Методические указания для обучающихся по выполнению лабораторных работ дисциплины ОУД.08 Физика
учебно-методическое пособие по физике на тему

Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Смоленский политехнический техникум»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для обучающихся по выполнению лабораторных работ

дисциплины

ОУД.08 Физика

Смоленск

2017

Рецензент: Г.М. Абрамова, преподаватель высшей  квалификационной  категории

Методические указания предназначены  для оказания помощи обучающимся в подготовке и проведении лабораторных работ, предусмотренных программой учебной дисциплины для освоения ФГОС среднего общего образования по физике.

В методических указаниях определены цели и задачи выполнения лабораторных работ, дается план проведения и порядок  оформления работ,   критерии оценивания.  Рекомендации универсальны, и могут использоваться при выполнении лабораторной работы любой тематики.

Текущие лабораторные работы представлены в логической последовательности, согласно учебному плану. Дано подробное описание конкретной лабораторной работы, контрольные вопросы или дополнительное задание к работе.

        Предназначены  студентам  специальностей СПО:

09.02.01 Компьютерные системы и комплексы

09.02.03 Программирование в компьютерных системах

11.02.02 Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям)

13.01.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

Пояснительная записка

        Лабораторные работы по физике - основные виды учебных занятий, направленные на экспериментальное подтверждение теоретических положений и формирование учебных и  профессиональных практических умений.

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

Систематическое и аккуратное выполнение всей совокупности лабораторных работ позволит обучающемуся овладеть умениями самостоятельно ставить физические опыты, фиксировать свои наблюдения и измерения, анализировать их, делать выводы в целях дальнейшего использования полученных знаний и умений.

Целями выполнения лабораторных  работ является:

-   обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам  учебной дисциплины «Физика»;

-   формирование умений применять полученные знания на практике, реализация единства интеллектуальной и практической деятельности;

-   развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов; аналитических, проектировочных, конструктивных и др.

-   выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива, ответственность.

Для более эффективного выполнения лабораторных работ необходимо повторить соответствующий теоретический материал, а на занятиях, прежде всего, внимательно ознакомиться с содержанием работы и оборудованием.

В ходе работы необходимо строго соблюдать правила по технике безопасности; все измерения производить с максимальной тщательностью; для вычислений использовать калькулятор.

Лабораторные работы выполняются по письменным инструкциям. Каждая инструкция содержит краткие теоретические сведения, относящиеся к данной работе, перечень необходимого оборудования, порядок выполнения работы, контрольные вопросы и литературу.

Внимательное изучение методических указаний поможет выполнить работу.

Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к работе рекомендуется придерживаться следующего плана:

• Прочитать название работы и выясните смысл всех непонятных слов.

•  Прочитать описание работы от начала до конца, не задерживаясь на выводе формул. Задача первого прочтения состоит в том, чтобы выяснить, какова цель лабораторной работы, какой физический закон или явление изучается в данной работе и каким методом она проводится.

• Прочитать по учебнику материал, относящийся к данной работе. Разобрать вывод формулы по учебнику (если это необходимо). Найти ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце описания работы (если они имеются).

• Рассмотреть по учебнику устройство и принцип работы приборов, которые будут использоваться в работе.

• Выяснить, какие физические величины и с какой точностью будут непосредственно измеряться, единицы измерений.

• Рассмотреть в описании лабораторной работы принципиальную схему эксперимента и таблицу, в которую будут заноситься результаты измерений. Если таблицы в работе нет, составить ее.

• Продумать, какой окончательный результат и вывод должен быть получен в данной лабораторной работе.

Выполнение лабораторной работы

• При выполнении работы вначале следует ознакомиться с приборами. Нужно установить их соответствие описанию, выполнить рекомендованную в описании прибора последовательность действий по подготовке прибора к работе.

• Определить цену деления шкалы прибора и его погрешность измерений.

•  Провести предварительный опыт с тем, чтобы пронаблюдать качественно изучаемое явление, оценить, в каких пределах находятся измеряемые величины.

• Затем  приступайте к измерениям. Следует помнить, что всякое измерение, если только это возможно сделать, должно выполняться больше, чем один раз.

• Производимые по приборам измерения записываются сразу же после их выполнения в том виде, как они считаны со шкалы прибора. Единицы измерений  должны быть записаны в заголовке соответствующей таблицы или в столбце с результатами измерений в СИ.

