МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по проведению лабораторных работ по учебной дисциплине ОУД.08 ФИЗИКА
Государственное областное автономное
профессиональное образовательное учреждение
«Липецкий колледж транспорта и дорожного хозяйства»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по проведению лабораторных работ
по учебной дисциплине
ОУД.08 ФИЗИКА
для подготовки квалифицированных рабочих, служащих
по профессиям технического профиля
УК 23.00.00 Техника и технология наземного транспорта
23.01.03 Автомеханик
23.01.05 Машинист дорожных и строительных машин
23.01.07 Машинист крана (крановщик)
23.01.08 Слесарь по ремонту строительных машин
Липецк
2016
Методические указания разработаны для студентов Государственного областного автономного профессионального образовательного учреждения «Липецкий колледж транспорта и дорожного хозяйства» в соответствии с требованиями Федеральных государственных образовательных стандартов по профессиям:
23.01.03 Автомеханик
23.01.05 Машинист дорожных и строительных машин
23.01.07 Машинист крана (крановщик)
23.01.08 Слесарь по ремонту строительных машин
Методические указания по выполнению лабораторных работ адресованы студентам очной формы обучения.
Методические указания по проведению лабораторных работ по учебной дисциплине ОУД.08 ФИЗИКА
Разработчик:
Зубарева В.А., преподаватель ГОАПОУ «Липецкий колледж транспорта и дорожного хозяйства»
ОДОБрено
Методической цикловой комиссией
общеобразовательных дисциплин
Председатель Зубарева В.А.
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора
по учебно-методической работе
Т.А. Новикова
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
1
Пояснительная записка
4
2
Перечень лабораторных работ
9
3
Инструкции по выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа №1 «Определение ускорения и скорости тела при равноускоренном движении».
Лабораторная работа №2 «Определение жесткости пружины и проверка закона Гука».
Лабораторная работа №3 «Определение влажности воздуха».
Лабораторная работа №4 «Определение коэффициента поверхностного натяжения воды».
Лабораторная работа №5 «Определение удельного сопротивления проводника».
Лабораторная работа №6 «Изучение закона Ома для участка цепи».
Лабораторная работа № 7 «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»
Лабораторная работа №8 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».
Лабораторная работа №9 «Изучение полупроводникового диода».
Лабораторная работа №10 «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника».
Лабораторная работа №11 «Определение показателя преломления стекла».
Лабораторная работа №12 «Изучение интерференции и дифракции света».
13
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная дисциплина ОУД.08 ФИЗИКА входит в общеобразовательный цикл обучения программы подготовки квалифицированных рабочих, служащих по профессиям среднего профессионального образования:
23.01.03 Автомеханик
23.01.05 Машинист дорожных и строительных машин
23.01.07 Машинист крана (крановщик)
23.01.08 Слесарь по ремонту строительных машин
Освоение содержания учебной дисциплины «Физика» обеспечивает достижение обучающимися следующих результатов:
личностных:
чувство гордости и уважения к истории и достижениям отечественной физической науки; физически грамотное поведение в профессиональной деятельности и быту при обращении с приборами и устройствами;
готовность к продолжению образования и повышения квалификации в избранной профессиональной деятельности и объективное осознание роли физических компетенций в этом;
умение использовать достижения современной физической науки и физических технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;
умение самостоятельно добывать новые для себя физические знания, используя для этого доступные источники информации;
умение выстраивать конструктивные взаимоотношения в команде по решению общих задач;
умение управлять своей познавательной деятельностью, проводить самооценку уровня собственного интеллектуального развития;
метапредметных:
использование различных видов познавательной деятельности для решения физических задач, применение основных методов познания (наблюдения, описания, измерения, эксперимента) для изучения различных сторон окружающей действительности;
использование основных интеллектуальных операций: постановки задачи, формулирования гипотез, анализа и синтеза, сравнения, обобщения, систематизации, выявления причинно-следственных связей, поиска аналогов, формулирования выводов для изучения различных сторон физических объектов, явлений и процессов, с которыми возникает необходимость сталкиваться в профессиональной сфере;
умение генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации;
умение использовать различные источники для получения физической информации, оценивать ее достоверность;
умение анализировать и представлять информацию в различных видах;
умение публично представлять результаты собственного исследования, вести дискуссии, доступно и гармонично сочетая содержание и формы представляемой информации;
предметных:
сформированность представлений о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;
владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное пользование физической терминологией и символикой;
владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы;
сформированность умения решать физические задачи;
сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни;
сформированность собственной позиции по отношению к физической информации, получаемой из разных источников;
сформированность умения исследовать и анализировать разнообразные физические явления и свойства объектов, объяснять принципы работы и характеристики приборов и устройств, объяснять связь основных космических объектов с геофизическими явлениями;
владение умениями выдвигать гипотезы на основе знания основополагающих физических закономерностей и законов, проверять их экспериментальными средствами, формулируя цель исследования;
владение методами самостоятельного планирования и проведения физических экспериментов, описания и анализа полученной измерительной информации, определения достоверности полученного результата;
сформированность умений прогнозировать, анализировать и оценивать последствия бытовой и производственной деятельности человека, связанной с физическими процессами, с позиций экологической безопасности.
