Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по учебному предмету «Физика».

Областное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Курский автотехнический колледж»

Методические рекомендации

по выполнению лабораторных работ по учебному

предмету «Физика».

23.02.01 «Организация перевозок

и управление на транспорте (техник)»

Курск, 2016

Методические рекомендации для студентов по выполнению лабораторных работ по учебному

предмету «Физика»: Методические рекомендации/ Автор – сост. И.В, Авдулова, - Курск: ОБПОУ «КАТК», 2016. – 42 с.

Методические рекомендации предназначены по выполнению лабораторных работ по учебному

предмету «Физика». Методические рекомендации преследует цель помочь студентам усвоить изучаемый материал и лучше подготовиться к выполнению лабораторного практикума. Работа включает основной теоретический материал, описание эксперимента, рекомендации к проведению опытов, вопросы для самоконтроля, перечень рекомендуемой литературы.

Предназначены для студентов первого курса среднего специального профессионального образования, обучающихся по специальностям технического профиля.

Методические рекомендации обсуждены и одобрены на заседании цикловой комиссии естественно-научных дисциплин

Протокол № 10 от 26.05.2016г.

Председатель Морозова О.А.

Автор составитель: Авдулова И.В. преподаватель ОБПОУ «КАТК».

Содержание

Пояснительная записка………………………………………………………………..Ошибка! Закладка не определена.

Требования к выполнению лабораторных работ…………………………………….6

Оценка ответов студентов при проведении лабораторных работ………………….7

Инструкции для выполнения лабораторных работ………………………………….9

Инструкция по охране труда и технике безопасности при проведении лабораторных работ по физике для студентов……………………………………197

Лабораторная работа №1 Изучение особенностей силы трения (скольжения). Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №2 Определение влажности воздуха психрометром Августа. Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №3 Определение поверхностного натяжения жидкости….Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №4 Измерить ЭДС и определение внутреннего сопротивления источника тока. Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №5 Изучение закона Ома для участка цепи, последовательного и параллельного соединения проводников. Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №6 Определение сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра. Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №7 Измерение периода колебаний нитяного маятника и изучение зависимости периода от длины нити.. Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №8 Изучение изображения предметов в тонкой линзе. Ошибка! Закладка не определена.

Лабораторная работа №9 Изучение интерференции и дифракции света. Ошибка! Закладка не определена.

Приложение №1 Ошибка! Закладка не определена.

Пояснительная записка

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

Пособие разработано в соответствии с рабочей программой по учебному предмету «физика», составленной на основе примерной программы для профессий начального профессионального образования и специальностей среднего профессионального образования (технический профиль).

Важной дидактической целью лабораторных работ является овладение техникой эксперимента, приобретение умений решать практические задачи путем постановки опыта. В предлагаемом пособии дано описание 9 лабораторных работ, которые рассчитаны, с учетом сложности рассчитаны на 2 часа. Лабораторные работы целесообразно проводить в порядке изучения программного материала. Данные методические рекомендации представляет собой четкую инструкцию для самостоятельной работы студентов. Если студент пропустил какое-то занятие, он может выполнить ее индивидуально во внеурочное время.

Цель проведения лабораторных работ: формирование предметных и метапредметных результатов освоения студентами основной образовательной программы базового курса физики.

Задачи проведения лабораторных работ:

№ п/п	Формируемые результаты	Требования ФГОС	Базовые компетенции
1.	Владение навыками учебно-исследовательской деятельности.	Метапредметные результаты	Аналитические
2.	Понимание физической сущности наблюдаемых явлений.	Предметные результаты	Аналитические
3.	Владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами.	Предметные результаты	Регулятивные
4.	Уверенное пользование физической терминологией и символикой	Предметные результаты	Регулятивные
5.	Владение основными методами научного познания, используемыми в физике: измерение, эксперимент	Предметные результаты	Аналитические
6.	Умение обрабатывать результаты измерений.	Предметные результаты	Социальные
7.	Умение обнаруживать зависимость между физическими величинами.	Предметные результаты	Аналитические
8.	Умение объяснять полученные результаты и делать выводы.	Предметные результаты	Самосовершен-ствования

Требования к выполнению лабораторных работ.

Студент должен выполнять лабораторные работы в соответствии с изучаемыми темами. Каждый студент после выполнения работы должен представить отчет о проделанной работе с анализом полученных результатов и выводом по работе.

Отчет о проделанной работе следует делать в рабочих тетрадях, аккуратно оформленным. С соблюдением основных правил выполнения схем, рисунков, графиков, таблиц. Содержание отчета указано в описании лабораторной работы.

Таблицы и рисунки следует выполнять с помощью чертежных инструментов (линейки, циркуля и т. д.) карандашом.

Расчет следует проводить с точностью до двух значащих цифр.

Вспомогательные расчеты можно выполнить на отдельных листах, а при необходимости на листах отчета.

В Приложении 1 указаны правила расчета погрешностей измерений.

Критерий оценки лабораторной работы

Оценку по лабораторной работе студент получает, с учетом срока выполнения работы, если:

расчеты выполнены правильно и в полном объеме;

сделан анализ проделанной работы и вывод по результатам работы;

студент может пояснить выполнение любого этапа работы;

отчет выполнен в соответствии с требованиями к выполнению лабораторной работы.

Правильные ответы на контрольные вопросы к каждой работе. Одно из основных условий оценки работы обучающихся — соблюдение правил техники безопасности при выполнении работ в электротехнической лаборатории.

Форма контроля:

Представление оформленного с предъявляемыми требованиями отчета по лабораторной работе.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Тема работы

2. Цель работы

3. Оборудование

4. Схема установки

5. Таблица измерений

6. Расчет

7. Расчет погрешностей измерений ( где требуется)

8. Вывод

9. Ответы на контрольные вопросы.

Оценка ответов студентов при проведении лабораторных работ.

Оценка «5″ ставится в следующем случае:

- лабораторная работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерении;

- студент самостоятельно и рационально смонтировал необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдал требования безопасности труда;

- в отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления; правильно выполнил анализ погрешностей;

- на защите работы ответил на все вопросы.

Оценка «4″ ставится в следующем случае: выполнение лабораторной работы удовлетворяет основным требованиям к ответу на оценку «5″, но студент допустил недочеты или негрубые ошибки, не повлиявшие на результаты выполнения работы.

Оценка «3″ ставится в следующем случае: результат выполненной части лабораторной работы таков, что позволяет получить правильный вывод, но в ходе проведения опыта и измерений были допущены ошибки.

Оценка «2″ ставится в следующем случае: результаты выполнения лабораторной работы не позволяют сделать правильный вывод, измерения, вычисления, наблюдения производились неправильно.

Оценка «1″ ставится в следующем случае: студент совсем не выполнил лабораторную работу.

