ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

"КРАСНОГОРСКИЙ КОЛЛЕДЖ"

ИСТРИНСКИЙ ФИЛИАЛ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К ПРОВЕДЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ

Составитель:

Бондакова С.В.,

преподаватель физики.

Содержание

Предисловие

3

Введение

4

Раздел-1. Общие требования

5

1.1.Теоретическая подготовка.

5

1.2. Ознакомление с приборами, сборка схем.

5

1.3. Проведение опыта и измерений.

6

1.4. Критерии оценок лабораторных работ

6

1.5.Инструментальная погрешность

6

Раздел 2. Руководства к выполнению лабораторных

работ

8

2.1. Лабораторная работа №1 «Измерение ускорения тела

при равноускоренном прямолинейном движении»

8

2.2. Лабораторная работа №2 «Измерение коэффициента

жесткости пружины»

10

2.3. Лабораторная работа №3 «Измерение коэффициента

трения скольжения»

11

2.4. Лабораторная работа №4 «Измерение влажности

воздуха»

13

2.5. Лабораторная работа №5 «Наблюдение поверхностного

натяжения жидкости»

15

2.6. Лабораторная работа №6 «Изучение деформации

растяжения»

17

2.7. Лабораторная работа №7 «Изучение закона Ома для

участка цепи»

19

2.8. Лабораторная работа №8 «Изучение зависимости

периода колебаний нитяного маятника от длины нити»

21

2.9. Лабораторная работа №9 «Наблюдение интерференции

и дифракции света»

23

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Методические указания по физике разработаны для профессий

технического и естественнонаучного профилей среднего специального

образования в соответствии c требованиями государственного стандарта

среднего профессионального образования РФ. Основная цель пособия –

способствовать формированию у студентов ключевых учебных и

личностных компетенций, а также развитию творческих компетенций.

Предлагаемые методические указания представляют собой практикум по

лабораторным работам для студентов соответствующих профессий по

всему курсу физики.

По своему содержанию лабораторные работы представляют собой

наблюдения, измерения и опыты, тесно связанные с темой занятия. В

пособие включены следующие виды заданий: 1) наблюдение и изучение

физических явлений, 2) измерение физических величин, 3) исследование

зависимостей между физическими величинами, 4) изучение физических

законов.

Лабораторные работы составлены по разделам курса физики согласно

разработанной автором рабочей программе и выполняются на типовом

лабораторном оборудовании, что позволяет вести обучение физике на

экспериментальной основе.

Выполнение всех работ является обязательным для студентов.

Лабораторные работы являются эффективным средством активизации и

мотивации обучения физике, способствуют применению различных

методов и приемов обучения для формирования у студентов системы

прочных знаний, интеллектуальных и практических умений и навыков,

помогают развитию мышления студентов, так как побуждают к

выполнению умственных операций: анализу, синтезу, сравнению,

обобщению и др.

Пособие состоит из двух разделов, которые отражают общие требования и

указания к выполнению лабораторных работ. В разделе 1 приведены общие

требования, необходимые при выполнении лабораторных работ. В разделе

2 описаны лабораторные работы, которые составлены в виде инструкций.

Каждая инструкция содержит цель работы, перечень оборудования,

краткие теоретические сведения, ход выполнения работы, форму отчета по

работе.

ВВЕДЕНИЕ

3

Основное назначение методических указаний – оказать помощь студентам

в подготовке и выполнении лабораторных работ, а также облегчить работу

преподавателя по организации и проведению лабораторных занятий.

Систематическое и аккуратное выполнение всей совокупности

лабораторных работ позволит студенту овладеть умениями самостоятельно

ставить физические опыты, фиксировать свои наблюдения и измерения,

анализировать их, делать выводы в целях дальнейшего использования

полученных знаний и умений.

Целями выполнения лабораторных работ является:

1) обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных

теоретических знаний по конкретным темам дисциплины;

2) формирование умений применять полученные знания на практике,

реализация единства интеллектуальной и практической деятельности;

3) развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов;

аналитических, проектировочных, конструктивных и др.

4) выработку при решении поставленных задач таких профессионально

значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность,

творческая инициатива.

РАЗДЕЛ 1. Общие требования.

4

1.1.Теоретическая подготовка.

Для более эффективного выполнения лабораторных работ необходимо

повторить соответствующий теоретический материал, а на занятиях,

прежде всего, внимательно ознакомиться с содержанием работы и

оборудованием.

В ходе работы необходимо строго соблюдать правила по технике

безопасности; все измерения производить с максимальной тщательностью;

для вычислений использовать микрокалькулятор.

После окончания работы каждый учащийся составляет отчет по

следующей схеме:

1. дата, наименование и номер работы;

2. перечень оборудования;

3. схема или зарисовка установки;

4. запись цены деления шкалы измерительного прибора;

5. таблица результатов измерений и вычислений заполняется по ходу

работы;

6. расчетная формула, обработка результатов измерений и определение

относительной погрешности.

