Отчеты учащихся по лабораторным работам
опыты и эксперименты на тему

Отчет по лабораторной работе № 12

Определение плотности вещества

Задание. Вычислить плотность образцов.

Цель: Овладеть навыками измерение длин с помощью измерительных приборов.

Вычислить плотность образцов.

Оборудование: штангенциркуль, микрометр, весы, образец

Ход работы:

1. Измерить высоту и диаметр образца
2. Вычислить объем тела
3. Вычислить плотность образца
4. Сделать вывод

ОБРАЗЕЦ №1 ЛАТУНЬ

m=16,55г

Формулы: Sкв=π*D2/4, V= Sкв*h,

ρ=m/V,

ρ=4*/π*()2*

ρ=4*16,55/3,14*78,535*32,28=0,00832 (г/мм3)

Относительная погрешность:

δ=∆ρ/ρ=∆m/m+∆π/π+2*∆D/+∆h/

δ=0,1/16,55+0,002/3,14+2*0,01/8,862+0,1/32,28=0,012

Абсолютная погрешность:

∆ρ=0,012*0,00832=0,0001

Ответ: ρ=0,00832+/-0,0001 (г/мм3)

ОБРАЗЕЦ№2 ДЕРЕВО

m=3,15 г

ρ=4*3,15/(3,14*9,8282*37,82)=0,001098 (г/мм3)

Относительная погрешность:

δ=∆ρ/ρ=∆m/m+∆π/π+2*∆D/+∆h/

δ=0,1/3,15+0,002/3,14+2*0,1/9,828+0,064/37,82=0,054

Абсолютная погрешность:

∆ρ=0,054*0,001098=0,00006

Ответ: ρ=0,001098+/-0,00006 (г/мм3)

ОБРАЗЕЦ№3 СТАЛЬ

m=23,95г

ρ=4*23,95/(3,14*12,6682*24,82)=0,00031 (г/мм3)

Относительная погрешность:

δ=∆ρ/ρ=∆m/m+∆π/π+2*∆D/+∆h/

δ=0,1/23,95+0,002/3,14+2*0,0064/12,668+0,064/24,82=0,008

Абсолютная погрешность:

∆ρ=0,008*0,00031=0,000003

Ответ: ρ=0,00031+/-0,000003 (г/мм3)

Отчет по лабораторной работе № 15

Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца от воды.

Задание. Изучить причины возникновения сил поверхностного натяжения, измерить коэффициент поверхностного натяжения данной жидкости

Цель: Изучение сил поверхностного натяжения.

Оборудование: лабораторная установка (переоборудованные технические весы), сообщающиеся сосуды, подъемный столик.

Ход работы:

1. Провести опыт: установить весы, заполнить водой сосуд А и поставить его на подъемный столик, погрузить кольцо в сосуд В, опустить сосуд А на рабочий стол и наблюдать за отклонением стрелки весов по мере вытекания жидкости из сосуда В, зафиксировать деление, на котором остановится стрелка в момент отрыва кольца.
2. Результаты измерений  записать в таблицу.
3. Вычислить значение коэффициента поверхностного натяжения.
4. Определить абсолютную и относительную погрешность метода.
5. Записать ответ.

Формула вычисления коэффициента поверхностного натяжения:

α=n*10-4*g/ (π *(D1+D2)), где g=9,81 м/с2, D1=0,1210 м внешний диаметр кольца, D2=0,1204 м- внутренний диаметр кольца.