Примечания

Во всех случаях оценка снижается, если студент не соблюдал требований техники безопасности при проведении эксперимента. В тех случаях, когда студент показал оригинальный подход к выполнению работы, но в отчете содержатся недостатки, оценка за выполнение работы, по усмотрению преподавателя, может быть повышена по сравнению с указанными нормами.

Перечень ошибок

Грубые ошибки: незнание определений основных понятий, законов, правил, основных положений теории, формул, общепринятых символов обозначения физических величии, единиц их измерения. Неумение читать и строить графики и принципиальные схемы. Неумение подготовить к работе установку или лабораторное оборудование, провести опыт, необходимые расчеты, или использовать полученные данные для выводов. Небрежное отношение к лабораторному оборудованию и измерительным приборам. Неумение определить показание измерительного прибора. Нарушение требований правил безопасного труда при выполнении эксперимента.

Негрубые ошибки: неточности формулировок, определений, понятий, законов, теорий, вызванные неполнотой охвата основных признаков определяемого понятия, ошибки, вызванные несоблюдением условий проведении опыта или измерений. Ошибки в условных обозначениях на принципиальных схемах, неточности чертежей, графиков, схем. Пропуск или неточное написание наименований единиц физических величин.

Недочеты: нерациональные записи при вычислениях, нерациональные приемы вычислении, преобразований и решений задач. Арифметические ошибки в вычислениях, если эти ошибки грубо не искажают реальность полученного результата. Небрежное выполнение записей, чертежей, схем, графиков. Орфографические и пунктуационные ошибки.

Инструкции для выполнения лабораторных работ

1. Цель, задачи и особенности физического практикума

Физический практикум — один из видов учебных занятий при изучении курса физики.

Конечная цель лабораторных занятий по физике — знания, умения и навыки, необходимые для проведения физического эксперимента. Для достижения этой цели в ходе каждой работы придется решать ряд задач, которые позволят Вам научиться:

— объяснять физическую суть изучаемого в данной работе явления;

— характеризовать, выделяя особенности, объект исследования

(образец, устройство, поток частиц, излучение);

— объяснять физические основы используемой в работе

методики измерений, обосновывать последовательность действий при выполнении каждой конкретной работы;

— работать с приборами, выбирать нужный диапазон измерений, определять цену деления шкалы;

— проводить измерения, соблюдая заданные условия, грамотно и аккуратно записывать результаты в заранее составленные таблицы;

— вычислять и учитывать приборную и случайную погрешности прямых и косвенных измерений;

— представлять результаты эксперимента в виде сводных таблиц и графиков;

— анализировать полученные результаты, делать обоснованные выводы, составлять отчет по работе.

Все эти умения можно приобрести только в результате целенаправленной самостоятельной работы при серьезном и вдумчивом отношении к делу. Особенность занятий лабораторного практикума состоит в том, что они, в отличие от других учебных занятий, с первых шагов требуют самостоятельности (которая постепенно должна стать практически полной) и сознательной активной работы не только в лаборатории при сборке установки и проведении измерений, но и дома при подготовке к измерениям, обработке результатов и составлении отчета.

По цели, объему и содержанию лабораторные работы по физике могут резко различаться между собой. Однако все они содержат одни и те же конкретные этапы, перечисленные во введении.

2. Знания, необходимые для выполнения лабораторных работ

Выполнение лабораторной работы есть определенная последовательность действий:

— подготовка к эксперименту;

— проведение измерений;

— обработка полученных результатов;

— формулировка выводов и написание отчета.

Для грамотного и быстрого их выполнения должна сложиться определенная система знаний и умений (ориентировочная основа действия), которая обеспечит правильное и рациональное исполнение действия. Другими словами, всякому действию должны предшествовать обосновывающие его знания.

Поэтому выполнение каждой лабораторной работы по физике необходимо начинать с изучения ее описания и приведения знаний в систему, а именно:

— ясно представить себе общую цель данной конкретной лабораторной работы и последовательность задач, решение которых приведет к достижению окончательной цели;

— знать, какое физическое явление изучается в данной работе и какими зависимостям связаны описывающие его величины;

— знать основные особенности объекта исследования

— изучить и уметь объяснить физические основы используемых в работе методов измерения искомых величин;

— уметь нарисовать принципиальную схему используемой установки и знать назначение каждого из ее узлов;

— знать последовательность выполнения этапов лабораторной работы;

— иметь общее представление об ожидаемых результатах проводимого эксперимента и уметь выбрать метод, нужный для их математической обработки.

Проверять степень своей готовности к выполнению каждой конкретной работы нужно с помощью обобщенных контрольных вопросов, общих для всех работ физического практикума.

2.1. Обобщенные контрольные вопросы для самопроверки степени готовности к выполнению лабораторной работы

1. Какова цель работы?

2. Какие конкретные задачи в ходе опыта и обработки

результатов придется решать для достижения цели?

3. Какое физическое явление изучается в данной работе?

4.Какими зависимостями связаны величины, описывающие исследуемое физическое явление?

5. Какие физические явления положены в основу экспериментального метода определения искомых величин?

6. Какая теоретическая зависимость может быть проверена в данном конкретном опыте?

7. Какие допущения сделаны при описании теории метода?

8. Каково назначение отдельных узлов экспериментальной установки?

9. Что представляет собой объект исследования в данной работе?

10. Какое уравнение (или система) позволяет найти искомую величину или нужную зависимость на основании опытных данных?

11. Какие постоянные (табличные данные, параметры образца и установки) нужны для определения искомой величины по данным опыта?

12. Как можно проверить надежность полученных экспериментальных результатов?

13. Какие графики должны быть построены по полученным данным?

14. Как будет определена погрешность прямых измерений?

15. Как придется оценивать погрешность конечного результата?

16. Какие таблицы нужны в протоколе для записи результатов измерений?

17. Можно ли сопоставить результаты эксперимента с литературными данными?

3. Подготовка к лабораторной работе

Выполнение всех работ физического практикума включает самостоятельную подготовку, которая должна быть закончена к началу занятия. Подготовку к конкретной лабораторной работе начинается со знакомства с описанием работы. Затем с помощью описания и других рекомендованных учебных пособий надо ответить на все обобщенные контрольные вопросы к лабораторным работам, а потом на контрольные вопросы к данной работе. При соблюдении такой последовательности станет ясно, что вопросы по конкретным работам содержатся в предложенном общем подходе. После этого следует составить конспекта, начертить принципиальную схему установки и таблиц в протоколе.

3.1. Составление конспекта

Готовясь к лабораторному занятию, необходимо составить конспект, т. е. дать краткое целенаправленное изложение содержания работы. Он должен быть отражением работы по систематизации приобретенных знаний, опорным планом для проведения эксперимента.

