Лабораторные работы 11 класс
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

                        Лабораторная работа № 1

        Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель работы: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.

Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.

                Тренировочные задания и вопросы

1. В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____
2. В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____
3. Магнитное поле может быть создано:  а) _____   б) _____   в) _____
4. Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
5. За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают _____
6. В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
7. Правило буравчика позволяет _____
8. Формула силы Ампера имеет вид:   F= _____
9. Сформулируйте правило левой руки.
10. Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____

Ход работы

1. Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах

катушку-моток.

2. Расположите дугообразный магнит под некоторым острым

углом  α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.

3. Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.
4. Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка..
5. Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.
6. Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
7. Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.

Вывод: _____

                        Дополнительное задание

1. Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?

Рис. 1

                        Лабораторная работа № 2

        Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.

                Тренировочные задания и вопросы

1. 28 августа 1831 г. М. Фарадей _____
2. В чем заключается явление электромагнитной индукции?
3. Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____
4. В каких единицах в системе СИ измеряются

а) индукция магнитного поля [B]= _____

б) магнитный поток [Ф]= _____

5.  Правило Ленца позволяет определить _____

6.  Запишите формулу закона электромагнитной индукции.

7.  В чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?

8.  Почему открытие явления электромагнитной индукции относят к разряду величайших открытий в области физики?

                                Ход работы

1. Подключите катушку к зажимам миллиамперметра..
2. Выполните следующие действия:

а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;

б) остановите магнит на несколько секунд;

в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).

3.  Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае:   а) _____     б) _____     в) _____

4.  Повторите действия пункта 2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы:   а) _____     б) _____     в) _____

5.  Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

6.  Объясните различие в направлении индукционного тока с точки зрения правила Ленца

7.  Зарисуйте схему опыта.

8.  Начертите схему, состоящую из источника тока, двух катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и миллиамперметра ( первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).

9.  Соберите электрическую цепь по данной  схеме.

10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте, возникает ли в первой катушке индукционный ток.

11. Проверьте выполнение правила Ленца.

12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при изменении силы тока реостата.

Вывод:

                        Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

                Тренировочные задания и вопросы

1. Свободными колебаниями называются _____
2. При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим?
3. Период колебаний – это _____
4.  В каких единицах в системе СИ измеряются:

а) период [T]= _____

б) частота [ν]= _____

в) циклическая частота[ω]= _____

г) фаза колебаний[ϕ]= _____

5.  Запишите формулу периода колебаний математического маятника, полученную Г. Гюйгенсом.

6.  Запишите уравнение колебательного движения в дифференциальном виде и его решение.

7.  Циклическая частота колебаний маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту колебаний маятника.

8.  Уравнение движения маятника имеет вид x=0,08 sin 0,4πt. Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

                                Ход работы

1. Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.
2. Измерьте лентой длину маятника:   ℓ= _____
3. Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.
4. Измерьте время 30-50 полных колебаний  (например N=40).  t₁ = _____
5. Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех опытах одинаковое).

      t= _____     t= _____      t= _____      t= _____

6. Вычислите среднее значение времени колебаний.

     t,

    t             t__________ .

7. Вычислите среднее значение периода колебаний.

           ________ .

8. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

9. Вычислите ускорение свободного падения по формуле:  q .

     q          q__________

10. Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.

      ∆t₁=|t₁−t|=|                |=

     ∆t₂=|t₂−t|=|                |=

     ∆t₃=|t₃−t|=|                |=  

     ∆t₄=|t₄−t|=|                |=

     ∆t₅=|t₅−t|=|                |=

11. Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерений времени.

      ∆t =           = _______

12. Вычислите относительную погрешность измерения q по формуле:

       , где = 0,75 см    

      = _____

13. Вычислите абсолютную погрешность измерения q.

           ∆q = _____          ∆q = _____

14. Запишите результат в виде  q = q± ∆q.       q = _____       q =  _____
15. Сравните полученный результат со значением 9,8 м/с².

Вывод:

                        Лабораторная работа № 4

        Измерение показателя преломления стекла

Цель работы: вычислить показатель преломления стекла относительно возлуха.

Оборудование:  стеклянная пластина, имеющая форму трапеции, источник тока, ключ, лампочка, соединительные провода, металлический экран с щелью.