Небрежное оформление отчета, исправление уже написанного

недопустимо.

В конце занятия преподаватель ставит зачет, который складывается из

результатов наблюдения за выполнением практической части работы,

проверки отчета, беседы в ходе работы или после нее. Все лабораторные

работы должны быть выполнены и защищены в сроки, определяемые

программой или календарным планом преподавателя.

1.2.Ознакомление с приборами, сборка схем.

Приступая к лабораторным работам, необходимо:

1.

получить у преподавателя приборы, требуемые для выполнения

работы;

2.

разобраться

в

назначении

приборов

и

принадлежностей

в

соответствии с их техническими данными;

3.

пользуясь

схемой

или

рисунками,

имеющимися

в

пособии,

разместить приборы так, чтобы удобно было производить отсчеты, а

затем собрать установку;

4.

сборку электрических схем следует производить после тщательного

изучения правил выполнения лабораторных работ по электричеству.

1.3.Проведение опыта и измерений.

5

При выполнении лабораторных работ измерение физических величин

необходимо проводить в строгой, заранее предусмотренной

последовательности.

Особо следует обратить внимание на точность и своевременность отсчетов

при измерении нужных физических величин. Например, точность

измерения времени с помощью секундомера зависит не только от четкого

определения положения стрелки, но и в значительной степени – от

своевременности включения и выключения часового механизма.

1.4.Критерии оценок лабораторных работ

Оценка «5» (отлично) ставится, если обучающийся выполняет

работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности

проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально

монтирует необходимое оборудование; все опыты проводит в условиях и

режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов;

соблюдает требования правил безопасного труда; в отчете правильно и

аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики,

вычисления; правильно выполняет анализ погрешностей.

Оценка «4» (хорошо) ставится, если выполнены требования к

оценке 5, но было допущено два-три недочета, не более одной негрубой

ошибки и одного недочета.

Оценка «3» (удовлетворительно) ставится, если работа выполнена

не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить

правильные результаты и выводы; если в ходе проведения опыта и

измерений были допущены ошибки.

Оценка «2» (неудовлетворительно) ставится, если работа

выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет

сделать правильных выводов; если опыты, измерения, вычисления,

наблюдения производились неправильно.

Лабораторные работы выполняются по письменным инструкциям,

которые приводятся в данном пособии. Каждая инструкция содержит

краткие теоретические сведения, относящиеся к данной работе, перечень

необходимого оборудования, порядок выполнения работы.

Внимательное изучение методических указаний поможет выполнить

работу.

1.5.Инструментальная погрешность

При выполнении лабораторных работ допускаются погрешности,

которые студент должен уметь оценить.

Все измерения делятся на две группы: прямые и косвенные. Прямые

измерения – это определение значения физической величины опытным

путем с помощью средств измерений (приборов). Косвенные измерения –

это определение значения физической величины по формуле, куда входят

величины, полученные прямым измерением. Погрешности для этих типов

измерений вычисляются по-разному. В случае прямых измерений

6

максимальная абсолютная погрешность ΔА складывается из абсолютной

инструментальной погрешности, определяемой конструкцией прибора

ΔАи , и абсолютной погрешности отсчета ΔАо, которая принимается

равной половине цены деления прибора ΔА = ΔАи + ΔАо . Для

лабораторных приборов значения абсолютных погрешностей средств

измерений представлены в таблице 1

Таблица 1

средства

измерения

цена

деления

ΔА

И

ΔА

О

ΔА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Линейка

ученическая

Линейка чертежная

Штангенциркуль

Лента

измерительная

Микрометр

Динамометр

Секундомер

электронный

Термометр

Амперметр

Вольтметр

1мм

1мм

0,1мм

0,5см

0,01мм

0,1Н

0,05с

10С

0,1А

0,2В

1мм

0,2мм

0,05мм

0,5см

0,005мм

0,05Н

0,025с

1

0С

0,05А

0,15В

0,5мм

0,5мм

0,05мм

0,5см

0,005мм

0,05Н

0,025с

0,50С

0,05А

0,1В

1,5мм

0,7мм

0,1мм

0,75см

0,01мм

0,1Н

0,2с

1,50С

0,1А

0,25В

Для расчета косвенных погрешностей используются специальные

формулы (таблица 2), полученные с помощью математического анализа для

оценки относительной погрешности вычисляемой величины: ε = ΔА/А.