В соответствии с учебным планом на изучение учебной дисциплины ОУД.08 ФИЗИКА отводится 180 часов, в том числе 12 часов – на лабораторные работы.
Выполнение студентами лабораторных работ направлено на:
обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам учебной дисциплины;
формирование общих компетенций;
Целью лабораторных работ является экспериментальное подтверждение и проверка существенных теоретических положений (законов, зависимостей).
Содержание лабораторных занятий по учебной дисциплине ФИЗИКА направлено на реализацию требований Федерального государственного образовательного стандарта по профессиям среднего профессионального образования
23.01.03 Автомеханик
23.01.05 Машинист дорожных и строительных машин
23.01.07 Машинист крана (крановщик)
23.01.08 Слесарь по ремонту строительных машин
Лабораторные работы проводятся в кабинете физики.
Лабораторное занятие включает следующие структурные элементы:
инструктаж, проводимый преподавателем,
самостоятельная деятельность студентов,
анализ и оценка выполненных работ.
Выполнению лабораторных работ предшествует домашняя подготовка с использованием соответствующей литературы (учебники, лекции, методические пособия и указания и др.) и проверка знаний студентов как критерий их теоретической готовности к выполнению задания.
Контроль и оценка результатов выполнения студентами лабораторных работ направлены на проверку освоения умений, практического опыта, развития общих компетенций, определённых программой учебной дисциплины.
Отчеты по лабораторным работам оформляются в письменном виде аккуратно (в тетради для лабораторных работ) и должны включать в себя следующие пункты:
название лабораторной работы;
цель;
используемое оборудование;
порядок выполнения лабораторной работы;
ход работы (выполняются этапы лабораторной работы, согласно выше приведенному порядку; записываются требуемые теоретические положения, результаты измерений, обработка результатов измерений, заполнение требуемых таблиц и графиков);
вывод.
Для контроля и оценки результатов выполнения студентами заданий на лабораторных работах используются такие формы и методы контроля, как наблюдение за работой студентов, анализ результатов наблюдения, оценка отчетов, оценка выполнения индивидуальных заданий, самооценка деятельности.
Оценки за выполнение заданий на лабораторных занятиях выставляются по пятибалльной системе и учитываются как показатели текущей успеваемости студентов.
Критерии оценок лабораторной работы
Оценка «5» (отлично) ставится, если студент выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально монтирует необходимое оборудование; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасного труда; в отчете правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления; правильно выполняет анализ погрешностей.
Оценка «4» (хорошо) ставится, если выполнены требования к оценке 5, но было допущено два-три недочета, не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» (удовлетворительно) ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы; если в ходе проведения опыта и измерений были допущены ошибки.
Оценка «2» (неудовлетворительно) ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились неправильно.
Во всех случаях оценка снижается, если студент не соблюдал правила техники безопасности.
Техника безопасности при выполнении лабораторной работы
Вход в лабораторию осуществляется только по разрешению преподавателя.
На первом занятии преподаватель проводит инструктаж по технике безопасности и напоминает студентам о бережном отношении к лаборатории и о материальной ответственности каждого из них за сохранность оборудования и обстановки лаборатории.
При обнаружении повреждений оборудования персональную ответственность несут студенты, выполнявшие лабораторную работу на этом оборудовании. Виновники обязаны возместить материальный ущерб колледжу.
При ознакомлении с рабочим местом проверить наличие комплектности оборудования и соединительных проводов (в случае отсутствия, какого либо элемента, необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю).
Если во время проведения ЛПЗ замечены какие-либо неисправности оборудования, необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю.
После окончания лабораторной/практической работы рабочее место следует привести в порядок.
Будьте внимательны, дисциплинированы, осторожны, точно выполняйте указания преподавателя.
Не оставляйте рабочего места без разрешения преподавателя.
Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном преподавателем.
Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.
Перед тем как приступать к работе, уясните ход ее выполнения.
Методические указания для студентов по выполнению лабораторных работ
К выполнению лабораторных работ необходимо приготовиться до начала занятия в лаборатории. Кроме описания работы в данном учебном пособии, используйте рекомендованную литературу и конспект лекций. К выполнению работы допускаются только подготовленные студенты.
