МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ / ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» (ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ)
Бюджетное Учреждение
профессионального образования
Ханты-мансийского Автономного Округа -Югры «Советский ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ колледж»
Методические рекомендации ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
ПРАКТИЧЕСКИХ / ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
«ФИЗИКА»
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ
г. Советский
2014
Составлены на основании Методических рекомендаций по организации и проведению лабораторных и практических работ с обучающимися по программам среднего профессионального образования в условиях реализации ФГОС, БУ «Советский политехнический колледж», рабочей программы «ФИЗИКА»
Разработчики:
бюджетное учреждение профессионального образования Ханты-Мансийского автономного округа - Югры «Советский политехнический колледж»
Преподаватель Кузнецова Екатерина Валерьевна
РАССМОТРЕНА
на заседании ЦМК
Протокол №__ от «___»_____2014 г.
Председатель _____/Исламова Н.Б./
ОДОБРЕНА
научно-методическим советом Протокол №____ от «____»___2014 г.
Председатель ________/Куимова Г.Р./
СОДЕРЖАНИЕ
Пояснительная записка 4
Перечень практических / лабораторных работ 6
Структура и содержание практических/ лабораторных работ 7
Список литературы 49
Пояснительная записка
Предлагаемое пособие входит в учебно-методический комплекс, разработанный автором к учебникам по физике, рекомендованным ФГОС.
Согласно требованиям федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по программам подготовки квалифицированных рабочих и служащих в результате освоения дисциплины «Физика» к обучающимся предъявляются требования к предметным результатам освоения базового курса физики.
Физика, одна из важнейших отраслей естествознания, относится к опытным наукам. Первый шаг для установления закономерностей физических явлений состоит в наблюдении. Для этого надо уметь выделить наиболее важные элементы физического явления. Вторым шагом будет изменение условий, в которых протекает явление, то есть переход от простого наблюдения к эксперименту.
Основная трудность при проведении физического практикума состоит в невозможности обеспечить в учебных лабораториях выполнение учащимися работ фронтальным методом. Поэтому неизбежно возникает некоторый разрыв между сроками выполнения отдельных лабораторных работ и прослушиванием ими соответствующих разделов лекционного курса. Для повышения эффективности усвоения основ физической науки используется принцип генерализации учебного материала – такого отбора, при котором главное внимание уделено изучению основных фактов, понятий, законов и методов физической науки. Отсюда вытекает повышение требований к умениям учащихся применять основные положения науки для самостоятельного объяснения физических явлений, результатов эксперимента, действия приборов и установок.
В задачи практикума входят:
формирование у учащегося представления о физическом законе в действии, объективном характере физических законов;
формирование у учащегося представления о точности физических законов и о зависимости этой точности от того, насколько строго соблюдаются условия, в которых может применяться данный закон;
ознакомление с основными методами физических измерений, приобретение элементарных навыков их использования;
ознакомление с наиболее распространенными измерительными приборами и с принципами их действия;
формирование понимания роли практики в познании физических явлений и законов, определении физических величин;
приобретение навыков в обработке опытных данных и представлений о численных значениях основных физических величин;
развитие мышления учащихся, формирование у них умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять сущность физических явлений.
Требования к уровню подготовки учащихся
Учащийся должен знать: правила техники безопасности; теорию вычисления погрешностей; правила приближенных вычислений и округления чисел; общую схему обработки данных измерений; устройство и принцип действия простейших измерительных приборов.
Учащийся должен уметь: пользоваться простейшими и наиболее употребляемыми измерительными приборами; составлять план исследования; выполнять обработку результатов измерений; строить графическое изображение результатов; объяснять полученный результат.
При реализации программы у обучающихся должны быть сформированы Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.
ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.
ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами.
ОК 7. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).
2. Перечень практических / лабораторных работ
по учебной дисциплине Физика
№пп
Тема лабораторной/практической работы
Наименование раздела / темы
Рабочей программы
Цели: отработка практических навыков работы с физическими приборами, справочниками, таблицами, сборка простейших электрических схем, умений делать выводы из полученных измерений, установление закономерностей, повторение и закрепление пройденного учебного материала
Лабораторная работа № 1
«Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного) маятника от длины нити (или массы груза»
Механика
Динамика материальной точки
Лабораторная работа № 2
«Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения»
Механика
Законы сохранения
Лабораторная работа № 3
«Изучение трения скольжения»
Механика
Динамика материальной точки
Лабораторная работа № 4
«Измерение влажности воздуха»
Молекулярная физика. Термодинамика.
