Методические указания для выполнения практических работ по физике

Министерство образования, науки и молодежной политики

Забайкальского края

Красночикойский филиал

Государственного профессионального образовательного учреждения

«Читинский политехнический колледж»

ОПД.03 ФИЗИКА

Методические указания

для выполнения практических работ студентами

профессии23.01.17 Мастер по ремонту и обслуживанию автомобилей

2020г.

Утверждаю: Зав.УВР ______________Зыкова Т.Г Протокол № ___от «___»____________

Рассмотрено и одобрено на заседании МЦК профессионального цикла Гуманитарного профиля «______»____________ 2020г. Протокол № ________ Председатель МЦК _________ Линейцева Е.Г.

Составитель: Зыкова Т.Г, преподаватель Красночикойскогофилиала ГПОУ «ЧПТК»

Методические указания предназначены для выполнения практических работ студентами профессии 23.01.17 Мастер по ремонту и обслуживанию автомобилей по дисциплине «Физика», содержат задания согласно рабочей программы.

Введение

Рабочий широкого профиля должен проявлять в условиях постоянного изменения технического базиса производства высокую профессиональную гибкость и мобильность. Узкий профиль профессиональной подготовки не может обеспечить быстрое приспособление к изменению условий производства, а современный квалифицированный рабочий должен быть готов не только к настоящим, но и к будущим условиям производства. Для этого ему необходимо получить не только общее среднее образование, но и широкую общетехническую и общеотраслевую подготовку, переходящую в последний период обучения в специальную подготовку. Расширение производственного профиля рабочих - одно из условий наиболее полного использования достижений науки и техники, повышения эффективного использования рабочей силы.

Современный рабочий должен обладать совокупностью общеобразовательных, общетехнических и общепроизводственных знаний и умений, т. е. его подготовка должна основываться на политехническом обучении. Это обеспечит ему хорошую ориентацию во всей системе данного производства, позволит выполнять широкий круг взаимосвязанных по технологии сложных видов работ, постоянно повышать квалификацию, совершенствовать профессиональное мастерство, высокопроизводительно и творчески работать в условиях динамично развивающегося производства с различными формами организации труда.

Целью методических указаний является помощь студентам в практическом освоении теоретических знаний по физике. Задания для выполнения практических работ составлены по программе ОПД.03 Физика для профессии23.01.17 Мастер по ремонту и обслуживанию автомобилей. Для успешного овладения курсом необходимо обладать теоретическими знаниями по данному курсу.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

должен знать/понимать смысл понятий:

• физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная;

• смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд;

• смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта;

• вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики; уметь описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли;

• свойства газов, жидкостей и твердых тел;

• электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом;

• фотоэффект;

• отличать гипотезы от научных теорий;

• делать выводы на основе экспериментальных данных;

• приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов;

• физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления;

• приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике;

• различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров; воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях;

• использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для: o обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи;

• оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды; o рационального природопользования и защиты окружающей среды.

Перечень практических работ по учебной дисциплине «Физика»

№	Темы практических занятий	Кол-во часов
1	Исследование движения тела под действием постоянной силы	2
2	Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения	2
3	Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости	2
4	Измерение влажности воздуха	2
5	Наблюдение роста кристаллов из раствора.	2
6	Изучение закона Ома для участка цепи	2
7	Изучение явления электромагнитной индукции	2
8	Изучение интерференции и дифракции света	2

Методические указания и задания к выполнению практических работ

по учебной дисциплине «Физика»

Практические работы выполняются студентами самостоятельно по общим заданиям. Преподаватель объясняет цели и задачи работы, консультирует и контролирует студентов в ходе выполнения ими работы, оценивает качество выполнения задания по окончанию занятия.

Для качественного выполнения практических работ студент должен владеть пройденным на лекциях теоретическим материалом, уметь работать с учебной, справочной, табличной и методической литературой.

Для выполнения практических заданий студентам необходимо иметь при себе конспекты лекций и учебно-методическую литературу, рекомендованную преподавателем, рабочую тетрадь, ручку, карандаш, линейку.

При оформлении работы, необходимо указывать тему и цель работы, а также номер выполняемого пункта в соответствии с заданием.

Задания оформляются аккуратно, разборчивым почерком, в отдельной тетради, которую по окончании работы проверяет преподаватель.

Преподаватель оценивает качество и правильность выполнения заданий.

В качестве защиты выполненной работы студент устно отвечает на контрольные вопросы к данной теме, задаваемые преподавателем, а также объясняет, как была выполнена практическая работа.

3. Задания для практических работ

Раздел 1. Механика

Тема 1.2. Динамика

Практическая работа №1

Тема практической работы: «Исследование движения тела под действием постоянной силы».

Цель занятия:Получить практическое подтверждение первого закона Ньютона.

Научиться вычислять скорость движения тела, используя формулу второго закона Ньютона.

Задание:

1.Ход работы.

1. Соберите лабораторную установку

100г 100г

2. Меняя массу груза (m), прикрепив к нему динамометр, равномерно тяните его вдоль плоскости доски. Измерьте величину силы тяги (F).

3. Измерьте пройденный путь за 4 с, обратив внимание на неизменность приложенной силы при каждом опыте.

4. Полученные данные запишите в таблицу.

№ п/п	m (кг)	F0(H)	F (H)	υ0(м/с)	s (м)	t (c)	υ (м/с)
1	0,1	0		0		4
2	0,2	0		0		4
3	0,3	0		0		4

5. Вычислите скорость движения груза по формуле равномерного прямолинейного движения:

6. Сделайте проверку правильности выполненных вычислений, используя формулу второго закона Ньютона:

2. Вывод:

3. Ответьте на контрольные вопросы.

3.1. Что такое сила? Дайте определение физической величине и перечислите, чем она характеризуется.

3.2. Какие силы действуют на тело (показать схематически):

а) стоящее на горизонтальной плоскости;

б) стоящее на наклонной плоскости.

3.3. Что надо сделать, чтобы тело не скатывалось с наклонной плоскости?

3.4. Какие силы действуют на тело при взвешивании его с помощью динамометра?

Тема 1.3. Законы сохранения в механике

Практическая работа №2

Тема: «Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения».

Цель занятия:Опытным путём, опираясь на второй и третий законы Ньютона, убедиться в справедливости закона сохранения импульса. Рассмотреть применение закона сохранения импульса на примере реактивного движения

Задание:

1. Ход работы.

I. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА.

1. Рассмотрим движущуюся систему «Человек в тележке»

υ

υ₂

υ₁

(m₁+m₂)υ m₁υ₁ m₂υ₂

Вывод по эксперименту: ……………………………………………………………..

2. Рассмотрим взаимодействие шариков.

а) Шарики одинаковой массы движутся по одной прямой и, после абсолютно неупругого столкновения, продолжают совместное движение с одинаковой скоростью как единое целое:

m₁υ₁m₂υ₂ (m₁ + m₂) υ

б) шарики одинаковой массы движутся навстречу друг другу и после абсолютно неупругого столкновения останавливаются:

m₁υ₁m₂υ₂ (m₁ + m₂) · 0

в) шарики разной массы движутся навстречу друг другу, а после упругого столкновения шарик с меньшей массой отскакивает от шарика с большей массой в противоположном направлении:

m₁υ₁m₃υ₃ m₁υ₁^′m₃ υ₃^′

Вывод по эксперименту:…………………………………………………………….

3. Решите задачу.

Два шара с массами m1 = 0,5кг и m2 = 0,2 кг движутся по гладкой горизонтальной поверхности на встречу друг другу со скоростями υ1 = 1м/с и υ2 = 4м/с. Найдите их скорость υ после центрального абсолютно неупругого удара.

I I. РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ

1. Рассмотрим эксперимент « Паровая вертушка». В сыром яйце сделаны два прокола иглой так, чтобы прокол у одного конца был слева, а у другого – справа. Содержимое яйца удалено продуванием. Промытая скорлупа на одну треть наполнена водой и обвязана тонкой проволокой.

Сверху к проволоке прикрепите нить и подвесьте скорлупу над пламенем свечи или сухого спирта. Через некоторое время из отверстий начинает вырываться пар, а скорлупа станет вращаться.

1.1. Почему скорлупка вращается?

2. Рассмотрим второй эксперимент «Автомобиль – воздухомёт».

Э

υ_{тележки}

υ_{воздуха}

то устройство представляет собой тележку, на которой укреплён надутый воздушный шар с закрытым выходным отверстием – соплом. Поставим устройство на край стола и откроем сопло шарика.

2.1. Как надо расположить тележку, чтобы она не упала со стола в начале движения?

2.2. Почему тележка приходит в движение?

3. Сделать вывод о проделанной работе.

2.Вывод:

Практическая работа №3

Тема:Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

Цель занятия:Экспериментально сравнить изменения потенциальной энергии тела (Еп ), поднятого над землёй и кинетической энергии (Ек) тела, полученной за счёт этого изменения. Убедиться в том, что тело при движении под действием силы тяжести, сохраняет свою механическую энергию – что соответствует закону сохранения энергии

Задание:

1. Собрать схему лабораторной установки для проведения опыта по проверке закона сохранения механической энергии.

2. Установить прибор на столе и положить лист копировальной, а на него лист белой бумаги.

3. Вычислить потенциальную энергию, отклонив от положения равновесия стержень с шариком массой m. При этом шарик поднимается на высоту h от

нулевого уровня. Еп = mgh

4. Отпустить отклонённый стержень. При движении стержня к положению равновесия в точке А он ударяется о скобу C. Шарик срывается со стержня и свободно падает на стол, двигаясь по параболе АВ. Движение здесь можно считать равнопеременным. Потенциальная энергия шарика переходит в кинетическую энергию: Е_п → Е_{к ,}

5 . Вычислить кинетическую энергию. В точке А скорость . Из формулы свободного падения = ; тогда .

Подставив значение скорости в формулу кинетической энергии, мы получим рабочую формулу, по которой и вычислим её величину: Е_к=

6. Все измерения и вычисления занести в таблицу

№п/п	m (кг)	g(м/с2)	h (м)	Н (м)	ℓ (м)	Еп (Дж)	Ек (Дж)	∆ Е (Дж)
1	0,2	10
2	0,2	10
3	0,2	10

2. Вывод:

3. Контрольные вопросы:

3.1. Какие системы тел называются консервативными?

3.2. Отчего зависит значение кинетической энергии? Может ли она быть отрицательной?

3.3. От чего зависит значение потенциальной энергии. Может ли она быть отрицательной?

Раздел 2 Молекулярная физика. Термодинамика

Тема 2.3. Агрегатные состояния и фазовые переходы

Практическая работа №4

Тема: Измерение влажности воздуха.

Цель занятия: Освоить прием определения относительной влажности воздуха, основанный на использовании психрометра.

Задание:

Ход работы.

1. Работа с психрометром.

o Изучить устройство психрометра и принцип его действия.

2. Проверить наличие воды в резервуаре и при необходимости долить ее.

3. Спять показания сухого и смоченного термометров и определить разность их показаний.

4. Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность воздуха.

Результаты измерений занести в таблицу.

Показание термометров		Разность показаний термометров А1=1С-1В:,	Относительная влажность воздуха ф,%
сухого tС	смоченного tВЛ	термометров Δt=tС-tВЛ	воздуха φ, %

2. Вывод:

3. Контрольные вопросы.

3.1 .Какой пар называется насыщенным? Что такое динамическое равновесие; точка росы?

3.2.Почему показания смоченного термометра меньше, чем сухого?

3.3. Как, зная точку росы, можно определить парциальное давление?

3.4.Почему при продувании воздуха через эфир на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса?

3.5.Сухой и влажный термометры психрометра показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?

Практическая работа №5

Тема: Наблюдение роста кристаллов из раствора

Цель:научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла

Задание:

Ход работы.

1. Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.

2. Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С-40°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите марсу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.

Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.

3. Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.

2. Вывод:

3. Контрольные вопросы:

1. Что может служить центром кристаллизации?

2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того же кристалла?

3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без

добавления растворенного вещества?

4. Зачем раствор фильтровался?

Раздел 3.Электродинамика

Тема 3.2. Постоянный электрический ток

Практическая работа №6

Тема:Изучение закона Ома для участка цепи

Цель занятия:установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.

Задание:

1. Ход работы.

1.1.соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).

1.2. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

 Таблица 1. Сопротивление участка 2 Ом

Напряжение, В
Сила тока, А

По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения.

1.3 Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.

Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 2 В

Сопротивление участка, Ом
Сила тока, А

  По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления.

2. Вывод:

3. Контрольные вопросы:

3.1. Что такое электрический ток?

3.2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?

3.3. Какова единица измерения силы тока?

3.4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?

3.5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?

3.6. Какова единица измерения напряжения?

3.7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?

3.8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?

3.9. Какова единица измерения сопротивления?

3.10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Тема 3.4. Электромагнетизм

Практическая работа №7

Тема:Изучение явления электромагнитной индукции.

Цель занятия:изучить явление электромагнитной индукции.

Задание:

1. Ход работы.

1.1.Выяснение условий возникновения индукционного тока.

1.Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.

2. Наблюдая за показаниями миллиамперметра, отметьте, возникал ли индукционный ток, если:

• в неподвижную катушку вводить магнит,

• из неподвижной катушки выводить магнит,

• магнит разместить внутри катушки, оставляя неподвижным.

3. Выясните, как изменялся магнитный поток Ф, пронизывающий катушку в каждом случае. Сделайте вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

1.2.Изучение направления индукционного тока.

1.О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра.

