рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине «Физика» Методические указания для студентов на базе основного общего образования технического профиля

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине «Физика» Методические указания для студентов на базе основного общего образования технического профиля - раздел Образование, Министерство Образования И Науки Красноярского Края Краевое Государс...

Министерство образования и науки Красноярского края

краевое государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение)

«Красноярский колледж радиоэлектроники, экономики и управления»

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине «Физика»

Методические указания для студентов на базе основного

общего образования технического профиля

 

Красноярск, 2012

 

Методические указания разработаны

преподавателем физики КГБОУ СПО «ККРЭУ» Н.А. Поповой

 

Ответственный редактор

Зам. директора по УР Н.Ю. Орина­­­­­­­­­­­

 

Печатается в соответствии с решением цикловой комиссии

естественнонаучных дисциплин и физической культуры,

протокол от « » 2012 г. №

Председатель цикловой комиссии Т.Ф. Костромина

 

 

Одобрено методическим советом КГБОУ СПО «ККРЭУ»

Протокол от « » 2012 г. №

Председатель методического совета,

Зам. директора по НМР Н.А. Попова

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Цель настоящего пособия – оказать помощь студентам в подготовке и выполнении лабораторных работ, а также облегчить работу преподавателя по организации и проведению лабораторных занятий.

Пособие содержит описание всех, предусмотренных рабочей программой лабораторных работ и составлено в соответствии с примерной программой по физике, утвержденной ФГУ «ФИРО» Минобрнауки России, в 2008 г.

Проводить лабораторные занятия целесообразно в порядке изучения программного материала.

Пособие содержит: предисловие; правила выполнения лабораторных работ; методические указания по их выполнению, где определены цели работы, даны краткие теоретические сведения по каждой работе на основе минимума содержания по заданному разделу дисциплины с учетом требований к итогам его усвоения, определяемых ГОС СПО; приводятся схемы (рисунки) установок и конкретные инструкции по проведению исследований и расчетов; приводятся таблицы, пояснения для построения графиков; указывается состав и форма отчета; контрольные вопросы; литература.

После выполнения лабораторных работ у студентов должны сформироваться практические умения и навыки обращения с различными приборами, установками, лабораторным оборудованием, аппаратурой, которые могут составлять часть профессиональной практической подготовки, а также исследовательские умения (наблюдать, сравнивать, анализировать, устанавливать зависимости, делать выводы и обобщения, самостоятельно вести исследования, оформлять результаты).

 

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

 

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 студент в специальной тетради составляет отчет по следующей схеме:

1) наименование и номер работы;

2) цели работы;

3) перечень оборудования;

4) схема установки;

5) расчетные формулы;

6) таблицы результатов измерений и вычислений (заполняется по ходу работы);

7) графики или рисунки;

8) выводы;

соблюдая при оформлении отчета требования ЕСКД и, производя вычисления в системе СИ.

Небрежное оформление работы, исправления уже написанного недопустимы.

Необходимым структурным элементом лабораторной работы является организация обсуждения итогов выполнения лабораторной работы. В конце урока преподаватель ставит зачет, который складывается из результатов наблюдения за выполнением практической части работы, проверки отчета, беседы в ходе работы или после нее. Выполнение лабораторных работ учитывается как показатель текущей успеваемости студентов.

 

 

Все лабораторные работы должны быть выполнены и защищены в сроки, определяемые рабочей программой и календарно-тематическим планом преподавателя.

Лабораторные работы, не выполненные студентами по уважительной или неуважительной причинам, должны быть выполнены ими на консультации.

Студенты, не получившие зачет по лабораторным работам, к экзамену не допускаются.

 

ЗАДАНИЕ

 

При домашней подготовке к лабораторным работам студент обязан:

· самостоятельно изучить методические рекомендации по проведению конкретной лабораторной работы;

· подготовить форму отчета;

· подготовить устные ответы на контрольные вопросы;

· подготовить, при необходимости, координатные оси для построения графиков.

 

 

Лабораторная работа № 1

 

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОЙ СИЛЫ

 

1.1 Цель работы

 

1.1.1 Определить ускорение шарика, скатывающегося по наклонному желобу.

 

1.2 Оборудование

 

1.2.1 Металлический желоб

1.2.2 Штатив с муфтой и зажимом

1.2.3 Стальной шарик

1.2.4 Металлический цилиндр

1.2.5 Измерительная лента

1.2.6 Секундомер или часы с секундной стрелкой

 

1.3 Краткие теоретические сведения

 

Движение шарика, скатывающегося по желобу, приближенно можно считать равноускоренным. При равноускоренном движении без начальной скорости модуль перемещения s, модуль ускорения а и время движения t связаны соотношением:

s = at2 2 (1)

 

Поэтому, измерив s и t, мы можем найти ускорение шарика по формуле:

a = 2s t2 (2)

 

Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько раз, а затем вычисляют средние значения измеряемых величин.

 

 

Рисунок 1. – Установка для опыта

 

1.4 Ход работы

 

1.4.1 Соберите установку, изображенную на рисунке 1 (верхний конец желоба должен быть на несколько сантиметров выше нижнего).

 

 

1.4.2 Положите в желоб у его нижнего конца металлический цилиндр. Когда шарик, скатившись, ударится о цилиндр, звук удара поможет точнее определить время движения шарика.

1.4.3 Отметьте на желобе начальное положение шарика, а так же его конечное положение – верхний торец металлического цилиндра.

1.4.4 Измерьте расстояние между верхней и нижней отметками на желобе (модуль s перемещения шарика) и результат измерения запишите в таблицу.

 

Таблица 1.1 –Измеряемые и вычисляемые величины

 

№ опыта Модуль перемещения шарика s, м Время t, с Среднее значение времени tср, с Ускорение а, м/c2 Относительная погрешность δ а, % Абсолютная погрешность Δ а, м/c2
           
 
 
 
 

 

1.4.5 Отпустите шарик без толчка от верхней отметки и измерьте, какое время t пройдет до удара шарика о цилиндр.

1.4.6 Повторите опыт пять раз, записывая в таблицу результаты измерений. При проведении каждого опыта пускайте шарик из одного и того же положения, а так же следите за тем, чтобы верхний торец цилиндра находился у соответствующей отметки.

1.4.7 Вычислите среднее значение времени:

 

tср = t1 + t2 + t3 + t4 +t5 (3)  

и результат запишите в таблицу.

1.4.8 Вычислите ускорение, с которым скатывался шарик:

 

a = 2s tср2 (4)

 

1.4.9 Вычислите относительную погрешность по формуле:

 

δ а = ( ∆s s + ∆t tср ) ×100 % , (5)

где: ∆s = 0,0005 м;

∆t = 0,005 с.

1.4.10 Вычислить абсолютную погрешность по формуле:

 

Δ а = δа× а 100 % (6)

1.4.11 Результаты вычислений запишите в таблицу 1.1.

1.4.12 Сделайте вывод.

 

1.5 Контрольные вопросы

 

1.5.1 Как движется тело под действием постоянной силы?

1.5.2 Как читается второй закон Ньютона7

1.5.3 Мерой чего является масса тела?

1.5.4 Дайте определение ускорения. Как оно направлено?

1.5.5 Чем отличаются путь и перемещение?

1.5.6 Изменится ли величина ускорения, если изменить наклон желоба, или изменить его длину?

 

1.6 Содержание отчета

 

1.6.1 Название лабораторной работы

1.6.2 Цель работы

1.6.3 Оборудование

1.6.4 Расчетные формулы

1.6.5 Таблица

1.6.6 Вывод

 

 

 

Лабораторная работа № 2

 

2 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА И РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ

 

2.1 Цель работы.

 

2.1.1 Изучить закон сохранения импульса и реактивное движение.

 

2.2 Оборудование.

 

2.2.1 Два штатива

2.2.2 Леска

2.2.3 Резиновый шарик с зажимом

2.2.4 Трубочка для коктейля

2.2.5 Секундомер

2.2.6 Измерительная лента

2.2.7 Весы учебные с разновесом

 

2.3 Краткие теоретические сведения

 

Импульсом тела Р называют векторную величину, равную произведению массы тела m на его скорость . υ

 

Р = m υ (1)

 

Систему тел, взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих ни с какими другими телами, называют замкнутой. Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не изменяется.

Движение, при котором тело изменяет свою скорость, отбрасывая свою часть, называют реактивным движением. Примером реактивного движения является движение ракеты.

 

2.3 Ход работы

 

2.3.1 Разместить штативы на расстоянии 3-4 м друг от друга и натянуть между ними леску с надетой на нее трубочкой.