Конспект начинается с записи названия работы и формулировки цели — заранее мыслимого конечного результата. Затем перечисляются задачи работы. Одна из главных задач подготовки к работе при составлении конспекта — анализ физических основ метода и описание методики эксперимента, которые включают:

— физическое явление, изучаемое в работе, связь между величинами, его описывающими;

— объект исследования, его особенности;

— физическое явление, положенное в основу метода измерений;

— зависимость, которая может быть экспериментально проверена;

— условия, позволяющие осуществить такую проверку.

В конце конспекта отражается математическое описание эксперимента и заключительную обработку результатов.

3.2. Заполнение протокола, подготовка таблиц

Все записи, связанные с выполнением эксперимента непосредственно в лаборатории, следует делать только на бланке протокола. До начала работы он должен быть специально

подготовлен, т. е. надо продумать вид таблиц для записи и обработки результатов и начертить эти таблицы в протоколе, указав их номера. Всякая небрежность при записи результатов есть источник дальнейших ошибок.

4. Проведение эксперимента

Проведение эксперимента — это центральный и самый интересный этап выполнения лабораторной работы, требующий активного использования на практике всех имеющихся знаний, умений и навыков. Именно для его успешного выполнения была нужна предварительная подготовка. Очень хорошо, если определяющая роль эксперимента,

которая выражается в том, что он есть критерий истинности теорий и основа для их создания. Еще важнее именно так относиться к эксперименту во всей дальнейшей работе.

4.1. Подготовка установки

Граничные значения диапазона изменения одной из величины обычно даны в описании работы. Необходимо выбрать значения интервалов или промежутков изменения этой величины, позволяющие наблюдать изменение другой, от нее зависящей. Для того чтобы число измерений было достаточным, нужно, учтя предполагаемый вид зависимости, записывать показания приборов часто для области резкого изменения величины (максимум, минимум, точка перегиба). На участках, где показания приборов меняются плавно, нет резких изменений величины, значения можно брать реже. Вообще, проводя эксперимент, лучше всего не жалеть времени на дополнительные измерения. Чем тщательнее он проведен (чем уже интервал между экспериментальными точками), тем точнее полученная экспериментальная зависимость и обоснованнее выводы.

При проведении любых измерений нужно обращать внимание на воспроизводимость результатов. Именно хорошая воспроизводимость есть одно из доказательств надежности

эксперимента. Для проверки воспроизводимости обычно поступают так:

— величины, определяемые при постоянных условиях, измеряют многократно;

— зависимости между величинами снимают (если это возможно) при прямом и обратном ходе изменения аргумента;

— в течение опыта многократно проверяют значение параметра, который должен оставаться постоянным (температура, давление, частота сигнала и т. п.).

— Все записи, касающиеся выполнения эксперимента, следует делать только на бланке протокола. Черновые записи на других листах не допускаются. Независимо от содержания

работы запись экспериментальных результатов должна удовлетворять следующим требованиям:

— быть понятной любому читателю, а не только ее автору;

— результаты измерений записывают сразу на бланк протокола без какой-либо обработки

— в протоколе не должно быть исправленных цифр, лучше зачеркнуть неверные и записать рядом другие.

Обычно, пользуясь результатами прямых измерений, определяют величины, измеряемые косвенно. Результаты очень многих прямых измерений используют для расчетов и дальнейшей обработки, поэтому так важна надежность их определения и записи.

Закончив измерения, нужно проверить и записать недостающие сведения в таблицу.

Для многопредельных приборов должны быть указаны рабочие диапазоны. Для каждого из приборов должна быть приведена погрешность, которая рассчитывается самостоятельно, исходя из класса точности или цены деления для стрелочных приборов и используя специальные формулы для цифровых.

4.3. Начальная обработка результатов измерений

Особенность данного этапа обработки в том, что его выполняют сразу после получения экспериментальных данных, т. е. прежде чем разобрана рабочая установка. Это позволяет при необходимости проверить отдельные точки, участки или даже всю зависимость в целом.

Начиная обработку результатов сразу после их получения, т. е. на лабораторном занятии, действие производятся в следующей последовательности:

— постройте зависимость между величинами по данным опыта, если они непосредственно измерялись;

— сопоставьте вид полученной зависимости с теоретически предполагаемым;

— получите однократно из графика значение нужной величины

— вычислите конечный результат, используя данные графика.

Иногда оказывается, что величины, между которыми должна быть построена зависимость, непосредственно не измерялись. Тогда обработка производится в иной последовательности, а именно:

— вычислите, используя данные опыта, и запишите в таблицу значения величин, необходимых для построения графика; если экспериментальных данных много, то можно брать значения через одно или даже через два — это сократит объем и ускорит работу;

— постройте зависимость между величинами, используя результаты расчетов;

— сравните вид полученной зависимости с предполагаемым теоретически.

После того, как график построен, обработку продолжайте, как и в предыдущем случае.

4.4. Окончательная обработка результатов измерений

Общеизвестно, что принципиально невозможно абсолютно точно определить значение какой-либо физической величины. Поэтому всегда необходимо учитывать полную погрешность опыта и указывать ее в окончательном виде. Полная погрешность опыта складывается из погрешности, связанной с неидеальностью объекта исследования; погрешности метода; приборной погрешности; погрешностей, связанных с проведением данного конкретного опыта (промахи, систематические и случайные ошибки).

Все перечисленные погрешности, кроме случайных, могут быть оценены и практически учтены или устранены еще до начала систематических измерений.

Допускается, что объект идеален, а метод позволяет верно наблюдать и достаточно точно оценивать изменение величины. Конечно, это далеко не всегда так, поэтому в описании работы бывают специально оговорены условия, ограничивающие применение метода. Нужно учиться подходу к учету таких ошибок. Это пригодится в дальнейшей экспериментальной работе. Оценку погрешности измерения величины для конкретной работы начинайте с расчета и указания в протоколе приборной погрешности. Следует помнить, что погрешность прибора нужно определить обязательно в конце данной работы,

По результатам опыта оцениваются случайные ошибки. Это можно сделать только после проведения достаточно большого числа измерений. Общепринятый метод вычисления случайной погрешности основан на предположении о том, что распределение случайных ошибок в процессе данного опыта соответствует нормальному закону распределения случайной величины.

Таким образом, проведя эксперимент, необходимо вычислить не только значение физической величины, но и погрешность ее определения, используя особые приемы и методы, разработанные математиками, т. е. выполнять математическую обработку результатов измерений. Вычисление суммарной погрешности определения величины в каждой работе имеет свои особенности. Однако схемы расчета оказываются общими для всех работ.