Проверьте, одинаковым ли будет направление индукционного тока, если:

• вводить в катушку и удалять магнит северным полюсом;

• вводить магнит в катушку магнит северным полюсом и южным полюсом.

2.Выясните, что изменялось в каждом случае. Сделайте вывод о том, от чего зависит направление индукционного тока.

1.3. Изучение величины индукционного тока.

1.Приближайте магнит к неподвижной катушке медленно и с большей скоростью, отмечая, на сколько делений (N1, N2) отклоняется стрелка миллиамперметра.

2. Приближайте магнит к катушке северным полюсом. Отметьте, на сколько делений N1 отклоняется стрелка миллиамперметра.

К северному полюсу дугообразного магнита приставьте северный полюс полосового магнита. Выясните, на сколько делений N2 отклоняется стрелка миллиамперметра при приближении одновременно двух магнитов.

3.Выясните, как изменялся магнитный поток в каждом случае. Сделайте вывод, от чего зависит величина индукционного тока.

2. Вывод:

3. Контрольные вопросы:

3.1.В катушку из медного провода сначала быстро, затем медленно вдвигают магнит. Одинаковый ли электрический заряд при этом переносится через сечение провода катушки?

3.2.Возникнет ли индукционный ток в резиновом кольце при введении в него магнита?

Тема 3.6. Световые волны

Практическая работа №8

Тема: Изучение интерференции и дифракции света

Цель занятия:экспериментально изучить явления интерференции и дифракции..

Задание:

1. Ход работы.

1.1. С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь и внимательно рассмотрите его. При освещении его белым светом наблюдайте образование цветных интерференционных колец. По мере уменьшения толщины пленки кольца, расширяясь, перемещаются вниз.

Ответьте на вопросы:

1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?

2. Какую форму имеют радужные полосы?

3. Почему окраска пузыря все время меняется?

1 .2. Тщательно протрите две стеклянные пластинки, сложите вместе и сожмите пальцами. Из-за неидеальности формы соприкасающихся поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты.при отражении света от поверхностей пластин, образующих зазор, возникают яркие радужные полосы – кольцеобразные или неправильной формы. При изменении силы, сжимающей пластинки, изменяются расположение и форма полос. Зарисуйте увиденные вами картинки.

Ответьте на вопросы:

1. Почему в местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?

2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение интерференционных полос?

1.3. Рассмотрите внимательно под разными углами поверхность компакт-диска (на которую производится запись).

Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.

1.4. Посмотрите сквозь капроновую ткань на нить горящей лампы. Поворачивая ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос.

Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест. Объясните наблюдаемые явления.

2. Вывод:

3. Контрольные вопросы:

3.1. Что такое свет?

3.2. Кем было доказано, что свет – это электромагнитная волна?

3.3. Что называют интерференцией света?

3.4. Каковы условия максимума и минимума при интерференции?

3.5. Могут ли интерферировать световые волны идущие от двух электрических ламп накаливания? Почему?

3.6. Что называют дифракцией света?

3.7. Зависит ли положение главных дифракционных максимумов от числа щелей решетки?

Рекомендуемая литература

1. А.В. Фирсов под редакцией Т.И. Трофимовой. Физика для профессий и специальностей технического и естественнонаучного профилей: учебник для образовательных учреждений НПО и СПО, «Академия», 2016г.

2. Т.И. Трофимова, А.В. ФирсовФизика для профессий и специальностей технического и естественнонаучного профилей: сборник задач: учебное пособие для образовательных учреждений НПО и СПО, «Академия», 2015г.

3. Т.И. Трофимова, А.В. ФирсовФизика: Справочник: учебное пособие для образовательных учреждений НПО и СПО, «Академия», 2015г.

4. С.В. Степанов, С.А. СмирновЛабораторный практикум по физике. Учебное пособие Профессиональное образование. М. «Форум» – ИНФРА-М, 2017г.

5. О.М. Тарасов. Лабораторные работы по физике с вопросами и заданиями. Учебное пособие. Профессиональное образование. М. «Форум» – ИНФРА-М, 2016г.

6. В.В. Губанов, Физика. 11 класс. Лабораторные работы и контрольные задания, «Лицей»,2017г.

7. В.В. Губанов, Физика. 10 класс. Лабораторные работы и контрольные задания, «Лицей»,2017г.

8. В.А. Касьянов, В.А. КоровинТетрадь для лабораторных работ 10 – 11 класс, Базовый уровень, Допущено Министерством образования Российской Федерации, М., 2015г.

Содержание

Введение……..…………………………………………………………………………………..3

Перечень практических работ…..……………………………………………………………...4

Методические указания…..……………………………………………………………………..5

Рекомендуемая литература…………….………………………………………………….…..15

20