•  Все записи при выполнении лабораторной работы должны вестись исключительно в тетради для лабораторных работ (можно и на черновике или специально подготовленном бланке (протоколе) для черновых записей. Данный бланк  является черновиком, а тетрадь -  чистовиком. Ее следует вести самым аккуратнейшим образом. В тетради для лабораторных работ оформляется выполненная работа  согласно указанию по ее выполнению.

Оформление лабораторной работы

              Правильно  оформленная лабораторная работа должна содержать в себе следующие разделы:  

• Название  работы и её №.
• Оборудование.
•  Данные для расчёта погрешности измерений.
• Цель работы.
• Рисунок или схема установки с используемыми в работе символами измеряемых величин (при необходимости).
• Порядок выполнения работы.
• Результаты всех прямых измерений  и вычислений в виде таблицы.
• Графики.
• Вывод (должен соответствовать цели работы).

Критерии оценивания лабораторной работы

• Оценка «5» ставится, если обучающийся выполняет работу в полном объеме с соблюдение6м необходимой последовательности проведения опытов и измерений, самостоятельно и рационально монтирует необходимое оборудование, все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов, соблюдает требования правил техники безопасности, правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, правильно выполняет анализ погрешностей.

•   Оценка «4» ставится, если выполнены все требования к оценке «5», но было допущено два- три недочета, не более одной негрубой ошибки и одного недочета.

•  Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной ее части позволяет получить правильный результат и вывод, или если в ходе проведения опыта и измерения были допущены ошибки.

•   Оценка «2» ставится, если работа выполнена не полностью, или объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов, или если опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились неправильно.

   Во всех случаях оценка снижается, если обучающийся не соблюдал правила техники безопасности.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Тема: «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника»

Цель работы: с помощью математического маятника вычислить ускорение свободного падения.

 Оборудование: математический маятник, часы с секундной стрелкой, линейка.

Порядок выполнения работы:

1. Установить на краю стола математический маятник.

2. Измерить длину нити маятника.

3. Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8 см.

4. Измерить в нескольких опытах время 50 колебаний маятника и вычислить среднее:    

               t

 5. Вычислить среднюю абсолютную погрешность времени:

 6. Вычислить ускорение свободного падения по формуле:

                     где:  N=50, l – длина маятника

  7. Вычислить относительную погрешность измерения:

                        где:    , но  и

  8. Результат записать в виде:

  9. Вывод (сравнить с )

              м/с

Контрольные вопросы:      

1. От каких величин зависит ускорение свободного падения?
2. Почему искусственный спутник не падает на Землю?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.

Тема: «Измерение относительной влажности»

Цель работы: научиться измерять влажность воздуха.

Оборудование: психрометр, стакан с водой, психрометрическая таблица.

Порядок выполнения работы:

        1.Вначале урока наливают воду в резервуар термометра, обернутого марлей.

        2. Выждав минут 20-25, записывают показания влажного термометра и сухого в таблицу и определяют относительную влажность воздуха, с помощью психрометрической таблицы.

        3.  Вывод.

Дополнительное задание.

Вариант 1.                                                                           Вариант 2.

                 Задание 1.

                  Задание 2.

     Контрольные вопросы:

1. Почему испарение с кожи человека зависит от  относительной влажности?
2. Какие меры принимаются для увеличение влажности воздуха в помещении?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: «Определение плотности твердых тел»

Цель работы:              

1). Определить опытным путем плотность твердого тела.

2). Определить погрешность данного измерения.

3).Определить по таблице «Плотности некоторых твердых веществ» из чего изготовлено тело.

Оборудование:   

Тело, плотность которого необходимо определить, весы с разновесом, измерительный цилиндр, нитка, стакан с водой, фильтровальная бумага.

Порядок выполнения работы:

1. Определим массу тела при помощи рычажных весов.

Определите массу тела и запишите ее с учетом абсолютной погрешности.

mизм. = … г

Δmвесов = … г   (Определяется по графику зависимости погрешности весов от их нагрузки)

Δmподбора гирь = 0,05 г

Δm = Δmвесов + Δmподбора гирь  = … г.

m = ( … ± … )г

2. Определим объём тела при помощи измерительного цилиндра.

а) Объём жидкости в цилиндре равен:

V1 = ( … ± … )мл = ( … ±… )см3

б) Объём жидкости и тела равен:

V2 = ( … +± … )мл = ( … ± … )см3

в) Объём тела равен

V = V2 - V1

Определим абсолютную погрешность, с которой проведено данное определение объема.