Основы молекулярно-кинетической теории
Лабораторная работа № 5
«Измерение поверхностного натяжения жидкости»
Молекулярная физика. Термодинамика.
Основы молекулярно-кинетической теории
Лабораторная работа № 6
«Наблюдение роста кристаллов из раствора»
Молекулярная физика. Термодинамика.
Основы молекулярно-кинетической теории
Лабораторная работа № 7
«Изучение закона Ома для участка цепи»
Электродинамика
Электростатика. Законы постоянного тока
Лабораторная работа № 8
«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»
Электродинамика
Электростатика. Законы постоянного тока
Лабораторная работа № 9
«Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока»
Электродинамика
Электростатика. Законы постоянного тока
Лабораторная работа № 10
«Изучение интерференции и дифракции света»
Электродинамика
Оптика
Лабораторная работа № 11
«Изучение законов отражения и преломления»
Электродинамика
Оптика
3. Структура и содержание практических/ лабораторных работ
Механика
Динамика материальной точки
Лабораторная работа № 1
«Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного) маятника от длины нити (или массы груза»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: штатив, секундомер, грузик на нити.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: Изучить колебательное движение нитяного маятника и определить его период и частоту, выяснить, как эти характеристики зависят от длины маятника.
Оборудование: штатив, секундомер, грузик на нити.
Ход работы:
Подготовьте таблицу для записи результатов вычислений и измерений
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Установить на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и повесить к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1-2 см от пола. Измерить лентой длину маятника.
Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8 см и отпустив его.
Измерить в нескольких экспериментах время t 50 колебаний маятника и вычислить tср :
Вычислить среднюю абсолютную погрешность измерения времени и результаты занести в таблицу.
Сравните периоды и частоту колебаний двух маятников и сделайте вывод.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Механика
Законы сохранения
Лабораторная работа № 2
«Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: весы, стальной шарик, прибор для изучения движения тела, брошенного горизонтально, лист бумаги.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: Экспериментально подтвердить справедливость закона сохранения импульса для двух шаров при их центральном столкновении.
Оборудование: весы, стальной шарик, прибор для изучения движения тела, брошенного горизонтально, лист бумаги.
Ход работы:
Измеряем на весах массу стального шара m 1 и m 2. На краю рабочего стола закрепляем прибор для изучения движения тела, брошенного горизонтально.
На место падения шарика кладем чистый лист белой бумаги, приклеивают его скотчем и накрывают копиркой.
Отвесом определяют на полу точку, над которой располагаются края горизонтального участка желоба.
Пускают шарик и измеряют дальность его полета в горизонтальном направлении l 1.
По формуле 13 EMBED Equation.3 1415 вычисляем скорость полета шара и его импульс Р 1.
Далее устанавливаем напротив нижнего конца желоба, используя узел с опорой, другой шарик. Вновь пускают стальной шарик, измеряют дальность полета l 1’ и второго шара l 2’. Затем вычисляют скорости шаров после столкновения V1’ и V2’, а также их импульсы p1’ и p2’.
Данные занесем в таблицу.
№ опыта
m1, кг
m2, кг
l 1, м
V 1, м/с
P 1, кг м/с
l 1’,м
l 2’, м
V 1’, м/с
V2’, м/с
h, м
P 1’, кг м/с
P 2’, кг м/с
1.
Произвести все необходимые вычисления.
Сделать вывод.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Механика
Динамика материальной точки
Лабораторная работа № 3
«Изучение трения скольжения»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная плоскость, набор грузов по 100 г.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: 1. выяснить, зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, если зависит, то как.
2. Определить коэффициент трения дерева по дереву.
Оборудование: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная плоскость, набор грузов по 100 г.
Теория
Сила трения – это сила, которая возникает в том месте, где тела соприкасаются друг с другом, и препятствует перемещению тел.
Сила трения - это сила электромагнитной природы.
Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:
1) Шероховатостью поверхностей
2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.
Силы трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, скольжения, качения.
В данной работе исследуется зависимость силы трения скольжения от веса тела.
Сила трения скольжения – это сила, которая возникает при скольжении предмета по какой-либо поверхности. По модулю она почти равна максимальной силе трения покоя. Направление силы трения скольжения противоположно направлению движения тела. Сила трения в широких пределах не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. В данной работе надо будет убедиться в том, что сила трения скольжения пропорциональна силе давления (силе реакции опоры): Fтр=
·N,
где
· - коэффициент пропорциональности, называется коэффициентом трения. Он характеризует не тело, а сразу два тела, трущихся друг о друга.
