Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по физике
ГБПОУ СПО «Сосновский агропромышленный техникум»
Методические указания по проведению
лабораторных работ для обучающихся
дисциплина «Физика»
профессий:
110800.02 Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства
110800.04 Мастер по техническому обслуживанию и ремонту машинно-тракторного парка
150709.02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)
190631.01 Автомеханик
260807.01 Повар, кондитер
270802.10 Мастер отделочных строительных работ
Преподаватель: Данилова Е.А.
Перечень лабораторных занятий по физике для групп НПО
Название работы
Кол-во часов
Лабораторная работа №1 Определение ускорения свободного падения при помощи маятника
2
Лабораторная работа №2 Изучение движения тела под действием силы тяжести, силы упругости
2
Лабораторная работа №3 Изучение закона сохранения механической энергии
2
Лабораторная работа №4 Проверка закона Гей -Люссака
2
Лабораторная работа №5 Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
2
Лабораторная работа №6 Наблюдения действия магнитного поля на ток
2
Лабораторная работа №7 Определение показателя преломления стекла
2
Лабораторная работа №8 Наблюдение сплошного и линейчатых спектров
2
Всего :16 часов
Лабораторная работа №1.
Определение ускорения свободного падения при помощи маятника.
Цель работы: научиться измерять и вычислять коэффициента жесткости пружины по измеренным данным величинам.
Методическая литература:
Деформация – изменение объема или формы тела.
k=F0/l0 ,к – коэффициент жесткости пружины
F=kx или F=k(
Приборы:
Линейка, пружина, карандаш.
Задание:
закрепить пружину в начале линейки
заготовить таблицу, для занесения результатов
F(H)
x(м)
к
Ход работы:
отметить значение нерастянутой пружины
занести результат в таблицу
растянуть пружину на 2 см
занести в таблицу значение линейки и силы
вычислить k=F/x и занести в таблицу
повторить опыт через каждые 2 см
сделать такой же опыт 7 раз
вычислить значение к
сделать вывод
Контрольные вопросы:
как изменяется к
2)построить графики зависимости F от k
3) какой вид принял график
Литература:
Г.Я. Мякишев и др. Физика -10 М. «Просвещение» 2005
В.А.Буров и др. Фронтальные экспериментальные задачи по физике М. «Просвещение» 1987
М.Е. Рульчинский. Качественные задачи по физике М. «Просвещение»
Лабораторная работа № 2
Тема: Изучение движения тела по окружности под действием силы 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
№ опыта
R
N
·t
Т=
·t
N
h
m
1
18 см
50
2
16 см
50
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 № 3
«Изучение закона сохранения механической энергии»
Цель работы: научить измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы
Пояснения к работе
А = 13 EMBED Equation.3 1415 - 13 EMBED Equation.3 1415 -работа кинетической энергии
Ек =13 EMBED Equation.3 1415 -кинетическая энергия
А= Ек2 – Ек1=
·Ек -изменение кинетической энергии
А=mgh1 – mgh2 – работа потенциальной энергии (силы тяжести)
А = 13 EMBED Equation.3 1415-13 EMBED Equation.3 1415 - работа силы упругости
ЕР=mgh –потенциальная энергия взаимодействия тела и Земли
ЕР=13 EMBED Equation.3 1415 - потенциальная энергия деформированного тела
А= -Ер –изменение потенциальной энергии
·Ек = -
·Ер –
Е = (Ек+ЕР) =const –механическая энергия
13 EMBED Equation.3 1415+ mgh= const
Задание:
Собрать установку:
а) динамометр укрепить в лапку штатива
б) приклеить к динамометру стрелочку (сделанную и картона), которая будет служить фиксатором (он должен перемещаться вдоль стержня свободно)
в) зафиксировать значение динамометра
г) растянуть пружину и снова её отпустить
д) посмотреть, снова ли вернулся фиксатор на место
Ход выполнения работы:
Привязать груз к нити, другой конец нити привязать к крючку динамометра
Измерить вес груза, по формуле F1=mg
Измерить расстояние от крючка динамометра до центра тяжести груза
Поднять груз до крючка динамометра и отпустить его
Измерить max удлинения пружины
· , в тот момент, когда груз упал с высоты крючка
Посмотреть на динамометре значение силы, в тот момент, когда груз упал
Вычислить среднее значение силы упругости Fср=13 EMBED Equation.3 1415
Найти высоту падения груза h=
·+
Вычислить потенциальную энергию системы в начальном положении
ЕР= F1(
·+)
Вычислить потенциальную энергию систему в конечном положении
Ер= 13 EMBED Equation.3 1415
Сделать таблицу
F1=mg
Fср=13 EMBED Equation.3 1415
·
h=
·+
ЕР= F1(
·+)
Ер= 13 EMBED Equation.3 1415
12.Сравнить 2 значения потенциальной энергии ЕР и Ер
Сделать вывод
Контрольные вопросы
В чем состоит сходство между кинетической и потенциальной энергией
В чем состоит между ними разница
Что такое полная механическая энергия
Может ли механическая энергия быть отрицательной
Всегда ли при вычислении работы можно брать произведение веса на пройденный путь
Литература
М.Е.Тульчинский Качественные задачи по физике. М.: «Просвещение», 1976
Г.Я Мякишев и др. Физика –10. М.: «Просвещение» 2005
В.А.Буров и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике. М.: «Просвещение» 1987
Лабораторная работа № 4
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
Измерено
Вычислено
Вычислено
Подготовить стакан с водой комнатной температуры и с горячей водой
Измерить длину L1 стеклянной 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=tк0) 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 № 5.
«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления тока»
Цель работы: научить собирать схемы электрической цепи, снимать показания с приборов, сравнивать и вычислять эти значения.
Методическая литература (пояснение к работе):
А=IU t – работа тока
А=I2R t=Q - закон Джоуля-Ленца
А= U2 t=Q
R
4) A=Q
5) P= A =IU – мощность тока
t
6) P=I2R= U2
R
7) E=Aст =ЭДС
q
8) Аст=ЕI t
9) Q=I2R t+I2r t
10) E=IR+Ir – ЭДС для полной цепи
11) I=E - сила тока для полной цепи
R+r
12) E=E1+E2+E3+- полная ЭДС цепи.
Задание:
Собрать электрическую цепь по рисунку (рисунок делается учителем на доске)
Проверьте правильность подключения амперметра и вольтметра
Проверьте работу цепи при разомкнутом и замкнутом ключе
Нарисуйте таблицу значений.
№
опыта
Измерено
Вычислено
Uпров.
Iпров.
Епров.
п U
0U
U
Eu
Ee
r пров.
Измерение Е
Измерение r
Вычислено
nI
0I
I
EI
Er
r
Измерение Е
Измерение r
Ход выполнения работы
Измерьте ЭДС источника тока
Снимите показания амперметра и вольтметра
Вычислите r пров.
Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
Запишите результаты измерений ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока:
Е=Епров. ± Е
ЕЕ=%;
r=r пр ± r;
Er =%.
Сравнить значения полученные и табличные
Сделать вывод.
Контрольные вопросы:
Почему показания вольтметра при замкнутом и разомкнутом ключе различны
Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?
Какие другие способы вы могли бы предложить для измерения ЭДС и внутреннего источника тока?
Литература:
Г.Я. Мякишев и др. Физика -10 М. «Просвещение» 2005
В.А.Буров и др. Фронтальные экспериментальные задачи по физике М. «Просвещение» 1987
М.Е. Рульчинский. Качественные задачи по физике М. «Просвещение» 1976.
Лабораторная работа № 6
«Наблюдение действия магнитного поля на ток»
Цель работы: увидеть действие магнитного поля на подсоединенный к нему ток
Пояснения к работе
Оборудование: проволочный моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, дугообразный магнит
Подвесьте проволочный моток к штативу, подсоедините его к источнику тока последовательно с реостатом и ключом. Предварительно ключ должен быть разомкнут, движок реостата установлен на максимальное сопротивление
Ход работы
Поднести к висящему мотку магнит и, замыкая ключ, пронаблюдать движение мотка
Выберите несколько характерных вариантов относительного расположения мотка и магнита и зарисуйте их, указав направление магнитного поля, направление тока и предполагаемое движение мотка относительно магнита
Проверьте на опыте правильность предположений о характере и направлении движения мотка
Сделать вывод
Контролирующие вопросы
Чему равна сила Лоренца
Как определить направление силы Лоренца
Какие тела называют ферримагнитными
Лабораторная работа №7.
Измерение показателя преломления стекла.
Цель работы: научиться измерять показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции,с помощью узкого светового пучка.
Методическая литература:
1)с = 3*108 м\с
2) <(=<( угол отражения равен углу падения
3) sin (/sin( = (1/(2 = n закон преломления света
4) (1/(2 = n показатель преломления
5) sin (/sin( = (2/(1 =1 / n
6) sin (0=1/n предельный угол полного отражения
Задание:
подключить лампочку через выключатель к источнику тока
с помощью экрана с щелью получить тонкий световой пучок
подготовить бланк отчета с таблицей для результатов измерений и вычислений.
измерено
вычислено
АЕ
ДС
n прибора
АЕ
ДС
(
n
4) сделать рисунок ( учебник Ф -10 стр. 367)
Ход работы:
измерить показатель преломления стекла относительно воздуха при любом угле падения
результат измерения записать с учетом вычисления погрешностей
повторить тот же опыт при любом другом угле падения
сравнить результаты, полученные по формулам
n1 приб – n1 < n1 приб + n1
n2 приб – n2 < n2 приб + n2
n приб.= АЕ/ДС sin ( = АЕ/АВ sin( =СД / ВС АВ=ВС
(= АЕ/АЕ+ ДС/ДС
n=n приб ± n погрешность 1 мм
(- угол падения пучка света на грань пластины из воздуха в стекло
(- угол преломления светового пучка в стекле
сделать вывод о зависимости показателя преломления от угла падения
Контрольные вопросы:
1) каков смысл показателя преломления
2) чем отличается относительный показатель преломления от обычного
3) привести примеры полного отражения
Литература:
Г.Я. Мякишев и др. Физика -10 М. «Просвещение» 2005
В.А.Буров и др. Фронтальные экспериментальные задачи по физике М. «Просвещение» 1987
М.Е. Рульчинский. Качественные задачи по физике М. «Просвещение» 1976.
Лабораторная работа № 8
Тема: «Наблюдение сплошного и линейчатых спектров»
Цель работы: Научиться получать сплошной и линейчатый спектры на опытах
Пояснения к работе
Оборудование:
Проекционный аппарат, спектральные трубки с водородом, неоном и гелием, высоковольтный индуктор, источник питания, штатив, соединительные провода, стеклянная пластина со скошенными гранями
Ход работы:
Расположить пластину горизонтально перед глазом. Сквозь грани, составляющие угол 450 , наблюдать светлую вертикальную полосу на экране - изображение раздвинутой щели проекционного аппарата
Выделить основные цвета полученного сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности
Повторить опыт, рассматривая полоску через грани, угол 600 . записать различия в виде спектров
Наблюдать линейчатые спектры водорода, гелия, неона, рассматривая светящиеся спектральные трубки сквозь грани стеклянной пластины. Записать наиболее яркие линии спектров
Результат наблюдения зарисовать и описать
Контролирующие вопросы:
Чем отличается спектр сплошной от линейчатого ?