Таблица 2

1

2

3

4

5

V = a b c

S = π r2

v = s / t

g = 4 π

2

ℓ /T

2

A = B + C

ε = Δa /a + Δb /b + Δc /c

ε = 2 Δr /r

ε = Δs /s + Δt /t

ε = Δℓ/ℓ + 2 Δt /t

ε = (ΔB + ΔC ) / ( B + C )

Таким образом, абсолютные инструментальные погрешности могут

быть рассчитаны до проведения эксперимента. Что касается

относительных погрешностей, то из самого определения ε следует, что чем

больше измеряемая величина, тем меньше относительная погрешность. И

этот факт должен быть доминирующим при проведении лабораторных

работ.

При выполнении лабораторных работ, связанных с измерением

электрических величин, следует учитывать ряд факторов, влияющих на

результат измерения. Это, прежде всего, вид электрической схемы, марка

соединительных проводов, класс точности измерительных приборов, а

также время измерения показания приборов.

7

N



g

m



.

тр

F



РАЗДЕЛ 2. Руководства к выполнению лабораторных работ

2.1. Лабораторная работа №1

«Измерение ускорения тела при равноускоренном прямолинейном

движении».

Краткая теория

На тело действуют 3 силы. Если

геометрическая сумма сил больше нуля,

тело движется с ускорением. Согласно

второму закону Ньютона

m

⃗

g

+

⃗

N

+

⃗

F тр .

=

m

⃗

a

При движении с ускорением, (если v

0

=0 )

S

=

a

⋅

t

2

2

Поэтому, измерив

s и t, мы можем найти

ускорение а по формуле

a

=

2 S

t

2

Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько раз, а затем

вычисляют средние значения измеряемых величин.

Порядок выполнения работы.

1.Соберите установку, изображенную на рисунке (верхний конец желоба

должен быть на

несколько

сантиметров выше

нижнего). Когда

шарик, скатившись,

ударится о

стопор, звук удара

поможет точнее

определить время

движения

шарика.

2.Отметьте на желобе начальное положение шарика, а также его конечное

положение.

3.Измерьте расстояние между верхней и нижней отметками на желобе

(модуль s перемещения шарика) и результат измерения запишите в таблицу.

8

Цель работы:

измерить ускорение шарика, скатывающегося по

наклонному желобу.

Оборудование:

металлический желоб, штатив с муфтой и зажимом,

стальной шарик, стопор, измерительная лента,

секундомер.

4.Отпустите шарик без толчка у верхней отметки и измерьте время t до

удара шарика о стопор.

5.Повторите опыт 5 раз, записывая в таблицу результаты измерений. При

проведении каждого опыта пускайте шарик из одного и того же начального

положения.

6.Вычислите

и результат запишите в таблицу.

7.Вычислите ускорение, с которым скатывался шарик:

a

=

2 S

t

2

8.Результат вычислений запишите в таблицу.

№ опыта

S,м

t,с

t

ср

,с

а,м/с

2

1

2

3

4

5

9. Вычислите относительную погрешность:

ε

=

ΔS

S

+

2

Δt

t

10. Вычислите абсолютную погрешность:

Δa

=

ε

⋅

a

ср .

11. Запишите ответ в виде: а=Х ± Δа; ε=…%

12.Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.

Оформление отчета о проделанной работе



Дата



Лабораторная работа №



Название работы



Цель работы



Оборудование



Формулы искомых величин



Таблица результатов измерений и вычислений



Результаты обработки полученных экспериментальных данных с

оценкой погрешности измерений.



Окончательный результат с учетом погрешностей.

9



Вывод.

2.2. Лабораторная работа №2

«Измерение коэффициента жесткости пружины».

Цель работы:

проверить справедливость закона Гука для пружины

динамометра и измерить коэффициент жесткости этой

пружины.

Оборудование:

штатив с муфтой и зажимом, динамометр с закрытой

шкалой, набор грузов известной массы (100 г), линейка с

миллиметровыми делениями.

Краткая теория

Согласно закону Гука, модуль F силы упругости и модуль х удлинения

пружины связаны соотношением F

упр

= kx. По третьему закону Ньютона

F

упр

=F

т

и, измерив F и х, можно найти коэффициент жесткости k по

формуле k =F/х.

Порядок выполнения работы

1.

Закрепите динамометр в штативе на достаточно большой высоте.

2.

Подвешивая поочередно грузы (от 1-го до 4-х), вычислите для

каждого случая соответствующее значение F = mg, а также измерьте

соответствующее удлинение пружины х.

3.

Вычислите коэффициент жесткости по результатам каждого опыта

по формуле:

4.

Вычислите среднее значение коэффициента жесткости:

k

ср

=(k

1

+k

2

+k

3

+k

4

) / 4.

5.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№ опыта

m, кг

F=mg,

H

х, м

k, Н/м

k

ср

, Н/м

1

2

3

4

6.

Постройте график зависимости силы упругости F

упр

от удлинения

пружины х.

10

7.

Оцените (качественно) справедливость закона Гука для данной

пружины: находятся ли экспериментальные точки вблизи одной прямой,

проходящей через начало координат.

8.

Запишите сделанный вами вывод.

9.

Вычислите относительную и абсолютную погрешности измерений:

ε=Δ F/ F+Δх/х; Δk=ε∙k

ср

.

10. Запишите ответ в виде: k

ср

=Х ± Δk; ε=…%

Оформление отчета о проделанной работе



Дата



Лабораторная работа №



Название работы



Цель работы



Оборудование



Формулы искомых величин



Таблица результатов измерений и вычислений



Результаты обработки полученных экспериментальных данных с

оценкой погрешности измерений.



Окончательный результат с учетом погрешностей.



Построение графика



Вывод.

2.3. Лабораторная работа №3

«Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы: используя второй закон Ньютона, измерить силу трения

скольжения керамического магнита по металлическому экрану и затем

определить коэффициент трения.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр, керамический

магнит на нити, металлический экран.

Краткая теория

При движении одного тела по поверхности другого возникает

сопротивление движению. Это объясняется тем, что со стороны

поверхности второго тела на первое действует сила трения скольжения,

которая и препятствует движению. Сила трения скольжения направлена

11

вдоль поверхности соприкасающихся тел в противоположную сторону

направлению скорости.

В этой работе мы воспользуемся тем, что при равномерном движении тела

(a = 0) сила упругости динамометра будет уравновешена силой трения

скольжения.

Таким образом, если мы будем равномерно тянуть динамометр,

прикрепленный к нему, то величина силы трения скольжения будет равна

силе упругости динамометра (т.е. его показанию).

Экспериментальным путем установлено, что между силой трения

скольжения и силой реакции опоры N (или равной ей весу тела Р= mg)

существует прямо пропорциональная зависимость:

F

тр

=μ N,

где

μ

-

коэффициент пропорциональности (называется коэффициентом трения).

Он характеризует обе трущиеся поверхности и зависит от их природы и

качества обработки.

1.

Магнит лежит на экране.

N

1

Из записи второго закона Ньютона:

F

упр1

- F

тр1

=0

N

1

- mg- F

м

=0 F

упр1

=μ (F

м

+ mg) (1)

F

тр1

=μ N

1

2.

Магнит под экраном.

F

упр2

- F

тр2

=0

F

м

- mg- N

2

=0 F

упр2

=μ (F

м

- mg) (2)

F

тр2

=μ N

2

Из (1) и (2) следует:

μ=

(

F

упр1

- F

упр2

) / 2 mg

Порядок проведения работы.

1.

Укрепить в штативе с помощью лапки металлический экран,

расположив его горизонтально.

2.

Прикрепить магнит с помощью нити к динамометру и снять

показание прибора.

12

mg

F

м

F

упр1

F

тр1

3.

С помощью динамометра зафиксировать момент, когда магнит начнет

двигаться по экрану, находясь сначала сверху, а затем снизу экрана.

4.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

5.

Вычи

слить коэффициент трения скольжения по формуле:

μ=

(

F

упр1

- F

упр2

) / 2 mg

6.

Вычислить относительную и абсолютную погрешности по

формулам: ε=ΔF\(F

1

-F

2

) + Δ mg\ mg= 0,05\(F

1

-F

2

)+0,05\ mg

Δ μ= μ∙ ε.

7.

Записать окончательный результат в виде: μ=Х± Δ μ; ε=…%

8.

Сделать вывод.

Оформление отчета о проделанной работе



Дата



Лабораторная работа №



Название работы



Цель работы



Оборудование



Формулы искомых величин



Таблица результатов измерений и вычислений



Результаты обработки полученных экспериментальных данных с

оценкой погрешности измерений.



Окончательный результат с учетом погрешностей.



Вывод.

2.4.

Лабораторная работа №4

«Измерение влажности воздуха»

Цель работы: определить относительную влажность воздуха в кабинете

физики.

Оборудование: сухой термометр, «влажный» термометр,

психрометрическая таблица.

Краткая теория

В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в

воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная

влажность

ρ

а

определяется

массой

водяного

пара,

содержащегося в 1 м

3

воздуха, т.е. плотностью водяного пара при данной

температуре.

Абсолютную влажность можно определить по точке

росы –

температуре,

при

которой

пар,

находящийся

в

воздухе,

становится

13

mg,Н

F

упр1

,Н

F

упр2

,Н

μ

насыщенным.

Температура

точки

росы

определяется

с

помощью

гигрометра,

а

затем

по

таблице

«Давление

насыщенных

паров

и

их

плотность

при

различных

температурах» находят соответствующую температуре точке

росы плотность. Найденная плотность и есть абсолютная

влажность окружающего воздуха.

Относительная

влажность

φ

показывает,

сколько

процентов составляет абсолютная влажность от плотности ρ

н

водяного

пара, насыщающего воздух при данной температуре:

ϕ

=

ρ

а

ρ

н

100%

.