Ход работы
Определите цену деления шкалы динамометра.
Определите массу бруска. Подвесьте брусок к динамометру, показания динамометра - это вес бруска. Для нахождения массы бруска разделите вес на g. Принять g=10 м/с2.
Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз 100 г.
Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра, это и есть величина силы трения скольжения.
Добавьте второй, третий, четвертый грузы, каждый раз измеряя силу трения. С увеличением числа грузов растет сила нормального давления.
Результаты измерений занесите в таблицу.
№ опыта
Масса бруска, m1 , кг
Масса груза, m2 , кг
Общий вес тела (сила нормального давления), Р=N=(m1+m2)g, Н
Сила трения, Fтр, Н
Коэффициент трения,
·
Среднее значение коэффициента трения,
·ср
1
2
3
4
5
6.Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, и если зависит, то как?
7. В каждом опыте рассчитать коэффициент трения по формуле: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. Принять g=10 м/с2.
Результаты расчётов занести в таблицу.
8. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы нормального давления. При построении графика по результатам опытов экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле. Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы трения и силы нормального давления и вычислите коэффициент трения . Это и будет средним значением коэффициента трения. Запишите его в таблицу.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
9. Исходя из цели работы, запишите вывод и ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
1. Что называется силой трения?
2. Какова природа сил трения?
3. Назовите основные причины, от которых зависит сила трения?
4. Перечислите виды трения.
5. Можно ли считать явление трения вредным? Почему?
Вариант выполнения лабораторной работы.
5. Результаты измерений:
№ опыта
Масса бруска, m1 , кг
Масса груза, m2 , кг
Общий вес тела (сила нормального давления), Р=N=(m1+m2)g, Н
Сила трения, Fтр, Н
Коэффициент трения,
·
Среднее значение коэффициента трения,
·ср
1
0,07
0,1
0,4
2
0,2
0,6
3
0,3
0,8
4
0,4
1
5
0,5
1,2
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Молекулярная физика. Термодинамика.
Основы молекулярно-кинетической теории
Лабораторная работа № 4
«Измерение влажности воздуха»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: 1. психрометр; 2. психрометрическая таблица.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: научится измерять относительную влажность воздуха.
Оборудование: 1. психрометр;
2. психрометрическая таблица.
Ход работы:
1. Снять показания влажного и сухого термометров (tcyx > tвл)
2. Найти разность температур, показываемых термометрами:
t =tcyxtвл
3. По псих, таблице определить относительную влажность
4. Сделать вывод.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Молекулярная физика. Термодинамика.
Основы молекулярно-кинетической теории
Лабораторная работа № 5
«Измерение поверхностного натяжения жидкости»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.
Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.
Теория.
Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости
Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. При этом совершается работа А:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где
· - коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м2 или Н/м
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.
Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется метод отрыва капель.
Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести Fтяж=mкапли·g равна силе поверхностного натяженияF, граница свободной поверхности – окружность капли
l=
··dкапли
Следовательно:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Опыт показывает, что dкапли =0,9d, где d – диаметр канала узкого конца шприца.
Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.
Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Зная объем жидкости в шприце V и плотность жидкости
· можно найти массу m=
··V
Ход работы.
Начертите таблицу:
№
опыта
Масса капель
m, кг
Число капель
n
Диаметр канала шприца
d, м
Поверхност-ное натяжение
·, Н/м
Среднее значение поверхностного натяжения
·ср, Н/м
Табличное значение поверхност-ного натяжения
·таб, Н/м
Относительная погрешность
· %
1
1*10-3
2,5*10-3
0,072
2
2*10-3
2,5*10-3
3
3*10-3
2,5*10-3
Опыт 1
Наберите в шприц 1 мл воды («один кубик»).
Подставьте под шприц сосуд для сбора воды и, плавно нажимая на поршень шприца, добейтесь медленного отрывания капель. Подсчитайте количество капель в 1 мл и результат запишите в таблицу.
Вычислите поверхностное натяжение по формуле [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Результат запишите в таблицу.
Повторите опыт с 2 мл и 3 мл воды.
Найдите среднее значение поверхностного натяжения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Результат запишите в таблицу.
Сравните полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.
Определите относительную погрешность методом оценки результатов измерений.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Результат запишите в таблицу.
Сделайте вывод.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?
Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?
Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?
Почему следует добиваться медленного падения капель?
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Молекулярная физика. Термодинамика.