При проведении эксперимента результаты измерений и расчетов записывайте четко и кратко в заранее подготовленные таблицы.
3. При обработке результатов измерений:
А) помните, что точность расчетов не может превышать точности прямых измерений;
Б) результаты измерений лучше записывать в виде доверительного интервала.
4. Отчеты по лабораторным работам оформляются согласно требованиям ЕСКД и должны включать в себя следующие пункты:
А) название лабораторной работы и ее цель;
Б) используемое оборудование;
В) порядок выполнения лабораторной работы;
Г) далее пишется «Ход работы» и выполняются этапы лабораторной работы, согласно выше приведенному порядку записываются требуемые теоретические положения, результаты измерений, обработка результатов измерений, заполнение требуемых таблиц и графиков, по завершении работы делается вывод.
При подготовке к сдаче лабораторной работы, необходимо ответить на предложенные контрольные вопросы.
Если отчет по работе не сдан во время (до выполнения следующей работы) по неуважительной причине, оценка за лабораторную работу снижается.
Перечень лабораторных работ по учебной дисциплине ОУД.08 ФИЗИКА
Название раздела,
темы программы
№ работы
Название работы
Количество
часов
Раздел 1.
Механика
ЛР №1
Определение ускорения и скорости тела при равноускоренном движении.
1
ЛР №2
Определение жесткости пружины и проверка закона Гука.
1
Раздел 2. Молекулярная физика
ЛР №3
Определение влажности воздуха.
1
ЛР №4
Определение коэффициента поверхностного натяжения воды.
1
Раздел 3.
Электродинамика
ЛР №5
Определение удельного сопротивления проводника.
1
ЛР №6
Изучение закона Ома для участка цепи.
1
ЛР №7
Изучение последовательного и параллельного соединения проводников
1
ЛР №8
Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
1
ЛР №9
Изучение полупроводникового диода
1
Раздел 4.
Колебания и волны
ЛР№10 №10
Определение ускорения свободного падения при помощи маятника
1
Раздел 5.
Оптика
ЛР№11
Определение показателя преломления стекла.
1
ЛР№12
Изучение интерференции и дифракции света.
1
Всего ЛР
12
Лабораторная работа № 1
«Измерение ускорения и скорости тела при равноускоренном движении»
Цель работы: измерить ускорение и скорость шарика, скатывающегося по наклонному желобу.
Теоретическая часть: Движение шарика, скатывающегося по желобу, приближенно можно считать равноускоренным. При равноускоренном движении без начальной скорости модуль перемещения S, модуль ускорения а и время движения t связаны
соотношением a t2
S =
2
Поэтому, измерив S и t, мы можем найти ускорение а по формуле
2 S
а =
t2
Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько
раз, а затем вычисляют средние значения измеряемых величин.
Для измерения скорости шарика необходимо воспользоваться
формулой:
· = a ·t
Оборудование: металлический желоб, штатив с муфтой и зажимом, стальной шарик, металлический цилиндр, измерительная лента, секундомер или часы с секундной стрелкой.
ХОД РАБОТЫ:
Соберите установку, изображенную на рисунке. Положите в желоб у его нижнего конца металлический цилиндр. Когда шарик, скатившись, ударится о цилиндр, звук удара поможет точнее определить время движения шарика.
Отметьте на желобе начальное положение шарика, а также его конечное положение – верхний торец металлического цилиндра.
Измерьте расстояние между верхней и нижней отметками на желобе и результат запишите в таблицу.
Выбрав момент, когда секундная стрелка находится на делении, кратном 10-ти, отпустите шарик без толчка у верхней отметки и измерьте время до удара шарика о цилиндр.
Повторите опыт 5 раз, записывая в таблицу результаты измерений. При проведении каждого опыта пускайте шарик из одного и того же начального положения, а также следите за тем, чтобы верхний конец цилиндра находился у соответствующей отметки.
Вычислите среднее время движения шарика и результат запишите в таблицу.
t1+ t2+ t3+ t4+ t5
tср =
5
Вычислите ускорение, с которым скатывался шарик. Результат вычислений запишите в таблицу.
Вычислите скорость движения шарика по желобу. Результат занесите в таблицу.
Запишите вывод: что вы измеряли, и какой получен результат.
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и
Учебник ФИЗИКА, 10 кл. авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §4 , 5, 6
Лабораторная работа № 2
«Определение жесткости пружины и проверка справедливости закона Гука»
Цель работы: проверить справедливость закона Гука для пружины
динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины.
Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, динамометр с заклеенной шкалой, набор грузов известной массы, линейка с
миллиметровыми делениями.