Порядок выполнения работы

1.

Определить температуру сухого термометра.

2.

Определить температуру смоченного термометра.

3.

Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную

влажность.

4.

Результаты измерений записать в таблицу

5.

Ответить на контрольные вопросы.

Показания сухого

термометра

Показания

влажного

термометра

Разность

показаний

термометров

Относительная

влажность воздуха

t

с

t

вл

Δt=t

с

- t

вл

φ,%

Контрольные вопросы

1.

Что показывает относительная влажность воздуха?

2.

Когда разность показаний термометров психрометра больше: если

воздух в комнате более сухой или более влажный?

3.

Что произойдет с показаниями волосного гигрометра, если подышать

на волос гигрометра?

4.

Почему температура «влажного» термометра ниже, чем «сухого»?

5.

В каком случае температура «влажного» термометра будет равна

температуре «сухого»?

6.

Где необходимо учитывать влажность воздуха? (не менее трех

примеров)

Литература

Фирсов А.В. Физика для профессий и специальностей технического и

естественнонаучного профилей: учебник для образоват. учреждений НПО

и СПО.-М. : Издательский центр «Академия», 2013.-352с., §88.

Психрометрическая

таблица

14

Показа-

ния

сухого

термомет-

ра

Разность показаний сухого и влажного термометров

К

˚С

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

273

0

100

82

63

45

28

11

-

-

-

-

-

-

274

1

100

83

65

48

32

16

-

-

-

-

-

-

275

2

100

84

68

51

35

20

-

-

-

-

-

-

276

3

100

84

69

54

39

24

10

-

-

-

-

-

277

4

100

85

70

56

42

28

14

-

-

-

-

-

278

5

100

86

72

58

45

32

19

6

-

-

-

-

279

6

100

86

73

60

47

35

23

10

-

-

-

-

280

7

100

87

74

61

49

37

26

14

-

-

-

-

281

8

100

87

75

63

51

40

28

18

7

-

-

-

282

9

100

88

76

64

53

42

31

21

11

-

-

-

283

10

100

88

76

65

54

44

34

24

14

4

-

-

284

11

100

88

77

66

56

46

36

26

17

8

-

-

285

12

100

89

78

68

57

48

38

29

20

11

-

-

286

13

100

89

79

69

59

49

40

31

23

14

6

-

287

14

100

90

79

70

60

51

42

33

25

17

9

-

288

15

100

90

80

71

61

52

44

36

27

20

12

5

289

16

100

90

81

71

62

54

45

37

30

22

15

8

290

17

100

90

81

72

64

55

47

39

32

24

17

10

291

18

100

91

82

73

64

56

48

41

34

26

20

13

292

19

100

91

82

74

65

58

50

43

35

29

22

15

293

20

100

91

83

74

66

59

51

44

37

30

24

18

294

21

100

91

83

75

67

60

52

46

39

32

26

20

295

22

100

92

83

76

68

61

54

47

40

34

28

22

296

23

100

92

84

76

69

61

55

48

42

36

30

24

297

24

100

92

84

77

69

62

56

49

43

37

31

26

298

25

100

92

84

77

70

63

57

50

44

38

33

27

299

26

100

92

85

78

71

64

58

51

45

40

34

29

300

27

100

92

85

78

71

65

59

52

47

41

36

30

301

28

100

93

85

78

72

65

59

53

48

42

37

32

302

29

100

93

86

79

72

66

60

54

49

43

38

33

303

30

100

93

86

79

73

67

61

55

50

44

39

34

2.5.

Лабораторная работа №5

15

«Наблюдение поверхностного натяжения жидкости»

Цель работы: убедиться в существовании поверхностного натяжения воды

и исследовать зависимость поверхностного натяжения воды от природы

граничащих сред.

Оборудование: две ёмкости с водой, мыльный раствор, пипетка, кусочек

сахара, мелко нарезанные (шириной в 1 клетку) кусочки бумаги или

крошки пробки.

Краткая теория

Молекулы жидкости испытывают силы взаимного притяжения — на самом

деле, именно благодаря этому жидкость моментально не улетучивается. На

молекулы внутри жидкости силы притяжения других молекул действуют со

всех сторон и поэтому взаимно уравновешивают друг друга. Молекулы же

на поверхности жидкости не имеют соседей снаружи, и результирующая

сила притяжения направлена внутрь жидкости. В итоге вся поверхность

воды стремится стянуться под воздействием этих сил. По совокупности

этот эффект приводит к формированию так называемой силы

поверхностного натяжения, которая действует вдоль поверхности жидкости

и приводит к образованию на ней подобия невидимой, тонкой и упругой

пленки.

Поверхностное натяжение жидкости зависит: 1) от природы жидкости, т. е.

от сил притяжения между молекулами данной жидкости; 2) от температуры

(с увеличением температуры поверхностное натяжение уменьшается).

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости существенно зависит

от того, с какой средой граничит жидкость: на границе двух жидкостей он

должен быть меньше, сем на свободной поверхности жидкости. Это

объясняется тем, что силы взаимодействия между молекулами граничащих

жидкостей и молекулами каждой жидкости между собой направлены в

противоположные стороны.

Порядок выполнения работы.

Опыт №1.

1.Бросайте кусочки бумаги в одну емкость с водой, стараясь делать это так,

чтобы падающие в воду кусочки располагались на воде кольцом в средней

части емкости и не прикасались ни друг к другу, ни к краям емкости.

2.

С помощью чистой пипетки введите на середину поверхности воды

небольшую каплю мыльного раствора.

3. Что наблюдаете? Наблюдаемый результат зарисуйте в прямоугольнике

размером 5х2,5см.

4.Сделайте вывод: как изменилась сила поверхностного натяжения воды от

примеси к ней мыла?

16

Опыт №2.

1.Бросайте кусочки бумаги в другую емкость с чистой водой, стараясь

делать это так, чтобы падающие в воду кусочки располагались на воде

кольцом в средней части емкости и не прикасались ни друг к другу, ни к

краям емкости.

2.

Возьмите кусочек сахара и коснитесь им поверхности воды внутри

кольца из бумажек, подержите его некоторое время в воде.

3. Что наблюдаете? Наблюдаемый результат зарисуйте в прямоугольнике

размером 5х2,5см.

4. Сделайте вывод: как изменилась сила поверхностного натяжения воды

от примеси к ней сахара?

Отчет о работе

Опыт №1.

Чистая вода Мыльный

раствор

Вывод:

Опыт №2.

Чистая вода Сахар

Вывод:

2.6.

Лабораторная работа № 6

«Изучение деформации растяжения»

Цель работы:

определить модуль Юнга резины при деформации растяжения, построить

график растяжения резины.

Оборудование: резиновый шнур длиной 25-30 см, набор грузов по 0,1 кг,

штатив с муфтой и кольцом, линейка, штангенциркуль.

Краткая теория

17

Количественно деформацию сжатия или растяжения можно

характеризовать величиной абсолютного удлинения ∆ℓ, равной разности

длин образца до растяжения и после него:

∆ℓ= ℓ–ℓ

о

.

Абсолютное

удлинение ∆ℓ при растяжении положительно, при сжатии оно

отрицательно.

Отношение абсолютного удлинения ∆ℓ к длине образцов при этом

оказывается одинаковым для всех образцов. Его называют относительным

удлинением ε:

ε = ∆ℓ / ℓ

о

. Относительное удлинение – величина

безразмерная.

Механическое напряжение равно отношению деформирующей силы к

сечению образца:

σ = F/ S.

Для всех видов упругих деформаций справедлив закон Гука, согласно

которому удлинение и укорочение в различных телах пропорциональны

деформирующим силам: F=kх, где k – коэффициент пропорциональности,

называемый коэффициентом жесткости деформируемого тела, х –

величина деформации, равная абсолютному удлинению ∆ℓ при растяжении

и сжатии.

В технических расчетах обычно пользуются законом Гука в виде:

σ= Е∙

ε

, где Е называется модулем упругости или модулем Юнга. Преобразовав

это выражение, получим: Е = σ / ε= ( F/ S) / (

∆ℓ / ℓ

о

) или

Е= Fℓ

о

/ S∆ℓ.

Следует заметить, что, когда длина тела увеличивается, то площадь его

поперечного сечения несколько уменьшается, тем самым компенсируется

удлинение. Если растяжение тела сравнительно невелико, то изменением

площади можно пренебречь.

При малых деформациях механическое напряжение

σ

пропорционально

относительному удлинению

ε.

Порядок выполнения работы

1.Укрепить резиновый шнур на штативе с помощью муфты и кольца.

2. Нанести на среднем участке шнура мелом две метки на расстоянии

приблизительно 20 см друг от друга.

3. Измерить начальное расстояние между метками

ℓ

о

.

4. Измерить диаметр шнура между метками

d

(не сжимая резины)

и вычислить площадь сечения резинового шнура:

S= πd

2

/4.

5. Подвесить к шнуру груз массой 0,1кг и записать его вес:

F=mg,

а затем измерить расстояние между метками

ℓ.

6. Повторить предыдущие действия, постепенно увеличивая нагрузку до

максимальной.

7. Вычислить абсолютное удлинение:

∆ℓ= ℓ–ℓ

о

8. Результаты измерений занести в таблицу.

№

опыт

Измерения

Вычисления

m, кг

ℓ, м

ℓ

о

, м

∆ℓ, м

S, м

2

Е, Па

Е

ср

, Па

18

а

d, м

F, H

1

2

3

4

5

6

8. Вычислить по формуле модуль упругости резины Е:

Е = ℓ

о

∙F/∆ℓ∙ S

9. Вычислить среднее значение модуля упругости: Е

ср

=

(Е

1

+Е

2

+Е

3

+Е

4

+Е

5

+Е

6

)/6

10. По полученным данным построить график растяжения резины,

откладывая модуль силы F по вертикальной оси, а абсолютное удлинение

∆ℓ – по горизонтальной оси, при этом выбрав удобный единичный отрезок

вдоль каждой оси.

F,Н

∆ℓ,м

11. Вычислить абсолютную и относительную погрешности по формулам:

ε=Δ F/ F+ Δ ℓ

о

/ ℓ

о

+2 Δ d/ d+ Δ(Δ ℓ)/ Δ ℓ+ Δπ/π=

=0,05/ F+0,001/ ℓ

о

+2∙0,000025/ d+0,001/ Δ ℓ+0,005/3,14

ΔЕ=Е∙ ε

12. Записать ответ в виде: Е

ср

= Х±ΔЕ, ε=…%

13. Сделать вывод о зависимости между этими величинами.

Оформление отчета о проделанной работе



Дата



Лабораторная работа №



Название работы



Цель работы



Оборудование



Формулы искомых величин



Таблица результатов измерений и вычислений



Результаты обработки полученных экспериментальных данных с

оценкой погрешности измерений.



Окончательный результат с учетом погрешностей.



Построение графика



Вывод.

2.7.

Лабораторная работа №7

«Изучение закона Ома для участка цепи»

19

Цель работы: изучить Закон Ома для участка цепи и проверить

выполнение законов последовательного и параллельного соединения

проводников.

Оборудование: источник, амперметр, вольтметр, провода, ключ, два

резистора.

Краткая теория

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет

разветвления. Все проводники включают в цепь поочередно, друг за

другом.

R

1

R

2

На рисунке показано последовательное соединение двух проводников 1 и

2, имеющих сопротивление R

1

и R

2

. Это могут быть две лампы, две

обмотки электродвигателя и т. д. Сила тока в обоих проводниках

одинакова: I = I

1

= I

2

так как в проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не

накапливается и через любое сечение проводника за определенный

интервал времени проходит один и тот же заряд. Напряжение (или разность

потенциалов) на концах рассматриваемого участка цепи складывается из

напряжений на первом и втором проводниках: U = U

1

+ U

2

Применяя закон Ома можно доказать, что полное сопротивление при

последовательном соединении равно: R = R

1

+ R

2

Напряжение на проводниках и их сопротивления при последовательном

соединении связаны соотношением: U

1

/ U

2

= R

1

/ R

2

При параллельном соединении электрическая цепь имеет разветвления.

Все проводники включают в цепь параллельно друг другу.

R

1

R

2

Напряжение на обоих проводниках одинаково: U = U

1

= U

2

. Сила тока на

концах рассматриваемого участка цепи складывается из силы тока на

первом и втором проводниках: I = I

1

+ I

2

. Применяя закон Ома можно

доказать, что полное сопротивление при параллельном соединении равно:

1\R = 1\R

1

+ 1 \R

2

Порядок выполнения работы

Последовательное соединение проводников

1.Собрать цепь по схеме:

R

1

R

2

20

А

1 2

3

2.Трижды переключая вольтметр в разные участки цепи, занести показания

амперметра и вольтметра в таблицу.

3. Вычислить по результатам измерений сопротивления R

1

, R

2

и R

3

и

занести их в таблицу.

№

опыта

Измерения

Вычислени

я

I,А

U,В

R,Ом

1

2

3

3.

Сделать вывод (согласуются ли ваши результаты с законами

последовательного соединения проводников).

Параллельное соединение проводников 3

1.Собрать цепь по схеме:

R

1

1

2

R

2

2. Трижды переключая амперметр в разные участки цепи, занести

показания амперметра и вольтметра в таблицу.

3. Вычислить по результатам измерений сопротивления R

1

, R

2

и R

3

и

занести их в таблицу.

№

опыта

Измерения

Вычислени

я

I,А

U,В

R,Ом

1

2

3

21

V

V

V

V

А

А

А

4. Сделать вывод (согласуются ли ваши результаты с законами

параллельного соединения проводников).

Оформление отчета о проделанной работе



Дата



Лабораторная работа №



Название работы



Цель работы



Оборудование



Схемы



Формулы искомых величин



Таблицы результатов измерений и вычислений



Результаты обработки полученных экспериментальных данных с

оценкой погрешности измерений.



Выводы.

Лабораторная работа №8

«Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от

длины нити»

Цель работы: изучить колебательное движение нитяного маятника и

выяснить, какая математическая зависимость существует между длиной

маятника и периодом его колебаний.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик, нить, измерительная

лента, секундомер.