5. Составление отчета

Отчет завершает лабораторную работу и обобщает результаты всех предыдущих этапов ее выполнения. Поэтому в нем обязательно должны быть отражены:

1) цель и задачи работы;

2) объект исследования, его общая характеристика и особенности;

3) методика эксперимента;

4) схема установки;

5) рабочие формулы с обязательной расшифровкой входящих в них величин;

6) систематизированные результаты эксперимента (сводные таблицы, графики);

7) оценка надежности и достоверности результатов (примеры вычислений величин, измеряемых косвенно, и погрешностей для прямых и косвенных измерений);

8) окончательные результаты с учетом погрешности, в том числе и приборной;

9) общие выводы по работе.

Первые пять пунктов отчета практически представляют собой сведения, которые должны быть изложить в конспекте.

Результаты эксперимента излагаются в такой последовательности:

— значения постоянных и исходных данных (характеристики образца, установки, табличные величины);

— условия проведения опыта или измерений (температура, давление воздуха, влажность);

— таблицы, содержащие результаты опытов. Это может быть ссылка на порядковый номер таблицы в протоколе или повторение таблицы протокола, если там она заполнена неаккуратно.

Бланк протокола должен быть вложен в отчет, это документ, отражающий проведение эксперимента. Итоги обработки результатов представляются по возможности в виде таблиц, содержащих не только конечные, но и промежуточные значения.

Выполняя обработку результатов измерений, нужно приводить в отчете примеры вычисления значений требуемых величин. Проводя вычисления, прежде всего, нужно записать формулу, затем подставляйте в нее числовые значения всех величин, и привести окончательный результат. Такая схема позволяет при необходимости быстро проверить правильность расчета. Если в ходе опыта искомая величина определялась при разных условиях (снималась зависимость), то достаточно привести только один пример вычисления, указав номер измерения в таблице. Таблицу, содержащую промежуточные результаты, нужно пояснять примером, показывающим всю последовательность вычислений.

В конце отчета приводятся:

— окончательный результат, т. е. значение величины с указанием погрешности ее определения;

— анализ полученных результатов, сравнение экспериментально полученного и табличного значения величины, если это возможно;

— выводы, вытекающие из экспериментальных данных.

Знания и умения, формируемые в ходе физического практикума

Знания об эксперименте как методе научного познания и исследования.

Знание этапов деятельности проведения экспериментального исследования.

Умение выделять в выполняемых работах последовательность обязательных общих

этапов. Знание результатов, соответствующих отдельным этапам работы. Умение выделять для себя результат отдельного этапа: цель и задачи работы; объект и метод исследования; экспериментальные данные; результаты обработки данных опыта; отчет по работе. Знания о современных измерительных приборах.

Умение использовать прибор для измерений: готовить к работе, выбирать нужный диапазон, определять цену деления шкалы и приборную погрешность.

Знание требований к проведению эксперимента и записи результатов. Умение проводить измерения: выделять условия опыта, готовить таблицы для записи результатов, проводить опыт, грамотно записывать показания приборов и их характеристики. Знание способов оценки надежности полученных данных. Умение проверять и оценивать надежность результатов в ходе опыта. Знания о назначении сводных таблиц, графиков и требованиях к их оформлению. Умение представлять результаты опыта и экспериментальные зависимости в виде сводных таблиц и графиков. Знание методов математической обработки опытных данных и способов указания достоверности результата эксперимента.

Умение вычислять погрешность величин, измеряемых прямо и косвенно, определять аналитически значения коэффициентов полученных зависимостей, указывать погрешность и степень достоверности результата. Знание правил оформления отчета по работе и обязательных требований к отчету. Умение составлять отчет по работе: выделять этапы работы, описывать объект и метод исследования, выполнять обработку данных, анализировать полученный результат, сопоставлять его с исходной гипотезой, обосновывать и объяснять расхождение, делать выводы. Знание общих приемов и правил подготовки и проведения эксперимента. Умение проводить учебный эксперимент (исследование). Умение использовать эксперимент как метод исследования в дальнейшей работе.

Инструкция по охране труда и технике безопасности при проведении лабораторных работ по физике для студентов.

1. Общие требования безопасности

1.1. К проведению лабораторных работ по физике допускаются студенты, прошедшие инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.

1.2. Студенты должны соблюдать правила поведения, расписание учебных занятий, установленные режимы труда и отдыха.

1.3. При проведении лабораторных работ по физике возможно воздействие на студентов следующих опасных и вредных производственных факторов: термические ожоги при нагревании жидкостей и различных физических тел; порезы рук при небрежном обращении с лабораторной посудой и приборами из стекла; поражение электрическим током при работе с электроустановками; возникновение пожара при неаккуратном обращении с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.

1.4. Кабинет физики должен быть укомплектован  медицинской аптечкой с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств.

1.5. При проведении лабораторных работ по физике соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения.

1.6. О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить преподавателю. При неисправности оборудования, приспособлений и инструмента прекратить работу и сообщить об этом преподавателю.

1.7. В процессе работы студенты должны соблюдать порядок проведения лабораторных работ, правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.

1.8. Студенты, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к ответственности со всеми студентами, проводится внеплановый инструктаж по охране труда. 

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1. Внимательно изучить содержание и порядок проведения лабораторной работы, а также безопасные приемы ее выполнения.

2.2. Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы. Приборы и оборудование разместить таким образом, чтобы исключить их падение и опрокидывание.

2.3. Проверить исправность оборудования, приборов, целостность лабораторной посуды и приборов из стекла. 

3. Требования безопасности во время работы

3.1. Точно выполнять все указания преподавателя при проведении лабораторной работы, без его разрешения не выполнять самостоятельно никаких работ.

3.2. При работе со спиртовкой беречь одежду и волосы от воспламенения, не зажигать одну спиртовку от другой, не извлекать из горящей спиртовки горелку с фитилем, не задувать пламя спиртовки ртом, а гасить его, накрывая специальным колпачком.

3.3. При нагревании жидкости в пробирке или колбе использовать специальные держатели (штативы), отверстие пробирки или горлышко колбы не направлять на себя или своих одногруппников.

3.4. Во избежание ожогов, жидкость и другие физические тела нагревать не выше 60-70^оС, не брать их незащищенными руками.

3.5. Соблюдать осторожность при обращении с приборами из стекла и лабораторной посудой, не бросать, не ронять и не ударять их.

3.6. Следить за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях, не прикасаться и не наклоняться близко к вращающимся и движущимся частям машин и механизмов.

3.7. При сборке электрической схемы использовать провода с наконечниками, без видимых повреждений изоляции, избегать пересечений проводов, источник света подключать в последнюю очередь.

3.8. Собранную электрическую схему включать под напряжением только после проверки ее преподавателем или лаборантом.

3.9. Не прикасаться к находящимся под напряжением элементам электрической цепи, к корпусам стационарного электрооборудования, к зажимам конденсаторов, не производить переключений в цепях до отключения источника тока.

3.10. Наличие напряжения в электрической цепи проверять только приборами.

3.11. Не допускать предельных нагрузок измерительных приборов.

3.12. Не оставлять без надзора не выключенные электрические устройства и приборы.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1. При обнаружении неисправности в работе электрических устройств, находящихся под напряжением, повышенном их нагревании, появлении искрения, запаха горелой изоляции и т.д.  немедленно отключить источник электропитания и сообщить об этом преподавателю.

4.2. При разливе легковоспламеняющейся жидкости и ее загорании немедленно  сообщить об этом преподавателю и по его указанию покинуть помещение.

4.3. В случае если разбилась лабораторная посуда или приборы из стекла, не собирать их осколки незащищенными руками, а использовать для этой цели щетку и совок.

4.4. При получении травмы сообщить об этом преподавателю, которому следует немедленно оказать первую помощь пострадавшему, сообщить об этом администрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.

5. Требования безопасности по окончании работы

5.1. Отключить источник тока. Разрядить конденсаторы с помощью изолированного проводника и разобрать электрическую схему.

5.2. Разборку установки для нагревания жидкости производить после ее остывания.

5.3. Привести в порядок рабочее место, сдать преподавателю или лаборанту приборы, оборудование, материалы и тщательно вымыть руки с мылом.

Лабораторная работа №1.

Тема занятия. Изучение особенностей силы трения (скольжения).

Цель занятия. Научиться определять коэффициент трения скольжения.

Перед началом занятия необходимо знать: 2-й закон Ньютона, формулу для определения коэффициента трения скольжения, силы трения

После занятия необходимо уметь: определять коэффициент трения скольжения с использованием 2-го закона Ньютона.

Оборудование: нить длиной около 1м; бусинка или небольшая гайка; метр демонстрационный; скотч; гвоздь или другое небольшое тело для изготовления отвеса.

Содержание и теория.

Вычисляется коэффициент трения скольжения тела с внутренним сквозным отверстием (бусинки или гайки) по наклонной плоскости (нити). Натянув нить, закрепляют её под таким углом к горизонту, чтобы движение тела было равномерным. При равномерном движении тела равнодействующая всех сил, приложенных к нему, равна нулю. Запишем уравнение 2-го закона Ньютона для этого случая:

F_тр.+µg+N=0,

где: F_тр=µN –сила трения скольжения,

м-масса тела,

g-ускорение свободного падения,

N-сила нормального давления.

В проекциях на выбранные оси (см. рис.) уравнение имеет вид:

Ох: -F_тр.+mgѕinα=0;

Оy: mgсоѕα+N=0

Решая полученную систему уравнений относительно µ, получим µ=tgα. Итак, для того чтобы определить коэффициент трения скольжения µ, достаточно измерить угол наклона α при равномерном движении тела.

План выполнения задания.

1.Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

№ опыта	АС,м	АВ,м	tgα	µ	µср.

2.Сделайте отвес из нити и гвоздя.

3.Закрепите бусинку на нити, расположите систему над демонстрационным метром.

4.Прижав нить пальцем левой руки в точке А к отметке «О» на линейке, прикрепите в точке В отвес.

5.Придерживая правой рукой нить в точке В, добейтесь такого угла наклона, чтобы бусинка начала равномерно двигаться.

6.Не меняя положения рук, определите по положению отвеса длину катета АС.

7.Совместите точку В с линейкой и измерьте длину гипотенузы АВ.

8.Используя теорему Пифагора, вычислите коэффициент трения скольжения µ=tgα:

tgα=_ =_

9.Запишите в таблицу значение µ.

10.Повторите опыт 2-3 раза и рассчитайте среднее значение коэффициента трения скольжения µ_ср..

11.Оцените погрешность проведенных измерений и сделайте вывод.

Контрольные вопросы.

1.Охарактерезуйте силу трения покоя, силу трения скольжения, силу трения качения.

2.Как выглядит уравнение 2-го закона Ньютона для случая, когда тело ещё не соскальзывает с наклонной плоскости, но вот-вот начнёт движение?

3.Что можно сказать о максимальном коэффициенте силы трения покоя и коэффициенте силы трения скольжения?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа № 2

Тема занятия. Определение влажности воздуха психрометром Августа.

Цель занятия. Научиться экспериментально, определять влажность воздуха с помощью психрометра Августа.

Перед началом занятия необходимо знать: как пользоваться психрометрической таблицей, что такое относительная влажность,

После окончания занятия необходимо уметь: экспериментально определить влажность воздуха.

Оборудование: психрометр Августа, стакан с водой, психрометрическая таблица.

Содержание и теория

Относительную влажность воздуха называется величина равная отношению парционального давления Р водяного пара, содержащего в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара Р₀ при той же температуре, выражается в процентах.  ∙100%.

План выполнения задания

1. Снять показания сухого и влажного термометром. Результаты измерений занести в таблицу.

2. Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность воздуха.

3. Составить таблицу результатов.

№	t0, 0С	tвл. 0С	∆t, 0С	φ,%
1

Контрольные вопросы.

1. Как повысить влажность воздуха в жилом помещение?

2. Какая влажность комфортна для человека?

3. От чего зависит влажность воздуха?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа №3.

Тема занятия. Определение поверхностного натяжения жидкости.

Цель занятия. Научиться определять поверхностное натяжение воды методом отрыва рамки.

Перед началом занятия необходимо знать: определение и формулу поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.

После занятия необходимо уметь: определять коэффициент поверхностного натяжения с использованием формулы поверхностного натяжения.

Оборудование: весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

Содержание и теория.

Сила, обусловленная взаимодействием молекул жидкости, вызывающая сокращение ее свободной поверхности и направленная по касательной к этой поверхности, называется силой поверхностного натяжения F_пн .

Величина, равная силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения σ или просто поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение находится по формуле:

L-длина границы свободной поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения можно определить различными методами: методом отрыва капель, отрыва рамки, методом подъема воды в капилляре.

План выполнения задания.

1. Зажать весы в лапке лабораторного штатива.

2. Привязать к одной из чашек весов нить с подвешенной рамкой и уравновесить весы песком (песок сыпать на лист бумаги, положенный на чашку).

3. Добиться горизонтального положения рамки.

4. Под чашкой установить стакан с дистиллированной водой так, чтобы поверхность воды находилась от рамки на расстоянии 1-2 см.

5. Осторожно опустить рамку рукой так, чтобы она, коснувшись воды, «прилипла» к ней.

6. Очень осторожно добавлять песок до отрыва рамки от поверхности воды.

7. Осушить рамку и вновь уравновесить весы, но уже при помощи гирь. Определить массу гирь: m=…..г=……кг

8. Измерить линейкой периметр рамки: L=….см=…..м

9. Вычислить коэффициент поверхности натяжения воды по формуле:

Учесть, что F_пн=mg, где m - масса гирь, g - ускорение свободного падения.

F_пн = σ=

1. Рассчитать абсолютную ошибку:

1. Рассчитать относительную ошибку:

2. Заполнить таблицу.

№п/п	m, кг	g, м/с2	L, м	Fпн, Н	σ выч, Н/м	σ табл, Н/м	Δσ, Н/м	ε, %
1						72*10-3
2						72*10-3

Записать вывод, указав физический смысл измеренной величины и объяснить, почему результат, полученный в работе, отличается от табличной величины.

Контрольные вопросы.

1. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?

2. Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа №4.

Тема занятия. Измерить ЭДС и определение внутреннего сопротивления источника тока.

Цель занятия. Научиться экспериментально, измерять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Перед началом занятия необходимо знать. Закон Ома для участка цепи, закон Ома для полной цепи, как подключаются в цепь приборы измерения силы тока и напряжения, технику безопасности при работе с электрическими цепями.

После окончания занятия необходимо уметь. Собирать электрические цепи параллельно соединённых проводников, снимать показания приборов, рассчитывать полное сопротивление параллельно соединённых проводников.

Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, выключатель, реостат, соединительные провода.

Содержание и теория.

Закон Ома для полной цепи: I=_, где R –внешнее сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника тока.

Преобразовав закон Ома, и выполнив, математические операции получаем:

Ɛ=I₁∙(R₁+r), Ɛ=I₂∙(R₂+r), r=_

Закон Ома для участка цепи: I=_,

План выполнения задания.

1.Собрать цепь по схеме.

2.Измерьте ЭДС источника тока.

3.Снимите показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе.

4.Изменив сопротивление реостата, снимите ещё раз показания амперметра и вольтметра.

5.Вычислите сопротивление R₁ и R₂ по закону Ома для участка цепи.

6.Вычислите Ɛ и r по закону Ома для полной цепи.

7.результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

N п/п	Ɛизм., В	I1,А	I2,А	U1,В	U2,В	R1,Ом	R2,Ом	r,Ом	Ɛвыч.,В

8.Сделать вывод.

Контрольные вопросы.

1.Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?

2.Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?

3.Можете ли вы предложить другие способы измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа №5.

Тема занятия. Изучение закона Ома для участка цепи, последовательного и параллельного соединения проводников.

Цель занятия. Научиться экспериментально, определять полное сопротивление последовательное и последовательное соединённых проводников.

Перед началом занятия необходимо знать .Закон Ома для участка цепи, какое соединение проводников называют последовательным и параллельном, чему равно полное сопротивление при последовательном параллельном соединении проводников. как подключаются в цепь приборы измерения силы тока и напряжения, технику безопасности при работе с электрическими цепями.

После окончания занятия необходимо уметь. Собирать электрические цепи последовательно и параллельно соединённых проводников, снимать показания приборов, рассчитывать полное сопротивление последовательно соединённых проводников.

Оборудование: амперметр, вольтметр, выключатель, два резистора, соединительные провода.

Содержание и теория.

Закон Ома для участка цепи: I=_,

Последовательным соединением проводников называют такое соединение, при котором нет разветвлений в цепи.

При последовательном соединении проводников сила тока на всех участках цепи одинакова: I=I₁=I₂=…=I_n

При последовательном соединении проводников общее напряжение цепи равно сумме напряжений на каждом участке: U=U₁+U₂+…+U_n

При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений на каждом участке: R_общ. =R₁+R₂+…+R_n

Параллельным соединением проводников называют такое соединение, при котором в цепи есть разветвление.

При параллельном соединении проводников сила тока в цепи равна сумме токов на каждом участке:I=I₁+I₂+…+I_n

При последовательном соединении проводников напряжение одинаково во всей цепи: U=U₁=U₂=…=U_n

При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно:

_.=_ +_+…+_, для двух проводников: R_общ.= _

План выполнения задания.

1.1.Собрать цепь по схеме.

1.2.Измерьте силу тока и напряжение. (Опыт повторить 2 раза).

1.3.Проверте выполнение законов последовательного соединения.

1. 4.Результаты показаний приборов и расчеты занесите в таблицу.

N п/п	I,А	U1,В	U2,В	R1,Ом	R2,Ом	Rобщ.,Ом

2. 1.Собрать цепь по схеме.

2. 2.Измерьте силу тока и напряжение. (Опыт повторить 2 раза).

2. 3.Проверте выполнение законов параллельного соединения.

2. 4.Результаты показаний приборов и расчеты занесите в таблицу.

N п/п	I1,А	I2,В	U,В	R1,Ом	R2,Ом	Rобщ.,Ом

2.5.Сделайте вывод.

Контрольные вопросы.

1.Как подключается в электрическую цепь амперметр, вольтметр?

2.Как соединены лампочки в ёлочной гирлянде? Почему?

Внимание!!! Без разрешения преподавателя в сеть электрическую цепь не подключать!!!

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа №6.

Тема занятия. Определение сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра.

Цель занятия. Научиться экспериментально определять удельное сопротивление проводника и по полученным результатам определять материал, из которого он изготовлен.

Перед началом занятия необходимо знать .Закон Ома для участка цепи, зависимость сопротивления от его параметров, как подключаются в цепь приборы измерения силы тока и напряжения, технику безопасности при работе с электрическими цепями.

После окончания занятия необходимо уметь. Собирать электрические цепи, снимать показания приборов, рассчитывать удельное сопротивление проводников и по результатам определять материал исследуемого проводника.

Оборудование: источник питания, амперметр, вольтметр, выключатель, проволока 10см и 12см, соединительные провода.

Содержание и теория.

Закон Ома: I= ,

Сопротивление проводника зависит от его размеров и материала, из которого он изготовлен: R= . Удельное сопротивление: Þ=, где S-площадь поперечного сечения проводника.

План выполнения задания,

1. Собрать цепь по схеме.

2.Замкнуть ключ, измерить силу тока в цепи и напряжение на концах проводника.

3.Применяя закон Ома рассчитать сопротивление проволоки.

4. Вычислить удельное сопротивление проволоки.

5.Повторить всё с другим образцом проволоки.

6.Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

N п/п	Ɩ,м	I,А	U,В	R,Ом	S,мм2	Þ,Ом∙мм2/м

7. По результатам измерений, пользуясь справочником, определите материал из которого изготовлен проводник.

8.Вывод.

Контрольные вопросы.

1. От каких параметров зависит удельное сопротивление проводника?