2.3.2 Определить массу шара с зажимом и записать в таблицу2.1.

2.3.3 Заполнить резиновый шар воздухом и прикрепить с помощью зажима к трубочке.

2.3.4 Приоткрыть зажим и добиться равномерного движения шара с трубочкой по леске.

2.3.5 Измерить путь s и время t. Опыт повторить пять раз. Результаты занести в таблицу 2.1.

2.3.6 Вычислить скорость движения шара:

 

υ = s t (2)

2.3.7 Вычислить импульс шара:

 

Р = m υ (3)

 

Таблица 2.1.- Измеряемые и вычисляемые величины

 

№ опыта Масса шара с зажимом m, кг Путь s. м Время t, с Ско-рость υ,м/с Импульс Р, кг м/с Среднее значение импульса Рср, кг м/с Относи-тельная погреш-ность Р, % Абсо-лютная погрешность ΔР, кг м/с
               
       
       
       
       

 

2.3.8 Определить среднее значение импульса Рср:

 

Рср = Р1 + Р2 + Р3 + Р45 (4)  

Вычислить относительную погрешность:

 

δР = ( ∆m m + ∆s s + ∆t t ) ×100 % , (5)

где: ∆m = 0,025 кг;

∆s = 0,0005 м;

∆t = 0,025с;

и абсолютную погрешность:

ΔР = δР × Рср 100 % (6)

2.3.9 Результаты вычислений запишите в таблицу 2.1.

2.3.10 Сделайте вывод: где выполняется закон сохранения импульса в данной работе?

 

2.4 Контрольные вопросы

 

2.4.1 Что называют импульсом тела?

2.4.2 Сформулируйте закон сохранения импульса

2.4.3 Какое движение называется реактивным?

2.4.4 Где и для чего применяется закон сохранения импульса?

 

2.5 Содержание отчета

 

2.5.1 Название лабораторной работы

2.5.2 Цель работы

2.5.3 Оборудование

2.5.4 Расчетные формулы

2.5.5 Таблица

2.5.6 Вывод

 

Лабораторная работа №3

 

3. СОХРАНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ ТЯЖЕСТИ И УПРУГОСТИ

 

3.1 Цель работы

 

3.1.1 Измерить максимальную скорость тела, колеблющегося на пружине, с использованием закона сохранения энергии.

 

3.2 Оборудование

 

3.2.1 Динамометр

3.2.2 Штатив лабораторный

3.2.3 Груз массой 100 г – 2 штуки

3.2.4 Линейка измерительная

3.2.5 Кусочек мягкой ткани или войлока

 

3.3 Краткие теоретические сведения

 

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1.

Динамометр укреплен вертикально в лапке штатива. На штатив помещают кусочек мягкой ткани или войлока. При подвешивании к динамометру грузов растяжение пружины динамометра определяется положением указателя. При этом максимальное удлинение (или статическое смещение) пружины х0 возникает тогда, когда сила упругости пружины с жесткостью k уравновешивает силу тяжести груза массой m.

 

k х0 = m g (1)

где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

Следовательно,

х0 = mg k (2)

 

Статическое смещение характеризует новое положение равновесия О׳ нижнего конца пружины (рисунок 2)

Рисунок 1. – Экспериментальная установка Рисунок 2. – Статическое смещение

 

Если груз оттянуть вниз на расстояние А от точки О׳ и отпустить в точке 1, то возникают периодические колебания груза. В точках 1 и 2, называемых точками поворота, груз останавливается, изменяя направление движения на противоположное. Поэтому в этих точках скорость груза υ = 0.

Максимальной скоростью υmax груз будет обладать в средней точке О׳. На колеблющийся груз действуют две силы: постоянная сила тяжести mg и переменная сила упругости kx. Потенциальная энергия тела в гравитационном поле в произвольной точке с координатой х равна mgх. Потенциальная энергия деформированного тела соответственно

равна2 .

При этом за нуль отсчета потенциальной энергии для обеих сил принята точка х = 0, соответствующая положению указателя для нерастянутой пружины.

Полная механическая энергия груза в произвольной точке складывается из его потенциальной и кинетической энергии. Пренебрегая силами трения, воспользуемся законом сохранения полной механической энергии.

 

2 = макс2 (3)

2 2

Тогда модуль максимальной скорости грузов

υмакс = А(4)

Жесткость пружины можно найти измерив статическое смещение х0.

