Методическая разработка по выполнению лабораторных работ по физике

Министерство образования, науки и молодёжи Республики Крым

Государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение Республики Крым

«Симферопольский автотранспортный техникум»

Утверждаю

Заместитель директора по УР

_____________Е.С. Шохолов

« »____________ 2017 г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

по выполнению лабораторных работ

по физике

Симферополь 2017

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Физика»

для специальностей среднего профессионального образования:

23.02.01 Организация перевозок и управление на транспорте (по видам)

23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

23.02.05 Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики (на автомобильном транспорте)

базовый уровень освоения

.

Организация-разработчик: ГБПОУ РК «Симферопольский автотранспортный техникум» Разработчик: Абрамов Д.Г., преподаватель физики первой категории. Рассмотрено на заседании ЦК Математического и общего естественнонаучного цикла Протокол № ______ от ____________ Председатель ЦК_______________ Е.И Таранина

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка

1. Инструкция по ТБ и ОТ на рабочем месте.

1. Лабораторные работы:

1. Лабораторная работа № 1. Измерение ускорения тела при равноускоренном движении.

2. Лабораторная работа №2. Измерение жёсткости пружины.

3. Лабораторная работа №3.Измерение коэффициента трения скольжения.

4. Лабораторная работа №4.Изучение закона сохранения механической энергии.

5. Лабораторная работа №5.Определение центра тяжести плоских тел.

6. Лабораторная работа № 6 Проверка зависимости между объёмом, давлением и температурой для данной массы газа.

7. Лабораторная работа № 7 Измерение влажности воздуха.

8. Лабораторная работа № 8 Изучение теплового расширения твёрдых тел.

9. Лабораторная работа № 9 Определение электрической ёмкости конденсатора

10. Лабораторная работа № 10 Определение удельного сопротивления проводника.

11. Лабораторная работа № 11 Изучение закона Ома для участка цепи, последовательного и параллельного соединения проводников.

12. Лабораторная работа № 12 Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника.

13. Лабораторная работа № 13 Исследование зависимости потребляемой лампой накаливания от напряжения на её зажимах

14. Лабораторная работа № 14 Определение температурного коэффициента сопротивления меди

15. Лабораторная работа № 15 Определение электрохимического эквивалента меди.

16. Лабораторная работа № 16 Изучение явления электромагнитной индукции

17. Лабораторная работа № 17 Изучение зависимости периода колебаний математического маятника от длины нити

18. Лабораторная работа № 18 Индуктивное и ёмкостное сопротивления в цепи переменного тока

19. Лабораторная работа № 19 Измерение показателя преломления стекла.

20. Лабораторная работа № 20 Изучение изображения предметов в тонкой линзе.

Пояснительная записка

Предлагаемые методические рекомендации входят в учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика», разработаны для студентов первого курса специальностей: 09.02.02 Компьютерные сети23.02.01 Организация перевозок и управление на транспорте (по видам)23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта23.02.05 Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики (на автомобильном транспорте)

Предлагаемые методические указания представляют собой практикум по лабораторным работам для обучающихся соответствующих специальностей по всему курсу общей физики и ориентированы на использование современных физических приборов.

Основная цель методических указаний – способствовать формированию у обучающихся ключевых учебных и личностных компетенций, а также развитию творческих компетенций.

По своему содержанию лабораторные работы представляют собой наблюдения, измерения и опыты, тесно связанные с темой занятия. В методические указания включены следующие виды заданий: 1) наблюдение и изучение физических явлений, 2) наблюдение и изучение свойств веществ, 3) измерение физических величин, 4) исследование зависимостей физическими величинами, 5) изучение физических законов.

Лабораторные работы составлены по разделам курса общей физики согласно разработанной автором рабочей программе и выполняются на типовом лабораторном оборудовании.

Выполнение всех работ является обязательным для всех обучающихся. Лабораторные работы являются эффективным средством активизации и мотивации обучения физике, способствуют применению различных методов и приемов обучения для формирования у обучающихся системы прочных знаний, интеллектуальных и практических умений и навыков, помогают развитию мышления обучающихся, так как побуждают к выполнению умственных операций: анализу, синтезу, сравнению, обобщению и др.

Лабораторные работы составлены в виде инструкций. Каждая инструкция содержит цель работы, перечень оборудования, краткую теорию, ход выполнения работы (включая графы для составления отчета) и контрольные вопросы, обращающие внимание обучающихся на существенные стороны изучаемых явлений. Вопросы помогают глубже осмыслить производимые действия и полученные результаты и на их основе самостоятельно сделать необходимые выводы.

Основное назначение методических указаний – оказать помощь обучающимся в подготовке и выполнении лабораторных работ.

Систематическое и аккуратное выполнение всей совокупности лабораторных работ позволит обучающимся 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:

• обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплины;

• формирование умений применять полученные знания на практике, реализация единства интеллектуальной и практической деятельности;

• развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов; аналитических, проектировочных, конструктивных и др.

• выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

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 калькулятор.

В конце занятия преподаватель ставит зачет, который складывается из результатов наблюдения за выполнением практической части работы, проверки работы, беседы в ходе работы или после нее. Все лабораторные работы должны быть выполнены и защищены в сроки, определяемые программой или календарным планом преподавателя. Обучающиеся, не получившие зачет, к экзамену не допускаются.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

при проведении занятий (лабораторных работ) в кабинете физики

ИОТ 29-14

1.Общие требования безопасности .

1.1.Инструкция по охране труда в кабинете физики разработана на основании «Правил безопасности во время проведения учебно-воспитательного процесса в кабинетах (лабораториях) физики».

1.2.Инструкция по безопасности жизнедеятельности в кабинете физики распространяется на всех студентов во время проведения учебно-воспитательного процесса.

1.3.В соответствии с Правилами безопасности во время проведения учебно-воспитательного процесса в кабинетах (лабораториях) физики студенты проходят инструктажи по охране труда , по правилам оказания первой доврачебной помощи при характерных повреждениях в кабинете физики.

1.4 В кабинете физики запрещается использовать приборы, которые не соответствуют требованиям безопасности, а также электрическое оборудование (изделия), которые не отвечают требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75 ССБТ «Изделия электротехнические. Общие требования безопасности».

1.5.В кабинете физики необходимо проводить только занятия по физике. Использовать кабинет с другой целью (проведение уроков по другим предметам, кружков другого направления, собраний, классных часов и т.п.) не разрешается.

1.6.В кабинете физики проводятся только те виды работ, которые предусмотрены программой.

2.Требования безопасности перед началом занятий

2.1.Входить в кабинет физики после предварительного звонка только в присутствии преподавателя.

2.2.Занять постоянное рабочее место за партой, закрепленное преподавателем.

2.4.Бережно относиться к имуществу техникума, не пачкать стены и мебель, не мусорить.

2.5.В случае недомогания или травмирования немедленно сообщить преподавателю.

Запрещается:

- Входить в кабинет в верхней одежде.

-Приносить в кабинет спички, петарды и другие легковоспламеняющиеся и взрывоопасные предметы, колющие и режущие предметы.

-Открывать окна, фрамуги, становиться на подоконники, сидеть на них.

-Включать в сеть электроприборы.

-Брать в рот пишущие, чертежные и лабораторные принадлежности и размахивать ими перед глазами одногруппников.

-Входить в лабораторную комнату, подходить к демонстрационному столу.

- Держать на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.

-Включать источники электропитания без разрешения преподавателя.

-Прикасаться к оголенным проводам (токоведущим частям, находящихся под напряжением).

-Оставлять рабочее место без разрешения преподавателя.

-Выкручивать шурупы из стульев и парт.

2.6.. Будьте внимательны и дисциплинированы, точно выполняйте указания учителя.

2.7. Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.

2.8. Располагайте приборы, материалы, оборудование таким образом, чтобы исключить их их падение или опрокидывание.

2.9. Перед выполнением работы необходимо внимательно изучить содержание и последовательность выполнения.

2.10. Для предотвращения падения при проведении опытов стеклянные сосуды осторожно закрепляйте в лапке штатива.

2.11. Проверьте исправность приспособлений и инструментов.

2.12. Соблюдайте порядок и чистоту на рабочем месте.

3.Требования безопасности во время занятий

3.1. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

3.2. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях.

3.3. При сборке электрической цепи подключайте в последнюю очередь источник тока. Наличие напряжения в цепи можно проверять только проборами или указателями напряжения.

3.4. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей. Не производите пересоединений в цепях и смену приборов до отключения источника тока.

3.5. Пользуйтесь инструментами с изолирующими ручками.

3.6. Не оставляйте рабочее место без разрешения учителя.

3.7. При работе с горячей водой лейте воду осторожно, что бы она не расплескалась

3.8. Проводите сборку электроцепи или изменения в ней только при отключенном источнике тока

3.9. При необходимости проверки напряжения на источнике питания или других частях электроустановок пользуйтесь только вольметром

3.10. Следите чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводов были наконечники, при сборке электроцепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно зажимайте клеммами. Все соединения должны плотными и надежными. Помните! В месте плохого контакта провод

3.11.Пользуйтесь стеклянными трубками, имеющими оплавленные края.

3.12.Подбирайте для соединения резиновые и стеклянные трубки одинаковых диаметров, а концы смачивайте водой, глицерином или смачивайте вазелином.

3.14.Не допускайте резких изменений температуры и механических ударов.

3.15.Будьте осторожными, вставляя пробки в стеклянные трубки или вынимая их.

3 16. Отверстие пробирки или шейку колбы при нагревании в них жидкостей направляйте в сторону от себя и учащихся.

3.17.Не вынимайте термометры из пробирок с затвердевшим веществом.

3.18.Не закрывайте сосуд с горячей жидкостью притертой пробкой до тех пор. пока она не остынет.

3.19.Не берите приборы с горячей жидкостью незащищенными руками.

3.20.Запрещается встряхивать термометры.

3.21.При работе с термометром не допускать предела измерения данного прибора.

4.Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1 Если учащийся получил травму, необходимо:

-сообщить об этом преподавателю;

- оказать первую медицинскую помощь.

4.2 В случае поражения электрическим током:

- отключить от сети макет;

- поставить в известность преподавателя;

- оказать первую медицинскую помощь.

4.3 В случае возникновения пожара, необходимо:

- обесточить макет;

- сообщить преподавателю;

- приступить к немедленной ликвидации возгорания порошковым

огнетушителем.

4.4 В случае появления запаха дыма и гари, немедленно сообщить об этом преподавателю.

5.Требования безопасности по окончании занятий.

5.1.По окончании занятия привести в порядок свое рабочее место.

5.2.Разберите электрическую цепь.

5.3.Сложите приборы в указанное преподавателем место.

1. 5.2.В случае обнаружения неисправности лабораторного оборудования или мебели, сообщить преподавателю Выключите источник электроэнергии.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

В случае возникновения аварийной или опасной ситуации: при возникновении сбоев в работе, появлении дыма, искрения, посторонних шумов и запахов, теплового излучения, при ощущении действия электрического тока от прикосновения к корпусам ПК, средств оргтехники, приборов и инструментов, необходимо отключить их от электрической сети и сообщить об этом преподавателю, специалисту по работе на ПК (инженеру). При необходимости выз­вать врача, и до прибытия его немедленно приступить к ОКАЗАНИЮ ПЕРВОЙ МЕДИ­ЦИНСКОЙ ДОВРАЧЕБНОЙ ПОМОЩИ!

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Организм испытывает вредное влияние электрической энергии, либо подвергаясь воз­действию разрядов атмосферного электричества (удар молнии), либо при случайном соприкос­новении с электрическим током.

Явления, возникающие от соприкосновения с электрическим током, зависят от ряда условий, среди которых главную роль играют свойства электрического тока и функциональ­ное состояние самого организма. Свойства электрического тока определяются характером тока (постоянный или переменный), напряжением и частотой его, направлением, длитель­ностью действия. Постоянный ток действует быстрее, чем переменный, но переменный опас­нее постоянного при относительно небольшом его напряжении и низкой частоте, так как сопротивление тканей переменному току слабее, чем постоянному. Увеличение частоты периодов уменьшает вредное действие тока. Высокочастотные токи не опасны и применяют­ся в лечебных целях.

Сила тока выражается в отношении напряжения тока к тому, сопротивлению, кото­рое оказывают при этом ткани. При одном и том же напряжении она тем больше, чем мень­ше сопротивление тканей. Вредное влияние тока будет значительно большим при воздейст­вии на влажную кожу, тогда как сухая кожа оказывает большее сопротивление электричес­кому току. В сопротивлении электрическому току существенную роль играет величина поверх­ности ткани, соприкасающейся с электродами.

Существенное значение имеет то, через какие органы проходит ток, что можно устано­вить, соединяя мысленно места входа и выхода тока. Особенно опасно прохождение тока через сердце, головной мозг, так как это может вызвать остановку сердца и дыхания. Вообще при любой электротравме имеется поражение сердца. В тяжелых случаях развивается картина, напоминающая кардиошок: частый мягкий пульс, низкое АД, пострадавший бледен, напуган, отмечается одышка, нередко наблюдаются суцороги, остановка дыхания. Степень нарушений, вызываемых электрическим током, зависит от продолжительности действия тока. Известно, что ток даже высокого напряжения и большой силы не является смертельным если дейст­вует менее 0,1 секунды. Чувствительность к электрическому току различна у разных видов животных и даже индивидов одного вида. Функциональное состояние организма, его нерв­ной системы играет в этом отношении значительную роль: чем больше возбудима нервная система, тем резче ее реакция при пропускании тока. Электрический ток большой силы действует и непосредственно на ткань. В местах входа и выхода тока (чаще всего на руках и ногах) наблюдаются тяжелые электроожоги вплоть до обугливания. В более легких слу­чаях имеются так называемые метки тока - округлые пятна от 1 до 6 см в диаметре, темные внутри и синеватые по периферии. В отличие от термических ожогов волосы не опалены. Общее действие электрического тока на организм (в зависимости от силы) проявляется головной болью, тошнотой, нередко учащением сердечного ритма и дыхания, повышением АД и последующим некоторым его падением, параличом мышц, отеком и водянкой.

Действие сильного тока (100мА и выше) вследствие возбуждения нервной системы сначала вызывает повышение АД и одышку. Затем наступает торможение ЦНС, которое соп­ровождается значительным понижением АД, ослаблением и даже временной остановкой ды­хания, помрачением сознания, иногда его потерей. Такое состояние может проявиться в виде «мнимой смерти». При оказании своевременной помощи нередко удается восстано­вить жизненные функции. При электрошоке могут наступить судороги, паралич дыхания и полная остановка деятельности сердца.

НЕОТЛОЖНАЯ ПОМОЩЬ

Прежде всего пострадавшего освобождают от контакта с электротоком (если это не сделано ранее). Выключают источник электропитания, а если это невозможно, то сбра­сывают оборванный провод деревянной сухой палкой. Если оказывающий помощь одет в резиновые сапоги и перчатки, то можно оттащить пострадавшего от электропровода.

При остановке дыхания проводят искусственное дыхание, вводят сердечные и сер­дечно-сосудистые средства (0.1% раствор адреналина -1 мл, кардиамин - 2 мл, 10% раствор кофеина -1 мл подкожно), средства, стимулирующие дыхание (1% раствор лобелина -1 мл внутривенно медленно или внутримышечно).

Накладывают стерильную повязку на электроожеговую рану. Искусственное дыха­ние не прекращают в течение продолжительного времени. При остановке сердца - непря­мой массаж сердца, внутрисердечное введение раствора адреналина и 10 мл 10% раствора хлорида кальция.

Госпитализация: Транспортировка лежа на носилках в ожоговое или хирургичес­кое отделение.

Лабораторная работа № 1

«Измерение ускорения тела при равноускоренном движении».

Цель работы:

- Изучение равноускоренного движения тела по наклонной плоскости.

• Определение ускорения шарика, движущегося по наклонному желобу.

Оборудование:

• желоб;

• шарик;

• штатив с муфтами и лапкой;

• металлический цилиндр;

• линейка;

• секундомер.

ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Движение, при котором скорость тела изменяется за равные промежутки времени, называется равноускоренным. Основной характеристикой равноускоренного движения является ускорение: , которое показывает быстроту изменения скорости. Ускорение движения некоторых тел можно определить опытным путем, например, ускорение движущегося шарика по желобу. Для этого используется уравнение равноускоренного движения: .

Если , то . При измерениях величин допускаются некоторые погрешности, поэтому нужно проводить несколько опытов и вычислений и найти среднее значение .

ХОД РАБОТЫ.

1 Собрать установку. Укрепите желоб с помощью штатива в наклонном положении, под небольшим углом к горизонту. У нижнего конца желоба положите в него металлический цилиндр.

2 Пустите шарик с верхнего конца желоба, определить время движения шарика до столкновения с цилиндром, находящимся на другом конце желоба.

3 Измерьте длину перемещения шарика.

4 Подставив значения и , определите ускорение , подставив в уравнение .

5 Не меняя угол наклона желоба повторить опыт еще 4 раза, определить для каждого опыта значение .

6 Определить среднее значение ускорения: .

7 Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

8 Оформить работу, сделать вывод, ответить на контрольные вопросы, решить задачу.

ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ

№ опыта	Длина пути Sn, м	Время движения tn, с	Ускорение	Среднее значение ускорения	Погрешности

РАСЧЕТЫ:

В данном разделе необходимо записать расчеты для каждого опыта и записать полученные значения в таблицу.

Абсолютная погрешность:

Δ S₁ = S₁ – S_ср

Δ S_n = S_n – S_ср

Δ t₁ = |t₁ – t_ср|

Δ t_n = |t_n – t_ср |

Δ t = ….

Относительная погрешность:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

• Что такое мгновенная скорость? Средняя скорость? Как определяются?

• Написать уравнение равноускоренного движения тел. Решить задачу: Лыжник съехал с гору равноускоренно и прямолинейно. За время 20 секунд, в течении которых длился спуск, скорость лыжника возросла от 5 м/с до 20 м/с. С каким ускорением двигался лыжник?

• Что такое мгновенная скорость? Средняя скорость? Как определяются?

• Написать уравнение равноускоренного движения и свободного падения тел.

• Решить задачу: Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с. Через сколько секунд оно будет на высоте 25 метров? (Смысл ответа пояснить).

Лабораторная работа № 2

«Измерение 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 заклеенной шкалой, набор грузиков известной массы (по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями

 

ХОД РАБОТЫ

1. Закрепите динамометр в штативе на достаточно большой высоте.

2. Подвешивая разное количество грузиков (от одного до четырех), вычислите для каждого случая соответствующее значение F = mg, а также измерьте соответствующее удлинение пружины х.

3. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

 

№ опыта	m, кг	mg, Н	х, м
1	0,1
2	0,2
3	0,3
4	0,4

 

4. Начертите оси координат х и F, выберите удобный масштаб и нанесите полученные во время эксперимента точки.

5. Оцените (качественно) справедливость закона Гука для данной пружины: приближаются экспериментальные точки одной прямой, проходящей через начало координат.

6. Вычислите коэффициент жесткости по формуле k = F/x, используя результаты опыта № 4 (это обеспечивает наибольшую точность).

7. Для вычисления погрешности следует использовать опыт, который мы получили во время поведення опыта № 4, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерений. Вычислите пределы Fmin и Fmax, в которых находится истинное значение F, считая, что Fmin = F - ΔF, F = F + ΔF. Примите ΔF = 4Δm · g, где Δm - погрешность во время изготовления грузиков (для оценки можно считать, что Δm = 0,005 кг):

где Δх = 0,5 мм.

8. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, вычислите:

9. Вычислите среднее значение kcep и абсолютную погрешность измерения Δk по формулам:

10. Вычислите относительную погрешность измерений:

11. Заполните таблицу:

 

Fmin, H	Fmax, H	xmin, м	xmax, м	kmin, Н/м	kmax, Н/м	kсэр, Н/м	Δk, Н/м	εk

 

12. Запишите в тетради для лабораторных работ результат в виде k = kcep ± Δk, подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

13. Запишите в тетради для лабораторных вывод: что вы измеряли и какой получили результат.

Контрольные вопросы:

1.Как называется зависимость между силой упругости и удлинением пружины?

2. Пружина динамометра под действием силы 4Н удлинилась на 5 мм. Определите вес груза, под действием которого эта пружина удлиняется на 16 мм.

3. Что называют деформацией твердого тела?

4. Какую деформацию называют упругой?

5. Во сколько раз жесткость трех одинаковых пружин при параллельном соединении больше, по сравнению с их последовательным соединением?

Лабораторная работа № 3.

«Измерение коэффициента трения скольжения».

Цель работы: - Используя второй закон Ньютона, измерить силу трения скольжения. - Определить коэффициент трения скольжения по дереву.

Оборудование: динамометр, брусок, деревянная линейка , набор грузов.

Теоретические сведения.

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 вдоль поверхности соприкасающихся тел в противоположную сторону направлению скорости.

В этой работе мы воспользуемся тем, что при равномерном движении тела (a = 0) сила упругости Fупр динамометра будет уравновешена силой трения скольжения Fтр.ск. Из записи второго закона Ньютона

(1)

следует, что

(2)

Таким образом, если мы будем равномерно тянуть динамометр, с прикрепленным к нему грузом, 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) существует прямо пропорциональная зависимость:

(3)

где

- коэффициент пропорциональности ( коэффициент трения). Он характеризует обе трущиеся поверхности и зависит от их природы и качества обработки.

Оборудование: динамометр, брусок, деревянная линейка , набор грузов разных масс.

Ход работы.

1. Ознакомтесь с разделом «теоретические сведения».

2. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерения

3. Положите брусок на горизонтально расположенную линейку. На брусок поставьте груз.

4. Прикрипите к бруску динамометр, таким образом чтобы он распологался парраллельно плоскости стола, а брусок при этом двигался как можно более равномерно.

5. Заметьте показания динамометра.

6. При равномерном движении бруска F тяги = Fтрения, поэтому показания динамометра дает значение силы трения Fтр.

7. Определите с помощью динамометра вес бруска с грузом. ( N=P)

8. Опыт повторите несколько раз, увиличивая число грузов, положенных на брусок.

9. Сделайте в тетради рисунок, на котором укажите все силы действующие на брусок.

10. Результаты измерений занесите в таблицу и по данным измерений постройте график зависимости силы трения Fтр. от силы реакции опоры N ( силу трения отложите по оси абцисс, силу реакции опоры – по оси ординат).

11.Сделайте вывод по проделанной работе.

12. Ответьте на кортрольные вопросы.

Таблица 1.

Количество грузов на бруске	Вес тела Р, (Н)	Fтр, (Н)	Коэффициент трения μ	μср
1
2
3

Контрольные вопросы:

1. Зависит ли коэффициент трения от веса тела Р?

2. Чем отличается трение покоя от трения скольжения?

3. Какова сила трения, возникающая при действии горизонтальной силы, равной 5 Н, на тело массой 3 кг, если коэффициент трения μ между телом и горизонтальной поверхностью составляет 0,2?

Продолжить предложения:

1.Сила трения – это сила, мешающая ...

2. Тормозящий автомобиль останавливается именно потому что ...

3. Направление возникающей силы трения всегда противоположно ...

Лабораторная работа № 4

«Изучение закона сохранения механической энергии».

Цель работы: сравнить две величины - уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении, и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.

Оборудование:

• динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м;

• линейка измерительная;

• груз из набора по механике масса груза равна (0,100±0,002)кг;

• штатив с муфтой и лапкой;

Содержание и метод выполнения работы:

Рассмотрим тело на рисунке 1. На него действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра).

Рассмотрим груз, прикрепленный к упругой пружине таким образом, как показано на рисунке. Вначале удерживаем тело в положении 1, пружина не натянута и сила упругости, действующая на тело равна нулю. Затем отпускаем тело и оно падает под действием силы тяжести до положения 2, в котором сила тяжести полностью компенсируется силой упругости пружины при удлинении ее на h (тело покоится в этот момент времени).

Рассмотрим изменение потенциальной энергии системы при переходе тела из положения 1 в положение 2. При переходе из положения 1 в положение 2 потенциальная энергия тела уменьшается на величину mgh, а потенциальная энергия пружины возрастает на величинуЦелью работы является сравнение этих двух величин.

Для работы используется установка, показанная на рисунке 2. Она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором (показан на рисунке под цифрой 1). Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. Фиксатор - это легкая пластинка из пробки, прорезанная ножом до ее центра (показан на рисунке под цифрой 2). Ее насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. Для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. Затем растягивают и отпускают.

Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.

Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgH.

При падении груза (отпускание на расстояние х =h) потенциальная энергия груза уменьшается на E₁=mgh, а энергия пружины при ее деформации увеличивается на Е₂= кх²/2.

Ход работы:

1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра;

2. Поднимайте рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы;

3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение пружины X _max =h ;

1. Повторите опыт пять раз;

2. Подсчитайте E_1cp=mgh_cp и Е_2ср= кх²_ср /2;

3. Результаты занесите в таблицу:

Номер опыта	Xmax = h, м	Хср =hcp	Elср, Дж	E2ср, Дж	E1ср / Е2ср
1 2 3 4 5

7. Сравните отношениеE_1cp/ Е_2срс единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.

ε % = │1 – Е₁/ Е₂│ 100%

Контрольные вопросы:

1. Что называется полной механической энергией? Единица измерения.

2. Дайте определения и запишите формулы кинетической и потенциальной энергии.

3. Сформулируй и объясни закон сохранения механической энергии. Почему этот закон является фундаментальным законом природы?

4. Тело падает с некоторой высоты над землёй. В момент падения на землю скорость его равна 30 м/с. С какой высоты упало тело?

Лабораторная работа № 4

«Определение центра тяжести плоской пластины»

Цель работы: нахождение центра тяжести плоской пластины.

Оборудование: плоская пластина произвольной формы, вырезанная из бумаги, нить с грузом, иголка, карандаш, линейка, штатив.

Указания к работе

1. Вденьте нитку в иголку. К одному концу нити прикрепите груз (например, ластик).

2. Вставьте иголку в пластину около края таким образом, чтобы пластина свободно вращалась на иголке (рис.2). Нить должна свободно свисать вдоль пластины

3. Отметьте карандашом 2 точки на верхнем и нижнем крае пластины, через которые проходит нить.

4. При помощи линейки проведите линию через эти точки.

5. Повторите опыт ещё 2 раза, подвесив пластину в других точках.

6. Линии должны пересечься в одной точке – центре тяжести пластины. Отметьте её на пластине (точка О).

Ход работы

1.Зарисуйте схему опыта.

2.Закрепить пластину и подвес.

3.Провести линию через точки на пластине.

4.Закрепить пластину за другое отверстие и провести линию.

5.Закрепить пластину за третье отверстие и провести пластину.

6.Точка пересечения линий – центр тяжести тела.

7.Получив точку пересечения трех линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.

Контрольные вопросы:

1. Что такое центр тяжести?

2. Что такое абсцисса?

3. Что такое ордината?

4. Где располагается центр тяжести в прямоугольнике?

5. Где располагается центр тяжести в треугольнике?

6. Что такое статический момент?

Лабораторная работа № 6.

«Проверка зависимости между объёмом, давлением и температурой для данной массы газа».

Цель работы:  экспериментально проверить уравнение состояния идеального газа (соотношение между объемом, давлением и температурой газа), приняв, что воздух в хорошем приближении можно рассматривать как идеальный газ.

Оборудование: стеклянная трубка (пробирка), пробка; два стеклянных цилиндрических сосуда; барометр; термометр; линейка; горячая и холодная вода.

Описание работы.

Сначала стеклянную трубку опускают закрытым концом вниз в сосуд с горячей водой, чтобы воздух внутри трубки нагрелся до температуры T₁, равной температуре горячей воды (рис. 2). При этой температуре объем воздуха в трубке V₁ = l₁S, где l₁ – ее длина, S – площадь поперечного сечения. При этом давление воздуха в трубке p₁ = p_a.

Затем трубку закрывают, переворачивают и опускают в сосуд с холодной водой так, чтобы запаянный конец трубки находился на уровне воды (рис. 3).

Через некоторое время воздух в трубке охладится до температуры холодной воды T₂, вследствие чего его объем V и давление p изменятся. Во втором состоянии объем воздуха можно вычислить по формуле V₂ = l₂S, где l₂ – длина столба воздуха в трубке. Давление воздуха во втором состоянии равно сумме атмосферного давления и давления водяного столба, высота которого тоже равна l₂:

p₂ = p_a + ρgl₂,

где ρ – плотность воды =1000 кг/м³.

Согласно уравнению состояния идеального газа должно выполняться соотношение

(p₁V₁)/T₁ = (p₂V₂)/T₂.

Отсюда следует, что

(p_al₁)/T₁ = ((p_a + ρgl₂) * l₂)/T₂

Цель работы – проверить на опыте, с какой точностью выполняется это равенство.

Ход работы 
1. Измерьте длину трубки l₁. Запишите результат этого и всех последующих измерений в таблицу, заголовок которой приведен ниже.

2. В сосуд с горячей водой опустите открытую трубку закрытым концом вниз на 1 – 2 мин. Измерьте температуру Т₁  горячей воды. Не забудьте перевести температуру в шкалу Кельвина.

3. Закрыв трубку резиновой пробкой, опустите ее пробкой вниз в сосуд с холодной водой. Под водой выньте пробку и опустите трубку так, чтобы ее закрытый конец находился на уровне воды (см. рис. 3). Измерьте температуру Т₂  холодной воды и длину столба воздуха в трубке l_2.

4. Определите давление P₁ воздуха в трубке в первом состоянии по показаниям барометра, а давление воздуха в трубке во втором состоянии – по формуле P₂ = p_a + ρgl₂.

5. Сделайте необходимые расчеты и заполните все столбцы таблицы. Расчеты запишите.

6. Сравните значения дробей в двух последних столбцах таблицы и запишите выводы.

Контрольные вопросы:

1. В баллоне находится газ при температуре 273 К и давлении 1,2·10⁵ Па. Вследствие нагревания давление газа возросло до 1,8·10⁵ Па. На сколько градусов нагрелся газ?

2. Каким будет давление газа после его охлаждения от 30 до 0 ^оС, если при 30 ^оС давление газа было равно 2·10⁵ Па? Объем считать постоянным.

Лабораторная работа№ 7

«Определение влажности воздуха».

Цель работы:

• закрепить понятие о влажности воздуха и способах ее измерения; определить абсолютную и относительную влажность воздуха, точку росы;

• научиться пользоваться

• справочными таблицами: «Давление насыщенного водяного пара и его плотность при различных значениях температуры», «Психрометрическая таблица»

• приборами для измерения влажности воздуха – психрометром.

Оборудование: Психрометр, психрометрическая таблица, таблица «Давление и плотность насыщенного водяного пара при различных температурах».

Теория.

В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютной влажностью воздуха _а - называется плотность водяных паров, находящихся в воздухе при данной температуре.

Относительная влажность воздуха  показывает сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:

,

где ρ₀-плотность насыщенного водяного пара при данной температуре и определяется по таблице «Давление насыщенного водяного пара и его плотность при различных значениях температуры» Таким образом, относительная влажность характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.

Для жилых помещений нормальной влажностью считается относительная влажность, равная 40 - 60 %. О влажности воздуха можно судить только по относительной влажности, так как при одной и той же абсолютной влажности в зависимости от температуры воздух может казаться или сухим или влажным.

Относительную влажность воздуха можно определить с помощью психрометра.

Психрометр или психрометр Августа (см.рисунок) состоит из двух термометров: сухого и увлажненного. На шарике увлажненного термометра закреплен фитиль, конец которого опущен в чашечку с водой. Вода, испаряясь с фитиля забирает от термометра тепло, поэтому показания увлажненного термометра ниже, чем у сухого. По показанию сухого и разности показаний сухого и увлажненного термометров с помощью психрометрической таблицы находится относительная влажность воздуха.

Температура, при которой охлажденный воздух становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы Т_р

При точке росы абсолютная влажность воздуха равна плотности насыщенного пара ρ₀= ρ_a

Запотевание холодного предмета, внесенного в теплую комнату, объясняется тем, что воздух вокруг предмета охлаждается ниже точки росы и часть имеющихся в нем водяных паров конденсируется.

Порядок выполнения работы:

1. Снять показания психрометра в различных частях класса.

2. Пользуясь психрометрической таблицей определить относительную влажность воздуха.

3. Рассчитать абсолютную влажность воздуха и определить точку росы используя таблицу «Давление и плотность насыщенного водяного пара при различных температурах».

1. Результаты в таблицу:

   № измерения	Местоположение психрометра	Показания сухого термометра, Тс, К	Показания увлажненного термометра, Ту, К	Разность показаний сухого и увлажненного термометров, Тс-Ту, К	Относительная влажность воздуха,  , %	Абсолютная влажность воздуха, а, кг/м3	Точка росы, Тр, К
   1
   2
   3

2. Сделать выводы по работе.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра? При каком условии разность показаний термометров наибольшая?

2. Температура в помещении понижается, а абсолютная влажность остается прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра?

3. Почему после жаркого дня роса бывает более обильна?

4. Относительная влажность воздуха при 200С равна 58%. При какой температуре выпадает роса?

5. Относительная влажность воздуха при температуре 293 К равна 44 %. Что показывает увлажненный термометр психрометра?

6. В комнате объёмом 150 м³ при температуре 300 К содержится 2,07 кг водяных паров. Определите относительную и абсолютную влажность воздуха.

Лабораторная работа № 8.

Изучение теплового расширения твёрдых тел.

Цель работы: Изучение основных положений молекулярно-кинетической теории, измерение коэффициента линейного теплового расширения твердых тел.

Оборудование: нагревательная печь, пробирка с водой, термометр, индикатор удлинения часового типа, набор стержней из разных материалов.

Теоретические сведения

Основные положения молекулярно-кинетической теории:

• тела состоят из молекул, а молекулы – из атомов;

• молекулы находятся в непрерывном движении;

• на расстояниях r r₀ ~0,1 нм молекулы отталкиваются, при – притягиваются, однако при r  10r₀ сила притяжения пренебрежимо мала (верхний график на рис. 1).

График потенциальной энергии взаимодействия молекул (атомов) представляет собой потенциальную яму (нижний график на рис.1).

Взаимодействие между атомами, которые размещаются в узлах кристаллической решетки, определяется зависимостью потенциальной энергии W_р от расстояния r между ними (рис.2). Расстояние между взаимодействующими атомами соответствует минимуму потенциальной энергии при абсолютном нуле температур.

рис. 1.	рис. 2.

Согласно представлениям классической физики, атомы при абсолютном нуле температур неподвижны, каждый из них находится в положении устойчивого равновесия − на дне потенциальной ямы. С повышением температуры атом начинает колебаться возле этого положения равновесия, имея среднюю кинетическую энергию kT. Температура является мерой средней кинетической энергии теплового движения атомов или молекул.

При некоторой температуре Т₁, не сильно отличающейся от нормальной температуры Т₀ = 273,15 К, которой по шкале Цельсия соответствует температура t = 0°C, суммарная кинетическая и потенциальная энергия атома равна Е. Это означает, что в процессе колебаний расстояние между атомами изменяется от к . Среднее расстояние между атомами будет равно Поскольку график потенциальной энергии не симметричен относительно положения равновесия – точки , то с увеличением температуры среднее расстояние между атомами будет возрастать. Следовательно, будут возрастать линейные размеры и объем тела. Это явление называется тепловым расширением.

Как видно из графика, (рис.2) расстояние между молекулами при температурах, не на много отличающихся от 0°C, практически линейно зависит от температуры. Это позволяет записать линейный размер (длину) L тела в виде:

,

(1)

где L₀ − длина тела при температуре  0°C, – коэффициент линейного теплового расширения твердого тела.

Рис. 3.

Описание лабораторной установки

Установка (рис. 3) состоит из наполненной водой пробирки 5, нагревательной печи 4, микрометрического индикатора 1, закрепленного в обойме винтом 2. Индикатор может поворачиваться в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси вместе с кронштейном, на котором он закреплен. Образец (стержень) 6 располагается между толкателем 3 индикатора и дном пробирки. При нагревании образец расширяется и перемещает толкатель 3 индикатора. Удлинение стержня фиксируется на шкале индикатора.

Порядок выполнения работы

1. Заполните пробирку на три четверти водой комнатной температуры и измерьте начальную температуру воды Т₁. Результаты этого и дальнейших измерений заносите в табл. 1.

2. Измерьте штангенциркулем длину L₁ стержня–образца и поместите его в пробирку.

3. Приведите в контакт толкатель 3 индикатора удлинения с образцом и зафиксируйте индикатор удлинения винтом 4.

4. Совместите нулевое деление шкалы индикатора с его стрелкой.

5. Включите электронагреватель и, доведя воду в пробирке до кипения Т₂, снимите отсчет х удлинения образца. После чего выключите нагреватель.

6. Отпустите винт 4, отклоните индикатор 1 в сторону, выньте пробирку с образцом из печи, замените воду в пробирке водой комнатной температуры и замените образец.

7. Согласно пунктам 1  -  5 проведите измерения для второго образца.

8. Занесите в табл. 1 значение погрешностей измерения приращения длины стержня, длины стержня и температуры (, , ), считая, что каждая из них равняется половине цены наименьшего деления шкалы соответствующего прибора.

Таблица 1

Образец	L, м	Т1, К	x, м	Т2, К	α, К-1	ΔL, м	ΔТ, К	Δx, м	Δα, К-1
1
Среднее значение
2
Среднее значение

ПРИМЕЧАНИЕ: Операции после помещения пробирки с образцом в печь нужно выполнять как можно быстрее, чтобы температура образца не успела повыситься, прежде чем будет установлен нуль на шкале индикатора.

9.Сравните полученные значения с табличными в таблице 2 и сделайте выводы относительно их соответствия.

Таблица 2

Свойства некоторых твердых тел

Вещество	Температура плавления, С	Удельная теплоемкость с, Дж/(кгК)	Удельная теплота плавления, , кДж/кг	Температурный коэффициент линейного расширения,  ·10-5, К-1
Алюминий Железо Латунь Лед Медь Олово Платина Пробка Свинец Серебро Сталь Цинк	659 1530 900 0 1100 232 1770 - 327 960 1300 420	896 500 386 2100 395 230 117 2050 126 234 460 391	322 272 - 335 176 58,6 113 - 22,6 88 - 117	2,3 1,2 1,9 - 1,6 2,7 0,89 - 2,9 1,9 1,06 2,9

Обработка экспериментальных данных

1. Для образца по формуле (3) найдите коэффициент линейного теплового расширения α.

2. Определите среднее значение α_ср:

.

3. Определите абсолютною погрешность отдельного вычисления косвенных измерений:

,

где = 10^-3 мм, = 0,5 мм, = 0,5^оС.

4. Определите среднее значение абсолютной погрешности:

.

5. Запишите окончательные результаты измерений в виде:

α_ист=α_ср ± Δα_ср.

6. Определите относительную погрешность измерения .

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте основные положения молекулярно-кинетической теории.

2. Напишите и объясните формулу связи между средней кинетической энергией молекул и температурой тела.

3. Дайте определение коэффициента линейного теплового расширения твердого тела. В каких единицах он измеряется?

4. Запишите, как зависит длина тела от его температуры?

5. Как с физической точки зрения объяснить увеличение размеров твердого тела при возрастании его температуры?

6. Объясните, что характеризует температура тела?

7. В каких единицах измеряется коэффициент линейного расширения?

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА

Цель работы: Опытным путём определить неизвестную электроёмкость конденсатора.

Оборудование. 1. Источник электрической энергии 9 В. 2. Вольтметр или миллиамперметр. 3. Конденсаторы (3—4 шт.) известной емкости (1—6 мкФ). 4. Конденсатор неизвестной емкости. 5. Двухполюсный переключатель. 6. Соединительные провода.

Теория.

Важнейшей характеристикой любого конденсатора яв­ляется его электрическая емкость С — физическая величина, равная отношению заряда Q конденсатора к разности потенциалов U меж­ду его обкладками: C=Q/U. Выражается в СИ в фарадах (Ф). Емкость конденсатора можно определить опытным путем.

Порядок выполнения работы.

1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1.

2. В цепи установить один из конденсаторов известной ем­кости.

Рис.1

1. Конденсатор зарядить; для этого соединить его (переключа­телем) на короткое время с источником электрической энергии.

2. Сосредоточив внимание на миллиам­перметре, быстро замкнуть конденсатор на измерительный прибор и определить число делений, соответствующее максимальному отключению стрелки.

3. Опыт повторить для более точного определения^ числа делений n* и найти отно­шение найденного количества делений к емкости взятого конден­сатора С:

1. Опыт повторить 2—3 раза с другими конденсаторами из­вестной емкости.

2. Результаты измерений, вычислений записать в табл. 1.

Таблица 1

1. Опыт повторить с конденсатором неизвестной ем­кости с_х. Определить в этом случае число делений n_х и найти ем­кость из соотношения C_x = n_x/k.

2. Узнать у преподавателя емкость исследуемого конденсато­ра и, приняв ее за табличное значение, определить относительную

погрешность.

Дополнительное задание.

1. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 2, включив в нее два параллельно соединенных конденсатора известной емкости.

Рис.2 Рис.3

2. Повторить опыт и найти емкость батареи параллель­но соединенных конденсаторов С_пар.

3. Проверить соотношение C_пар=С₁+С₂ и сделать вывод.

4. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 3, включив в нее два последовательно соединенных конден­сатора известной емкости.

5. Повторить опыт и найти емкость батареи последова­тельно соединенных конденсаторов С_пос.

6. Проверить соотношение  и сделать вывод.

Контрольные вопросы.

1. Конденсатор в переводе — сгуститель. По какой причине прибору дано такое странное название?

2. В чем сущность указанного метода определения емкости кон­денсатора?

3. Объяснить, можно ли соотношение C=Q/U прочесть так: ем­кость конденсатора прямо про­порциональна его наряду и об­ратно пропорциональна на­пряжению между его обклад­ками?

4. Почему емкость конден­сатора постоянна?

5. От чего и как зависит емкость простейшего конденса­тора? Запишитеформулу этой емкости.

6. Определить заряд бата­реи конденсаторов, соединенных так, как показанона рис. 4. Ем­кость каждого конденсатора (в мкФ) указана па рисунке.

Лабораторная работа № 11

«Определение удельного сопротивления проводника».

Цель работы: на опыте измерить удельное сопротивление проводника.

Оборудование:  источник тока, исследуемый проводник, амперметр, вольтметр, реостат, соединительные провода, ключ, линейка, штангенциркуль.

Теория.  Основной электрической характеристикой проводника является его сопротивление. Для металлических проводников сопротивление зависит от их длины, площади поперечного сечения и материала, из которого изготовлен проводник. Рассчитать сопротивление можно по формуле:

где  ρ — удельное сопротивление,   l — длина проводника,  S — площадь поперечного сечения.

Схема.

Цена деления амперметра:        А

Цена деления вольтметра:        В

Порядок выполнения  работы.
1. Измерить длину проволоки l и результат внести в таблицу.
2. Измерить диаметр проволоки d с помощью штангенциркуля и рассчитать площадь поперечного сечения проволоки по формуле:

Результаты измерений и вычислений внести в таблицу.
3. Собрать электрическую цепь по схеме.
4. С помощью реостата отрегулировать силу тока в цепи и измерить значение силы тока в цепи и напряжения на концах проводника. Результаты внести в таблицу.
5. Изменить с помощью подвижного контакта длину исследуемой проволоки и вновь снять показания амперметра и вольтметра.
6. Повторить опыт в третий раз, ,вновь изменив длину проволоки. Результаты измерений внести в таблицу.
7. Рассчитать с помощью закона Ома для участка цепи сопротивление проводника:

I =   ,  R =
для всех трех опытов.
8. Определить удельное сопротивление проводника по формуле:

  для всех трех опытов и результаты вычислений внести в таблицу.
9. Определите среднее значение удельного сопротивления по формуле:
ρ_сред = ( ρ₁  +  ρ₂  +  ρ₃ )/3

№ опыта	Длина проводника l, м	Диаметр проволоки d , м	Площадь поперечного сечения, S, м:2	Сила тока, I, А	Напряжение, U, В	Удельное сопротивление, ρ , Ом. м	Среднее значение ρср , Ом. м
1
2
3

 10. Расчет погрешности измерений.

1.  По таблице удельного сопротивления проводников  определить значение   ρ    для нихрома (или никелина) и рассчитать абсолютную погрешность  измерений по формуле:

∆ ρ  = | ρ_табл   –   ρэксп |

2.  Определите относительную погрешность измерений по формуле:

ε = ∆ ρ /  ρ_табл

11. Сделайте вывод, исходя из цели работы.

Контрольные вопросы:

1.Объясните причину возникновения сопротивления проводника прохождению электрического тока.2.Запишите формулу для расчета сопротивления, связанную с его геометрическими размерами3.Что называется удельным сопротивлением проводника? удельного сопротивления в СИ.5.В чем заключается физический смысл удельного сопротивления проводника?

6.Сформулируйте закон Ома для участка цепи.7.Почему медь широко используется для изготовления проводов?

8.Почему алюминий используется для изготовления проводов высоковольтных линий?9.Как изменяется сопротивление при изменении температуры проводника.10.Запишите единицы измерения температурного коэффициента сопротивления

Лабораторная работа № 10

«Изучение закона Ома для участка цепи, последовательного и параллельного соединения проводников».

Цель работы:

• Изучить закона Ома

• Изучить последовательное и параллельное соединения проводников.

Оборудование: набор резисторов, ключ, металлический планшет, соединительные провода, амперметр, вольтметр, источник электропитания.

Теория.

Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова.

При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же: .

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: .

При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках:

Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: .

	Для двух параллельно соединённых резисторов их общее сопротивление равно: .
Если , то общее сопротивление равно: . При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление будет меньше наименьшего из сопротивлений.

Ход работы:

1. Последовательное соединение проводников.

1. Собрать цепь по схеме (рис. 1):

рис. 1

1. Измерить напряжение, силу тока на первом резисторе.

2. Изменить схему установки и измерить напряжение на втором резисторе. Схему нарисовать в тетрадь.

3. Вычислить сумму напряжений U₁+U₂ .

4. Изменить схему установки и измерить общее напряжение на двух сопротивлениях U₁₂ .

5. Проверить, выполняется ли равенство: U₁₂=U₁+U_2.

6. Проверить справедливость равенств R₁₂=R₁+R₂ и .

1. Параллельное соединение проводников.

1. Собрать цепь по схеме (рис. 2):

рис. 2

1. Измерить напряжение, силу тока на первом резисторе.

2. Изменить схему установки и измерить силу тока на втором резисторе. Схему нарисовать в тетрадь.

3. Вычислить сумму токов I₁+I₂ .

4. Изменить схему установки и измерить общую силу тока в цепи I₁₂ .

5. Проверить, выполняется ли равенство: I₁₂=I₁+I_2.

6. Проверить справедливость равенств 1/R₁₂=1/R₁+1/R₂ и .

Контрольные вопросы:

1. Какое соединение сопротивлений называется последовательным? Чему равны сопротивление, сила тока, напряжение в цепи при таком соединении?

2. Какое соединение сопротивлений называется параллельным? Чему равны сопротивление, сила тока, напряжение в цепи при таком соединении?

3. Назовите плюсы и минусы параллельного и последовательного соединений проводников?

4. Приведите примеры параллельного и последовательного соединения проводников.

Лабораторная работа № 12

«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника»

Цель работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

Оборудование: резистор, ключ, металлический планшет, соединительные провода, амперметр, вольтметр, источник электропитания.

Теория.

Потенциальные силы электростатического поля (силы Кулона) не могут поддерживать постоянный ток в цепи, так как работа этих сил вдоль замкнутого контура равна нулю. Для поддержания в цепи постоянного тока должны действовать непотенциальные (сторонние) силы, имеющие механическую, химическую или иную природу. Устройства, обеспечивающие возникновение и действие сторонних сил, называются источниками тока.

Физическую величину, численно равную работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единичного положительного заряда вдоль всей цепи, называют ЭДС источника: .

Закон Ома для замкнутой цепи устанавливает зависимость между силой тока, ЭДС источника и полным сопротивлением цепи: .

Оборудование: резистор, ключ, металлический планшет, соединительные провода, амперметр, вольтметр, источник электропитания.

Ход работы:

1. Собрать цепь по схеме:

1. Разомкнуть ключ и измерить ЭДС источника.

2. Замкнуть ключ и измерить силу тока и напряжение на резисторе.

3. Вычислить внутреннее сопротивление источника по формуле .

4. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

   ЭДС, , В	Напряжение, U, В	Сила тока, I, А	Внутренне сопротивление, r, Ом

5. Сделать вывод.

__________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Какие силы называют сторонними?Сформулируйте закон Ома для полной цепи.Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?В замкнутой цепи сила тока равна 0,5 А. Какую работу совершает сторонние силы за 20 с,если ЭДС источника тока равна 24 В?

Лабораторная работа № 13

«Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой от напряжения на ее зажимах».

Цель работы: исследовать зависимость мощности, потребляемой лампой от напряжения на ее зажимах.

Оборудование: амперметр, вольтметр, реостат, источник тока, соединительные провода, лампочка, миллиметровая бумага.

Теория.

Любой реальный источник тока имеет внутреннее сопротивление. Поэтому при подключении источника тока к нагрузке, тепло будет выделяться как в нагрузке, так и внутри источника тока (на его внутреннем сопротивлении). На какой нагрузке, подключенной к данному источнику тока, будет выделяться максимальная мощность? Рассмотрим схему, изображенную на рисунке

Сила тока, текущего в контуре, определяется из закона Ома для полной цепи: , (1), где - ЭДС источника тока, r – внутреннее сопротивление источника, R – сопротивление нагрузки.

Напряжение U на нагрузке R будет равно: , (2), а мощность P, выделяемая на сопротивлении R, будет равна: (3). Как видно из формулы (3), выделяемая на нагрузке R мощность будет мала, если сопротивление R нагрузки будет мало (R ). Мощность также будет мала при очень большом сопротивлении нагрузки (R r). Расчет показывает, что максимальная мощность будет выделяться на нагрузке при равенстве внутреннего сопротивления r и сопротивления нагрузки R = r. В этом случае: . (4)

Ход работы.

1. Собрать электрическую цепь по схеме:

1. Замкнуть цепь и при помощи реостата установить наименьшее значение напряжения. Записать показания амперметра и вольтметра

2. Пользуясь реостатом, изменять значения силы тока и напряжения, до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение, на которое рассчитана лампа.

3. Для каждого значения напряжения вычислить мощность, потребляемую лампой, по формуле P=IU.

____________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Для каждого значения напряжение рассчитать сопротивление нити лампы по формуле .

____________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

№ опыта	Напряжение, U, В	Сила тока, I, А	Мощность, P, Вт	Сопротивление, R, Ом

1. Построить на миллиметровой бумаге график зависимости мощности лампы накаливания от напряжения на её зажимах.

1. Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Что называют мощностью, и в каких единицах она измеряется?

2. Почему при увеличении сопротивления нагрузки напряжение на ней растет?

3. Объясните, почему выделяемая на нагрузке мощность мала, если сопротивление нагрузки сильно отличается от внутреннего сопротивления источника.

Лабораторная работа № 14.

Определение температурного коэффициента сопротивления меди.

Цель работы: определить температурный коэффициент сопротивления меди

Оборудование: прибор для определения температурного коэффициента сопротивления меди (см. рисунок), омметр, термометр, колба с водой, электроплитка, соединительные провода, миллиметровая бумага.

Теория.

Электрическим сопротивлением принято считать одну из характеристик электрических свойств участка цепи, определяющую упорядоченное перемещение носителей тока на этом участке. При увеличении температуры атомы кристаллической решетки начинают интенсивное тепловое движение, чем увеличивают сопротивление материала. Удельное сопротивление R проводников зависит от температуры: ,где - сопротивление меди при 0 С; - разность конечной и начальной температур; температурный коэффициент сопротивления - относительное изменение сопротивления проводника при нагревании его на один градус. .

Для металлов и сплавов в интервале 0 - 100 °С значение температурного коэффициента сопротивления изменяется в пределах .

Для экспериментального определения а необходимо дважды измерить сопротивление исследуемого металла и при разных температурах и . Учитывая, , что имеем: ;

Оборудование: прибор для определения температурного коэффициента сопротивления меди (см. рисунок), омметр, термометр, колба с водой, электроплитка, соединительные провода, миллиметровая бумага.

Прибор, состоит из тонкой медной проволоки 1, намотанной на картонный цилиндр 3, соединенный с клеммами 2 и помещенный в стеклянную пробирку 4.

Ход работы.

1. Ознакомиться с работой омметра.

2. Измерить сопротивление меди при комнатной температуре.

3. Опустить прибор для определения температурного коэффициента меди в колбу с горячей водой. При температуре t измерить сопротивление меди. Опыт повторить 3-5 раз.

4. Вычислить по формуле .

___________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Определить погрешность .

1. Результаты измерений занести в таблицу:

   №	Температура медной проволоки t,	Температура медной проволоки T, К	Сопротивление медной проволоки R, Ом	Температурный коэффициент сопротивления , К	Табличное значение , К	Среднее значение , К	Относительная погрешность , %
   1					0,0043
   2
   3
   4
   5
   6

2. Построить зависимость R(t) на миллиметровой бумаге:

1. Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Какова физическая сущность электрического сопротивления?Как объяснить увеличение сопротивления металлов при нагревании?Указать практическое применение зависимости сопротивления проводника от температуры.Объяснить формулу, по которой определяется температурный коэффициент сопротивления.

Лабораторная работа № 15.

Определение электрохимического эквивалента меди.

Цель работы: определить электрохимический эквивалент меди.

Оборудование. Весы с разновесами, амперметр, часы, вентилятор настольный или электроплитка, источник электрической энергии (выпрямитель ВС 4-12 или батарея аккумуляторов), реостат, ключ, медные пластины (2 шт.), соединительные провода, электролитическая ванна с раствором медного купороса, наждачная бумага.

Теория.

При растворении электролита под влиянием электрического поля происходит диссоциация молекул электролита на положительно и отрицательно заряженные ионы (электролитическая диссоциация). Электропроводимость электролитов обусловлена ионами.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением на электродах веществ, входящих в состав электролита. Масса вещества, выделившегося при электролизе за время t, находится по формуле: m=kIt. Явление электролиза нашло широкое применение в технике и промышленности. Применение электролиза: получение цветных металлов (очистка от примесей - рафинирование); гальваностегия - получение покрытий на металле (никелирование, хромирование, золочение, серебрение и т.д.); гальванопластика - получение отслаиваемых покрытий (рельефных копий).

Оборудование. Весы с разновесами, амперметр, часы, вентилятор настольный или электроплитка, источник электрической энергии (выпрямитель ВС 4-12 или батарея аккумуляторов), реостат, ключ, медные пластины (2 шт.), соединительные провода, электролитическая ванна с раствором медного купороса, наждачная бумага.

Ход работы.

1. Тщательно очистить поверхность медной пластины наждачной бумагой и взвесить эту пластину с максимально возможной точностью.

   Собрать электрическую цепь по схеме, взвешенную пластинку соединить с отрицательным полюсом источника электрической энергии:

2. После проверки цепи преподавателем, заметить время по часам с секундной стрелкой, замкнуть ключ. Быстро установить реостатом силу тока 1-2 А.

3. Через 8-10 минут цепь разомкнуть. Пластину, служащую в опыте катодом, вынуть, осторожно ополоснуть водой, высушить перед вентилятором или электроплиткой, тщательно взвесить и определить массу выделившейся меди.

4. По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди по формуле: .

____________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента меди с табличным значением и определить относительную погрешность измерений по формуле: .

1. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

   Масса катода до опыта, m, кг	Масса катода после опыта, m, кг	Масса меди, отложившейся на катоде, m, кг	Сила тока, I, А	Время пропускания тока, t, с	Электрохимический эквивалент k, кг/Кл	Табличное значение электрохимического эквивалента kтабл, кг/Кл	Относительная погрешность, δ, %
   						0,33*10-6

2. Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Что называют электролитической диссоциацией?Что такое электролиз?Сформулируйте законы Фарадея.

2. Приведите примеры использования электролиза в технике и промышленности.

Лабораторная работа № 16

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции.

Оборудование: Катушка – моток, постоянный магнит, миллиамперметр, штатив с муфтой и лапкой.

Теория.

Явление возникновения ЭДС в проводящем контуре, находящемся в переменном поле или движущемся постоянном магнитном поле, называется электромагнитной индукцией. ЭДС индукции, согласно закону электромагнитной индукции, равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: . Знак минус отражает правило Ленца, которое гласит: индукционный ток всегда направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызывающей его.

Вихревое электрическое поле порождается переменным магнитным. Его силовые линии всегда замкнуты, подобно силовым линиям магнитного поля. Сущность явления электромагнитной индукции заключается не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении вихревого электрического поля. В отличие от электростатического поля вихревое электрическое поле является непотенциальным.

Частным случаем явления электромагнитной индукции является самоиндукция. Самоиндукция – это возникновение ЭДС в проводящем контуре при изменении в нем силы тока:.

Ход работы.

1. Закрепить в лапке штатива катушку и подключить ее к миллиамперметру.

2. Приближая и удаляя с разной скоростью магнит к катушке, установить по показаниям миллиамперметра, как зависит величина индукционного тока от скорости изменения магнитного поля в месте расположения катушки.

3. Установить, зависит ли направление индукционного тока от положения полюсов движущегося магнита.

4. Повторить опыты, закрепив в лапке штатива магнит, приближая и удаляя катушку.

5. Зарисовать один из случаев взаимного движения катушки и магнита с указанием направления индукционного тока в катушке.

1. Сопоставить полученный результат с правилом Ленца.

1. Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Фарадея.Сформулируйте правило Ленца.В чем отличие силы Ампера от силы Лоренца?

2. Сформулируйте правило буравчика для витка с током.В чем заключается явление взаимоиндукции?Рассказать об устройстве и принципе действия электрического генератора.

Лабораторная работа № 17

Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити

Цель работы: установить математическую зависимость периода нитяного маятника от длины нити маятника.

Оборудование: электронный секундомер, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Теория.

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить тяжёлый шарик, размеры которого весьма малы по сравнению с длинной нити, на которой он подвешен (не сравнимы с расстоянием от центра тяжести до точки подвеса).

Учёные Галилей, Ньютон, Бессель и др. установили следующие законы колебания математического маятника:

1.Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от амплитуды, если угол размаха не превышает 10^о.

2.Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника и обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения. На основании этих законов можно написать формулу для периода колебаний математического маятника:

.

Используя модель и законы колебаний математического маятника, можно пронаблюдать свободные колебания, а так же с их помощью определить ускорение свободного падения для своей местности и сравнить со справочным значением g.

Ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле

.

Ход работы.

1. Укрепить нить маятника в держателе штатива.

2. Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до центра тяжести шарика).

3. Отклонить шарик на угол не более 10° и отпустить.

4. Определить время, за которое маятник совершил 20 колебаний.

5. Вычислить период колебания маятника, используя формулу .

6. Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити маятника.

7. Результаты занести в таблицу.

№ опыта	Длина нити маятника l, м	Число полных колебаний N	Время колебаний t, с	Период колебаний T, с
1		20
2		20
3		20
4		20

1. Сделать вывод о зависимости периода нитяного маятника от длины его нити.

Контрольные вопросы:

1.Что называют периодом колебаний маятника?

2.Что называют частотой колебаний маятника? Какова единица частоты колебаний?

3.От каких величин и как зависит период колебаний математического маятника?

4.От каких величин и как зависит период колебаний пружинного маятника?

5.Изобразите математический маятник в крайней правой точке и покажите на чертеже силы, действующие на шарик в данной точке траектории. Нарисуйте равнодействующую сил. Как меняется величина и направление равнодействующей сил в течение периода?

Лабораторная работа № 18

Индуктивность и емкость в цепи переменного тока

Цель работы: изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивлений от частоты переменного тока и параметров элементов.

Оборудование: работа выполняется при помощи виртуальной лаборатории.

Теория.

В цепи переменного тока кроме резисторов могут использоваться катушки индуктивности и конденсаторы. Для постоянного тока катушка индуктивности имеет только активное сопротивление, которое обычно невелико (если катушка не содержит большое количество витков). Конденсатор же в цепи постоянного тока представляет "разрыв" (очень большое активное сопротивление). Для переменного тока эти элементы обладают специфическим реактивным сопротивлением, которое зависит как от номиналов деталей, так и от частоты переменного тока, протекающего через катушку и конденсатор.

Катушка в цепи переменного тока. Колебания силы тока, протекающего через катушку:

вызывают падение напряжения на концах, т.е. колебания напряжения опережают по фазе колебания силы тока на /2.

Амплитуда колебания напряжения:

Произведение циклической частоты на индуктивность называют индуктивным сопротивлением катушки: (1)

поэтому связь между амплитудами напряжения и тока на катушке совпадает по форме с законом Ома для участка цепи постоянного тока: (2)

Как видно из выражения (1), индуктивное сопротивление не является постоянной величиной для данной катушки, а пропорционально частоте переменного тока через катушку. Поэтому амплитуда колебаний силы тока I_m в проводнике с индуктивностью L при постоянной амплитуде U_L напряжения убывает обратно пропорционально частоте переменного тока:

.

Конденсатор в цепи переменного тока. При изменении напряжения на обкладках конденсатора по гармоническому закону: , заряд q на его обкладках изменяется также по гармоническому закону: .

Электрический ток в цепи возникает в результате изменения заряда конденсатора.

Колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы тока на /2. Амплитуда колебаний силы тока:

Емкостное сопротивление конденсатора: (3)

Для конденсатора получаем соотношение, аналогичное закону Ома: (4)

Формулы (2) и (4) справедливы и для эффективных значений тока и напряжения.

Ход работы:

1. Собрать цепь, показанную на рисунке 1.

2. Установить следующие значения параметров:

Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;

Конденсатор – рабочее напряжение 400 В, емкость 10 мкФ;

Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.

1. Изменяя емкость конденсатора от 5 до 50 мкФ (через 5 мкФ), записать показания вольтметров (напряжение на конденсаторе и на резисторе).

2. Рассчитать эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения емкости конденсатора (для этого надо напряжение на резисторе разделить на его сопротивление).

3. Определить значения емкостных сопротивлений конденсатора для соответствующих значений его емкости и сравните их с рассчитанными по формуле (3).

4. Установить емкость конденсатора 10 мкФ. Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц через 10 Гц, повторите измерения и расчеты емкостного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.

5. Соберите цепь показанную на рисунке 2.

рис. 1 Рис.2.

1. Установить следующие значения параметров:

Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;

Катушка - индуктивность 50 мГн;

Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.

1. Изменяя индуктивность катушки от 50 до 500 мГн (через 50 мГн), записать показания вольтметров (напряжение на катушке и на резисторе).

2. Рассчитать эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения индуктивности катушки (для этого надо напряжение на резисторе разделить на его сопротивление).

3. Определить индуктивные сопротивления катушки для соответствующих значений ее индуктивности и сравните их с рассчитанными по формуле (1).

4. Установить индуктивность катушки 100 мГн. Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц через 10 Гц, повторить измерения и расчеты индуктивного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.

5. Построить графики зависимостей индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты переменного тока.

6. Сделать вывод:

Контрольные вопросы:

1. Почему емкостное сопротивление уменьшается с увеличением частоты переменного ток а, индуктивное сопротивление – увеличивается?Каковы разницы фаз между током и напряжением для катушки и конденсатора?В каких единицах измеряются емкостное и индуктивное сопротивления?Как записывается аналог закона Ома для максимальных (эффективных) значений для реактивных элементов – конденсатора и катушки индуктивности?

Лабораторная работа № 19.

«Определение показателя преломления стекла»

Цель работы: определение показателя преломления стекла.

Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка, имеющая форму трапеции, лист бумаги, линейка, карандаш.

Теория.

Скорость света в вакууме определена экспериментально. Во всех средах скорость света меньше, чем в вакууме. На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом направление распространения. Это явление называется преломлением света. Преломление света на границе двух сред обусловлено изменением скорости при переходе света из одной среды в другую. Относительный показатель преломления двух сред равен отношению скоростей света в этих средах. При прохождении света из оптически менее плотной среды в более плотную луч может полностью отразиться. Это явление называется полным отражением света. Показатель преломления определяется по формуле . Для определения соотношения

используют геометрическое построение рис.1. Так как , и АВ=ВС, то формула для определения показателя преломления имеет вид .

рис. 1.

Ход работы.

1. Плоскопараллельную стеклянную пластинку положить на лист бумаги и отметить карандашом её грани.

2. За пластинкой провести прямую так, чтобы она не была перпендикулярной к верхней грани пластинки.

3. Через пластинку рассмотреть падающий луч и провести преломлённый луч от нижней грани пластинки.

4. Отметить на падающем луче точку В (точка его пересечения с гранью пластинки), точку F (начало луча, вышедшего из пластинки), соединить точки B и F.

5. На падающем луче отметить точку А (отрезок АВ должен быть больше, чем ширина пластинки), отрезок BF продлить и на продолжении отметить точку С (при чём АВ=FC).

6. Через точку В провести перпендикуляр к граням пластинки, а затем через точки А и С провести линии параллельные граням пластинки и отметить точки E и D.

7. Рассчитать показатель преломления стекла по формуле .

____________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Опыт повторить 3 раза, изменяя угол падения луча.

_______________________________________________________________________________

1. Рассчитать относительную и абсолютную погрешности по формулам: и .

____________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Данные измерений и вычислений занести в таблицу:

   № опыта	измерено			вычислено
   	AE, мм	DC, мм	ΔAE, мм		ΔDC, мм		среднее значение	ε, %	среднее значение ε, %	Δ n
   1.			1		1
   2.
   3.

2. Сделать вывод. Окончательный результат измерений записать в виде .

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте законы отражения и преломления света.Каков физический смысл показателя преломления?

2. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?Что называют полным отражением?

3. Что называют предельным углом полного отражения?1.Определить показатель преломления стекла, если при отражении от него света отраженный луч полностью поляризован при угле преломления φ=35°. Угол падания равен 30 , угол между падающим лучом и преломленным 140 . В какой среде луч распространялся вначале: в оптически более плотной или менее плотной? Докажите.

Лабораторная работа № 20.

Изучение изображений в тонкой линзе

Цель работы: Изучение способов определения фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз.

Оборудование: Оптическая скамья с подставками, собирающая L1 и рассеивающая L2 линзы, осветитель S, экран Э.

Теория.

Линзы представляют собой прозрачные тела, ограниченные двумя поверхностями (одна из них обычно сферическая, а вторая сферическая или плоская), преломляющими световые лучи, способные формировать изображения предметов.

Линза называется тонкой, если ее толщина значительно меньше по сравнению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. Прямая, проходящая через центры кривизны поверхностей линзы, называется главной оптической осью. Для всякой линзы существует точка, называемая оптическим центром линзы, лежащая на главной оптической оси и обладающая тем свойством, что лучи, проходя через нее не преломляются.

Если лучи, параллельные главной оптической оси, после прохождения через линзу, пересекаются, то линза называется собирающей, а точка пересечения лучей называется фокусом линзы. Если лучи, параллельные главной оптической оси после прохождения через линзу расходятся, то линза называется рассеивающей.

Формула тонкой линзы имеет вид

или , (1)

где d - расстояние от предмета до линзы; f - расстояние от линзы до изображения.

Знаки перед слагаемыми в этой формуле определяются типом линзы (собирающая или рассеивающая) и видом изображения (действительное или мнимое).

Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы: .

Каждая линза при заданном расстоянии от предмета до линзы дает определенное увеличение, под которым понимается отношение линейных размеров изображения к линейным размерам предмета: , (2)

где Н - линейные размеры изображения;

h - линейные размеры предмета.

Ход работы:

1.Установить экран на достаточно удаленном расстоянии от осветителя. Расположить между экраном и осветителем собирающую линзу, и плавно перемещая ее вдоль оптической скамьи до получения на экране резкого изображения предмета (сетки).

2.Измерить расстояние от предмета а и его изображения на экране b до оптического центра линзы. Измерить положение экрана.

3. Опыт повторить не менее трех раз при различных расстояниях экрана от осветителя. Результат измерений занести в таблицу:

№	а, см	b, см	f, см	fср, см
1.
2.
3.

4.Определить, пользуясь формулой (1), главное фокусное расстояние собирающей линзы в каждом опыте и найдите среднее значение.5.Рассчитать увеличение линзы пользуясь формулой (2)6.Сделать построение хода основных лучей в линзе.

7.Сделать вывод:Контрольные вопросы:Сформулируйте законы отражения и преломления света.Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?

1. Расскажите о линзе и ее видах.

2. Покажите ход лучей в собирающей и рассеивающей линзах.