Теоретическая часть. Согласно закону Гука, модуль силы упругости F и модуль х удлинения пружины связаны соотношением F= k х. Измерив F и х,
можно найти коэффициент жесткости k по формуле k = F/ х.
ХОД РАБОТЫ:
Закрепите динамометр в штативе на большой высоте.
Подвешивая различное число грузов (от 1 до 3-х), вычислите для каждого случая соответствующее значение F=mg, а также измерьте соответствующее удлинение пружины х.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
№ опыта
m, кг
mg, Н
х, см
1
0,1
2
0,2
3
0,3
Начертите оси координат х и F, выберите удобный масштаб и нанесите полученные экспериментальные точки.
F,Н
0 х, см
Оцените (качественно) справедливость закона Гука для данной пружины: находятся ли экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.
Запишите сделанный вами вывод.
Вычислите коэффициент жесткости по формуле k = F/ х, используя результаты опыта № 3 (это обеспечивает наибольшую точность).
Запишите вывод: что вы измеряли, и какой получен результат.
Дополнительное задание: решите задачу.
Если пружина изменила свою длину на 6 см под действием груза массой 4 кг, то как бы она растянулась под действием груза массой 6 кг?
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и
Учебник ФИЗИКА, 10 кл. авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §15, стр.108-115
Лабораторная работа № 3
«Измерение относительной влажности воздуха»
Цель работы: научиться определять влажность воздуха.
Оборудование: термометр, стакан с водой, кусочек ткани, психрометрическая таблица.
Теоретическая часть.
Влажность воздуха можно измерить с помощью одного термометра. Вначале измеряют термометром температуру воздуха. Затем кончик термометра обматывают тканью, смоченной в стакане с водой, кладут на несколько минут (10-15 мин.) в сторонку и снимают показания влажного термометра. Если водяной пар в воздухе не насыщен, то вода из ткани будет испаряться и показания «влажного» термометра будут меньше, чем сухого. Чем интенсивнее испаряется вода, тем ниже показания «влажного» термометра. По разнице показаний двух термометров можно измерить влажность воздуха. С этой целью составляются психрометрические таблицы, с помощью которых находят конкретные значения относительной влажности воздуха.
Ход работы.
В начале урока измеряют температуру сухого термометра, записывают в таблицу.
Намочить в стакане с водой кусочек ткани и обмотать ею кончик термометра. Отложить термометр в сторону и, выждав минут 10 снять показания «влажного» термометра. Записать в таблицу.
Найти разность показаний сухого и «влажного» термометров.
С помощью психрометрической таблицы определить относительную влажность воздуха.
tсух,
·С
tвлаж,
·С
·t,
·С
·,%
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.
Выполните задание: ознакомьтесь с устройством приборов для измерения влажности воздуха и письменно ответьте на вопросы (текст вопросов не переписывать):
Почему испаряясь, жидкость, понижает свою температуру?
При каких условиях термометры психрометра будут показывать оди наковую температуру?
Как повысить влажность воздуха в комнате?
Как объяснить образование росы и тумана?
Как с помощью психрометра определить относительную влажность воздуха?
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и
Учебник ФИЗИКА, 10 кл. авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, Ф-10, § 44(1-2), §45(1-4)
ПСИХРОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА для определения относительной влажности воздуха
Показания сухого
Разность показаний сухого и влажного термометров
термометра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
100
81
63
45
28
11
-
-
-
-
-
1
100
83
65
48
32
16
-
-
-
-
-
2
100
84
68
51
35
20
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·29
100
93
85
79
72
66
60
54
49
43
38
30
100
93
86
79
73
67
61
55
50
44
39
Лабораторная работа № 4
«Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»
Цель работы: экспериментально определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Оборудование: весы учебные, разновес (можно мензурку), клин измерительный, пипетка, штангенциркуль, стакан с водой, стакан химический.
Теоретическая часть: расчеты показывают, что отрыв капли воды от пипетки происходит при выполнении равенства mg =
·
·d, где m – масса капли,
· – коэффициент поверхностного натяжения воды, d – внутренний диаметр пипетки. Отсюда
mg
·
·=
·d
Для повышения точности измеряют массу М нескольких капель: М=m
·n, где n- число капель. Тогда расчетная формула принимает вид:
Мg
·=
n
·d
ХОД РАБОТЫ
С помощью измерительного клина и штангенциркуля измерьте внутренний диаметр пипетки d.
Накапайте в пустой стакан 100-200 капель воды и с помощью весов (или мензурки) определите массу накапанной воды М.
Вычислите
·.
Определить погрешности:
· = |
·табл
·
· |
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Диаметр, d
Число капель, n
Масса капель, М
Коэффициент
·
м
кг
Н/м
Запишите вывод: что вы измеряли, и какой получен результат.
Письменно ответить на вопросы (текст вопросов не переписывать):
Дать определение коэффициента поверхностного натяжения и единиц его измерения?
Как зависит коэффициент поверхностного натяжения от температуры?
Как определить длину внутренней окружности отверстия?
Какая сила удерживает каплю на трубке?
Какая сила заставляет каплю оторваться?
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций
Лабораторная работа № 5
«Определение удельного сопротивления проводника»
Цель работы: научиться вычислять удельное сопротивление проводника и находить материал, из которого выполнен проводник.
Оборудование: источник тока, резистор, амперметр, вольтметр, соединительные провода, ключ замыкания тока, измерительная линейка.
Теоретическая часть: Для выполнения работы необходима проволока из материала с большим удельным сопротивлением. Сопротивление - основная электрическая характеристика проводника. Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров.
13 EMBED Equation.DSMT4 1415 , S =
·d2/4, где d – диаметр проводника,
· – коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника, называется этот коэффициент удельным электрическим сопротивлением. Из этой формулы следует
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Сопротивление проводника находят, используя закон Ома для участка цепи
13 EMBED Equation.DSMT4 1415.
Длину проводника можно определить, зная диаметр поперечного сечения катушки, на которую намотана проволока. Этот диаметр определяется простым измерением его измерительной линейкой. Определяя длину одного витка, и зная число витков провода, определяется длина всей проволоки по формуле:
·=
· DN
Подставляя в формулу для вычисления удельного сопротивления все полученные величины для R, S,
·, находим окончательно:
U·d2
·=
4I· D·N
Ход работы.
Зарисуйте в тетради схему электрической цепи для измерения удельного сопротивления проводника.
Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, проволоку,
амперметр и ключ.
Параллельно проволоке подключите вольтметр.
Замкнув ключ, измерьте силу тока I в цепи и напряжение U на концах проволоки.
Найдите на панели значения диаметра проволоки и числа витков.
Измерьте диаметр катушки.
Занесите все данные в таблицу:
Диаметр
проволоки, м
Диаметр
катушки,
м
Сила тока,
А
Напряжение,
В
Число витков
Удельное
сопротив-
ление
Ом
· м
Рассчитайте удельное сопротивление проводника и результат занесите в таблицу.
Запишите вывод: что вы измеряли, и какой получили результат.
Вопросы для самоконтроля:
Содержание настоящей работы.
Для чего необходимо знать удельное сопротивление проводника?
От чего зависит удельное сопротивление проводника?
Длину и диаметр проводника увеличили в два раза. Как изменится сопротивление проводника?
Зависит ли сопротивление катушки, изготовленной из медного провода, от величины приложенного к ней напряжения?
Какими опытными и конструктивными данными необходимо располагать, чтобы определить длину мотка провода, не разматывая его?
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и
Учебник ФИЗИКА, 10 кл., ч. 2 авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §57 (п. 1-4).
Лабораторная работа №6
«Изучение закона Ома для участка цепи»
Цель работы: исследовать зависимость силы тока от напряжения на участке цепи и от сопротивления этого участка
Оборудование:
1) амперметр,
2) вольтметр,
3) источник питания,
4) резистор,
5) реостат,
5) провода соединительные,
6) выключатель.
Подготовительные вопросы.
От чего зависит сила тока в цепи?
Как включается в цепь: а) амперметр; б) вольтметр?
Единицы измерения силы тока, напряжения?
Ход работы
Работа делится на две части.
I. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи.
Определите цену деления амперметра и вольтметра
Амперметр ц.д.=
Вольтметр ц.д.=
Собрать электрическую цепь по схеме.
Замкнуть цепь и при помощи реостата изменять напряжение на резисторе
( четыре раза).
Измерить соответственно силу тока во всех случаях. Результаты измерений занести в таблицу.
(Сопротивление участка постоянное.)
Напряжение U, В
Сила тока I, А
По результатам измерений построить график зависимости силы тока от напряжения.
Сделать вывод.
II. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи.
Собрать цепь по схеме 1, включив в нее резистор № 1(сопротивление 5 Ом)
При помощи реостата установить на концах участка напряжение 2В.
Измерить силу тока в цепи.
Повторить опыт с резистором № 2 (сопротивление 10.Ом), устанавливая при помощи реостата напряжение 2В.
Соедините два резистора последовательно (сопротивление 15Ом) и снова проведите измерения силы тока при том же значении напряжения 2В.
Результаты измерений занести в таблицу.
Постоянное напряжение U = 2В.
Сопротивление участка R, Ом
1
2
3
Сила тока I, А
Построить график зависимости силы тока от сопротивления участка при постоянном напряжении.