Как следует из формулы (1)

k = mg х0 (5)

Соответственно:

υмакс = А (6)

 

3.4 Ход работы

 

3.4.1 Соберите экспериментальную установку (Рисунок 1)

3.4.2 Измерьте линейкой с миллиметровыми делениями статическое смещение пружины х0 (новое положение равновесия нижнего конца пружины динамометра) при подвешивании груза.

3.4.3 Оттяните груз вниз на расстояние 5-7 см от нового положения равновесия и отпустите его. Измерьте амплитуду колебаний А. Опыт повторите пять раз.

3.4.4 Вычислите среднее значение амплитуды колебаний Аср.

 

Аср = А1 + А2 + А3 + А45 (7)  

 

3.4.4 Рассчитайте модуль максимальной скорости колеблющегося груза по формуле

( 6 ), используя значение Аср.

3.4.5 Вычислите относительную погрешность измерения максимальной скорости груза:

 

δυмакс = ( ∆А Аср + ∆х0 0 ) ×100 % , (8)

 

где ∆х0 = 0,01 м;

∆А = 0,01 м.

3.4.6 Рассчитайте абсолютную погрешность измерения максимальной скорости груза:

 

Δυмакс = υмакс δυмакс (9)

3.4.7 Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1. – Измеряемые и вычисляемые величины

 

№ опыта Статическое смещение пружины х0, м Амплитуда колебаний А, м Среднее значение амплитуды колебаний Аср, м Модуль максимальной скорости υмакс, м/с Относитель- ная погреш- ность δυмакс, % Абсолют-ная погреш- ность Δυмакс, м/с
           
 
 
 
 

 

3.4.8 Известно, что период Т колебаний пружинного маятника связан с его массой m и жесткостью пружины k соотношением

Т = 2π(10)

Поэтому в формулу ( 4 ) можно ввести период колебаний:

 

υмакс = 2πА Т (11)

 

Период колебаний можно найти, измеряя промежуток времени t, за который происходит N колебаний

T = t N (12)

С учетом формулы (12)

 

υмакс = 2πАN t (13)

 

Измерьте амплитуду А и время t десяти колебаний маятника (N = 10), опыт повторите три раза, вычислите средние значения амплитуды и времени по формулам:

 

Аср = А1 + А2 + А3 (14)  

 

tср = t1 + t2 + t3 (15)  

 

Вычислите модуль максимальной скорости груза по формуле (13), используя средние значения амплитуды и времени, результаты измерений и вычислений запишите в

таблицу 3.2.

3.4.9 Сравните значения модуля максимальной скорости υмакс, из таблицы 3.1 и

таблицы 3.2, сделайте вывод: отличаются ли эти значения; поясните результаты

 

Таблица 3.2. – Измеряемые и вычисляемые величины

 

№ опыта Амплитуда колебаний А, м Среднее значение амплитуды колебаний Аср, м Время t, с Среднее значение времени tср, с Число колебаний N Модуль максимальной скорости υмакс, м/с
           
   
   

 

3.5 Контрольные вопросы

 

3.5.1 В чем заключается закон сохранения энергии?

3.5.2 Что называют амплитудой колебаний?

3.5.3 Что называют периодом колебаний?

3.5.4 Зависит ли значение модуля максимальной скорости от использованного вами метода его определения?

 

3.6 Содержание отчета

 

3.6.1 Название лабораторной работы

3.6.2 Цель работы

3.6.3 Оборудование

3.6.4 Расчетные формулы

3.6.5 Таблицы

3.6.6 Вывод

 

 

 

Лабораторная работа № 4

 

4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ НИТЯНОГО МАЯТНИКА ОТ ДЛИНЫ НИТИ

 

4.1 Цель работы

 

4.1.1 Изучить зависимость периода колебаний нитяного маятника от длины нити.

 

4.2 Оборудование

 

4.2.1 Штатив

4.2.2 Кольцо

4.2.3 Часы с секундной стрелкой

4.2.4 Измерительная лента

4.2.5 Нить

4.2.6 Шарик с отверстием, через кторое можно пропустить нить

 

4.3 Краткие теоретические сведения

 

Период колебаний определяется параметрами системы.

Математический маятник представляет собой тело, подвешенное на длинной тонкой нерастяжимой нити. Длина l нити должна быть значительно больше размеров тела, тогда его можно считать материальной точкой.

При малых углах отклонения нити от вертикали период Т колебаний маятника определяется формулой:

Т = 2π (1)

 

где π = 3.14;

l – длина нити;

g – ускорение свободного падения.

 

Период колебаний можно определить также по формуле:

 

T = t N (2)

где t – время, за которое маятник совершает n полных колебаний;

N – число полных колебаний.

 

4.4 Ход работы

 

4.4.1 Установите на краю стола штатив. Укрепите на штативе с помощью муфты кольцо. Подвесьте к нему шарик на нити. Шарик не должен касаться пола.

4.4.2 Измерьте длину l нити (длина нити должна быть не менее 50 см). Отклоните шарик в сторону на 5-8 см и отпустите его. Убедитесь в том, что шарик может свободно колебаться.

4.4.3 Измерьте время t, в течение которого шарик совершает целое число N колебаний (например, 50). Опыт повторите пять раз.

4.4.4 Результаты измерений занесите в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1. – Измеряемые и вычисляемые величины

 

№ опыта Длина нити l1 Число колебаний N Время t1, с Среднее значение времени t1ср, с Период колебаний Т, с Период колебаний Т1, с
           
 
 
 
 

 

4.4.5 Вычислить среднее значение времени по формуле:

 

t1ср = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 (3)  

 

4.4.6 Вычислить период колебаний Т по формуле ( 1 ) для длины нити l1 и период колебаний Т1 по формуле (2) для времени t1ср.

4.4.7 Результаты вычислений занести в таблицу 4.1.

4.4.8 Выполнить те же измерения и вычисления уменьшив длину нити, результаты записать в таблицу 4.2.

 

Таблица 4.2. – Измеряемые и вычисляемые величины

 

№ опыта Длина нити l2 Число колебаний N Время t2, с Среднее значение времени t2ср, с Период колебаний Т׳, с Период колебаний Т2, с
           
 
 
 
 

 

4.4.9 Сделайте вывод: как влияет длина нити на период колебаний нитяного маятника, зависит ли результат от выбранного метода его определения.

 

4.5 Контрольные вопросы

 

4.5.1 Почему шарик, подвешенный на нити, в данной работе можно считать математическим маятником?

4.5.2 Как зависит период колебаний одного и того же математического маятника от широты местности?

 

4.5.3 Что называют периодом колебаний?

 

4.6 Содержание отчета

 

4.6.1 Название лабораторной работы

4.6.2 Цель работы

4.6.3 Оборудование

4.6.4 Расчетные формулы

4.6.5 Таблицы

4.6.6 Вывод

 

 

 

Лабораторная работа № 5

 

5 ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

 

5.1 Цель работы

 

5.1.1 Научиться практически пользоваться психрометром

 

5.2 Оборудование

 

5.2.1 Психрометр Августа

5.2.2 Психрометрическая таблица

 

5.3 Краткие теоретические сведения

 

В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной влажностью. Абсолютная влажность rа (Ра) определяется массой водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, т.е. плотностью водяного пара.

Относительная влажность В, показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности rн (давления Рн) водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре.

В = rа rн ×100 % или В = Ра Рн × 100 % (1)

 

5.4 Ход работы

 

5.4.1 Проверить наличие воды в стаканчике психрометра и при необходимости долить ее.

5.4.2 Определить температуру сухого термометра.

5.4.3 Определить температуру смоченного термометра.

5.4.4 Найти разность показаний термометров.

5.4.5 Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность воздуха.

5.4.6 Определить по справочной таблице значения плотности водяного пара rн, насыщающего воздух при данных температурах.

5.4.7 Вычислить абсолютную влажность воздуха

 

rа = Вrн 100 % или Ра = В × Рн 100 % (2)

 

5.4.8 Повторить опыт с другими психрометрами.

5.4.9 Результаты измерений и вычислений записать в таблицу5.1.

5.4.10 Найти средние значения абсолютной и относительной влажности воздуха

(Вср, rаср) и результаты записать в таблицу 5.1.

 

Вср = В1 + В2 + В3 (3)  

 

rа ср = rа 1 + rа 2 +rа 3 (4)  

 

Таблица 5.1. - Значения температур и влажностей

 

Показания термометров Разность показа- ний термо- метров ∆t, оС Относи-тельная влаж-ность воздуха В, %   Плотность водяного пара насыщаю-щего воздух при данных темпера-турах. rн, кг/м3   Абсолютная влажность воздуха rа , кг/м3 Среднее значение относи-тельной влажности воздуха В ср, % Среднее значение бсолют-ной влажнос-ти воздуха rа-ср, кг/м3
сухого t1, оС Смо-чен-ного t2, оС
               
           
           

 

5.5 Контрольные вопросы

 

5.5.1 Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний

сухого термометра? При каком условии разность показаний термометров наибольшая?

5.5.2Температура в помещении понижается, а абсолютная влажность остается

прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра?

5.5.3 Сухой и влажный термометры психрометра показывают одну и ту же

температуру. Какова относительная влажность воздуха?

5.5.4 Почему после жаркого дня роса бывает более обильна?

5.5.5 Почему перед дождем ласточки летают низко?

 

5.6 Содержание отчета

 

5.6.1 Название лабораторной работы

5.6.2 Цель работы

5.6.3 Оборудование

5.6.4 Расчетные формулы

5.6.5 Таблица

5.6.6 Вывод

 

 

 

Лабораторная работа № 6

 

6 ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

 

6.1 Цель работы

 

6.1.1 Одним из методов практически определить коэффициент поверхностного натяжения воды

 

6.2 Оборудование

 

6.2.1 Пипетка

6.2.2 Весы учебные с разновесом

6.2.3 Сосуд с водой

6.2.4 Сосуд для сбора капель

6.2.5 Микрометр

6.2.6 Набор игл

6.2.7 Штатив

 

6.3 Краткие теоретические сведения

 

Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости.

Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию сокращается: при этом совершается работа А:

 

А = σ ∆ S (1)

Где σ – коэффициент пропорциональности ( выражается в Дж м2 или Н м ),

 

называемый коэффициентом поверхностного натяжения.

 

σ = А ∆S или σ = F (2)

 

где F – сила поверхностного натяжения, ℓ - длина границы поверхностного слоя жидкости.

Поверхностное натяжение можно определить различными методами: методом отрыва капель, методом подъема жидкости в капиллярах.

Мы воспользуемся методом отрыва капель.

Опыт осуществляется с пипеткой, в которой находится исследуемая жидкость. Добиваются того, чтобы капли медленно капали из пипетки. Перед моментом отрыва капли сила тяжести ее Р = mкg равна силе поверхностного натяжения. Граница свободной поверхности – окружность шейки капли, следовательно,

 

mкg = σ ℓ, (3)

 

где ℓ = πd ш.к.

Отсюда:

σ = mкg πd ш.к (4)

 

Опыт показывает, что

 

d ш.к. = 0,9 dп (5)

 

где dп – диаметр канала пипетки.

 

6.4 Ход работы

 

6.4.1 Измерить диаметр канала узкого конца пипетки. Для этого ввести до упора в канал пипетки иглу соответствующей толщины, заметить то место, до которого она вошла, и микрометром измерить диаметр иглы в отмеченном месте. Измерения микрометром повторить несколько раз, поворачивая при этом иглу на определенный угол.

Если результаты измерений будут различаться, взять их среднее значение.

6.4.2 Определить массу пустого сосуда для сбора капель, взвесив его.

6.4.3 Наполнить пипетку водой.

6.4.4 Подставить под пипетку сосуд, плавно, добиться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через 1-2 с).

6.4.5 Под пипетку с отрегулированными каплями подставить взвешенный сосуд и отсчитать 80-100 капель.

6.4.6 Измерив массу сосуда с каплями, определить массу капель.

6.4.7 Результаты измерений записать в таблицу 6.1

 

Таблица 6.1. Измеряемые и вычисляемые величины

 

Масса Число капель n Диаметр канала бюретки dδ, м Коэффициент поверхностного натяжения σ, н/м Табличное значение коэффициента поверхностного натяжения, σ, н/м Относительная погрешность, σ, % Абсолютная погрешность, ∆σ , н/м
Пустого сосуда, кг m1 Сосуда с каплями, кг, m2 Капель, кг, m
                 

 

6.4.8 Вычислить коэффициент поверхностного натяжения по формуле

 

σ = m g   n π 0,9dп (6)

 

6.4.9 Сравнить полученный результат с табличными значениями σт с учетом температуры.

6.4.10 Вычислить относительную и абсолютную погрешности методом оценки результатов измерений, если:

 

∆m = ± 0,00001 кг

∆d = ± 0,00001 м

 

 

 

δσ = ( ∆m m + ∆d d ) ×100 % (7)

 

 

где δ σ - относительная погрешность

 

Абсолютная погрешность:

 

∆ σ = δ σ × σ 100 % (8)

 

6.4.11 Результаты вычислений занести в таблицу 6.1.

 

6.5 Контрольные вопросы

 

6.5.1 Почему коэффициент поверхностного натяжения зависит от вида жидкости?

6.5.2 Почему и как зависит коэффициент поверхностного натяжения от температуры?

6.5.3 В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой – с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

6.5.4 Изменится ли результат вычислений σ, если опыт проводить в другом месте Земли?

6.5.5 Изменится ли результат вычислений σ, если диаметр канала трубки будет меньше?

6.5.6 Если в пипетку налить подогретой воды, как изменится масса одной капли? Почему?

 

6.6 Содержание отчета

 

6.6.1 Название лабораторной работы

6.6.2 Цель работы

6.6.3 Оборудование

6.6.4 Расчетные формулы

6.6.5 Таблицы

6.6.6 Вывод

 

 

 

Лабораторная работа № 7

 

7 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

 

7.1 Цель работы

 

7.1.1 Приобрести навыки практического определения удельного сопротивления проводника, используя закон Ома для участка цепи

 

7.2 Оборудование

 

7.2.1 Масштабная линейка

7.2.2 Исследуемый проводник

7.2.3 Источник электрической энергии

7.2.4 Амперметр

7.2.5 Вольтметр

7.2.6 Ключ

7.2.7 Соединительные провода

7.2.8 Микрометр

 

7.3 Краткие теоретические сведения

 

Закон Ома для участка цепи читается следующим образом:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению, если оно не меняется.

где: I – сила тока на участке цепи; U – напряжение на нем; R – сопротивление данного участка цепи.

Удельное сопротивление характеризует зависимость сопротивления проводника от рода материала и внешних условий (температуры).

  r = RS ℓ (3)   В системе СИ единица измерения r – Ом.м. Удельное сопротивление зависит от концентрации в проводнике свободных…

Коэффициент L, характеризующий зависимость собственного потокосцепления замкнутой цепи от ее формы и окружающей среды, называется индуктивностью цепи.

За единицу измерения индуктивности в системе СИ принимают генри (Гн). Генри называют индуктивность такой цепи, в которой возникает потокосцепление 1 Вб при токе в

1 А.

Индуктивность катушки (соленоида) определяется материалом сердечника, числом витков и его размерами:

L = μμ0 ω2S l , (3)

где: μ – относительная магнитная проницаемость материала сердечника;

μ0 = 4π 10-7 н/А2 ;

S – площадь поперечного сечения катушки;

l – длина катушки.

 

11.4 Ход работы

 

11.4.1 Штангенциркулем измерить диаметр катушки D.

11.4.2 Микрометром или линейкой измерить диаметр проволоки, из которой изготовлена катушка d.

11.4.3 Линейкой измерить длину катушки lкатушки.

11.4.4 Определить число витков в катушке: методом подсчета или вычислить по формуле:

ω = lкатушки d , (4)

 

Результаты измерений записать в таблицу 11.1.

 

Таблица 11.1. – Измеряемые и вычисляемые величины

 

Диаметр катушки D, м Диаметр проволоки d,м Длина катуш ки lкатушки, м Число витков в катушке ω Длина проволоки lпроволоки, м Площадь попереч-ного сечения катушки S, м2 Индуктивность катушки L, Гн Относительная погрешность δL, % Абсолютная погрешность ∆ L, Гн
                 

 

11.4.5 Вычислить длину проволоки, из которой изготовлена катушка lпроволоки по формуле:

lпроволоки = 2πRω = πDω , (5)

 

где: R – радиус катушки;

π = 3.14.

11.4.6 Вычислите площадь поперечного сечения катушки по формуле:

 

S = D2 (6)

 

11.4.7 Вычислить индуктивность катушки по формуле (3), значение μ = 1.

11.4.8 Результаты вычислений занести в таблицу 11.1.

