ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ФИЗИКЕ 10 класс методичка
методическая разработка по физике (10 класс) на тему

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

ИМЕНИ А.Н. РАДИЩЕВА

Г. КУЗНЕЦК - 12

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ФИЗИКЕ

10 КЛАСС

2011

        1. Измерение модуля начальной скорости и времени  торможения тела, движущегося под действием силы трения

Приборы  и  материалы: 1) брусок от лабораторного трибометра,  2) динамометр учебный, 3) лента измерительная с сантиметровыми делениями.

Порядок выполнения работы:

1. Положите брусок на стол и заметьте его начальное положение.

2. Толкните слегка брусок рукой и заметьте его новое положение на столе (см. рис.).

3. Измерьте тормозной путь бруска относительно стола._________

4. Измерьте   модуль   веса   бруска   и   вычислите   его   массу.__

_________________________________________________________________.

5. Измерьте модуль силы трения скольжения бруска по столу.___________________________________________________________

6. Зная  массу,  тормозной  путь  и  модуль  силы трения  скольжения, вычислите модуль начальной скорости и время торможения бруска.______________________________________________

_________________________________________________________________.

7. Запишите результаты   измерений   и   вычислений.__________

__________________________________________________________________

2. Измерение модуля ускорения тела, движущегося под действием сил упругости и трения

Приборы   и   материалы:   1)  трибометр лабораторный,                2) динамометр учебный с фиксатором.

Порядок выполнения работы

1. Измерьте модуль веса бруска с помощью динамометра._______

_________________________________________________________________.

2. Зацепите динамометр за брусок и положите их на линейку трибометра.   Указатель  динамометра  установите  на   нулевое  деление шкалы, а фиксатор — около упора (см.рис.).

3. Приведите брусок в равномерное движение вдоль линейки трибометра  и  измерьте  модуль силы трения скольжения. ________

_________________________________________________________________.

4. Приведите брусок в ускоренное движение вдоль линейки трибометра, подействовав на него силой, большей  модуля  силы трения скольжения. Измерьте модуль этой силы. __________________

_________________________________________________________________.

5. По полученным данным вычислите модуль ускорения бруска._

_________________________________________________________________.

6. Запишите результаты   измерений   и   вычислений.__________

__________________________________________________________________

3.  Измерение механической работы

Приборы и материалы: 1) трибометр лабораторный, 2) динамометр учебный, 3) лента измерительная с сантиметровыми делениями, 4) грузы массой по 100 г с   двумя    крючками — 2 шт.   5) угольник ученический.

Порядок выполнения работы

Вариант 1.

1. Положите брусок на линейку трибометра, а на брусок — два груза массой по 100 г. За крючок  бруска  зацепите   динамометр   (см. рис.).

2.        Переместите брусок с грузами равномерно вдоль линейки трибометра и запишите показания динамометра   с   точностью до  0,1 Н.__________________________________________________________.

3.        Измерьте модуль перемещения бруска с точностью до 0,005 м

относительно стола. ___________________________________________.

4. Вычислите  работу  силы  тяги   по  перемещению   бруска относительно стола._______________________________________________

__________________________________________________________________

5. Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения работы._______________________________________________

__________________________________________________________________

6. Запишите результаты   измерений   и   вычислений.__________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:

1. Как направлен вектор силы тяги относительно вектора перемещения бруска?_____________________________________________

_________________________________________________________________.

2. Какой знак имеет работа,  совершенная силой тяги по перемещению бруска?____________________________________________

__________________________________________________________________

Вариант 2.

1. Положите брусок с двумя грузами на линейку трибометра. За крючок бруска зацепите динамометр, расположив его под углом 30° к линейке (см.рис.). Угол наклона динамометра проверьте с помощью угольника.

2. Переместите равномерно брусок с грузами по линейке, сохраняя  первоначальное  направление силы  тяги.  Запишите  показания динамометра с точностью до 0,1 Н.____________________

_________________________________________________________________.

3. Измерьте модуль перемещения бруска с точностью до 0,005 м относительно стола._______________________________________________

__________________________________________________________________.

4. Вычислите работу силы тяги по перемещению бруска относительно стола._______________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________.

5. Запишите результаты   измерений   и   вычислений.__________

__________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:

1. Как направлен вектор силы тяги относительно вектора перемещения бруска? ____________________________________________

_________________________________________________________________.

2. Какой знак имеет работа силы тяги по перемещению бруска?

_________________________________________________________________.

_________________________________________________________________

4. Измерение КПД подвижного блока

Приборы и материалы: 1) блок, 2) динамометр учебный,  3) лента измерительная с сантиметровыми делениями, 4) грузы массой по 100 г с двумя крючками – 3 шт., 5) штатив с лапкой, 6) нить длиной 50 см с петлями  на концах.

Порядок выполнения работы

1. Соберите установку с подвижным блоком, как показано на рисунке. Через блок перебросьте нить. Один конец нити зацепите за лапку штатива, второй — за крючок динамометра. К обойме блока подвесьте три груза массой по 100 г.

2.Возьмите динамометр в руку, расположите его вертикально так, чтобы блок с грузами повис на нитях, и измерьте модуль силы натяжения нити._____________

___________________________________________

3.Поднимите равномерно грузы на некоторую высоту и измерьте модули перемещений грузов и динамометра относительно стола. ___________________________________________________________

_________________________________________________________________.

4.Вычислите полезную и  совершенную  работы относительно стола. ___________________________________________________________

__________________________________________________________________

5.Вычислите КПД подвижного блока. ________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:

1.Какой выигрыш в силе дает подвижный блок?______________

___________________________________________________________________________________________________________________________________.

2.Можно ли  при  помощи  подвижного блока  получить  выигрыш в работе? _______________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Как повысить КПД подвижного блока?_____________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

5. Измерение момента силы

Приборы и материалы: 1) желоб лабораторный, 2) динамометр учебный,  3) лента измерительная  с  сантиметровыми делениями,  4) петля из прочной нити.

Порядок выполнения работы

1.Наденьте петлю на конец желоба и зацепите ее динамометром, как показано на рисунке. Поднимая динамометр, поворачивайте желоб вокруг горизонтальной оси, проходящей через другой его конец.

2.Измерьте модуль силы, необходимой для вращения желоба._

____________________________________________________________.      3.Измерьте плечо этой силы. ________________________________.

4.Вычислите момент этой силы.______________________________

__________________________________________________________________.

5.Передвиньте петлю в середину желоба, и снова измерьте модуль силы, необходимой  для вращения желоба, и ее плечо.______

___________________________________________________________________________________________________________________________________.

6.Вычислите момент второй силы. ___________________________

_________________________________________________________________.

7.Сравните вычисленные моменты сил. Сделайте  вывод. _____

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

6. «Измерение жесткости пружины.

Цель работы: найти жесткость пружины.

Материалы: 1) штатив с муфтами и лапкой; 2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы:

Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой - указателем и крючком).

Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины. __________________________

Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.________________________________

___________________________________________________________________

К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение /х/ пружины. По результатам измерений заполните таблицу _____________________________________

___________________________________________________________________

__________________________________________________________________.

:

6.        По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины kcр.  ________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

7. Измерение коэффициента трения скольжения.

Цель работы: определить коэффициент трения.

Материалы: 1) деревянный брусок; 2) деревянная линейка; 3) набор грузов.

Порядок выполнения работы

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.
2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Заметьте при этом показание динамометра.  ______________________________________

_______________________________________________________________.

3. Взвесьте брусок и груз.______________________________________

________________________________________________________________.

4. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения. _______________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

По результатам измерений заполните таблицу:

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μ ср. ______________________________-

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Лабораторная работа

Измерение жесткости пружины

Цель работы: найти жесткость пружины с помощью измерения удлинения пружины при уравновешивании силы тяжести груза силой упругости пружины и построить график зависимости силы упругости данной пружины от ее удлинения.

Оборудование:  набор грузов;  линейка с миллиметровыми делениями; штатив с муфтой и лапкой; спиральная пружина (динамометр).

Вопросы  для  самоподготовки

1. Как определить силу тяжести груза?_________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

2. Как рассчитать силу упругости пружины? ____________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

3. Как рассчитать жесткость пружины? _________________________

__________________________________________________________________

4. Груз неподвижно висит на пружине. Что можно сказать в этом случае о силе тяжести груза и о силе упругости пружины? _________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

5. Как с помощью указанного оборудования можно измерить жесткость пружины? _____________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Как, зная жесткость, построить график зависимости силы упругости от удлинения пружины?________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Примечание. Примите ускорение свободного падения равным (10 ±0,2) м/с2, массу одного груза (0,100 ± 0,002) кг, массу двух грузов — (0,200±0,004) кг и т. д. Достаточно сделать три опыта.

Лабораторная работа

«Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы: определить коэффициент трения.

Материалы: 1) деревянный брусок; 2) деревянная линейка; 3) набор грузов.

Порядок выполнения работы

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

Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Заметьте при этом показание динамометра. ____________________________________________________

__________________________________________________________________

Взвесьте брусок и груз._________________________________________

К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения._________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

По результатам измерений заполните таблицу:

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μ. ________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Сделайте вывод.

Лабораторная работа

Изучение капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости.

Цель работы: измерить средний диаметр капилляров.

Оборудование: сосуд с подкрашенной водой, полоска фильтровальной бумаги размером 120 х 10 мм, полоска хлопчатобумажной ткани размером 120 х 10 мм, линейка измерительная.

Содержание работы.

        Смачивающая жидкость втягивается внутрь капилляра. Подъём жидкости в капилляре происходит до тех пор, пока результирующая сила, действующая на жидкость вверх, Fв не уравновесится силой тяжести mg столба жидкости высотой h:

Fв = mg.

        По третьему закону Ньютона сила Fв, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения Fпов, действующей на стенку капилляра по линии соприкосновения её с жидкостью:

Fв = Fпов.

        Таким образом, при равновесии жидкости в капилляре (рисунок 1)

Fпов = mg. (1)

        Будем считать, что мениск имеет форму полусферы, радиус которой r равен радиусу капилляра. Длина контура, ограничивающего поверхность жидкости, равна длине окружности:

l = 2πr.

        Тогда сила поверхностного натяжения равна:

Fпов = σ2πr, (2)

где σ – поверхностное натяжение жидкости.

        Масса столба жидкости объёмом V = πr2h равна:

m = ρV = ρ πr2h. (3)

        Подставляя выражение (2) для Fпов и массы (3) в условие равновесия жидкости в капилляре, получим

σ2πr = ρ πr2hg,

откуда диаметр капилляра

D = 2r = 4σ/ ρgh. (4)

Порядок выполнения работы.

Полосками фильтровальной бумаги и хлопчатобумажной ткани одновременно прикоснитесь к поверхности подкрашенной воды в стакане (рисунок 2), наблюдая поднятие воды в полосках.

Как только прекратится подъём воды, полоски выньте и измерьте линейкой высоты h1 и h2 поднятия в них воды.

Абсолютные погрешности измерения Δ h1 и Δ h2 принимают равными удвоенной цене деления линейки.

        Δ h1 = 2 мм;        Δ h2 = 2 мм.

Рассчитайте диаметр капилляров по формуле (4).

D1 = 4σ/ ρgh1

D2 = 4σ/ ρgh2.

Для воды σ ± Δσ = (7, 3 ± 0, 05)х10-2 Н/ м.

Рассчитайте абсолютные погрешности Δ D1 и Δ D2 при косвенном измерении диаметра капилляров.

Δ D1 = D1(Δσ/ σ + Δ h1/ h1);

Δ D2 = D2(Δσ/ σ + Δ h2/ h2).

Погрешностями Δ g и Δ ρ можно пренебречь.

Окончательный результат измерения диаметра капилляров представьте в виде

D1 ± Δ D1 =

D2 ± Δ D2 =