по лабораторной работе

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ № 59
(ГБОУ НПО РО ПЛ №59)
Методические рекомендации для обучающихся по выполнению
лабораторных работ по учебной дисциплине ОБП.03 Физика
г. Новошахтинск
2014
Перечень лабораторных работ по курсу физики
1. Определение
ускорения
математического маятника.
свободного
падения
при
помощи
2. Измерение жесткости пружины.
3. Измерение поверхностного натяжения жидкости.
4.
5.
6.
7.
Изучение закона Ома для участка цепи.
Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
Изучение явления электромагнитной индукции.
Определить длину световой волны при помощи дифракционной решетки.
Требования к содержанию отдельных частей отчета
по лабораторной работе
Для каждой лабораторной работы необходимым условием является
составление отчета. Это имеет важное значение для формирования у
учащихся обобщенных умений по описанию физического эксперимента,
проверки выполнения работ и оценки знаний и умений учащихся.
В отчет по лабораторной работе должны быть включены следующие
пункты:
тема лабораторной работы
цель работы;
краткие теоретические сведения;
описание приборов и материалов, используемых в работе;
экспериментальные результаты;
анализ результатов работы;
выводы.
Перед проведением лабораторной работы учащихся необходимо
познакомить с техникой безопасности при выполнении данной работы.
Тема работы: Записывается полное название лабораторной работы.
Цель работы должна отражать тему лабораторной работы, а также
конкретные задачи, поставленные студенту на период выполнения работы.
По объему цель работы в зависимости от сложности и многозадачности
работы составляет от нескольких строк до 0,5 страницы.
Краткие теоретические сведения. В этом разделе излагается краткое
теоретическое описание изучаемого в работе явления или процесса,
приводятся также необходимые расчетные формулы. Материал раздела не
должен копировать содержание методического пособия или учебника по
данной теме, а ограничивается изложением основных понятий и законов,
расчетных формул, таблиц, требующихся для дальнейшей обработки
полученных экспериментальных результатов. Объем литературного обзора
не должен превышать 1/3 части всего отчета.
Описание приборов и материалов, используемых в работе. В данном
разделе приводится полный перечень приборов и материалов, используемых
в лабораторной работе. Если используются стандартные пакеты
компьютерных программ для обработки экспериментальных результатов, то
необходимо обосновать возможность и целесообразность их применения, а
также подробности обработки данных с их помощью. Для лабораторных
работ, связанных с компьютерным моделированием физических явлений и
процессов, необходимо в этом разделе описать математическую модель и
компьютерные программы, моделирующие данные явления.
Экспериментальные результаты. В этом разделе приводятся
непосредственно результаты, полученные в ходе проведения лабораторных
работ: экспериментально или в результате компьютерного моделирования
определенные значения величин, графики, таблицы, диаграммы. Обязательно
необходимо оценить погрешности измерений.
Анализ результатов работы. Раздел отчета должен содержать
подробный анализ полученных результатов, интерпретацию этих результатов
на основе физических законов. Следует сравнить полученные результаты с
известными литературными данными, обсудить их соответствие
существующим теоретическим моделям. Если обнаружено несоответствие
полученных результатов и теоретических расчетов или литературных
данных, необходимо обсудить возможные причины этих несоответствий.
Выводы. В выводах кратко излагаются результаты работы: полученные
экспериментально или теоретически значения физических величин, их
зависимости от условий эксперимента или выбранной расчетной модели,
указывается их соответствие или несоответствие физическим законам и
теоретическим моделям, возможные причины несоответствия.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Тема: «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника»
Приборы и материалы: шарик с отверстием, штатив с муфтой и кольцом, часы с
секундной стрелкой, измерительная линейка.
Указания к работе:
1. Установить на краю стола штатив. У его верхнего кольца укрепить с помощью
муфты кольцо и подвесить к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на
расстоянии 1-2 см от пола.
2. Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8см. и
отпустив его.
3. Подсчитать число n периодов за время t равное 1-1,5 мин.
4. Измерить лентой длину l маятника.
5. Используя выражения для периода колебаний маятника рассчитать ускорение
𝑙
𝑇 = 2𝜋√ ;
𝑔
𝑙
𝑇 2 = 4𝜋 2 ∗ ;
Свободного падения
𝑔
𝑇=
𝑡
𝑛
4𝜋2 ∗𝑙
𝑔= 2
𝑇
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
6. Оценить погрешность:
𝑔1 =
𝑔 +𝑔
𝑔ср. = 1 2
2
𝑔2 =
𝛥𝑔1 = 𝙄𝑔ср. − 𝑔1 𝘐 =
__________________________________________
_________________________________
__________________________________
__________________________________
Δ𝑔 +Δ𝑔
𝑔ср. = 1 2 __________________________________
2
_______________________________________________
𝛥𝑔2 = 𝙄𝑔ср. − 𝑔2 𝘐 =
g=𝑔ср. ± 𝛥𝑔ср.
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Вывод:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что такое колебания?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2. Какие виды колебания бывают?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3. Что такое гармонические колебания?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
4. Основные характеристики колебаний?
A. Амплитуда
____________________________________________________________
____________________________________________________________
B. Период
____________________________________________________________
____________________________________________________________
C. Частота
____________________________________________________________
____________________________________________________________
D. Фаза колебания
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Лабораторная работа № 2
Тема: «Измерение жесткости пружины»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: НАЙТИ ЖЁСТКОСТЬ ПРУЖИНЫ ИЗ ИЗМЕРЕНИЙ УДЛИНЕНИЯ
ПРУЖИНЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.
ОБОРУДОВАНИЕ: ШТАТИВ С МУФТОЙ, СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА, ЛИНЕЙКА,
НАБОР ГРУЗОВ, МАССА КАЖДОГО РАВНА 𝑚0 = 0,1 кг.
ХОД РАБОТЫ:
1. Закрепить на штативе конец спиральной пружины.
2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с
миллиметровыми делениями.
З. Отметить и записать то деление линейки, против которого приходится стрелка
— указатель пружины.
4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение
пружины.
5. К первому грузу добавить второй, третий и.т.д. грузы, записывая каждый раз
удлинение / х 1 пружины. По результатам измерений заполнить таблицу:
Масса
m,кг
груза, кг
mg,
/
6. По результатам измерений построить график зависимости силы упругости от
удлинения и, пользуясь им, определить среднее значение жесткости пружины.
7.Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено
значение 𝑘ср.
Е𝑚 =
Е𝑔 =
𝛥𝑚
𝑚
𝛥𝑔
; ____________________________________________________
; ___________________________________________________
𝑔
𝛥𝑥
Е𝑥 = ;
𝑥
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Следует учесть, что погрешности: 𝛥m=0,002 кг
𝛥g=0,02 м/𝑐 2
𝛥х=1 мм.
8. Сделать вывод о проделанной работе
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что такое сила упругости? Когда она возникает?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
2. Сформулировать закон Гука. Записать формулу и пояснить физические
величины.
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________
Лабораторная работа №3
Тема: «Определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости»
Приборы и материалы: динамометр ДПН, штатив с муфтой и лапкой, мензурка
с водой, мензурка с мыльным раствором.
Указание к работе:
1. Закрепить динамометр ДПН на штативе.
2. Укрепить под динамометром пластиковую чашку для жидкости.
3. Подвесить проволочную рамку длиной 30мм на динамометр
4. Преподнести съемную чашку с водой к рамке так, чтобы она притянулась к воде
5. Опуская чашку с водой вниз, измерить показания на динамометре силы
поверхностного натяжения в момент отрыва рамки от воды.
6. Опыт повторить три раза и результаты записывать в таблицу
№
L-длина рамки, 1м
опыта
F-сила поверхностного
натяжения, 1мкН (Х10−6 Н)
-коэффициент
поверхностного
натяжения
1
2
3
7. Получить подобный результат для воды, заменив рамку проволоки на длину
50мм и 70мм.
-коэффициент
F-сила поверхностного
№
L-длина рамки, 1м
поверхностного
опыта
натяжения, 1мкН (Х10−6 Н)
натяжения
1
2
3
8. Получить подобный результат для воды, заменив рамку проволоки на длину
70мм.
№
L-длина рамки, 1м
опыта
F-сила поверхностного
натяжения, 1мкН (Х10−6 Н)
-коэффициент
поверхностного
натяжения
1
2
3
9. Сделать измерения погрешностей по следующим формулам
G +G +G
Gср. = 1 2 3.
3
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
ΔG1 = 𝖨Gср. − G1 𝖨
___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
ΔG2 = 𝖨Gср. −
G2 𝖨_____________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________
ΔG3 = 𝖨Gср. −
G3 _______________________________________________________________________________________
ΔGср. =
ΔG1 +ΔG2 +ΔG3
__________________________________________________________________________________
3
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________
Ответ: 𝐺 = Gср. ± Gср. _______________________________________________________________
10.Заменить воду другой жидкостью (мыльный раствор) и выполнить
соответствующие измерения для определения коэффициента поверхностного
натяжения этой жидкости.
11.Опыт повторить три раза и результаты записывать в таблицу
№
L-длина рамки, 1м
опыта
F-сила поверхностного
натяжения, 1мкН (Х10−6 Н)
-коэффициент
поверхностного
натяжения
1
2
3
12.Получить подобный результат для воды, заменив рамку проволоки на длину
50мм и 70мм.
-коэффициент
F-сила поверхностного
№
L-длина рамки, 1м
поверхностного
опыта
натяжения, 1мкН (Х10−6 Н)
натяжения
1
2
3
13.Получить подобный результат для воды, заменив рамку проволоки на длину
70мм.
№
L-длина рамки, 1м
опыта
1
F-сила поверхностного
натяжения, 1мкН (Х10−6 Н)
-коэффициент
поверхностного
натяжения
2
3
14.Сделать вывод о проделанной работе
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое сила поверхностного натяжения? Как она направлена, в результате
чего возникает?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2. Что показывает коэффициент поверхностного натяжения?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
3. Для чего используют моющие средства при стирке?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Лабораторная работа № 5
Тема: «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»
замкнуть ключ и измерить падение напряжения на внешнем сопротивлении, а
так же силу тока в нем.
ХОД РАБОТЫ:
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
ε, В
𝑈𝑅 , В
I, А
r, Ом
2. Начертите в тетради схему для измерения ЭДС и внутреннего
сопротивления источника.
3. После проверки схемы соберите электрическую цепь. Ключ разомкните.
4. Измерьте величину ЭДС источника.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________
5. Замкните ключ и определите показания амперметра и вольтметра.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
6. Вычислите внутреннее сопротивление источника согласно формуле.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Сделайте вывод о проделанной работе:
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1.Как подключается в цепи амперметр? Каким сопротивлением он обладает?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
________________________________________________________________
2.Как подключается в цепи вольтрметр? Каким сопротивлением он обладает?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________
3.Сформулировать закон Ома для полной цепи.
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Лабораторная работа № 6
Тема: « Изучение явления электромагнитной индукции»
Цель работы: проверить на опыте зависимость ЭДС индукции от скорости
изменения магнитного поля
Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, постоянный магнит,
штатив с муфтой и лапкой
Ход работы:
1. Закрепите в лапке штатива катушку и подключите ее к гнездам
миллиамперметра.
2. Приближая и удаляя с разной скоростью магнит к катушке, установите
по показаниям миллиамперметра, как зависит величина индукционного
тока от скорости изменения магнитного поля в месте расположения
катушки.
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
3. Установите, зависит ли направление индукционного тока от положения
полюсов движущегося магнита.
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
4. Повторите опыты, закрепив в лапке штатива магнит, приближая и
удаляя к нему и от него катушку. Запишите свои наблюдения.
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
5. Определив направление намотки провода в катушке, направления тока
в ней и направление магнитного поля магнита, проверьте
справедливость правила Ленца.
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Что такое электромагнитная индукция?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
2. Как взаимодействуют между собой магнитные полюса?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
3. Сформулировать правило Ленца.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
Сделать вывод о проделанной работе:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Тема: «Определить длину световой волны при помощи дифракционной
решетки»
Оборудование:
1. прибор для определения длины световой волны
2. две дифракционные решетки (150 и 100 штрихов на 1 мм)
3. подставка от подъемного лабораторного станка
4. штатив с муфтой и лапкой
Выполнение работы:
1.Смотря через дифракционную решетку, направляют прибор на освещенную
поверхность источником (окно), чтобы она была видна сквозь узкую щель
щитка, сделанную на нулевом делении шкалы. Тогда по обе стороны от щели
щитка, на черном фоне непосредственно над шкалой, появляются
дифракционные спектры. Если спектры наклонены по отношению к шкале,
то решетку поворачивают на некоторый угол и перекос устраняют. В таком
положении прибор закрепляют с помощью имеющегося на штативе зажима.
Объясните какие спектры видны.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
____________________________________________________________
2.По шкале щитка, рассматриваемой через решетку, определяют красную и
фиолетовую границу спектров 1-го и 2-го порядка расположенных
симметрично по левую и правую сторону от щели. По делениям нанесенным
на бруске, определяют расстояние от дифракционной решетки до шкалы.
Длину света определяют по формулам:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_______________________________________
порядок
спектра
период
решетки
в
см
1
1 мм
100
14
а
мм
28 18
к ф
длина
волны
длина волны, м
7*10-7
красный
4,3*10-7 – пример
фиолетовый
Сделать несколько измерений при различных значениях для различных
спектров 1, 2, 3. Полученные значения нанести в таблицу.
Вывод:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Контрольный вопросы:
1. Что такое дифракция?
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
2. Что такое дифракционная решетка?
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
3. Что такое период дифракционной решетки?
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
4. При каком условии наблюдают дифракцию света?
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
____________________________________________________________