2.Почему для изготовления нагревательных элементов применяют проводники с большим удельным сопротивлением, а для подводящих проводников – с малым?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Внимание!!! Без разрешения преподавателя в сеть электрическую цепь не подключать!!!

Лабораторная работа № 7

Тема занятия. Измерение периода колебаний нитяного маятника и изучение зависимости периода от длины нити.

Цель занятия: найти зависимость период колебаний математического маятника от длины нити.

Перед началом занятия необходимо знать: что такое математический маятник, основные характеристики, и формулы.

После окончания занятия необходимо уметь: измерять периода колебаний нитяного маятника и изучение зависимости периода от длины нити

Оборудование: штатив лаборантский с лапкой, шарик на нити, секундомер, измерительная лента.

Содержание и теория

Нитяным маятником называют тело на невесомой нерастяжимой нити, совершающее колебания.

Период колебаний маятника выражается формулой: Т = 2π √ l / g

период математического маятника зависит только от ускорения свободного падения и от длины маятника , т. е. расстояния от точки подвеса до центра тяжести груза. Из полученной формулы следует, что период маятника не зависит от его массы и от амплитуды (при условии, что она достаточно мала). Другими словами, мы получили путем расчета те основные законы, которые были установлены ранее из наблюдений.

План выполнения задания:

Рассчитать период математического маятника по формуле Т = 2π _ при длинах 50 см., 80см., 120см. и записать таблицу.

Отклонить маятник, от положения равновесия на 5-8 см и отпустить его, измерить время 10 полных колебаний и рассчитать период Т= t\n

Повторить опыт при других длинах маятника, результаты занести в таблицу.

Номер опыта	L, см	Период расчетный Т, с	Число колебаний, N	Время колебаний, t, с	Период экспериментальный Т, с
1 2 3

Контрольные вопросы

1. Какой маятник называется математическим?

2. От чего зависит период колебаний математического маятника?

3. Что такое колебания? Какие колебания называются гармоническими?

4. Дать определение и раскрыть физический смысл следующих понятий: амплитуда, период, частота, фаза.

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа № 8

Тема занятия. Изучение изображения предметов в тонкой линзе.

Цель занятия: Научиться экспериментальным путём определять фокусное расстояние собирающей линзы и её оптическую силу.

Перед началом занятия необходимо знать: что такое фокусное расстояние и оптическая сила линзы.

После окончания занятия необходимо уметь: определять фокусное расстояние собирающей линзы и её оптическую силу.

Оборудование: линза собирающая; экран непрозрачный; свеча; линейка; калькулятор.

Содержание и теория.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Линзы обычно изготавливаются из стекла. Тонкой называется линзой, толщина которой значительно меньше радиусов ограничивающих её сферических поверхностей. Линза у которой середина толще, чем края, называется выпуклой (собирающая), а наоборот- вогнутой (рассеивающей). У линзы два главных фокуса (место, где пересекаются лучи). Если предмет разместить в фокусе, то изображение получается четким, перевернутым, размеры изображения равны размеру предмета.

План выполнения задания:

1. Располагаем линзу между экраном и свечой

d f

Перемещая свечу, добиваемся четкого изображения её пламени на экране. Обращаем внимание, каким оно получилось.

1. Измеряем:

- расстояние между свечой и линзой d = см;

- расстояние между линзой и экраном f = см;

1. Определяем фокусное расстояние F и оптическую силу D линзы по формулам:

F=

D =

F = см; D = дптр.

4. Вывод

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры использования линз;

2. Для чего используются очки?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Лабораторная работа № 9

Тема занятия: Изучение интерференции и дифракции света.

Цель занятия: изучить интерференцию и дифракцию света.

Перед началом занятия необходимо знать: что такое интерференция и дифракция света.

После окончания занятия необходимо уметь: наблюдать интерференцию и дифракцию света.

Содержание и теория.

Экспериментальная работа №1

Оборудование: стаканы с раствором мыла, кольца проволочные с ручкой диаметром 30 мм. (см. рисунок 3)

Студенты наблюдают интерференцию в затемненном классе на плоской мыльной пленке при монохроматическом освещении.

На проволочном кольце получаем мыльную плёнку и располагаем её вертикально. Наблюдаем светлые и тёмные горизонтальные полосы, изменяющиеся по ширине по мере изменения толщины плёнки (см. рисунок 4).

Разность хода световых волн равна удвоенной толщине плёнки.

При вертикальном расположении пленка имеет клинообразную форму. Разность хода световых волн в верхней её части будет меньше, чем в нижней. В тех местах пленки, где разность хода равна четному числу полуволн, наблюдаются светлые полосы. А при нечетном числе полуволн – светлые полосы. Горизонтальное расположение полос объясняется горизонтальным расположением линий равной толщины пленки [9].

4. Освещаем мыльную пленку белым светом (от лампы).

5. Наблюдаем окрашенность светлых полос в спектральные цвета: вверху – синий, внизу – красный.

6.Наблюдаем также, что полосы, расширяясь и сохраняя свою форму, перемещаются вниз.

Экспериментальная работа №2

Выдуть мыльные пузыри (См. рисунок 5).

2. Наблюдаем на верхней и нижней его части образование интерференционных колец, окрашенных в спектральные цвета. Верхний край каждого светлого кольца имеет синий цвет, нижний – красный. По мере уменьшения толщины пленки кольца, также расширяясь, медленно перемещаются вниз. Их кольцеобразную форму объясняют кольцеобразной формой линий равной толщины [9].

Экспериментальная работа № 3.

Чистые стеклянные пластинки складывают вместе и сжимают пальцами (см. рисунок №6).

Пластинки рассматривают в отраженном свете на темном фоне.

Наблюдаем в некоторых местах яркие радужные кольцеобразные или замкнутые неправильной формы полосы.

Измените, нажим и пронаблюдайте изменение расположения и формы полос.

Характер интерференционной картины отражает внутренние напряжения в детали (рисунок№ 8).

Экспериментальная работа № 4.

Оборудование: (см рисунок№ 9)

1. Сдвигаем ползунок штангенциркуля до образования между губками щели шириной 0,5 мм.

2. Приставляем скошенную часть губок вплотную к глазу (располагая шель вертикально).

3. Сквозь эту щель смотрим на вертикально расположенную нить горящей лампы.

4. Наблюдают по обе стороны от нити параллельные ей радужные полоски.

5. Изменяем ширину щели в пределах 0,05 – 0,8 мм. При переходе к более узким щелям полосы раздвигаются , становятся шире и образуют различимые спектры. При наблюдении через самую широкую щель полосы очень узки и располагаются близко одна к другой.[9]

6. Зарисовывают в тетрадь увиденную картину.

Экспериментальная работа № 5.

Оборудование: лампа с прямой нитью накала, ткань капроновая размером 100x100мм (рисунок 10)

1. Смотрим через капроновую ткань на нить горящей лампы.

2. Наблюдаем “дифракционный крест” (картина в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос) . [9]

3. Зарисовывают в тетрадь увиденную картину (дифракционный крест ).

Крест получается потому, что нити ткани представляют собой две сложенные вместе дифракционные решетки со взаимно перпендикулярными щелями. Появление спектральных цветов объясняется тем, что белый свет состоит из волн различной длины. Дифракционный максимум света для различных волн получается в различных местах. [9]

Экспериментальная работа № 6.

“Наблюдение дифракции света на грампластинке и лазерном диске”.

Оборудование: лампа с прямой нитью накала, грампластинка (см. рисунок 11)

Грампластинка является хорошей дифракционной решеткой.

1. Располагаем грампластинку так, чтобы бороздки расположились параллельно нити лампы и наблюдаем дифракцию в отраженном свете.

2. Наблюдаем яркие дифракционные спектры нескольких порядков.

Объяснение: Яркость дифракционных спектров зависит от частоты нанесенных на грампластинку бороздок и от величины угла падения лучей. (см. рисунок 12)

Почти параллельные лучи, падающие от нити лампы, отражаются от соседних выпуклостей между бороздками в точках А и В. Лучи, отраженные под углом равным углу падения, образуют изображение нити лампы в виде белой линии. Лучи, отраженные под иными углами имеют некоторую разность хода, вследствие чего происходит сложение волн.

Аналогичным образом пронаблюдаем дифракцию на лазерном диске. (см. рисунок 13)

Поверхность компакт-диска представляет собой спиральную дорожку с шагом соизмеримым с длиной волны видимого света.На мелкоструктурной поверхности проявляются дифракционные и интерференционные явления. Блики компакт- дисков имеют радужную окраску.

Экспериментальная работа № 4.

“Наблюдение дифракционной окраски насекомых по фотографиям”.

Оборудование: (см рисунки № 14, 15, 16.)

Дифракционная окраска птиц, бабочек и жуков весьма распространена в природе. Большое разнообразие в оттенках дифракционных цветов свойственно павлинам, фазанам, черным аистам, колибри, бабочкам. Дифракционную окраску животных изучали не только биологи но и физики [1].

Рассмотреть фотографии.

Контрольные вопросы

1. Что такое свет?

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

3. Какова скорость света в вакууме?

4. Кто открыл интерференцию света?

5. Чем объясняется радужная окраска тонких интерференционных пленок?

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

7. Почему толстый слой нефти не имеет радужной окраски?

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

9. Почему видимая радужная окраска мыльной пленки все время меняется?

Литература:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образоват. учреждений нач. и сред. проф. образования . – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Физика. Решение задач: учеб.пособие для ссузов/ Трофимова Т.И., Фирсов А.В. _ М.: Издательство «Дрофа», 2008 -398с. :ил.

Расчет погрешностей измерения

Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой их результатов.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений.

Прямое измерение — определение значения физической величины непосредственно средствами измерения.

Косвенное измерение — определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.

Введем следующие обозначения:

A, B, C, ... — физические величины.

A_пр — приближенное значение физической величины, т.е. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений.

ΔA — абсолютная погрешность измерения физической величины.

ε — относительная погрешность измерения физической величины, равная:

ε= (ΔA/А)*100%

ΔA_и — абсолютная инструментальная погрешность, определяемая

конструкцией прибора (погрешность средств измерения; указывается в

каждой работе при описании прибора в разделе Оборудование и средства

измерения)

ΔA_о — абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно

точного отсчета показаний средств измерения), она равна в большинстве

случаев половине цены деления; при измерении времени - цене деления

секундомера или часов.

Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешности отсчета при отсутствии других погрешностей: ΔA=ΔA_и + ΔA_о (см табл 1)

Абсолютную погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры (ΔA≈0,17=0,2); численное значение результата измерений округляют так, чтобы его последняя цифра оказалась в том же разряде, что и цифра погрешности (А=10,332≈10,3).

Результаты повторных измерений физической величины А, проведенных при одних и тех же контролируемых условиях и при использовании достаточно чувствительных и точных (с малыми погрешностями) средств измерения, отличаются друг от друга.

В этом случае A_пр находят как среднее арифметическое значение всех измерений, а ΔA (ее в этом случае называют случайной погрешностью) определяют методами математической статистики.

В школьной лабораторной практике такие средства измерения практически не используются. Поэтому при выполнении лабораторных работ необходимо определять максимальные погрешности измерения физических величин. При этом для получения результата достаточно одного измерения.

Таблица 1

Абсолютные инструментальные погрешности средств измерений

№ п/п	Средства измерений	Предел измерения	Цена деления	Абсолютная инструментальная погрешность
1.	Линейка ученическая	До 30 см	1 мм	Половина цены деления
2.	Лента измерительная (рулетка)	До 2 м	0.5 см	Половина цены деления
3.	Штангенциркуль	150 мм	0,1 мм	0.05 мм
4.	Динамометр учебный	4 Н	0,1 Н	0.05 Н
5.	Весы учебные	200 г		0.01 г
6.	Секундомер	0-30 мин	0,2 с	1 с за 30 мин
7.	Термометр лабораторный	0-100 0 С	0 0 С	1 0 С
8.	Амперметр школьный	Определить по шкале в зависимости от прибора	Определить по шкале в зависимости от прибора	Половина цены деления
9	Вольтметр школьный	Определить по шкале в зависимости от прибора	Определить по шкале в зависимости от прибора	Половина цены деления

Относительная погрешность косвенных измерений определяется, как показано в таблице 2. Абсолютная погрешность косвенных измерений определяется по формуле ΔA=A_пр ε (ε выражается десятичной дробью).

2. О классе точности электроизмерительных приборов.

Для определения абсолютной инструментальной погрешности прибора надо знать его класс точности. Класс точности γ_пр измерительного прибора показывает, сколько процентов составляет абсолютная инструментальная погрешность Δ_иA от всей шкалы прибора (A_max): γ=(ΔA/А)*100%.

Класс точности указывается при описании прибора в разделе.

Оборудование и средства измерения. Cуществуют следующие классы точности электроизмерительных приборов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Зная класс точности прибора (γ _пр) и всю его шкалу (A_max), определяют абсолютную погрешность Δ_иA измерения физической величины А этим прибором:

Таблица 2

Формулы для нахождения относительной погрешности косвенных

измерений

3.Результаты измерений

1. Записать результаты измерений в виде двойных неравенств:

А_изм – ΔA_{изм изм} + ΔA или А=( А_изм ± ΔA), где А_изм- значение измеренной величины.

4.Записать полученный результат измерений в отчет по лабораторной

работе.

44