Основы молекулярно-кинетической теории
Лабораторная работа № 6
«Наблюдение роста кристаллов из раствора»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: микроскоп, предметное стекло, стеклянная палочка, насыщенные растворы хлористого аммония, поваренной соли, гидрохинона.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: Наблюдение процесса роста кристаллов различных веществ в перенасыщенном водном растворе.
Оборудование: микроскоп, предметное стекло, стеклянная палочка, насыщенные растворы хлористого аммония, поваренной соли, гидрохинона.
Ход работы:
1. Поместите на столик микроскопа предметное стекло, отрегулируйте освещение и вращением микрометрического винта добейтесь чёткого изображения поверхности предметного стекла. Наводку на резкость можно облегчить нанесением на поверхность стекла метки карандашом.
Внимание! При наводке на резкость вращение винта следует производить осторожно, чтобы не допустить соприкосновения объектива с предметным стеклом и его повреждения.
2. Выньте предметное стекло из зажимов и поместите на него с помощью стеклянной палочки каплю насыщенного раствора хлористого аммония.
3. Поместите стекло с каплей под объектив микроскопа так, чтобы был виден край капли, так как первые кристаллы образуются обычно на краю капли.
4. Пронаблюдайте процесс зарождения и роста кристаллов. Результаты наблюдений занесите в отчёт, который должен содержать описание процесса роста кристаллов и зарисовку картины, видимой в микроскоп.
5. Аналогичные наблюдения и зарисовки выполните с использованием растворов поваренной соли, гидрохинона.
6. Сделайте вывод.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Электродинамика
Электростатика. Законы постоянного тока
Лабораторная работа № 7
«Изучение закона Ома для участка цепи»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: источник питания, проволочные резисторы, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: Экспериментально изучить закон Ома для участка цепи.
Оборудование: источник питания, проволочные резисторы, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.
Ход работы:
Собрать электрическую цепь по схеме:
A
R V
Плавно изменяя напряжение в цепи, при помощи реостата измерить значения напряжения и силы тока на R1. Результаты измерений занести в таблицу.
Резистор R1
U
0
I
0
Повторить измерения с резистором R2.
Резистор R2
U
0
I
0
В одной и той же системе координат построить графики зависимости силы тока от напряжения для каждого резистора. Сделать вывод.
Известно, что сопротивление металлического проводника рассчитывается по формуле:
R = 13 QUOTE 1415 (1), где 13 QUOTE 1415 – длина проводника, которую надо измерить линейкой
13 QUOTE 1415 =
Площадь поперечного сечения проводника рассчитывается по формуле:
S = 13 QUOTE 1415, d – диаметр проводника, указанный на резисторе
S =
По графику зависимости силы тока от напряжения определить среднее значение сопротивлений проводника.
Выразить удельное сопротивление вещества из формулы (1) и произвести расчёт.
Повторить расчёты для резистора R2.
Сделать вывод.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Электродинамика
Электростатика. Законы постоянного тока
Лабораторная работа № 8
«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: амперметр и вольтметр школьные, реостат, соединительные провода.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель работы: измерить ЭДС и внутренне сопротивление источника тока.
Оборудование: амперметр и вольтметр школьные, реостат, соединительные провода.
Ход работы.
Схема электрической цепи, которую используют в этой лабораторной работе, показана на рисунке. В качестве источника тока в схеме используют аккумулятор или батарейку от карманного фонаря.
При разомкнутом ключе ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего сопротивления тока. Обычно сопротивлении источника тока мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать школьный вольтметр со шкалой 0-6В и сопротивлением 900 Ом. Так как сопротивление источника мало, то действительно Rв>>r.
При разомкнутом ключе ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего сопротивления тока. Обычно сопротивлении источника тока мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать школьный вольтметр со шкалой 0-6В и сопротивлением 900 Ом. Так как сопротивление источника мало, то действительно Rв>>r.
Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенно, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе. Для определения внутреннего сопротивления источника тока нужно дважды измерить ток и напряжение при двух положениях движка реостата. Тогда внутреннее сопротивление источника будет равно:13 EMBED Equation.3 1415 ; а ЭДС будет равна: Е = U1 + I1r. 13 EMBED Equation.3 1415
Порядок выполнения работы.
1.Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
I1.А
I2,А
U1,В
U2 ,В
R, Ом
E,В
2.Соберите электрическую цепь согласно схемы. Проверьте правильность подключения вольтметра и амперметра.
3.Проверьте работу цепи при замкнутом и разомкнутом ключе.
4.Измерьте ЭДС источника тока при разомкнутом ключе.
5.Снимите показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе при двух положениях движка реостата. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
Контрольные вопросы.
1.Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Электродинамика
Электростатика. Законы постоянного тока
Лабораторная работа № 9
«Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: набор неполярных конденсаторов известной ёмкости, регулируемый источник переменного тока ЛАТР, миллиамперметр с пределом измерения до 100 мА переменного тока, вольтметр с пределом измерения до 75 В переменного напряжения, соединительные провода..
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель работы: изучить влияние электроёмкости на силу переменного тока.
Оборудование: набор неполярных конденсаторов известной ёмкости, регулируемый источник переменного тока ЛАТР, миллиамперметр с пределом измерения до 100 мА переменного тока, вольтметр с пределом измерения до 75 В переменного напряжения, соединительные провода.
Теория
Постоянный ток не проходит через конденсатор, так как между его обкладками находится диэлектрик. Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то после зарядки конденсатора ток в цепи прекратится.
Если же включить конденсатор в цепь переменного тока, то заряд конденсатора (q=CU) вследствие изменения напряжения непрерывно изменяется, поэтому в цепи течёт переменный ток. Сила тока тем больше, чем больше ёмкость конденсатора и чем чаще происходит его перезарядка, т.е. чем больше частота переменного тока.
Сопротивление, обусловленное наличием электрической ёмкости в цепи переменного тока, называют ёмкостным сопротивлением XC. Оно обратно пропорционально ёмкости С и круговой частоте
·:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]или, с учётом, что
·=2
·
·, где
·- частота переменного тока, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] (1).
Из закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление, действующее значение тока в цепи равно: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] (2).
Из формулы (2) следует, что в цепи с конденсатором переменный ток изменяется прямо пропорционально изменению ёмкости конденсатора при неизменной частоте тока.
Графически зависимость силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока изображается прямой линией (рис.1).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
В этом и предстоит убедиться опытным путём в данной работе.
Ход работы.
1. Собрать электрическую схему согласно рисунка 2 и перечертить её в тетрадь:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
2. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:
Частота тока
·, Гц
Напряжение
на конденсаторе
U, В
Ёмкость конденсатора
С, мкФ
Ток в цепи
I, мА
Ёмкостное сопротивление
, Ом
измеренное
вычисленное
50
50
3. Для каждого конденсатора из набора измерить силу тока при напряжении 50 В.
4. В каждом опыте рассчитать ёмкостное сопротивление по закону Ома для участка цепи переменного тока: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ], здесь I - действующее значение тока в мА, U=50 В - действующее значение напряжения.
5. В каждом опыте вычислите ёмкостное сопротивление по заданным значениям частоты переменного тока
·=50Гц и ёмкости конденсатора С: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ], здесь С - ёмкость в мкФ.
6. Сравните результаты расчётов в п.4 и в п.5 и сделайте вывод о выполнимости закона Ома для участка цепи переменного тока содержащего электроёмкость с учётом погрешности измерений.
7. Постройте график зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
8. Запишите вывод по результатам опытов и ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
1. Почему постоянный ток не проходит через конденсатор?
2. Какое сопротивление называется ёмкостным? Почему оно является реактивным сопротивлением?
3. От чего и как зависит ёмкостное сопротивление?
4. Выполняется ли закон Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление?
5. Напряжение на конденсаторе изменяется по закону [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. Запишите уравнение переменного тока в цепи с конденсатором.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Электродинамика
Оптика
Лабораторная работа № 10
«Изучение интерференции и дифракции света»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: стаканы с раствором мыла, кольцо проволочное с ручкой, капроновая ткань, компакт-диск, лампа накаливания, штангенциркуль, две стеклянные пластины, лезвие, пинцет, капроновая ткань.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель: экспериментально изучить явление интерференции и дифракции.
Оборудование: стаканы с раствором мыла, кольцо проволочное с ручкой, капроновая ткань, компакт-диск, лампа накаливания, штангенциркуль, две стеклянные пластины, лезвие, пинцет, капроновая ткань.
Ход работы:
Опыт 1. Опустите проволочную рамку в мыльный раствор. Пронаблюдайте и зарисуйте
интерференционную картину в мыльной пленке. При освещении пленки белым светом (от
окна или лампы) возникает окрашивание светлых полос: вверху – синий цвет, внизу – в
красный цвет. С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь. Пронаблюдайте
за ним. При освещении его белым светом наблюдают образование цветных
интерференционных колец. По мере уменьшения толщины пленки кольца, расширяясь,
перемещаются вниз.
Ответьте на вопросы:
1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?
2. Какую форму имеют радужные полосы?