Сделать вывод о зависимости силы тока от сопротивления.
Сделать вывод о том, соответствуют ли результаты работы закону Ома для участка цепи.
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и учебник ФИЗИКА, 10 кл., ч. 2 авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §57
Лабораторная работа № 7
«Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»
Цель работы: проверить справедливость законов электрического тока для последовательного и параллельного соединения проводников.
Оборудование: выпрямитель, амперметр, вольтметр, соединительные провода, элементы планшета: ключ, постоянные резисторы R1 и R2 .
Теория:
Запишите законы электрического тока для последовательного соединения проводников в таблицу:
Сила тока
Напряжение
Сопротивление
Запишите законы электрического тока для параллельного соединения проводников в таблицу:
Сила тока
Напряжение
Сопротивление
Проведение эксперимента и обработка результатов:
Соберите электрическую цепь (рис.1) и с помощью реостата установите стрелку амперметра на определенное деление.
Рис. 1
Измерьте вольтметром напряжение в общей цепи и на отдельных потребителях. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
Сила электрического тока I в цепи
Напряжение на резисторе
Сопротивление резистора
U1
U2
Uобщ
R1
R2
Rобщ
Rобщ
Соберите электрическую цепь (рис.2) и с помощью реостата установите стрелку вольтметра на определенное деление шкалы.
Рис. 2
Измерьте поочередно амперметром силу электрического тока в общей цепи и в цепях отдельных потребителей
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
Напряжение U на резисторе
Сила электрического
тока в цепи
Сопротивление резистора
I1
I2
Iобщ
R1
R2
Rобщ
Rобщ
Проведите расчеты по результатам эксперимента.
На основании проведенных опытов, сделайте вывод о том, выполняются ли законы электрического тока для последовательного и параллельного соединений проводников.
Отчет о лабораторной работе должен содержать
Тему работы
Цель работы
Перечень используемого оборудования
Теорию (заполненные таблицы)
Схемы соединений проводников
Таблицы с результатами измерений и вычислений
Расчеты
Выводы
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и учебник ФИЗИКА, 10 кл., ч. 2 авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §57, п. 4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
« Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»
Цель работы: Научиться экспериментальным путем определять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оборудование: Источник тока, амперметр, вольтметр, резисторы, ключ замыкания тока, соединительные провода.
Теоретическая часть.
Для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока собирают электрическую цепь, схема
которой показана на рисунке 1.
К источнику тока подключают амперметр, сопротивление и ключ, соединение последовательно. Кроме того, непосредственно к выходным гнездам источника подключают еще и вольтметр.
ЭДС измеряют по показанию вольтметра при разомкнутом ключе. Этот прием определения ЭДС основан на следствии из закона Ома для полной цепи, согласно которому при бесконечно большом сопротивлении внешней цепи напряжения на зажимах источника равно его ЭДС.
Для определения внутреннего сопротивления источника замыкают ключ К. При этом в цепи можно условно выделить два участка: внешний (тот, который подключен к источнику) и внутренний (тот, который находится внутри источника тока). Поскольку ЭДС источника равна сумме падения напряжения на внутреннем и внешнем участках цепи:
13 QUOTE 1415, то 13 QUOTE 1415 (1)
По закону Ома для участка цепи 13 QUOTE 1415 (2). Подставив равенство (2) в (1) получают: 13 QUOTE 1415, откуда 13 QUOTE 1415 (3)
Следовательно, чтобы узнать внутреннее сопротивление источника тока, необходимо предварительно определить его ЭДС, затем замкнуть ключ и измерить падение напряжения на внешнем сопротивлении, а также силу тока в нем.
Ход работы
Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
13 QUOTE 1415B
13 QUOTE 1415,B
I,A
r, Ом
Начертите схему в тетради для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника.
После проверки схемы соберите электрическую цепь. Ключ разомкните.
Измерьте величину ЭДС источника.
Замкните ключ и определите показания амперметра и вольтметра.
Вычислите внутреннее сопротивление источника.
Сделайте вывод: Что вы измеряли, и какой получили результат.
После выполнения лабораторной работы студент должен:
Знать: понятия внешнего и внутреннего сопротивления участка цепи, электродвижущая сила источника тока, закон Ома для участка цепи и для всей цепи.
Уметь: находить ЭДС источника тока, пользоваться измерительными приборами, по заданной схеме собирать простейшие электрические цепи
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и учебник ФИЗИКА, 10 кл., ч. 2 авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §59
Лабораторная работа № 9
«Исследование полупроводникового диода»
Цель работы: исследовать зависимость силы тока в полупроводниковом диоде от величины и полярности приложенного к нему напряжения.
