наблюдение интерференции и дифракции света

Определение показателя преломления стекла

Определение длины световой волны

Лабораторная работа № 1

Тема: Изучение движения тела по окружности под действием силы упругости и тяжести

Цель: Научить определять центростремительное ускорение шарика при равномерном движении по окружности.

Студент должен знать: Движение тела по окружности: Скорость, ускорение при движении по окружности знать, как определяется пройденный путь при движении по окружности.

Студент должен уметь: Определять массу тела на весах, динамометре. Определять силу при помощи динамометра.

Пояснение к работе

Формула центростремительного ускорения при

действии силы упругости и силы тяжести.

Ход работы

Приборы и материалы установить в определенной последовательности: т.е. Штатив с муфтой, шарик на нити длиной около 20 см, круг с радиусом R<20 см

Определить массу шарика на весах или диаметром с точностью до 1 г.

Нить продеть сквозь отверстие и зажать в лапке штатива

На картоне провести окружность с R=20 см, R = 19 см, R = 18 см, R = 16 см, выходящие из одного центра

Штатив с маятником расположить так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности

Вращать маятник, взяв нить пальцами так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаги

Отсчитать время, за которое маятник совершит N = 50 оборотов

Определить высоту конического маятника: «h»

Найти модуль центростремительного ускорения по формуле:

10. Диаметром оттянуть шарик на радиус R= R₁. Измерить силу, модуль составляющий F₁, затем вычислить ускорение , зарисовать.

Результат занести в таблицу

Сравнить полученные результаты центростремительных ускорений

Сделать вывод

Контролирующие вопросы:

Какую траекторию описывают точки при вращательном движении?

Как определяется угловая скорость и частота вращения?

Какова связь между линейной и угловой скоростью, линейным и угловым ускорением?

Лабораторная работа № 2

«Изучение закона сохранения механической энергии»

Цель: Научить определять потенциальную энергию поднятого над землей тело и потенциальную энергию упруго – деформированного тела. Научить сравнению два значения потенциальной энергии системы.

Пояснение к работе

Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей Е^/_р = mgh = F₁(L+∆L), где m – масса тела, g – ускорение свободного падения, h – высота, на которую поднято тело.

Потенциальная энергия упруго – дифференцированной пружины:

Е''_p=R٠∆L²/2=F٠∆L/2, где R – коэффициент жесткости пружины, ∆L – максимальное удлинение пружины,F/2 – среднее значение силы упругости.

Ход работы:

Иметь приборы и оборудование: Штатив с муфтой и планкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити около 25 см.

Привязать груз к нити, другой конец нити привязать к крючку диаметра и измерить вес груза F₁ = mg (или массу груза)

Поднять груз до высоты крючка диаметра и опустить его. Поднимая груз, расслабить пружину и укрепить фиксатор около ограничительной скобы.

Измерить расстояние L от крючка динамометра до центра тяжести шарика (груза)

Снять груз и по положению фиксатора измерить линейкой удлинение пружины «∆L»

Растянуть рукой пружину до соприкосновения фиксатора с ограничительной скобой и отсчитать по силам максимальное значение модуля силы упругости пружины. Среднее значение силы упругости и пружины равно «F/2»

Найти высоту поднятия груза

h = L+∆L

Вычислить потенциальную энергию по формуле перед началом падения, приняв за нулевой уровень значение потенциальной энергии груза в конечном положении

Е^'= mgh = F₁(L+∆L)

В конечном положении груза Е_р= 0. Потенциальная энергия системы определяется лишь энергией упругого тела, т.е. деформированной пружины

Результаты измерений занести в таблицу:

Сравнить значения потенциальной энергии в первом и во втором состоянии системы и сделать вывод.

Контрольные вопросы

Закон сохранения энергии в механике?

В каких случаях механическая энергия системы остается не изменой?

Куда девается механическая энергия в системе, в которой действуют силы трения?

Лабораторная работа № 3

Тема: «Проверка закона Гей-Люссака»

Цель работы: Научить проверять закон Гей-Люссака опытным путем.

Пояснение к работе

Закон Гей-Люссака.

Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется

Ход работы

Для работы взять: стеклянную трубку, запаянную с одного конца, длиной 600 мм и диаметром 8-10 мм, цилиндрический сосуд с диаметром 40-50 мм, наполненный горячей водой (t ~60⁰), скажем с водой комнатной температуры, пластилин.

Чтобы проверить закон Гей-Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства.

Подготовить бланк для отчета

Подготовить стакан с водой комнатной температуры и с горячей водой

Измерить длину L₁стеклянной трубки

Привести воздух в трубке во 2 состояние так, чтобы имелся L₂ высота воздуха над водой в трубке, измерить L₂ и Т₂

Вычислить отношение , относительные и абсолютные погрешности.

Сравнить отношения

Сделать вывод о справедливости закона Гей-Люссака.

Контролирующие вопросы.

Почему после нарушения стеклянной трубки в стакан с водой (t=t_к⁰) и после снятия пластилина вода в трубке поднимается?

Почему при равенстве водяного уровня в стакане и в трубке давления воздуха в трубке равно атмосферному?

Лабораторная работа № 4

Тема: «Измерения относительной влажности воздуха»

Цель работы: Научить измерять относительную влажность воздуха.

Пояснение к работе

1. Относительная влажность воздуха называется отношение паруального давления к водяному пару, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению Р₀ насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах

2. Психрометр. Прибор, состоящий из 2 термометров: сухого и влажного. Вода с влажного термометра испаряется и термометр охлаждается. По разности температур этих термометров, по специальным таблицам можно определить относительную влажность воздуха в процентах.

Ход работы:

Измерить температуру сухого термометраt_е

Измерить температуру влажного термометраt_в

Найти разность ∆t = t_е - t_в

По таблице, представленной на стр. 164 отыскать относительную влажность (4%)

Контролирующие вопросы

Может ли относительная влажность быть 100 % в классной комнате? Почему?

Что означают прочерки в психрометрической таблице?

Может ли быть относительная влажность воздуха быть больше 100%?

Каково значение влажности при равенстве температур сухого и влажного термометров?

Лабораторная работа № 5

Тема: «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников.

Цель работы: «Проверить законы при последовательном и параллельном соединении проводников, научить собирать схемы последовательном и параллельного соединения проводников

Пояснения к работе

Последовательное соединение проводников – это последовательное, т.е. одно сопротивление следует за другим, при этом выполняются законы:

Параллельное соединение – это соединение проводников, при котором наблюдается ветвление из одной точки (узла) выходит 2 и более проводников. При это м выполняются законы:

Ход работы:

Собрать цепь по схеме, последовательно соединив: источник тока, ключ замыкания, миллиамперметр общий, сопротивление № 1, миллиамперметр № 1, сопротивление № 2, миллиамперметр № 2

Замкнуть ключ замыкания и снять показания амперметров

Поочередно к первому, второму и двум сразу сопротивление подключать вольтметр, подключать параллельно, снять показания приборов

Измерения занести в таблицу

Собрать цепь по схеме:

Снять показания приборов и занести в таблицу.

Проверить равенства величин при последовательном соединении:

Проверить равенства величин при параллельном соединении:

Сделать выводы о выполнении законов при последовательном и параллельном соединении проводников.

Контролирующие вопросы:

Как соединены потребители в квартирах? Почему?

Как соединены лампочки величиной гирлянде? Почему?

Лабораторная работа № 6

Тема: «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»

Цель работы: Научить измерять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Пояснение к работе:

Схема для работы

ЭДС =Е

Ход работы:

Собрать цепь по схеме

Не замыкая ключа замыкания, снять показания вольтметра.

Замкнуть ключ замыкания и снять показания амперметра и вольтметра

Данные занести в таблицу

Записать результаты измерений ЭДС и внутреннего сопротивления

Контролирующие вопросы:

Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различно?

Как повысить точность измерения тока?

Можете ли вы предложить другие способы измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока?

Лабораторная работа № 7

Тема: «Изучение явления электромагнитной индукции»

Цель работы: Изучить явления электромагнитной индукции на опыте

Пояснения к работе

Явления электромагнитной индукции – это явление возникновения индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при измерении магнитного тока пронизывающих данный контур.