11.4.9 Вычислите относительную погрешность определения индуктивности катушки по формуле:

 

δL = ( ∆D D + ∆d d + lкатушки lкатушки ) ×100 % (7)

 

где: ∆D = 0.00005м;

∆d = 0.000005;

lкатушки = 0.0005м.

11.4.10 Вычислите абсолютную погрешность по формуле:

 

∆ L = δ L × L 100 % (8)

 

11.4.11 Результаты вычисления погрешностей запишите в таблицу 11.1.

11.4.12 Сделайте вывод.

 

11.5Контрольные вопросы

 

11.5.1 Как изменится индуктивность катушки, если в нее внести сердечник?

11.5.2 Как изменится индуктивность катушки, если увеличить число витков в два раза?

11.5.3 Как изменится индуктивность катушки при изменении ее длины и площади поперечного сечения?

11.5.4 Что означает, что индуктивность катушки равна 300 мГн?

 

11.6 Содержание отчета

 

11.6.1 Название лабораторной работы

11.6.2 Цель работы

11.6.3 Оборудование

11.6.4 Расчетные формулы

11.6.5 Таблица

11.6.6 Выводы

 

 

Лабораторная работа № 12

 

12 ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ И ДИФРАКЦИИ СВЕТА

 

12.1 Цель работы

 

12.1.1 Пронаблюдать явления интерференции и дифракции света и практически определить длину световой волны

 

12.2 Оборудование

 

12.2.1 Установка «Кольца Ньютона»

12.2.2 Прибор для определения длины световой волны

12.2.3 Подставка для прибора

12.2.4 Дифракционная решетка

12.2.5 Лампа

 

12.3 Краткие теоретические сведения

 

Явление наложения когерентных волн, в результате которого происходит перераспределение энергии в волнах, называется интерференцией.

Удобный прибор для наблюдения интерференции света можно получить, если на плоскопараллельную пластинку положить плосковыпуклую линзу большого… Дифракцией называют огибание волнами препятствий. Препятствия или отверстия нарушают прямолинейность перемещения фронта волны. Дифракционные явления обусловлены…

– Конец работы –

Используемые теги: Лабораторный, Практикум, дисциплине, Физика, методические, указания, студентов, базе, основного, общ, образования, технического, профиля0.154

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине «Физика» Методические указания для студентов на базе основного общего образования технического профиля

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Краткий курс механики в качестве программы и методических указаний по изучению курса Физика Краткий курс механики: Программа и методические указания по изучению курса Физика / С
Федеральное агентство железнодорожного транспорта... Омский государственный университет путей сообщения...

Методические указания По курсовому и дипломному проектированию по дисциплине Ремонт автомобилей Методические указания предназначены для оказания практической помощи учащимся при выполнении курсового проекта по дисциплине Ремонт автомобилей . 1 Общая часть
Методические указания... По курсовому и дипломному проектированию... раздел Технологическая часть...

Социология образования методические указания к изучению дисциплины для студентов очной формы обучения по программе специалитета специальности «Социология»
Утверждаю... Ректор университета...

Для подготовки к практическим занятиям по дисциплине Безопасность жизнедеятельности методическое пособие для студентов Методические указания
высшего профессионального образования... Волгоградский государственный медицинский университет... Министерства здравоохранения и социального развития РФ...

Мещерякова С.А., Сафиулова Г.И ХИМИЯ. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ. (Методические указания для студентов I курса)
ХИМИЯ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Методические указания для студентов I курса Составители Костюкевич Л Л Гумерова...

Задания и методические указания для выполнения курсового проектапо дисциплине Триботехника в автотранспортном комплексе Общие указания и индивидуальное
Задания и методические указания для выполнения курсового проектапо дисциплине Триботехника в автотранспортном...

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ профиля подготовки Энергетика
Институт электроэнергетики и информатики... Кафедра сетевых информационных систем и компьютерных технологий обучения...

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА по дисциплине Техническая эксплуатация автомобильного транспорта и дорожных машин
Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Российский государственный профессионально педагогический университет...

Методические указания к семинарским занятиям Методические указания по самостоятельной работе Банк тестовых заданий в системе UniTest
ВСЕОБЩАЯ ИСТОРИЯ ИСКУССТВА... Учебная программадисциплины gt Курс лекций Методические... Лекция Основные понятия истории искусства ч...

Логика. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных работ для студентов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования Санкт Петербургский государственный...

0.039
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам