Содержание лабораторных работ согласно новому ФГОС
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
областное государственное бюджетное образовательное учреждение
ШУЙСКИЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ
Ф И З И К А
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ШУЯ 2015г
СПИСОК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.
№ 1 «Изучение движения тела по окружности под действием
сил упругости и тяжести» ...5
№ 2 «Изучение закона сохранения механической энергии» 7
№ 3 «Наблюдение зависимости скорости диффузии в жидкости
от температуры» ..8
№ 4 «Расчет скорости теплового движения молекул» ..9
№ 5 «Проверка изотермического процесса» .10
№ 6 «Наблюдение понижения температуры жидкости
при её испарении» ..11
№ 7 «Определение относительной влажности воздуха
с помощью психрометра» .12
№ 8 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления
источника тока» ....14
№ 9 «Определение мощности лампочки накаливания» ......16
№ 10 «Наблюдение действия магнитного поля на ток» ..17
№ 11 «Наблюдение и анализ явления электромагнитной
индукции» ...18
№ 12 «Определение ускорения свободного падения
с помощью маятника» 19
№ 13 «Исследование характера движения маятника» 20
№ 14 «Определение показателя преломления стекла» ...23
№ 15 «Изучение закона преломления света» ..24
№ 16 «Наблюдение и объяснение полного отражения света» ..25
№ 17 «Определение фокусного расстояния и оптической
силы линзы» 26
№ 18 «Определение световой волны света с помощью
дифракционной решетки» ..28
№ 19 «Изучение треков частиц по готовым фотографиям» ...29
№ 20 «Вычисление отношения заряда частицы к её массе
по фотографиям трека» ..31
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
«Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести»
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности
Оборудование: Штатив с муфтой и лапкой; динамометр; линейка; шарик на нити; секундомер; лист с окружностью радиусом 0, 25 м; разновесы
Краткая теория
Сила притяжения, действующая со стороны Земли на все тела, называется силой тяжести FT = m g (m -масса тела (кг), g -ускорение свободного падения (м/с2))
Сила упругости – это сила, возникающая в результате деформации тела и направленная в сторону, противоположную перемещениям частиц тела при деформации Fy= k x (k -жесткость тела (Н/м), x -удлинение тела (м))
Fy
Fy
F
FT
FT
Рис. 1. Сила тяжести и сила упругости уравновешивают друг друга, равнодействующая сила равна нулю, ускорение шара равно нулю. Шар не движется.
Рис. 2. Шар смещен из положения равновесия, равнодействующая сил отлична от нуля и направлена к положению равновесия
Связь между силой и ускорением установил И. Ньютон, 2-ой закон:
F= m a Действующая на тело сила определяет изменение скорости тела, т.е. его ускорение.
При движении тела по окружности, на него действуют силы, за счет которых у тела появляется ускорение – центростремительное, которое можно вычислить по формулам a= 4
·2 R / T2 (R –радиус окружности (м), T – период обращения (с))
a= g R / h (h – длина нити (м))
ХОД РАБОТЫ
Определяем на весах массу шарика m, измеряем высоту нити маятника h
Вызываем вращение шарика вдоль начерченной окружности
Измеряем время t, за которое будет совершено N=40 оборотов шарика
Расчитываем период обращения шарика T=
·t / N
Рассчитываем модуль центростремительного ускорения по формулам
a1= 4
·2 R / T2
a2= g R / h
С помощью динамометра оттягиваем шарик горизонтально на расстояние 0, 25 м (на радиус круга) и измеряем составляющую силы упругости F1 = ____ H Рассчитываем модуль центростремительного ускорения по формуле а3 = F1/ m
Результаты заносим в таблицу
m
кг
R
м
h
м
N
·t
с
T
с
a1
м/с
a2
м/с
a3
м/с
8. Рассчитываем среднее арифметическое значение модуля центростремительного ускорения
аср= (а1+а2+а3)/3
9. Вывод
Контрольные вопросы
- дайте характеристику движения тела по окружности
назовите силы, которые действуют на тело
куда направлено центростремительное ускорение
поясните формулу для центростремительного ускорения
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10, 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
«Изучение закона сохранения механической энергии»
Цель работы: рассчитать потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнить два значения потенциальной энергии системы
Краткая теория
Используя учебный материал §§ 28-31 Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002 вспомни понятия и определения:
потенциальной энергии
закона сохранения энергии
формулы потенциальной энергии
единицы измерения потенциальной энергии
какие тела обладают потенциальной энергией?