3. Почему окраска пузыря все время меняется?
Опыт 2. Тщательно протрите стеклянные пластинки, сложите их вместе и сожмите
пальцами. Из-за неидеальности формы соприкасающихся поверхностей между
пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты, дающие яркие радужные
кольцеобразные или замкнутые неправильной формы полосы. При изменении силы,
сжимающей пластинки, расположение и форма полос изменяются как в отраженном, так и
в проходящем свете. Зарисуйте увиденные вами картинки.
Ответьте на вопросы:
1. Почему в отдельных местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные
кольцеобразные или неправильной формы полосы?
2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение полученных
интерференционных полос?
Опыт 3. Положите горизонтально на уровне глаз компакт-диск. Что вы наблюдаете?
Объясните наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.
Опыт 4. Возьмите с помощью пинцета лезвие безопасной бритвы и нагрейте его над
пламенем горелки. Зарисуйте наблюдаемую картину.
Ответьте на вопросы:
1. Какое явление вы наблюдали?
2. Как его можно объяснить?
3. Какие цвета, и в каком порядке появляются на поверхности лезвия при его нагревании?
Опыт 5. Посмотрите сквозь капроновую ткань на нить горящей лампы. Поворачивая
ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под
прямым углом дифракционных полос. Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест.
Опыт 6. Пронаблюдайте две дифракционные картины при рассмотрении нити горящей
лампы через щель, образованную губками штангенциркуля (при ширине щели 0,05 мм и
0,8 мм). Опишите изменение характера интерференционной картины при плавном
повороте штангенциркуля вокруг вертикальной оси (при ширине щели 0,8 мм). Этот опыт
повторите с двумя лезвиями, прижав их друг к другу. Опишите характер
интерференционной картины
Запишите выводы. Укажите, в каких из проделанных вами опытов наблюдалось явление
интерференции? дифракции?
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
Электродинамика
Оптика
Лабораторная работа № 11
«Изучение законов отражения и преломления»
3.2 Объем учебного времени 2ч.
3.3 Цель лабораторной / практической работы
У4 Делать выводы на основе экспериментальных данных. Защита лабораторных работ
У6 Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. Защита лабораторных работ
У8 Приводить примеры практического использования физических знаний. Планирование проведения опыта. Проведение наблюдения. Снятие показаний с физических приборов. Составление отчета и создание вывода по проделанной работе.
3.4 Перечень необходимых средств обучения
Оборудование: микроскоп, микрометр, измеряемые стеклянные пластинки со штрихами на обеих поверхностях.
3.5 Рекомендации/инструкции по выполнению заданий
Цель работы: изучить законы преломления света и научиться определять показатель преломления стекла с помощью микроскопа.
Приборы и принадлежности: микроскоп, микрометр, измеряемые стеклянные пластинки со штрихами на обеих поверхностях.
Краткая теория
В однородной среде свет распространяется прямолинейно с постоянной скоростью. Прямолинейность световых лучей нарушается, если свет падает на границу раздела двух прозрачных веществ неодинаковой оптической плотности. На границе раздела /АВ/ двух сред луч света, падающий под углом i к линии АВ в точке падения, разделяется на два луча. Отраженный луч распространяется в среде 1 с прежней скоростью,13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 а преломленный луч проходит во второй среде со скоростью 13 EMBED Equation.3 1415. Направление этих лучей определяется законами преломления и отражения света.
1. Луч падающий /СО/, луч отраженный /ОД/ и луч преломленный /ОЕ/лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным в точке падения луча к границе раздела.
2. Угол отражения численно равен углу падения
13 EMBED Equation.3 1415. (1)
3. Отношение синуса угла падения i к синусу угла преломления r есть величина постоянная для данных двух сред 13 EMBED Equation.3 1415. Эта постоянная обозначается n21 и называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой
13 EMBED Equation.3 1415. (2)
Относительный показатель преломления численно равен отношению скорости света 13 EMBED Equation.3 1415, в первой среде к скорости света 13 EMBED Equation.3 1415 во второй среде и показывает, во сколько раз скорость света в первой среде больше скорости света во второй среде
13 EMBED Equation.3 1415. (3)
Согласно электромагнитной теории, в среде с диэлектрической проницаемостью 13 EMBED Equation.3 1415 и магнитной проницаемостью ( скорость распространения света 13 EMBED Equation.3 1415 ,
где с – скорость света в вакууме.
Величина
13 EMBED Equation.3 1415 (4)
называется абсолютным показателем преломления среды и показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данной среде. Из (3.2) следует, что
13 EMBED Equation.3 1415. (5)
Используя соотношения, можно установить связь между относительным показателем преломления и абсолютными показателями преломления n1 и n2 двух сред
13 EMBED Equation.3 1415. (6)
Для определения показателей преломления веществ используются различные методы. Одним из них является метод определения показателя преломления прозрачных тел при помощи микроскопа.
В основе метода лежит явление кажущегося уменьшения толщины прозрачной пластинки вследствие преломления проходящих сквозь неё световых лучей. Рассмотрим плоскопараллельную пластину со штрихами, нанесенными на верхней и нижней гранях (рис.2).
Точка С, лежащая на штрихе нижней грани, вследствие преломления кажется наблюдателю находящейся в точке С1, С1В=d1 истинная толщина пластинки. Из рисунка 2 видно,
13 EMBED Equation.3 1415. (7)
При рассматривании штрихов на пластинке в микроскоп, оптическая ось которого перпендикулярна к пластинке, углы i и r малы вследствие малости диаметра объектива. Для малых углов tg i
· sin i ; tg r
· sin r . В этих условиях выражение (7) можно записать в следующем виде
13 EMBED Equation.3 1415. (8)
Из (8) следует, что
13 EMBED Equation.3 1415. (9)
С учетом закона преломления
13 EMBED Equation.3 1415. (10)
Таким образом, абсолютный показатель преломления прозрачной пластинки может быть определен по отношению истинной толщины к кажущейся ее толщине.
Порядок выполнения работы и обработка результатов
Измерить микрометром истинную толщину пластинки d..
Определить кажущуюся толщину пластинки d1, для чего :
а) положить пластинку на столик микроскопа под объектив так, чтобы оба штриха пересекали оптическую ось прибора;
б) перемещать тубус сначала макровинтом, а затем микровинтом, добиться четкого изображения штриха, нанесенного на верхнюю поверхность пластинки, записать отсчет микрометрического винта микроскопа и считать его за нулевое деление (от этого нулевого деления производить дальнейшие отсчеты);
в) микрометрическим винтом опустить тубус микроскопа (считая обороты винта) до получения четкого изображения штриха на нижней грани пластинки. Кажущаяся толщина пластинки определяется по разности конечного и начального отсчетов.
13 EMBED Equation.3 1415 ,
где N – число полных оборотов барабана винта,
Z =0,002(50мм – шаг винта.
0,002 – цена одного деления барабана.
50 – число делений в одном полном обороте барабана.
m - число делений в неполном обороте барабана.
Вычислить показатель преломления пластинки по формуле (10).
Измерение истинной и кажущейся толщины пластинки произвести несколько раз (по указанию преподавателя), определить среднее значение показателя преломления пластинки и оценить погрешности измерения.
Полученные результаты занести в таблицу 1.
Таблица 1
N = ,
· = , t
·,N =
d, м
N
m
d1,м
ni
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
1
2
3
N
Контрольные вопросы
Как ведет себя световой луч на границе раздела двух сред? Почему?
Сформулировать и доказать закон преломления света.
Сформулировать и доказать закон отражения света.
Дать определение и показать физический смысл относительного и абсолютного показателя преломления среды. Вывести соотношение, связывающее эти показатели.
3.6 Критерии оценки и формы контроля.
Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
1. Выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений.
2. Самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью.
3. В представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы.
4. Правильно выполнил вычисление погрешностей, если они были предусмотрены работой.
5. Соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
1. Опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений.
2. Или было допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
1. Опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью.
2. Или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записи единиц измерения, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т.д.), не принципиального для этой работы характера, но повлиявших на результат выполнения.
3. Или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
1. Работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.
2. Или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились не правильно.
3. Или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к оценке «3».
4. Список литературы
Основные источники:
1. Дмитриева В.Ф. Физика: учеб. для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования – 13-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 464с.
2. Дмитриева В.Ф. Задачи по физике: учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования /В.Ф. Дмитриева. – 4-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 336с.
3. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: учебн. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2014.
4. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: учебн. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2014.
Дополнительные источники:
1. Бечева М.К. Электротехника и электроника: учебн. для ПТУ. – М.: Высш. шк., 2011.
2. Физика: Учеб. Для 10 кл. шк. и кл. с углубл. изучением физики/ О.Ф.Кабардин, В.А.Орлов, Э.Е.Эвенчик и др.; Под ред. А.А.Пинского. – 7-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – 415с.: ил.
3. Тихомирова С.А. Физика. 10 класс: учеб. Для общеобразоват. учреждений (базовый уровень) /С.А.Тихомирова, Б.М.Яворский. – М.: Мнемозина, 2009. – 272с.: ил.
4. Справочник школьника: 5-11 классы. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2011. – 704с.
5. Бутырин П.А. Электротехника: учебник для нач. проф. Образования /П.А.Бутырин, О.В.Толчеев, Ф.Н.Шакирзянов; под ред. П.А.Бутырина. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 272с.
Интернет-ресурсы:
1. http://youtu.be/5JEa6sqeUfw
2. http://youtu.be/sYgs9LBSSyc
3. Увлекательная физика, Физика вокруг нас, Интересная... - физика
4. "Физика.ru" - для учащихся и преподавателей физики Учебники Задачки Медиалекции Рассуждалки Публикации
6. mddm.orgintel/arch/physics.htm
7. physics03.narod.ru
8. lib.mexmat.rubooks/7109
9. ad-store.rugorod/node/1556 Физика. Физика в нашей жизни
10. gradusnik.rurus/doctor/physio/ Медицинская физика.
«Изучение трения скольжения»
Цель: 1. выяснить, зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, если зависит, то как.
2. Определить коэффициент трения дерева по дереву.
Оборудование: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная плоскость, набор грузов по 100 г.
Теория
Сила трения – это сила, которая возникает в том месте, где тела соприкасаются друг с другом, и препятствует перемещению тел.
Сила трения - это сила электромагнитной природы.
Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:
1) Шероховатостью поверхностей
2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.
Силы трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, скольжения, качения.
В данной работе исследуется зависимость силы трения скольжения от веса тела.
Сила трения скольжения – это сила, которая возникает при скольжении предмета по какой-либо поверхности. По модулю она почти равна максимальной силе трения покоя. Направление силы трения скольжения противоположно направлению движения тела. Сила трения в широких пределах не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. В данной работе надо будет убедиться в том, что сила трения скольжения пропорциональна силе давления (силе реакции опоры): Fтр=
·N,
где
· - коэффициент пропорциональности, называется коэффициентом трения. Он характеризует не тело, а сразу два тела, трущихся друг о друга.
Ход работы
Определите цену деления шкалы динамометра.
Определите массу бруска. Подвесьте брусок к динамометру, показания динамометра - это вес бруска. Для нахождения массы бруска разделите вес на g. Принять g=10 м/с2.
Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз 100 г.
Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра, это и есть величина силы трения скольжения.
Добавьте второй, третий, четвертый грузы, каждый раз измеряя силу трения. С увеличением числа грузов растет сила нормального давления.
Результаты измерений занесите в таблицу.
№ опыта
Масса бруска, m1 , кг
Масса груза, m2 , кг
Общий вес тела (сила нормального давления), Р=N=(m1+m2)g, Н
Сила трения, Fтр, Н
Коэффициент трения,
·
Среднее значение коэффициента трения,
·ср
1
2
3
4
5
6.Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения от силы нормального давления, и если зависит, то как?
7. В каждом опыте рассчитать коэффициент трения по формуле: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. Принять g=10 м/с2.
Результаты расчётов занести в таблицу.
8. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы нормального давления. При построении графика по результатам опытов экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле. Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы трения и силы нормального давления и вычислите коэффициент трения . Это и будет средним значением коэффициента трения. Запишите его в таблицу.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
9. Исходя из цели работы, запишите вывод и ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
1. Что называется силой трения?
2. Какова природа сил трения?
3. Назовите основные причины, от которых зависит сила трения?
4. Перечислите виды трения.
5. Можно ли считать явление трения вредным? Почему?
Вариант выполнения лабораторной работы.
5. Результаты измерений:
№ опыта
Масса бруска, m1 , кг
Масса груза, m2 , кг
Общий вес тела (сила нормального давления), Р=N=(m1+m2)g, Н
Сила трения, Fтр, Н
Коэффициент трения,
·
Среднее значение коэффициента трения,
·ср
1
0,07
0,1
0,4
2
0,2
0,6
3
0,3
0,8
4
0,4
1
5
0,5
1,2
13PAGE \* MERGEFORMAT14415
УТВЕРЖДАЮ
Директор БУ «Советский политехнический колледж»
__________________Н.Н. Болдырева
«___»_______________2014 г.
V
A
·2
r
С D
·1
B
·1
A
Рис.1. Направление лучей света
n1
n2
i i/
E
O
Рис. 2. Ход лучей
Root Entry