Расчеты:

α1=55*10-4*9,81/ (3,14 *(0,1210+0,1204))= 0,07110 (Н/м)

α2=54*10-4*9,81/ (3,14 *(0,1210+0,1204))= 0,06985 (Н/м)

α3=52*10-4*9,81/ (3,14 *(0,1210+0,1204))= 0,06726 (Н/м)

α4=51*10-4*9,81/ (3,14 *(0,1210+0,1204))= 0,06597 (Н/м)

α5=51*10-4*9,81/ (3,14 *(0,1210+0,1204))= 0,06597 (Н/м)

Относительная погрешность метода: δ= <∆α>/<α>*100%= 0,00196/0,06803 *100%=0,0288 *100%=2,88%

Абсолютная погрешность метода: <∆α>= δ*<α>= 0,02880*0,06803=0,00196

Ответ: α=(0,06803+/-0,00196) (Н/м)

Контрольные вопросы:

1. Радиус молекулярного действия R- расстояние, где силы притяжения между молекулами играют существенную роль,  сфера данного радиуса называется сферой молекулярного взаимодействия:  

2. Каждая молекула нижнего слоя взаимодействует со всеми близлежащими молекулами, равнодействующая всей сил взаимодействия равна нулю. (рис 1) Молекулы верхнего слоя взаимодействуют с нижележащими молекулами и молекулами газа граничащими с поверхностью жидкости,  плотность которого намного меньше плотности жидкости, поэтому равнодействующая сил взаимодействия данной молекулы с окружающими её молекулами не равна 0 и направлена внутрь жидкости перпендикулярно к поверхности жидкости. (рис 2)

3. Чтобы объяснить причину возникновения поверхностного натяжения рассмотрим молекулы лежащие в верхнем слое жидкости:

Равнодействующая сил взаимодействия с соседними молекулами для молекулы 1 равна 0 , для молекулы 2 не равна 0. Следовательно, силы взаимодействия всей совокупности молекул, лежащих вдоль границы жидкости стремятся сжать данную жидкость, данное явление и называю поверхностным натяжением жидкости  

4. Внутреннее давление или молекулярное давление- давление, производимое поверхностным слоем, на всю жидкость, оно равно сумме результирующих сил притяжения, действующих на все молекулы данного слоя.

Силы поверхностного натяжения F пропорциональны числу молекул, прилегающих к контуру, которое пропорционально длине контура, коэффициент пропорциональности α называется коэффициентом поверхностного натяжения.

Коэффициент поверхностного натяжения - численно равен силе, действующей на единицу длины контура, ограничивающего поверхность жидкости

6. Свободная энергия поверхностного слоя - часть потенциальной энергии молекул поверхностного слоя, возникающая при работе молекулы при переходе из внутренней части жидкости на поверхность против результирующих сил притяжения со стороны других молекул жидкости.

Молекулы верхнего слоя обладают большей потенциальной энергией по сравнению с молекулами низлежащих слоев - этот избыток потенциальной энергии и есть свободная энергия)

7. Жидкость, на которую не действуют внешние силы приобретает форму шара, так как при этом выполняется условие минимума значение свободной энергии (состояние устойчивого равновесия)

8. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости (так как в разных жидкостях силы взаимодействия между молекулами разные ) и её температуры (так как с увеличением температуры увеличивается расстояние между молекулами растет их кинетическая энергия).

9. С возрастанием температуры коэффициент α уменьшается, и обращается в нуль в критическом состоянии (переход в состояние пара).

Отчет по лабораторной работе №1

Определение ускорения силы тяжести при помощи математического маятника.

Задание 1. Измерение ускорения свободного падения.

Цель: изучить законы гармонического колебательного движения на примере математического маятника. Измерить ускорение свободного падения

Оборудование: математический маятник, секундомер, линейка.

Ход работы:

1. Определить длину маятника. Для этого измерить расстояние от  пола до верхней точки шара x  вычислить длину по формуле l=L-(h-R).
2. Измерить время 20 полных колебаний, оформить результат в виде таблицы.
3. Вычислить ускорение свободного падения.
4. Сделать вывод

Формулы:

T=2π√ l/g –формула Гюйгенса

g=4 π2 *l/T2

L=3,23 м

R=3,95 см=0,0395 м

l=3,23-(0,775-0,0395)=2,4155 м

n=20  количество полных колебаний.

=9,6480

Расчет погрешностей:

δ=∆g/=2* ∆π/π+2* ∆τ/<τ>+ ∆l/l, где ∆π=0,002 , ∆τ=0,1 с, ∆l=0,005

Относительная погрешность: δ=2*0,002/3,14+2*0,1/62,838+0,005/2,4155=0,00653

Абсолютная погрешность: ∆g=*δ=9,648*0,00653=0,0063

Ответ:  g=9,6480+/-0,0063  (м/с2)

Ответы на контрольные вопросы:

1. Колебательным движением системы называется процесс, характеризующийся той или иной степенью повторяемости со временем величин, определяющих систему.
2. Периодические колебания - повторяющееся движение материальной точки по какой-либо траектории поочередно в противоположных направлениях.

3. Свободные колебания- колебания материальной точки, которые происходят при действии на нее силы сопротивления среды и возвращающей силы.

4. Гармонические колебания – колебания, при которых смещение колеблющейся точки изменяется по закону синуса или косинуса.

5. Амплитуда xм - величина максимального отклонения колеблющейся точки от положения её устойчивого равновесия.

Фаза-величина φ,  характеризующую как положение, так и направление движения колеблющейся точки в заданный момент.

Период Т - величина, характеризующая периодичность колебательного движения, измеряют временем, затраченным на 1 полное колебание, и выражают в секундах.

Частота колебаний- величина, характеризующая быстроту повторяемости колебательного движения, измеряют числом полных колебаний за единицу времени.

6. Дифференцированное уравнение гармонических колебаний:

d2x/dt2+ω2x=0

Решение дифференциального уравнения:

x=xm*sin(ωt+φ0)

7. Математический маятник - идеализированная система, состоящая из невесомой и нерастяжимой нити, на которой подвешена масса, сосредоточенная в одной точке.

8. Возвращающая сила- сила, под действием которой система стремиться вернуться в положение равновесия.

F=ma=-mω2x=-kx, где k=mω2

9. Колебания маятника можно считать гармоническими только при малых углах отклонения, так как при большом угле отклонения возвращающую силу F нельзя считать пропорциональной смещению x
10. Вывод формулы периода гармонических колебаний материальной точки:

11. Вывод формулы периода гармонических колебаний математического маятника

12. Ускорения силы тяжести зависит от периода колебаний и  длины маятника

Отчет по лабораторной работе № 2

Определение модуля упругости Юнга

Задание. Изучение деформации растяжения.

Цель: Изучение деформации растяжения.

Оборудование: натянутая вертикально проволока длиной 2,73м, индикатор, набор грузов, микрометр.

Ход работы:

1. Вычислить площадь поперечного сечения.
2. Выполнить измерения деформации растяжения проволоки с разными грузами, заполнить таблицу.
3. Вычислить значение модуля Юнга и относительную погрешность метода.

D=0,5 мм=0,5*10-3м               E=F*l/S∆l

Расчеты:        

 S=πD2/4=3,14*(0,5*10-3)2/4=1,9635*10-7 м2

E1=9,8/(1,9635*10-7)* (2,73/0,9833)=50*106*2,7766=1,388*108 =0,1388*109=0,1388 ГПа

E2=2*9,8/(1,9635*10-7)* (2,73/3,1333)=2*0,0435*109=0,087 ГПа

E3=3*9,8/(1,9635*10-7)* (2,73/3,9599)=3*0,0346*109=0,1038 ГПа

Относительная погрешность:

δ=<∆E>/=0,0193/0,1099=0,17*100%=17%

Абсолютная погрешность:

∆E= δ *= 0,17*0,1099=0,0187

Ответ: E=0,1099+/- 0,0187 (ГПа)

Контрольные вопросы:

1. Напряжение-сила, приложенная к единице площади поперечного сечения тела: σ=F/S

2. Закон Гука: величина силы упругости прямопропорциональна величине деформации    Fупр=k*∆l

3. Физический смысл модуля Юнга: модуль Юнга численно равен напряжению, необходимому для удлинения тела вдвое.

4. Деформация- изменение размеров и/или формы тела под действием внешних сил.

5. Абсолютное удлинение показывает на сколько изменяется длина тела ∆l= l-lo

Относительное удлинение показывает какую часть первоначальной длины составляет абсолютное удленение тела ε=∆l/l