ХОД РАБОТЫ
Известны
вес груза Р,
максимальное удлинение пружины динамометра
·l,
путь, пройденный падающим шариком S,
сила растяжения (упругости) пружины F
Необходимо рассчитать
- потенциальную энергию системы перед падением
Ер1 = Р S
потенциальную энергию системы послед падения шарика (упруго деформированной пружины)
Ер2 = F
·l / 2
3. Данные заносим в таблицу
Р
Н
·l
м
S
м
F
Н
Ер1
Дж
Ер2
Дж
0,2
0,055
0,310
2,2
4. Вывод
Контрольные вопросы:
Дай определение и формулировку
потенциальной энергии
закона сохранения энергии
Запиши
формулу потенциальной энергии
единицу измерения потенциальной энергии
какие тела обладают потенциальной энергией?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10, 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
«Наблюдение зависимости скорости диффузии в жидкости от температуры»
Цель работы: на основе экспериментальных наблюдений сделать вывод о взаимосвязи скорости перемешивания (проникновения) веществ в друг друга от температуры
Оборудование:
Пробирки с водой – 2 шт
Пробирка с кристаллами перманганата калия, закрытая пробкой
Стакан, спиртовка, спички
Краткая теория
Диффузия – это явление проникновения молекул одного вещества в межмолекулярное пространство другого вещества. С увеличением температуры увеличивается кинетическая энергия молекул, и они начинают быстрее двигаться
ХОД РАБОТЫ
Бросаем в каждую пробирку кристаллик марганцовки
Наливаем равное количество воды
Нагреваем одну пробирку
Наблюдаем и описываем увиденное
Вывод
Контрольные вопросы:
почему в одной из пробирок вода окрашивалась сильнее?
Какие теоретические положения по молекулярной физике подтверждает данный эксперимент?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10, 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
«Расчет скорости теплового движения молекул»
Цель работы: Научиться решать экспериментальные задачи на измерение модуля средней квадратичной скорости теплового движения молекул газа.
Оборудование: 1. Термометр
2. Таблица «Периодическая система химических элементов
Д.И. Менделеева»
Краткая теория
Немецкий физик Отто Штерн в 1920 г. экспериментальным путем измерил скорость движения отдельных молекул серебра в газе. Они испарялись с проволоки, при пропускании через неё тока. Его опыт подтвердил справедливость молекулярно-кинетической теории газов.
ХОД РАБОТЫ
Воздух состоит из молекул азота и углекислого газа. Определим модуль средней квадратичной скорости теплового движения молекул этих газов.
Измеряем температуру воздуха в классе на уровне стола. Т= 0С = К
Используя таблицу Д.И. Менделеева определяем молярные массы: МN = 28
·10-3 кг/ моль МСО2 = 44
·10-3 кг/ моль
Вычисляем модуль средней квадратичной скорости теплового движения молекул газа по формуле:
· =
· 3 k NA T / M
где, k- постоянная Больцмана = 1,38
·10-23 Дж/ К,
NA=постоянная Авогадро = 6,02
·1023 моль-1
·n =
·CO2 =
Вывод
Контрольные вопросы:
оцените значение скоростей вычисленных молекул
почему мы не сразу чувствуем запах «капельки» духов, пролитой в комнате?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10, 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
«Проверка изотермического процесса»
Цель работы: Экспериментальным путем проверить закон Бойля-Мариотта, при котором при постоянной температуре t=const произведения давления на объем в первом состоянии газа равно произведению давления на объем во втором состоянии газа (P1V1=P2V2)
Оборудование: цилиндр переменного объема (сильфон),
мановакууметр
Краткая теория
Уравнение PV=const при t=const было получено из эксперимента в 1662 г. английским физиком Робертом Бойлем и в 1676 г. французским физиком Эдмом Мариоттом. Поэтому это уравнение называют законом Бойля-Мариотта.
Примечание. Объем воздуха в сильфоне измеряется в условных единицах по шкале, укрепленной сбоку прибора (1 деление равно условной единице или
равно 15 мм). Указателем для отсчета служит торец верхней крышки цилиндра.
ХОД РАБОТЫ
Открыв второй кран на колонке мановакууметра, растягиваем сильфон до 10 у.е., уравновешиваем давления.
Закрываем второй кран. Уменьшаем объем воздуха в сильфоне на одно деление, пропорционально изменению его высоты. Наблюдаем за показаниями манова-кууметра.
Результаты заносим в таблицу
№ опыта
V
(у.е.)
Р
(кгС/см2)
·V=V1-V2
(у.е.)
·Р=Р1-Р2
(кгС/см2)
·Р
·
·V
0
10
-
-
-
-
1
9
1
-
-
2
8
1
3
7
1
4
6
1
5
5
1
Вывод
Контрольные вопросы:
- какой процесс называется изотермическим?
какую зависимость величин установили физики Бойль и Мариотт?
каким графиком изображается данная зависимость?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
«Наблюдение понижения температуры жидкости при её испарении»
Цель работы: используя метод наблюдения, научиться анализировать увиденное, и делать правильный вывод о зависимости температуры жидкости от её испарения.
Оборудование:
1. Термометр
2. Стакан с водой
3. Кусок марли
Краткая теория
Испарение – это процесс, при котором молекулы с большими кинетическими энер-гиями покидают поверхность жидкости. Процесс испарения зависит от площади испаряемой жидкости, температуры (чем она выше, тем быстрее будет происходить испарение) и от ветра (он «отводит» молекулы, испарившиеся из жидкости, с её поверхности и процесс испарения убыстряется)
ХОД РАБОТЫ
1. Снимаем показания термометра t = 0 С. Эта температура окружающего воздуха.
2. Смачиваем кусок марли в воде и обматываем им резервуар термометра.
Снимаем показания термометра. Это температура влажной марли tм = 0 С.
3. Для ускорения процесса испарения совершаем «махательные» движения термометром с марлей в течении нескольких минут.
4. Измеряем температуру tм = 0 С
5. Вывод
Контрольные вопросы:
объясните принцип работы термометра
чем отличается процесс испарения от кипения?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
«Определение относительной влажности воздуха с помощью психрометра»
Цель работы: практическим способом научиться определять относительную влажность воздуха в аудитории с помощью психрометра
Оборудование: Психрометр
Краткая теория:
Для количественной оценки влажности воздуха используют следующие характеристики:
1. Абсолютную влажность воздуха. Измеряют парциальным давлением – давление, которое производил бы водяной пар, при отсутствии всех других газов Р (Па), или по другому количество водяного пара в атмосфере
Если температура низка, то данное количество водяного пара в воздухе может оказаться близким к насыщению, воздух будет сырым. При более высокой температуре то же количество водяного пара далеко от насыщения, воздух – сухой.
Для суждения о степени влажности важно знать, близок или далек водяной пар, находящийся в воздухе от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности
· – ведь она дает более ясное представление о степени влажности воздуха.
2. Относительной влажностью воздуха называется отношение парциального давления Р водяного пара к давлению насыщенного пара Р0 (или к количеству водяного пара, необходимого для насыщения воздуха) при той же температуре, выраженное в процентах.
3. Точка росы. Ненасыщенный пар превращается в насыщенный при понижении температуры. Температура, при которой воздух в процессе своего охлаждения становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы. При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация водяных паров, появляется туман, выпадает роса.13INCLUDEPICTURE \d "http://files.1september.ru/festival/articles/310866/img13.gif"1415
ХОД РАБОТЫ
Наливаем воду в стеклянный сосуд для увлажненного термометра.
Снимаем показания сухого и увлажненного термометра.
t с=
t у=
Относительную влажность воздуха находим по таблице психрометра следующим образом:
а) находим разность показаний двух термометров
· t = tc-ty
· t=
б) по шкале: разность показаний термометров находим полученное значение,
а по шкале: показания сухого термометра находим измеренное значение.
в) на пересечение этих значений находим относительную влажность воздуха в (%).
· = %
Вывод
Контрольный вопрос. Когда разность показаний сухого и влажного термометра больше: в сухую или влажную погоду?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
«Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»
Цель работы: Проверить закон Ома для полной цепи; измерить ЭДС и внутреннее сопротивления источника тока
Оборудование: Источник тока, реостат, ключ, соединительные провода,
амперметр, вольтметр
Краткая теория:
Закон Ома: Сила тока I в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе (ЭДС)
· источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего R и внутреннего r участков цепи.
I=
ХОД РАБОТЫ
Собираем цепь по схеме:
Измеряем ЭДС
· [В] источника при разомкнутом ключе. Значение записываем в таблицу.
Замыкая цепь, измеряем I в цепи по амперметру, а U на внешнем участке цепи по вольтметру, при разных R. Экспериментальные данные записываем в таблицу.
· (В)
R (Ом)
U (В)
I (A)
Строим график зависимости U(I) (на всю страницу)
U(В)
I(A)
График продолжаем до пересечения с осью I, находим чему равно Imax =
5. Вычисляем внутреннее сопротивление источника r
r =
· /I max
6. Вывод
Контрольные вопросы:
если на приборе две шкалы измерения, как определить по какой необходимо снимать показания?
как определить цену деления прибора?
чем отличается снятие показаний величин ЭДС и напряжения по вольтметру?
что такое полное сопротивление цепи?
какие элементы полной цепи обладают внутренним и внешним сопротивлением?
объясните зависимость величин в законе Ома
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
«Определение мощности лампочки накаливания»
Цель работы: Повторить практические навыки по снятию значений силы тока и
напряжения по приборам и на их основе научиться вычислять мощность
тока электрической лампы
Оборудование: Амперметр, вольтметр, источник питания, ползунковый реостат,
лампочка на подставке, ключ замыкания тока, часы с секундной стрелкой, соединительные провода
Краткая теория:
Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока A=
·qU=IU
·t=I2R
·t
Мощность электрического тока равна отношению работы тока А ко времени , за которое эта работа совершена
P=A/
·t=IU=I2R=U2/R
ХОД РАБОТЫ
Собираем установку по схеме:
А
Замыкаем цепь и регулируя яркость лампочки реостатом, добиваемся значения напряжения U = 4 В
В течении времени t =10 сек. измеряем силу тока. Результаты заносим в таблицу:
№ п/п
·t
(сек.)
U
(В)
I
(A)
A = IU
·t
(Дж)
P = IU
(Вт)
4. Вывод:
Контрольные вопросы:
К чему приведет работа электрического поля, если на участке цепи под его действием не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ
объясните зависимость величин в формулах работы тока и мощности тока
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
«Наблюдение действия магнитного поля на ток»
Цель работы: Убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие
Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, соединительные провода, магнит полосовой
Краткая теория:
В 1831 г. Майк Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое впоследствии легло в основу устройства генераторов всех электростанций мира, превращающих механическую энергию в энергию электрического тока.