Оборудование: выпрямитель, вольтметр, миллиамперметр, соединительные провода, элементы планшета: ключ, резистор R2 , переменный резистор R п , диод Д1 .
Полупроводниковый диод обладает свойством пропускать ток в прямом направлении и практически не пропускает ток в обратном направлении.
Выполнение работы:
Для снятия прямого тока, протекающего через диод, используйте схему, показанную на рисунке 1.
Рис. 1
Замкните ключ, и, изменяя напряжение при помощи потенциометра, определите силу тока, протекающего через диод миллиамперметром.
Результаты измерений, полученные при снятии прямой ветви вольтамперной характеристики, занесите в таблицу:
U, В
I, мА
Постройте график зависимости силы тока от напряжения при прямом включении диода.
I, мА
0 U, В
Соберите схему по рисунку № 2 для снятия обратной ветви вольтамперной характеристики диода. При подаче на диод напряжений в обратной полярности его сопротивление резко возрастает. Чтобы уменьшить погрешность измерения силы тока, вольтметр в этом случае подключают непосредственно к потенциометру. Добавочный резистор здесь не нужен, поскольку значение силы тока невелико при любом значении напряжения.
Изучение обратного тока, протекающего через диод, произведите на качественном уровне (значения силы тока не нужно снимать)
Рис. 2
Сравните результаты, полученные при прямом и обратном включении диода и сделайте вывод о том, как влияет полярность приложенного к диоду напряжения на силу тока через диод.
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и учебник ФИЗИКА, 10 кл., ч. 2 авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §60 (п. 1-2)
Лабораторная работа № 10
«Определение ускорения свободного падения при помощи маятника»
Цель работы: экспериментально определить ускорение свободного падения при помощи маятника
Оборудование: часы с секундной стрелкой, измеритель ная лента, груз с крючком, нить, штатив с муфтой и кольцом.
Теоретическая часть.
В работе используется простейший маятниковый при бор груз на нити. При малых размерах груза по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебания равен
13 EMBED Equation.3 1415
Для увеличения точности измерения периода нужно из мерить время t достаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период
T=t/N
и ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле
13 EMBED Equation.3 1415
Проведение эксперимента
1. Установить на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и подвесить к нему груз на нити. Груз должен висеть на расстоя нии 12 см от пола.
2. Измерить лентой длину l маятника.
3. Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 58 см. Причём угол отклонения нити от вертикали при колебаниях груза не должен быть слишком велик (до 5-7 градусов), иначе формула для определения ускорения свободного падения перестаёт быть верной.
4. Измерить в нескольких экспериментах время t 20 колебаний маятника и вычислить tcp: 13 EMBED Equation.3 1415
где n число опытов по измерению времени. Результаты занести в таблицу.
№ опыта
,м
t, с
tср., с
N
g, м/с2
· %
1
2
5. Вычислить ускорение свободного падения по фор муле
13 EMBED Equation.3 1415
6. Определить относительную погрешность полученного результата
·:
(g изм – g)100%
· = g
где gизм – величина ускорения свободного падения, определенная по результатам проделанной работы, g – значение, взятое из справочника (9,8 м/с2)
7. Сделайте вывод: что вы измеряли, и какой получен результат.
8. Дополнительное задание: Как измерить свой рост с помощью математического маятника?
Пользоваться измерительной лентой запрещается!
Воспользуйтесь формулой 13 EMBED Equation.3 1415
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и
Учебник ФИЗИКА, 11 кл. авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §10(1)
Лабораторная работа № 11
«Определение показателя преломления стекла»
Цель работы: Определить показатель преломления стекла с помощью плоскопараллельной пластинки.
Теоретическая часть:
Метод измерения показателя преломления с помощью плоскопараллельной пластинки основан на том, что луч, прошедший плоскопараллельную пластинку, входит из нее параллельно направлению падающего луча. Показатель преломления стекла определяется на основании закона преломления света:
Sin
·
n =
Sin
·
· и
· – соответственно угол падения и угол преломления светового луча.
Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка, булавки, линейка, транспортир.
ХОД РАБОТЫ.
Положите стеклянную пластинку на лист бумаги примерно посередине.
Произвольно разместите по одну сторону пластинки две булавки – 1 и 2 (см. рисунок 1). Они будут отмечать направление падающего луча.
3.Третью булавку воткните так, чтобы, если смотреть сквозь пластинку, она закрывала первые две.
4. Уберите булавки, обведите пластинку и в местах проколов листа бумаги булавками поставьте точки.
Начертите падающий АО и преломленный ОD лучи (см. рисунок 2).
По перпендикуляру к пластине отмерьте одинаковые расстояния
ОВ = ОС.
Опустите из точек В и С перпендикуляры АВ и СD на лучи.
Измерьте АВ и СD и вычислите показатель преломления стекла.
АВ СD Sin
· АВ
· ОС
Sin
· = ; Sin
· = , n = =
ОВ ОС Sin
· ОВ( СD
АВ
п =
СD
Можно измерить углы транспортиром и проверить полученный
результат.
Повторить опыт и расчеты, изменив угол падания
·.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
№
опыта
АВ, мм
СD, мм
n
1
2
Запишите вывод: что вы измеряли, и какой получен результат.
Контрольные вопросы:
Сформулируйте закон отражения света.
Сформулируйте закон преломления света.
Луч переходит из оптически более плотной в оптически менее плотную среду. Какой угол больше: падения или преломления?
Какой показатель преломления называют абсолютным? Относительным?
Приведите примеры использования законов отражения и преломления в оптических приборах, с которыми вам приходиться встречаться в повседневной практике?
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и учебник ФИЗИКА, 11 кл., авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §18
Лабораторная работа № 12
«Изучение интерференции и дифракции света»
Цель работы: пронаблюдать и описать явления при прохождении света через два пленочных поляроида, при падении света на нить малого диаметра и на две узкие щели, расположенные близко друг к другу.
ВНИМАНИЕ! При работе с лазерным источником света НЕЛЬЗЯ направлять его в глаза!
Оборудование: лазерный источник света и светодиодный в одном корпусе, оправка для крепления источника света, стойка для укрепления источника света, поляроиды в рамках (2 шт.), оправка с тонкой нитью (медная проволока), оправка с двумя щелями, стойки для укрепления рамок с поляроидами, оправки с нитью и оправки со щелями.
Ход работы.
Соберите оптическую систему (рис.1а), установив на оптическую скамью держатель с диодным источником света, собирающую линзу №2 с большим фокусным расстоянием, стойки с круглыми вставками для держателей рамок с поляроидами и экран на держателе. Выбор из двух линз линзы с большим фокусным расстоянием осуществляется по расстоянию до изображения от удаленного источника (лампы на потолке, рис.1б)
Включите диод, повернув корпус внутри оправки на 90°, и закрепите источник в держателе. Переместите собирающую линзу так, чтобы световое пятно по размеру соответствовало размеру первого поляроида, и приблизьте экран на расстояние 5 см от второго держателя для поляроидов (рис.1).
а) б)
Рис. 1
Добейтесь, чтобы на экране наблюдалось светлое пятно равномерной освещенности. Вставьте второй поляроид во второй держатель. Обратите внимание на яркость пятна на экране. Поверните второй поляроид на 90° и сравните яркость пятна на экране при двух положениях поляроида.
Выньте второй поляроид из держателя и, оставляя его в пучке света, идущего к экрану, медленно поворачивайте вокруг оси, проходящей перпендикулярно пленочному поляроиду на 360°. Опишите наблюдаемые изменения яркости пятна на экране в тетради.
Выньте источник света из стойки. Погасите светодиодный источник света и зажгите лазерный, сместив корпус источника относительно оправки и повернув его на 90° вокруг продольной оси. Укрепите включенный лазерный источник света на стойке.
Уберите один держатель с поляроидом с оптической скамьи, а во второй вставьте оправку с тонкой нитью (рис.2а)
а) б)
Рис.2
Сдвиньте держатель с нитью ближе к экрану и, смещая источник света с оправкой относительно держателя, добейтесь того, чтобы луч лазера попадал в середину нити, идущей поперек оправки, и перекрывал его.
Перемещая держатель с нитью к линзе, наблюдайте за видом тени от нити на экране в ходе такого перемещения. Если нить уходит из светового пучка, меняйте положение лазерного источника света в держателе.
Выключите лазерный источник света и опишите наблюдаемые на экране явления. Зарисуйте форму тени в случае, когда нить близка к экрану и когда близка к линзе.
Замените оправку с нитью на оправку с двумя щелями, нанесенными на зеркальное покрытие (рис.26), включите лазерный источник света и добейтесь, чтобы пучок лазерного света перекрывал обе щели. Опишите наблюдаемую на экране картину и зарисуйте ее.
Соотнесите наблюдаемые явления с дифракцией, интерференцией и поляризацией световых волн и внесите названия этих явлений в соответствующие описания явлений в тетради. Нарисуйте схемы установок для наблюдения этих явлений, подпишите названия установок и детали оптических схем.
При подготовке к лабораторной работе необходимо использовать конспекты лекций и учебник ФИЗИКА, 11 кл., авт. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, §22, 23, 25
13 PAGE \* MERGEFORMAT 142215
R
Рис. 1
+
V
А
Рисунок 1Root Entry