Правило Ленца возникающий индукционный ток противодействует изменению магнитного тока, которым он вызван

Ход работы:

Проводящий контур присоединить к чувствительному гальванометру

Вставить сердечник внутро контура и двигать внутрь катушки этот сердечник, одновременно наблюдая за показанием гальванометра

Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки (или магнит из катушки)

Зарисовать схему опытов

Взять две катушки и в обе вставить железные сердечки, подключив одну к источнику тока через ключ замыкания

Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонения стрелки миллиамперметра и зарисовать схему опытов

Проверить выполнения правила Ленца

Контролирующие вопросы

1. Где находит применения правило Ленца?

Лабораторная работа № 8

Тема: «Наблюдения интерференции и дифракции света»

Цель работы: Научить получать интерференцию и дифракцию света на опытах.

Пояснения к работе

1. Интерференция света – это сложение 2 световых волн в пространстве, в результате которого наблюдается усиление или ослабление интереферекционной картины (т.е. чередования темных и светлых полос или же чередование цветных радужных полос)

2. Дифракция света – это отклонение света от прямолинейного распространения света в результате огибания волнами препятствий, сравнимых с длиной волны. При дифракции света также наблюдается чередование светлых и темных полос, симметрично относительно преграды или же чередование цветных радужных полос.

Ход работы:

1. Взять 2 стекла, положить друг на друга и добиться наблюдения интерференционных

колец Ньютона

2. Рассматривать пластины в отраженном свете на темном фоне

3. Попытаться добиться интерференционной картины в проходящем свете

4. Заметить изменения формы интерференционной картины при изменении нажима на пластины

5. Результат наблюдения зарисовать и описать

Наблюдение дифракции

Установить между губками штангельциркуль шириной 0,5 мм

Приставить щель к глазу, направив светящую нить накала лампы (лампа одна на класс)

Изменяя ширину цели до 0,8 мм, зафиксировать изменения дифракционного спектра

Наблюдать дифракционные спектры в проходящем свете с помощью лоскута ткани из капрона

Наблюдать дифракцию света при просмотре на грампластинку, дифракционную решетку

Зарисовать наблюдаемую дифракцию.

Зарисовать наблюдаемую дифракцию.

Контролирующие вопросы

Чем отличается интерференционный спектр от дифракционного?

Лабораторная работа № 9

Тема: «Определение показателя преломления стекла»

Цель работы: «Научить определять показатель преломления стекла на опыте»

Пояснения к работе

Показатель преломления второй среды относительно правой это есть отношение скоростей света в средах на границе раздела 2^хсред

2. Чтобы найти достаточно найти отношение

Ход работы

Обвести контур стеклянной призмы

Направить луч под углом и верхней грани пластины

Начертить в тетради ход лучей

Показатель преломления

Измерить АМ, СД. Найти отношение АМ/СД. Вычислить «n»

Измерение проделать дважды, измерения занести в таблицу

7.

Контролирующие вопросы.

Какой метод измерения показателя преломления стекла предпочтителен:

через измерение углов или через измерение длин отрезков АМ и ВС?

Лабораторная работа № 10

Тема: «Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Цель работы: Научить определять длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Пояснения к работе

Дифракционная решетка – прибор, на котором нанесены большое число узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Чаще всего на прозрачную пластину наносят с помощью специальной делительной машиной параллельные штрихи на каждом мм.,

d – постоянная решетка d = a+b, где а – ширина прозрачных полос, а b – ширина не прозрачных полос.

Ход работы:

Установить дифракционную решетку, и дифракционное отверстие в таком порядке:

Добиться дифракционной картины, получив набор цветных кругов, симметричных относительно центрального не цветного круга

3. Измерить и занести измерение в таблицу

4. Длину волны определить по формуле:

Контролирующие вопросы:

Чем отличается дисперсионный спектр от дифракционного?

Литература:

Программа по физике

Методика преподавателя физики в средней школе

Проведение лабораторных работ в средней школе

Учебник физики 10 кл. Мегилев, Буховцев, Сотский

Учебник физики 11 кл. Мегилев, Буховцев

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/225317-laboratornoprakticheskie-raboty-po-fizike