Явление электромагнитной индукции- это явление возникновения электрического тока в проводящем контуре, при изменении числа линий магнитного поля, пронизывающего его. Ток, который наводится магнитным полем в проводящем контуре, называется индукционным. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникает индукционный ток.
ХОД РАБОТЫ
1. Собираем цепь по схеме
2. Располагаем магнит под различными углами и меняем его полюса. Наблюдаем за движением катушки-мотка.
3. Поясняем поведение катушки-мотка с током в однородном поле
4. Вывод
Контрольные вопросы:
- назовите примеры, где используется явление электромагнитной индукции;
- объясните главное условие, при котором возникает явление электромагнитной индукции
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
“Наблюдение и анализ явления электромагнитной индукции”
Цель работы: пронаблюдать и понять явление электромагнитной индукции.
Оборудование: гальванометр, катушка индуктивности, магнит полосовой, соединительные провода
Краткая теория
Материал о явлении электромагнитной индукции вспомни, прочитав § 1, стр. 4- 6 учебника Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
ХОД РАБОТЫ
1. Подключаем катушку к гальванометру
2. Выполняем следующие действия
2.1. Вводим северный полюс магнита в катушку
2.2. Останавливаем магнит на несколько секунд
2.3. Удаляем магнит из катушки (приблизительно с такой же скоростью)
2.4. Аналогичные действия проводит с южным полюсом
3. Описываем наблюдаемые явления
4. Вывод
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
«Определение ускорения свободного падения с помощью маятника»
Цель работы: научиться опытным путём определять и с помощью формул
рассчитывать ускорение свободного падения
Оборудование:
Шарик (груз)
Нить шёлковая
Штатив
Часы, линейка
краткая теория
Вид механического движения – колебания часто встречаются в природе и технике.
Механическое колебание - движение тела, повторяющиеся точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени.
Материал о математическом маятнике и его характеристиках вспомни, прочитав § 37, стр. 116 учебника Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
ХОД РАБОТЫ
1. Измеряем длину нити маятника l= м
2. Отклонив шарик от положения равновесия на 4-8 см возбуждаем механические колебания
3. За время t=60 сек считаем число периодов Т по формуле T= t/ n , где n – число полных колебаний. Делаем три измерения и находим среднее значение периода колебаний по формуле: T = T1+ T2+ T3 / 3
4. Считаем ускорение свободного падения по формуле:
g=
5. Данные заносим в таблицу:
l
(м)
Хм
(см)
t
(сек)
n
T
(сек)
T
(cек)
g
(м/с2)
1
8
60
0,5
4
60
6. Вывод
7. Контрольные вопросы:
Какой маятник называется математическим?
Какие силы действуют на маятник, при его движении ?
Какие колебания называются свободными?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
«Исследование характера движения маятника»
Цель работы:
Экспериментальным путём исследовать основные особенности колебательного движения маятника
Оборудование:
Шарик (груз), нить шёлковая, штатив, часы, линейка
Краткая теория
Материал о характеристиках математического маятника вспомни, прочитав § 36, стр. 112 учебника Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
ХОД РАБОТЫ
С помощью экспериментальных данных и формул вычисляем относительную погрешность измерений
Берем маятник с длиною нити l= 1м
Отклонив шарик от положения равновесия на 8 см. подсчитываем, за сколько секунд шарик совершает полных колебаний n=29 и n=50. Данные записываем в таблицу
Относительную погрешность измерений
· вычисляем по формуле:
· = + *100%
где
· - абсолютная погрешность измерений
l (мм)
n
t (сек)
Абсолютная погрешность
Относительная погрешность
· (%)
·l (мм)
·t (сек)
1000
29
+ 5
+ 1
50
II. Исследуем, зависит ли период колебаний Т от амплитуды Хм
Отклоняем шарик на малый угол
· = 100 (это равно 8-9 см. для метровой длины нити маятника), измеряем по часам время, за которое совершается полных 50 колебаний. Находим период Т
T= t/ n
Отклонив шарик ещё на меньший угол (4 см.) делаем новое определение периода
Результаты записываем в таблицу
l
(м)
Xm
(м)
n
t
(сек)
Т
(сек)
Т
(сек)
1
8*10-2
50
4*10-2
50
Ш. Находим зависимость между периодами колебания Т и длиною нити l
Теоретический расчёт:
Дано: маятники с l1= 1 м и l2= 0,5 м
Т2 = 4
· 2 l / g g=9,8 м/с2
Определить: Т12, Т22
Т12 = Т22 =
Сравниваем отношения l1 / l2 и T12 / T22
l1 / l2 = T12 / T22 =
Экспериментальный расчёт:
l (м)
Xm (м)
n
t (сек)
Т (сек)
Т (сек)
1
8*10-2
50
0,5
4*10-2
50
III. Вывод
IV. Контрольные вопросы
Как изменяются случайные ошибки с увеличением числа измерений?
Зависит ли период колебания от амплитуды?
Зависит ли период колебания от длины нити?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14
«Определение показателя преломления стекла»
Цель работы: Научиться определять показатель преломления стекла с помощью
плоскопараллельной призмы.
Оборудование: Плоскопараллельная призма, линейка, транспортир, таблица Брадиса
Краткая теория
Вспомни явление преломления света, закон преломления, показатель преломления, прочитав материал § 42, стр.98-100 учебника Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ХОД РАБОТЫ
Проводим две параллельные линии на расстоянии 10 мм друг от друга:
Устанавливаем призму так, чтобы эти прямые были перпендикулярны её граням.
Смотрим через большую грань призмы на линии и поворачиваем её до тех пор, пока правый отрезок линии не совпадёт с левым, по другой грани призмы. Обводим грани призмы.
На рисунке проводим отрезок, показывающий ход луча в стекле. Восстанавливаем перпендикуляр в точке падения и преломления и с помощью транспортира определяем :
угол падения (=
угол преломления (=
Считаем показатель преломления стекла по формуле:
n= Sin ( / Sin (
6. Вывод
7. Контрольные вопросы
сформулируйте закон преломления
что мы можем судить о средах, если коэффициент преломления меньше коэффициента падения
физический смысл показателя преломления
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Громов С.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2002
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 10 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
«Изучение закона преломления света»
Цель работы:
Экспериментальным путём подтвердить справедливость формулы закона преломления света
Оборудование:
1. Оптический диск
2. Стеклянный полуцилиндр
3. Источник питания
Краткая теория
Повторите материал § 42, стр.98-100 учебника Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ХОД РАБОТЫ
После того, как установлен стеклянный полуцилиндр, направляем луч света перпендикулярно на плоскую грань стекла. Видим, что
Направляя луч света через каждые угловые деления диска от конца нулевого диаметра, результаты измерений заносим в таблицу:
Угол падения
·
Угол преломления
·
Sin
·
Sin
·
n = Sin
·/ Sin
·
10
20
30
40
50
60
Среднее:
Вывод
Контрольные вопросы
запиши формулу, по которой находится абсолютный показатель преломления
нарисуй ход луча, покажи углы падения и преломления для сред воздух- вода
какой показатель преломления имеют алмаз и вода (при температуре 200 С)
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16
«Наблюдение и объяснение полного отражения света»
Цель работы:
Экспериментальным путём закрепить понятие явления полного отражения света
Оборудование:
Пластинка стеклянная (призма)
Стакан низкий с водой
Пробирка, карандаш
Прочитайте материал § 43 учебника Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ХОД РАБОТЫ
1 наблюдение
В стакан с водой погрузите наклонно карандаш. Стакан поднимайте выше уровня глаз и снизу смотрите сквозь стенку на поверхность воды.
Что вы видите? Опишите цвет поверхности. Объясните, почему он такой?
2 наблюдение
Вместо карандаша погрузите теперь пустую пробирку и, удерживая её в наклонном положении, смотрите на погруженную часть сверху.
Что вы видите? Опишите цвет погруженной части пробирки. Объясните, почему он такой?
Налейте в пробирку немного воды. Изменился ли цвет той части пробирки, которая заполнилась водой?
3 наблюдение
Воду в стакане энергично взболтайте карандашом до образования в ней воздушных пузырьков. Какого цвета они стали? Почему?
Сделайте обобщенный вывод из всех наблюдений.
Задайте друг другу вопросы по данной теме и попробуйте ответить на них
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17
«Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы»
Цель работы: Научиться экспериментальным путём определять фокусное расстояние собирающей линзы и её оптическую силу.
Оборудование:
линза собирающая;
экран непрозрачный;
свеча;
линейка;
калькулятор.
Краткая теория
Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Линзы обычно изготавливаются из стекла. Тонкой называется линзой, толщина которой значительно меньше радиусов ограничивающих её сферических поверхностей. Линза у которой середина толще, чем края, называется выпуклой (собирающая), а наоборот- вогнутой (рассеивающей). У линзы два главных фокуса (место где пересекаются лучи). Если предмет разместить в фокусе, то изображение получается четким, перевернутым, размеры изображения равны размеру предмета.
ХОД РАБОТЫ
Располагаем линзу между экраном и свечой
d f
Перемещая свечу, добиваемся четкого изображения её пламени на экране. Обращаем внимание, каким оно получилось.
Измеряем:
- расстояние между свечой и линзой d = см;
- расстояние между линзой и экраном f = см;
Определяем фокусное расстояние F и оптическую силу D линзы по формулам:
F=
D =
F = см;
D = дптр.
4. Вывод
5. Контрольные вопросы
приведите примеры использования линз;
для чего используются очки?
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18
«Определение световой волны света с помощью дифракционной решетки»
Цель работы: научиться наблюдать сплошной спектр и определять длину волны фиолетового и красного цвета
Оборудование: дифракционная решетка с периодом d=1·10-2 мм; источник света,
прибор для определения длины световой волны
Краткая теория
Дифракционная решетка – прибор, на который нанесено большое количество узких, параллельных линий – штрихов, разделенных прозрачными промежутками. Через них проходит свет и у края штриха испытывает отклонение от прямолинейного распространения -дифракцию. Затем, пройдя через линзу, фокусируются в одной точке, где и происходит сложение лучей - интерференция, усиление (в этом месте видим один цвет). Положение этого усиления зависит от длины волны света, поэтому решетка разлагает белый свет в спектр. От щели на экране видим расположение спектра от фиолетового
·ф = 4·10-7 м, до красного
·к = 8·10-7 м. Данные значения длин волн измерены с помощью точных дифракционных решеток.
ХОД РАБОТЫ
При наблюдении спектра пользуемся только первой парой n=1
Устанавливаем дифракционную решетку в крепление прибора и определяем:
- расстояние от дифракционной решетки до экрана по линейке «b»;
расстояние от щели на экране до спектра первой пары «а»
Данные заносим в таблицу
n
d
мм
b
мм
a
мм
·
мм
фиолетовый
красный
фиолетовый
красный
1
1·10-2
Длину волны света рассчитываем по формуле и заносим результат в таблицу
·ф=
·к =
Вывод
Контрольные вопросы
дайте определение интерференции;
дайте определение дифракции;
расскажите об устройстве дифракционной решетки;
расскажите как ведет себя свет при прохождении через дифракционную решетку
Литература:
Буров В.А, Никифоров Г.Г.. Фронтальные лабораторные задания по физике. 2000
Бутырский Г.А, Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 2001
Кабардин О.Ф, Кабардин С.И. Задания для итогового контроля знаний по физике, 7-11 классы. – М.: Просвещение, 2001
Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; Под ред С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. – М. : Издательский центр «Академия», 2002
Мякишев Г.Я, Буховцев В.В. Физика: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 2001 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 19
«Изучение треков частиц по готовым фотографиям»
Цель работы:
Сформировать элементарные умения анализировать фотографии треков заряженных частиц
Оборудование:
Фотографии треков частиц, полученных в камере Вильсона
Краткая теория
Треки заряженных частиц в камере Вильсона представляют собой цепочки микроскопических капелек жидкости (воды или спирта), образовавшиеся вследствие конденсации пересыщенного пара этой жидкости на ионах, расположенных вдоль траектории заряженной частицы.
Длина трека зависит от начальной энергии заряженной частицы и плотности окружающей среды: она тем больше, чем больше энергия частицы и чем меньше плотность среды.
Толщина трека зависит от заряда и скорости частицы: она чем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше её скорость.
При движении заряженной частицы в магнитном поле трек её получается искривленным. Радиус кривизны трека зависит от массы, заряда, скорости частицы и модуля индукции магнитного поля: он тем больше, чем больше масса и скорость частицы и чем меньше её заряд и модуль индукции магнитного поля.
По изменению радиуса кривизны трека можно определить направление движения частицы и изменение её скорости: начало её движения и скорость больше там, где больше радиус кривизны трека.
ХОД РАБОТЫ
Рассмотрите фотографию № 1. Ответьте на вопросы.
В каком направлении двигались ( - частицы?
Почему длина треков ( - частиц примерно одинакова?
Почему толщина треков ( - частиц к концу пробега немного увеличивается?
Почему некоторые ( - частицы оставляют треки только в конце своего пробега?
Рассмотрите фотографию № 2 – треки (-частиц в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле. Ответьте на вопросы.
В какую сторону двигались ( - частицы?
Почему треки ( - частиц искривлены?
Как был направлен вектор магнитной индукции?
Почему изменяются радиус кривизны и толщина треков ( - частиц к концу их пробега?
Вывод
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20
«Вычисление отношения заряда частицы к её массе по фотографии трека»
Цель работы:
Познакомиться с методом вычисления отношения заряда к массе частицы по фотографии её трека
Приборы:
Фотографии треков частиц, полученных в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле;
Линейка измерительная;
Транспортир;
Лист кальки размером 60*90 мм
краткая теория
Рассмотрите фотографию треков частиц в камере Вильсона. Частицы двигались в магнитном поле с индукцией 2,2 Тл, модули начальных скоростей частиц одинаковы.
Левый трек принадлежит ядру атома водорода, правый – неизвестной частице.
Отношение заряда атома водорода к его массе равно:
q / m = 9,6 107 Кл / кг
Найдите отношение заряда к массе неизвестной частицы.
ХОД РАБОТЫ
1. Переносим треки частиц на кальку. В средних участках треков проводим по две хорды и в середине к ним восстанавливаем перпендикуляры. Точки пресечения перпендикуляров будут центрами кривизны треков. Измеряем радиусы кривизны с помощью измерительной линейки, учитывая масштаб снимка.
2. На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца, вектор которой перпендикулярен вектору скорости частицы. Эта сила является центростремительной силой:
q ( B = m (2 / R (1 = q1 R1 B / m1 , где (1 – модуль скорости неизвестной частицы
Модуль скорости ядра атома водорода равен: (2 = q2 R2 B / m2
По условию скорости равны, следовательно, будут равны и правые части равенств:
q1 R1 B / m1 = q2 R2 B / m2 q1 / m1 = q2 R2 / m2 R1
Подставляем численные значения и находим отношение заряда к массе неизвестной частицы.
13PAGE 15
13PAGE 14515
Рис.2
Рис.1
·
R+r
A
V
v
A
V
4
·2 l
T2
2|
·t|
|
·l|
t
l
f d
(f + d)
1
F
d aк
b n
d aф
b n
13 EMBED PBrush 1415
Фото № 1
Фото № 2
13 EMBED PBrush 1415
13 EMBED PBrush 1415