Краткая теория

В повседневной жизни мы достаточно часто наблюдаем колебательные

процессы. Это смена дня и ночи, вращение Луны вокруг Земли, вибрация

струн у музыкальных инструментов, колебания маятника часов и т.д. В

колебательном движении изменение какой-либо величины (например,

скорости или смещения тела от положения равновесия) повторяется в

точности через совершенно определенное время - период.

Рассмотрим колебания нитяного маятника, т.е. небольшого тела (например,

шарика), подвешенного на нити, длина которой значительно превышает

размеры самого тела. Если шарик отклонить от положения равновесия и

22

отпустить (А), то он начнет колебаться. Сначала маятник движется с

нарастающей скоростью вниз. В положении равновесия (О) скорость

шарика не равна нулю, и он по инерции движется вверх. По достижении

наивысшего положения (В) шарик снова начинает двигаться вниз.

Это движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний.

Период - это время, за которое тело совершает одно колебание: T=t \ N.

Период колебаний нитяного маятника вычисляется по формуле:

Порядок выполнения работы

1.

Укрепить в штативе с помощью лапки шарик, подвязанный на нити.

2.

Измерить длину нити.

3.

Отклонить шарик от положения равновесия на небольшой угол и

отпустить его, одновременно включив секундомер.

4.

Измерить время … колебаний.

5.

Укоротить нить, измерить ее длину и повторить опыт 2 раза.

6.

Вычислить период колебаний по формуле

T=t \ N

.

7.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

№ опыта

ℓ,м

N

t,с

Т,с

1

2

3

Оформление отчета о проделанной работе



Дата



Лабораторная работа №



Название работы



Цель работы



Оборудование



Формулы искомых величин



Таблица результатов измерений и вычислений



Вывод.

2.9. Лабораторная работа № 9

«Наблюдение интерференции и дифракции света»

Цель работы: пронаблюдать интерференцию и дифракцию света и

зарисовать увиденные картины.

23

Оборудование: пластины стеклянные (2 шт.), лоскут ткани,

штангенциркуль (или перо птицы), прибор «Кольца Ньютона», лампа

накаливания (одна на группу).

Краткая теория.

Если свет представляет собой поток волн, то должны наблюдаться

интерференция и дифракция света. Интерференция световых волн -

сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во

времени картина усиления или ослабления результирующих световых

колебаний в различных точках пространства. Результат интерференции

(усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла

падения света.

Световые волны огибают препятствия, сравнимые по размерам с длиной

световой волны. В этом состоит явление дифракции света. Из-за того, что

длина световой волны очень мала, угол отклонения света от направления

прямолинейного распространения невелик. Поэтому для отчётливого

наблюдения дифракции нужно либо использовать очень маленькие

препятствия, либо же располагать экран далеко от препятствий.

Порядок выполнения работы.

I

. Изучение интерференции света.

1) Стеклянные пластины тщательно протереть, сложить вместе и сжать по

краям пальцами.

2) Рассматривать пластины в отражённом свете на тёмном фоне

(располагать их надо так, чтобы на поверхности стекла не образовывались

слишком яркие блики от окон или белых стен).

3) В отдельных местах соприкосновения пластин наблюдать яркие

радужные кольцеобразные или правильной формы полосы.

4) Зарисовать наблюдаемую картину в прямоугольнике размером

3,5х1,5см.

5) Заметить изменение формы и расположения полученных

интерференционных полос с изменением нажима и сделать вывод.

6) Пронаблюдать интерференционную картину с помощью прибора

«Кольца Ньютона».

II. Изучение дифракции света.

Установить между губками штангенциркуля щель шириной 0,5 мм

(провести рукой вдоль пера).

2) Приставить щель (перо) вплотную к глазу, расположив его вертикально.

3) Смотря сквозь щель (перо) на светящуюся нить лампы, наблюдать по

обе стороны нити радужные полосы (дифракционные спектры).

4) ) Зарисовать наблюдаемую картину в прямоугольнике размером

3,5х1,5см.

5) Изменить ширину щели до 0,8мм и заметить, как это изменение влияет

на дифракционные спектры; сделать вывод.

24

Отчет о работе.

Изучение интерференции света.

Вывод:

Изучение дифракции света.

Вывод:

Список использованной литературы

1. Морева Н.А. Педагогика среднего профессионального образования. – М.,

1999.

2. Семушина Л.Г., Ярошенко Н.Г. Содержание и технологии обучения в

средних специальных учебных заведениях. – М., 2001.

3. Вишнякова С.М. Профессиональное образование. Словарь. – М., 1999.

4. Усова А.В.,Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков

учащихся на уроках физики .- М.:Просвещение,1988

5. Усова А.В.,Вологодская З.А. Самостоятельная работа учащихся по

физике в средней школе.- М.:Просвещение, 1981

25