Воспользуйтесь таблицей «Формулы погрешностей». Объем определяется, как разность двух физических величин – V2  и V1, поэтому для подсчета ее абсолютной погрешности выберем формулу:

        Δ(Х-У) =  Δ Х + Δ У,               Δ( V2 - V1) =  Δ V1 + Δ V2 = … см3

Запишите полученную величину тела с учётом абсолютной погрешности.

V = ( … ± … )см3

3. Определим плотность тела, пользуясь формулой:   ρ = m/V

ρ = … г/см3

Определим абсолютную погрешность, с которой проведено данное определение плотности.

Воспользуйтесь таблицей «Формулы погрешностей». Плотность определяется, как частное двух физических величин – массы и объёма, поэтому для подсчета ее абсолютной погрешности выберем формулу:

                              ХΔУ + УΔХ                               mΔV + VΔm

               Δ(Х/У) =                                  ,   Δ(m/V) =                             =  … г/см3

                                       У2                                                                              V 2

Запишите полученную плотность тела с учётом абсолютной погрешности.

ρ = ( … + … )г/см3

3. Графически иллюстрируем полученный результат.

                ♦ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /♦/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /♦

            ρ−Δρ                                         ρ                                           ρ+Δρ       ρ,г/см3

Пользуясь таблицами плотностей, определите вещество, плотность которого принадлежит заштрихованному промежутку. ρтабличное = … г/см3

Отметьте точку соответствующую данной плотности на графике.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. С учетом погрешности выполненных измерений, назовите вещество из которого изготовлено тело.

✱ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ.

1. Определите относительную погрешность данного измерения.
2. Как по-другому можно рассчитать абсолютную погрешность измерения плотности?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Тема: «Применение закона Ома для участка цепи»

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

Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1Ом, 2Ом, 4Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр.

 _      +

                                                             А            

                                                                     R

                                   K                                                     V

Инструкция по исследованию зависимости силы тока от напряжения и сопротивления

1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи.

Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1,5В, затем до 2В и до 3В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

Таблица 1.

По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.

2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах 

Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 4 Ом, затем 6  Ом и 12  Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 1,5 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в таблицу 2.

Таблица 2.

Постоянное напряжение на участке 1,5 В

По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Тема: «Применение закона Ома для замкнутой цепи»

Цель работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Оборудование:

Источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать цепь по схеме:

 _      +

                                                А            

                       V

                                                               R

                       K

2. При разомкнутой цепи измерить ЭДС источника тока ﻉ.
3. Замкнув цепь, измерить силу тока I  и напряжение U на внешнем участке цепи.
4. Найти разность показаний вольтметра при разомкнутой и замкнутой цепи:

 ﻉ - U.

5. Найти внутреннее сопротивление источника тока

r =

6. Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Что называют электродвижущей силой источника тока?
2. Что называют падением напряжения на данном участке цепи?
3. Можно ли измерить вольтметром ЭДС источника тока?
4. Сформулируйте закон Ома для полной цепи.
5. Почему напряжение на зажимах меньше ЭДС?
6. Зависит ли ЭДС источника тока от величины тока в цепи?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Тема: «Исследование законов последовательного соединения проводников»

Цель работы:

Измерить и рассчитать общее сопротивление двух последовательно соединенных резисторов.

Оборудование:

Два резистора, измерительные приборы (амперметр, вольтметр), источник тока, ключ,   соединительные провода, панель.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать цепь по схеме:

  R1                                                  R2

            V

                     A      +      -     K

2. Измерить силу тока на всех участках цепи

I = I1 = I2

3. Измерить напряжение на всех участках цепи

             U = U1 = U2

4. Вычислить общее сопротивление

R1 = ;               R2 = ;               R = R1 + R2

5. Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные величины, характеризующие электрический ток?
2. Какими приборами измеряются величина тока и напряжение, как они включаются в цепь?
3. Что называется сопротивлением проводника?
4. От чего зависит сопротивление проводника?
5. Каковы законы последовательного соединения проводников?
6. Как определить сопротивление проводника по показаниям амперметра и вольтметра?
7. Как определить цену деления прибора?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Тема: «Исследование законов параллельного соединения проводников»

Цель работы:

Измерить и рассчитать общее сопротивление двух параллельно подключенных резисторов.

Оборудование:

Два резистора, измерительные приборы (амперметр, вольтметр), источник тока, ключ,   соединительные провода, панель.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать цепь по схеме:

                       А                                    

                                R1

                          А                   R2       

                                      V

                 A                

                            +   -              K

2. Измерить силу тока на всех участках цепи:

I1 =

I2 =

I = I1 + I2

3. Измерить общее напряжение:

U = U1 = U2

4. Вычислить общее сопротивление:

R1 =  ;   R2 =  ;    

5. Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные величины, характеризующие электрический ток?
2. Какими приборами измеряются величина тока и напряжение, как они включаются в цепь?
3. Что называется сопротивлением проводника?
4. От чего зависит сопротивление проводника?
5. Каковы законы параллельного соединения проводников?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 8

Тема: «Исследование законов смешанного  соединения проводников»

Цель работы:  проверить законы для  последовательного и параллельного  соединения  проводников.

Оборудование:

В работе используют источник тока, два проволочных резистора, амперметр и вольтметр. Для регулирования тока в цепи можно использовать реостат. Вольтметр и амперметр при проведении измерений поочередно подключают к нужным точкам цепи. Расчет погрешностей можно не производить.

Подготовка к проведению работы:

1. Подготовьте бланк отчета со схемами электрических цепей и таблицами для записи результатов измерений и вычислений (таблицы составьте сами по образцу предыдущих работ).

 2. Соберите цепь для изучения последовательного соединения резисторов; измерьте силу тока и напряжения; проверьте выполнение законов соединения; сделайте вывод.

3.Соберите цепь для изучения параллельного соединения резисторов; измерьте токи и напряжение; проверьте выполнение законов соединения; сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. Как соединены потребители электроэнергии в квартирах? Почему?

2. Как соединены лампочки в елочной гирлянде? Почему?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Тема: «Определение удельного сопротивления металла»

Цель работы: Опытным путем определить удельное сопротивление проводника, сравнить  вычисленное значение с табличным.

Оборудование: Испытуемая проволока, амперметр, вольтметр, источник тока, соединительные провода, линейка.

Теоретическое обоснование:

В твердом состоянии все металлы имеют кристаллическое строение. При образовании металлического кристалла, атомы отдают часть своих электронов "в общее пользование", благодаря чему в металлическом кристалле образуется "электронный газ". Атомы, лишенные части своих электронов становятся положительно заряженными ионами.
Ионы металла расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решетку (рис.1). Внутри нее и находится "электронный газ", представляющий хаотично движущиеся свободные электроны.
Если в металле возникает электрическое поле, свободные электроны  начинают смещаться в направлении этого поля, создавая в металле электрический ток, и при столкновении с ионами кристаллической решетки  отдают им запас кинетической энергии. Возникает  сопротивление проводника, причиной  которого является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки. Электрическое сопротивление – физическая величина. Обозначается буквой R.

Разные проводники обладают различным сопротивлением из-за различия в их строении  кристаллической решётки, из-за разной длины и площади поперечного сечения. На опыте установлено, что сопротивление  металлического проводника прямо пропорционально его длине  и обратно пропорционально площади поперечного сечения :

R = ( 1 ),где коэффициент  называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность проводить электрический ток. Из  формулы(1)  можно выразить значение удельного сопротивления:  

ρ = (2). Размерность  удельного сопротивления [ρ]=  или  Ом·м(в СИ).

 Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м²(рис.2).

                                                  Рисунок 2

Из таблицы видно, что лучший проводник   - серебро, но большая стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь, которая получила повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов.

Удельное сопротивление алюминия 0,026÷0,029 (ом ∙мм2)/м чуть выше, чем у меди, но производство и стоимость этого металла ниже. Плотность этого металла значительно меньше других металлов (2700 кг/м3).Этим объясняется его широкое применение в энергетике для изготовления проводов высоковольтных линий и жил кабелей.

Стальные сплавы обладают повышенной прочностью. Поэтому в алюминиевые воздушные провода высоковольтных линий электропередач вплетают стальные нити, которые предназначены для противостояния нагрузкам, действующим на разрыв. Особенно актуально это при образовании наледи на проводах или сильных порывах ветра.

На сопротивление проводника влияет его температура.  Вследствие усиления колебаний узлов кристаллической решетки  с ростом температуры появляется все больше и больше препятствий на пути направленного движения свободных электронов  т.е. уменьшается средняя длина свободного пробега электрона λ,и, как следствие возрастает удельное сопротивление.

Однако, если с повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, константан', никелин, и др.) с увеличением температуры своего сопротивления почти не меняют. У никелина удельное электрическое сопротивление практически не меняется от 0 до 100 градусов по Цельсию. Поэтому спирали для реостатов изготавливают из никелина.

При уменьшении  температуры металла  сопротивление проводника уменьшается, что приводит к увеличению тока в цепи.  При охлаждении до критической температуры во многих металлах проявляется явление сверхпроводимости, когда их электрическое сопротивление практически равно нулю. Это свойство широко используется в мощных электромагнитах.

В измерительных приборах широко применяется свойство прямой зависимости  удельного сопротивления платины от ее температуры (рис.3). Если через платиновый проводник пропускать электрический ток от стабилизированного источника напряжения и вычислять значение сопротивления, то оно будет указывать температуру платины.

Рисунок3.                                  Рисунок 4

Это позволяет градуировать шкалу в градусах, соответствующих значениям сопротивления при данной температуре. Этот способ позволяет измерять температуру с точностью до долей градусов в температурных датчиках. представляющих собой проволоку из платины или чистого никеля, вплавленных в кварц (рис.4).

 Для небольших интервалов температуры  сопротивление металлов описывается формулой : R= R(1 +α∆t),где R - сопротивление проводника при температуре t=0 С , α- температурный коэффициент сопротивления ,  ∆t=t - t.

Сила тока в металлическом проводнике  пропорциональна  напряжению U на концах цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:  I  = (1)

Где R  - электрическое сопротивление участка цепи. Это утверждение называют законом Ома.

Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно.

 Напряжение измеряется вольтметром, который включается в цепь параллельно резистору.

Контрольные вопросы:

Порядок выполнения работы:

В данной работе в качестве резистора используется  проволока, удельное сопротивление которой требуется определить опытным путем.  

  Таблица 4  

Вывод:

________________________________________________________________________________________________________________________________
 

   Дополнительное задание №1 (частично - поисковый уровень):

Приборы и материалы: Набор испытуемых  проволок, амперметр, вольтметр, источник тока, соединительные провода, линейка, электроизоляционный  сосуд прямоугольной формы, два плоских электрода из меди, поваренная соль.

Пояснения к выполнению работы частично  - поискового характера:

1. Имеются два стальных проводника одинаковой толщины, но разной длины. Поочередно включая их в электрическую цепь, измерьте  силу тока и напряжение. Изобразите  соответствующую опыту электрическую схему. Используя формулу закона Ома,  вычислите сопротивление каждого проводника и сравните их. Сделать вывод: зависит ли сопротивление проводника от его длины?

2. Имеются два стальных проводника одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения). Проведите эксперимент, доказывающий или опровергающий зависимость сопротивления проводника от его длины.

3.Используя электроизоляционный сосуд и два электрода из меди,  предложите экспериментальный способ определения удельного сопротивления воды. Для улучшения проводимости воды рекомендуется добавить в раствор некоторое количество соли.

4. Результаты опыта занесите в таблицу, в которой представьте отдельно измеряемые  и вычисленные  с помощью формул физические величины.

5. Сделайте  вывод о зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров и свойств проводника.

        Дополнительное задание №2 (поискового характера):

Докажите следующие утверждения:

А) Часть  сплавов, например, никелин не изменяют сопротивление  в  диапазоне 0 до 100 градусов по Цельсию.

Б) На удельное сопротивление влияет способ их обработки: изменение внешнего давления или деформация проводника.

В) Температура вольфрамовой нити в лампе накаливания может достигать 2000С0.

1.Самостоятельно подберите необходимое оборудование для подтверждения этих утверждений

2.Составьте план  выполнения лабораторной работы и покажите его преподавателю.

3.Выполните  лабораторную работу по разработанному плану. Проведите необходимые эксперименты.

4.Отчет может быть представлен в виде описания полученных результатов и таблицы, в которую должны войти физические величины, измеренные в ходе эксперимента.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Тема: « Определение ЭДС и внутреннего  сопротивления источника тока»

Цель работы : измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока  на основе закона Ома:

Оборудование: амперметр с погрешностью I=,05 А; вольтметр с U=0,2B; источник тока; резистор сопротивление R=(4+0,12 Ом), соединительные провода, ключ.

Порядок выполнения работы:

     1.Собрать цепь по схеме:  

      2.Результаты измерения занести в таблицу:

         3.Выразим r из закона Ома для замкнутой цепи.

           4.Вычислить погрешность измерений:

            5.Результаты занести в виде:

             6.Вывод.

         Контрольные вопросы:

1. Что называется сторонними силами?
2. От чего зависит знак ЭДС для замкнутой цепи?

Лабораторная работа № 11

Тема: «Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания, от напряжения на ее зажимах»

Цель работы:

Измерить и рассчитать мощность лампочки накаливания.

Оборудование:

Низковольтная лампа на подставке, измерительные приборы (амперметр, вольтметр), источник тока, ключ,   соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать цепь по схеме:

                   -       +                  

 K

                                       А

              V

2. Измерить вольтметром напряжение на лампе U.
3. Начертить в тетради схему собранной цепи и записать показания приборов

U =        ;   I =         ;

4. Вычислить мощность тока в лампе

P = I * U

5. Проверить совпадает ли полученное значение с мощностью, обозначенной на лампе. Если совпадает, объясните причину этого.
6. Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные величины, характеризующие электрический ток?
2. Какими приборами измеряются величина тока и напряжение, как они включаются в цепь?
3. Что называют мощностью тока?
4. Как вычисляется мощность тока при последовательном и параллельном соединении сопротивлений?

Лабораторная работа № 12

Тема: «Измерение индуктивности катушки»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

Тема: «Измерение электроемкости конденсатора»

Цель работы: изучить устройство плоского конденсатора и рассчитать его электроемкость

Оборудование: пластинки металлические -2шт., пластинка стеклянная, штангенциркуль, линейка измерительная.

Порядок выполнения работы:

1.Соберите из двух металлических пластин и одной стеклянной плоский конденсатор.

      2.Разберите плоский  конденсатор, измерьте длину   а  и ширину  в металлической пластины линейкой.  

            а =                        в =

      3.Абсолютную погрешность измерений длины и ширины полагают равной 1 мм.

         ∆а = ∆в = 1мм

4. Рассчитать площадь пластин.

            S = ав

       5.Вычислить абсолютную погрешность площади пластин  S по формуле:

           ∆S = S (∆а / а + ∆в / в)=

        6.Измерьте штангенциркулем толщину стеклянной пластины  d .

        7. Абсолютную погрешность измерения толщины  ∆ d принимают равной цене деления  нониуса   штангенциркуля.      

           ∆ d = 0,1 мм.

         8. Запишите относительную диэлектрическую проницаемость стеклянной пластинки.

              ε =  

          9. Рассчитать электроемкость плоского  конденсатора с диэлектриком по формуле:

             С=

          10. Вывод.

   Контрольные вопросы:

1. Почему электроемкость не зависит ни от сообщенных проводникам зарядов, ни от возникающего напряжения?
2. Как влияет на электроемкость проводника присутствие вблизи него других проводников?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА  № 14

Тема: « Определение показателя преломления стекла»

Цель работы: вычислить показатель преломления стекла.

Оборудование:  стеклянная пластинка,  имеющая форму трапеции; 4 булавки,  лист бумаги (в клетку),  лист картона,  линейка,  карандаш,  транспортир,  таблицы  Брадиса (или микрокалькулятор).

Порядок выполнения работы:

Способ первый.

1. Положите  на лист бумаги с подложенным под него картоном трапециевидную пластинку и обведите ее контуры.

2. Наколите с одной стороны стекла две булавки так, чтобы прямая, проходящая через них, не была перпендикулярна грани пластинки.

3. Наколите с другой стороны пластинки еще две булавки так, чтобы, глядя вдоль них сквозь стекло, видеть все булавки расположенными на одной прямой.

4. Снимите стекло и булавки, отметьте места наколов точками 1, 2, 3, 4 и проведите через них линии до пересечения с границами   стекла    (рис. 1). Соединив точки 2 и 3, получим направление луча   света. Проведите через точки 2 и 3 перпендикуляры к преломляющим поверхностям.

5. Измерьте с помощью транспортира угол падения а1 и угол преломления y1 определите     синусы измеренных углов.

6..Вычислите показатель преломления п стекла, используя формулу: n=

 7.Повторите измерения для угла падения а2 угла преломления y2. Вычислите показатель преломления стекла по формуле:  n=.

 8.Запишите результаты измерений и вычислений в табл.2.

          Таблица 2.

      9.Вычислите среднее значение показателя преломления стекла:

Способ второй.

1. Выполните пп.1-4, как в первом способе.
2. Отложите из точки В (см. рис.1) отрезки АВ=ВС и постройте прямоугольные треугольники   ABD и МЕС. Так как:

             то показатель преломления можно найти по формуле:  

3. Измерьте AD и СЕ и запишите их значения в табл.3.

            Таблица №З

4. Вычислите         верхнюю         границу         (ВГ)         показателя

     преломления nвг и его нижнюю границу (НГ) nнг:

     где    l - абсолютная погрешность измерения отрезков.

5. .Вычислите относительную погрешность измерения:

2. Запишите значение показателя преломления с учетом погрешности в виде:  
3. Выводы:

Контрольные вопросы:

1. При каком угле падения луч света, проходя сквозь плоскопараллельную пластину, не смещается?
2. По какой формуле можно вычислить скорость света в стекле?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

Тема: «Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Цель работы: определить длину волны фиолетового, зелёного и красного света.

Оборудование: прибор для определения длины  световой волны лампа накаливания (источник света).

Порядок выполнения работы

1. Установите экран на максимально возможном расстоянии от решётки.

2. Направьте ось прибора на источник света. Рассматривая щель в

экране сквозь дифракционную решетку, наддайте дифракционные спектры. Установите решетку в держателе так, чтобы полосы спектра   располагались параллельно шкале экрана.

3. Измерьте расстояние l  до фиолетового края спектра справа и слева от центра щели в экране. Найдите среднее значение  l 

4. Вычислите длину волны фиолетового света.

5. Выполните то же для зелёного и красного света.

6. Занесите в таблицу результаты измерений и вычислений.

7. Сравните полученные результаты с табличными данными для длин волн фиолетового, зелёного и красного света.

Таблица

Вывод:

Дополнительное задание:

Определите длину волны фиолетового света по дифракционному спектру 2-го порядка.

Контрольные вопросы:

1. Почему все оптические приборы, имеющие объектив, дают дифракционную картину?
2. Приведите пример дифракционных явлений, наблюдаемых в природе?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16

Тема:  «Изучение звездного неба»

Цель работы:

1. Научиться определять вид звездного неба в любой момент суток произвольного дня года.
2. Научиться находить на карте созвездия, туманности, млечный Путь, Северный полюс мира, Полярную звезду, точки весеннего равноденствия, небесный экватор, эклиптику, положение Солнца на эклиптике, видимую и невидимую части небосвода.
3. Научиться находить зенит и определять созвездия в зените.
4. Научиться определять координаты звезд.

Оборудование:

• Подвижная карта звездного неба.
• Накладной круг.

Порядок выполнения работы:

1. Установить подвижную карту звездного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.
2. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звездного неба.
3. Найти на звездной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом.
4. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?
5. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион – для данной широты будут незаходящими?
6. Ответить на вопрос: может ли для вашей широты 20 сентября Андромеда находиться в зените?
7. На карте звездного неба найти любые из перечисленных созвездий: Большая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближенно небесные координаты (склонение и прямое восхождение) звезд этих созвездий.
8. Определить, какое созвездие будет находиться вблизи горизонта 5 мая в полночь?

Отчет по данной работе должен включать письменные ответы на все пункты порядка выполнения работы.

Вывод:

Литература

Основные источники:

1. Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М.: Издательский центр «Академия»,  2013. – 448 с.

           Дополнительные источники:

1. Фирсов А.В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования / под ред. Т.И.Трофимовой. — М.: Издательский центр «Академия»,  2013. – 352 с.

 2. Фирсов А.В.: Физика. Учебник для профессий и специальностей технического и естественно – научного профилей под редакцией профессора Трофимовой Т.И. – М.: Издательский центр «Академия»,  2013. – 346 с.

 3. Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Шифер Н.И. Лабораторные работы по             физике для средних ПТУ – М.: Высшая школа, 2001

Интернет- ресурсы

1. wwww.dic.academic.ru (Академик. Словари и энциклопедии) (дата обращения 28.08.16.)

2. www.booksgid.com (Воокs Gid. Электронная библиотека) (дата обращения 28.08.16.)

3. www.alleng.ru/edu/phys.htm (Образовательные ресурсы Интернета — Физика) (дата обращения 28.08.16.)

4. www.school-collection.edu.ru (Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов) (дата обращения 28.08.16.)

5. www.nuclphys.sinp.msu.ru (Ядерная физика в Интернете) (дата обращения 28.08.16.)