                Тренировочные задания и вопросы

1. Преломление света – это явление _____
2. Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся короткими?
3. Почему из скипидара в глицерин свет проходит без преломления?
4. В чем заключается физический смысл показателя преломления?
5. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?
6. Запишите формулу закона преломления света.
7. В каком случае угол преломления луча равен углу падения?
8. При каком угле падения α отраженный луч перпендикулярен к преломленному лучу? (n – относительный показатель преломления двух сред)

Ход работы

1. Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.
2. Расположите пластину так, чтобы световой пучок падал на нее в точке В под некоторым острым углом.
3. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее светового пучка  поставьте две точки.
4. Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее контур.
5. Через точку В границы раздела сред воздух-стекло проведите перпендикуляр к границе, лучи падающий и преломленный и отметьте углы падения α и преломления β.
6. Проведите окружность с центром в точке В и отметьте точки пересечения окружности с падающим и отраженным лучами (соответственно точки А и С).
7. Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра к границе раздела. α= ____
8. Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра к границе раздела. b= _____
9. Вычислите показатель преломления стекла по формуле.

  т.к.       n=        n= _____

10. Вычислите относительную погрешность измерения показателя преломления по формуле:

      , где ∆α = ∆b = 0,15 см.        ______    = _____

11. Вычислите абсолютную погрешность измерения  n.

      ∆n = n · ε       ∆n = ______        ∆n = _____

12. Запишите результат в виде  n= n ± ∆n.       n= _____

13. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

14. Повторите измерения и вычисления при другом угле падения.

15. Сравните полученные результаты показателя преломления стекла с табличным.

Вывод:

                        Дополнительное задание

1. Измерьте транспортиром углы α и β.
2. Найдите по таблице  sin α=_____, sin β= _____ .
3. Вычислите показатель преломления стекла n=       n= _____
4. Оцените полученный результат.

                        Лабораторная работа № 5

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы.

Цель работы: определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, содержащим букву, источник тока, ключ, соединительные провода, экран, направляющая рейка.

                Тренировочные задания и вопросы

1. Линзой называется _____
2. Тонкая линза – это _____
3. Покажите ход лучей после преломления в собирающей линзе.

4. Запишите формулу тонкой линзы.
5. Оптическая сила линзы – это _____                D= ______
6. Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?
7. При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?
8. Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, фокусное расстояние  которой  F = 2 м. На каком  расстоянии от линзы находится его изображение?
9. Постройте изображение в собирающей линзе.

            Дайте характеристику полученному изображению.

                                Ход работы

1 Соберите электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.

2. Поставьте лампочку на один край стола, а экран – у другого края. Между ними поместите собирающую линзу.

3. Включите лампочку и передвигайте линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое, уменьшенное изображение светящейся буквы колпачка лампочки.

4. Измерьте расстояние от экрана до линзы в мм.       d=

5. Измерьте расстояние от линзы до изображения в мм.        f

6. При неизменном d повторите опыт еще 2 раза, каждый раз заново получая резкое изображение.       f,  f

7. Вычислите среднее значение расстояния от изображения до линзы.

     f       f       f= _______

8. Вычислите оптическую силу линзы  D        D

9. Вычислите фокусное расстояние до линзы.       F        F=

10. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

11. Измерьте толщину линзы в мм.       h= _____

12. Вычислите абсолютную погрешность измерения оптической силы линзы по формуле:

      ∆D = ,       ∆D = _____

13. Запишите результат в виде  D = D± ∆D       D = _____

Вывод:

                        Лабораторная работа № 6

                Измерение длины световой волны

Цель работы: измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: дифракционная решетка с периодом  мм или  мм, штатив, линейка с держателем для решетки и черным экраном с щелью посредине, который может перемещаться вдоль линейки, источник света.

                Тренировочные задания и вопросы

1. Дисперсией света называется _____
2. Интерференция световых волн – это _____
3. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.
4. Дифракционная решетка представляет собой _____
5. Максимумы у дифракционной решетки возникают при условии _____
6. На дифракционную решетку с периодом  d=2 мкм нормально падает монохроматическая волна света. Определите длину волны, если k=4.
7. Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптическом микроскопе не видны?
8. Зависит ли положение максимумов освещенности, создаваемых дифракционной решеткой, от числа щелей?
9. Рассчитайте разность хода волн монохроматического света (λ=6·10 м), падающих на дифракционную решетку и образующих максимум второго порядка.

Ход работы

1. Включите источник света.
2. Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
3. Установите экран на расстоянии приблизительно 50 см от решетки.
4. Измерьте расстояние от дифракционной решетки до экрана.     α= _____
5. Измерьте расстояние от щели экрана до линии первого порядка красного цвета слева и справа от щели.

Слева: b = _____       справа: b=_____

6. Вычислите длину волны красного цвета слева от щели в экране.

                = _____

7. Вычислите длину волны красного цвета справа от щели в экране.

             = ______

8. Вычислите среднее значение длины волны красного цвета.

                    = ______

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

10. Повторите измерения и вычисления для фиолетового цвета.

Вывод: