Главная > Сельское хозяйство

Лабораторная работа номер 5 по физике. Лабораторные работы по физике

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

1 Цель работы

Определение момента инерции математического и физического маятников.

2 Перечень приборов и принадлежностей

Экспериментальная установка для определения моментов инерции математического и физического маятников, линейка.

1-физический маятник,

2-математический маятник,

4-место крепления нити,

5-вертикальная стойка,

6-основание,

3 Теоретическая часть

    Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити. Период колебания математического маятника определяется по формуле:

,

где l – длина нити.

    Физическим маятником называется твердое тело, способное совершать колебания вокруг неподвижной оси, не совпадающей с его центром инерции. Колебания математического и физического маятников происходят под действием квазиупругой силы, которая является одной из составляющих силы тяжести.

    Приведенной длиной физического маятника называется длина такого математического маятника, у которого период колебаний совпадает с периодом колебаний физического маятника.

    Момент инерции тела является мерой инертности при вращательном движении. Величина его зависит от распределения массы тела относительно оси вращения.

    Момент инерции математического маятника рассчитывается по формуле:

,

где m - масса математического маятника, l - длина математического маятника.

Момент инерции физического маятника рассчитывается по формуле:

4 Результаты эксперимента

Определение моментов инерции математического и физического маятников

T м , с

g , м/с 2

I м , кгм 2


m ф , кг

T ф , с

I ф , кгм 2

I , кгм 2

Δt = 0,001 c

Δg = 0,05 м/с 2

Δπ = 0,005

Δm = 0,0005 кг

Δl = 0,005 м

I ф = 0,324 ± 0,007 кг м 2 ε = 2,104%

Определение момента инерции физического маятника в зависимости от распределения массы

I ф , кгм 2

I ф , кгм 2

I ф 1 = 0,422 ± 0,008 кг м 2

I ф 2 = 0,279 ± 0,007 кг м 2

I ф 3 = 0,187 ± 0,005 кг м 2

I ф 4 = 0,110 ± 0,004 кг м 2

I ф5 = 0,060 ± 0,003 кг м 2

Вывод:

В проделанной лабораторной работе я научился вычислять момент инерции математического маятника и физического маятника, который находится в некоторой нелинейной зависимости от расстояния между точкой подвеса и центром тяжести.

Вы скачали этот документ со странички учебной группы ЗИ-17, ФИРТ, УГАТУ http :// www . zi -17. nm . ru надеемся, что он поможет Вам в обучении. Архив постоянно обновляется и на сайте всегда можно найти что – нибудь полезное. Если Вы воспользовались каким – либо материалом с нашего сайта, не игнорируйте гостевую книгу. Там Вы в любое время можете оставить слова благодарности и пожелания авторам.

Физика - наука о природе. Как школьный предмет она занимает особое место, ибо наряду с познавательной информацией об окружающем нас мире развивает логическое мышление, формирует материалистическое мировоззрение, создает целостную картину мироздания, несет воспитательную функцию.

Роль физики 7 класса в становлении личности независимо от избранной человеком профессии огромна и продолжает возрастать. Во многих странах физику как дисциплину стали вводить в программы гуманитарных вузов. Глубокие знания по физике - гарант успеха в любой профессии.

Усвоение физики наиболее эффективно через деятельность. Приобретению (закреплению) знаний по физике в 7 классе способствуют:

  • 1) решение физических задач различного типа;
  • 2) анализ ежедневно встречающихся событий с позиций физики.

Настоящий решебник по физике для 7 класса к учебнику авторов Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский 2011 года издания предоставляет широкие возможности в таком виде деятельности, как решение задач, предъявляя расчетные, экспериментальные задачи, задачи с выбором ответа и задачи с незаконченными условиями.

Каждый тип задач имеет определенную методическую нагрузку. Так, задачи с незаконченными условиями приглашают учащегося стать соавтором задачи, дополнить условие и решить задачу в соответствии с уровнем своей подготовки. Этот тип задач активно развивает творчество учащихся. Задачи-вопросы развивают мышление , приучают учащегося видеть физические явления в повседневной жизни.

Приложения несут важную информацию как для решения задач, приведенных в Пособии, так и для решения повседневных задач бытового характера. Кроме того, анализ справочных данных развивает мышление, помогает устанавливать взаимосвязь между свойствами веществ, позволяет сопоставить шкалы физических величин, характеристики приборов и машин.

Но главная цель настоящего пособия - научить читателя самостоятельно приобретать знания, через решение задач различного типа углубить понимание физических явлений и процессов, усвоить законы и закономерности, связывающие физические величины.

Желаем успехов на нелегком пути познания физики.

Лабораторная работа № 1

Движение тела по окружности под действием силы тяжести и упругости.

Цель работы: проверить справедливость второго закона Ньютона для движения тела по окружности под действием нескольких.

1)груз, 2)нить, 3)штатив с муфтой и кольцом, 4) лист бумаги, 5)Измерительная лента, 6)часы с секундной стрелкой.

Теоретическое обоснование

Экспериментальная установка состоит из груза, привязанного на нити к кольцу штатива (рис.1). На столе под маятником располагают лист бумаги, на котором нарисована окружность радиусом 10 см. Центр О окружности находится на вертикали под точкой подвеса К маятника. При движении груза по окружности, изображённой на листе, нить описывает коническую поверхность. Поэтому такой маятник называют коническим.

Спроецируем (1) на координатные оси X и Y .

(Х), (2)

(У), (3)

где - угол, образуемый нитью с вертикалью.

Выразим из последнего уравнения

и подставим в уравнение (2). Тогда

Если период обращения Т маятника по окружности радиусом К известен из опытных данных, то

период обращения можно определить, измерив время t , за которое маятник совершает N оборотов:

Как видно из рисунка 1,

, (7)

Рис.1

Рис.2

где h =OK – расстояние от точки подвеса К до центра окружности О .

С учётом формул (5) – (7) равенство (4) можно представить в виде

. (8)

Формула (8) – прямое следствие второго закона Ньютона. Таким образом, первый способ проверки справедливости второго закона Ньютона сводиться к экспериментальной проверке тождественности левой и правой частей равенства(8).

Сила сообщает маятнику центростремительное ускорение

С учётом формул (5) и (6) второй закон Ньютона имеет вид

. (9)

Сила F измеряется с помощью динамометра. Маятник оттягивают от положения равновесия на расстояние, равное радиусу окружности R , и снимают показания динамометра (рис.2) Масса груза m предполагается известной.

Следовательно, ещё один способ проверки справедливости второго закона Ньютона сводится к экспериментальной проверке тождественности левой и правой частей равенства(9).

    порядок выполнения работы

    Соберите экспериментальную установку(см. рис. 1), выбирая длину маятника около 50 см.

    На листе бумаги начертите окружность радиусом R = 10 c м.

    Лист бумаги расположите так, чтобы центр окружности находился под точкой подвеса маятника по вертикали.

    Измерьте расстояние h между точкой подвеса К и центром окружности О сантиметровой лентой.

h =

5.Приведите в движение конический маятник вдоль начерченной окружности с постоянной скоростью. Измерьте время t , в течение которого маятник совершает N = 10 оборотов.

t =

6. Вычислите центростремительное ускорение груза

    Вычислите

Вывод.

Лабораторная работа № 2

Проверка закона Бойля-Мариотта

Цель работы: экспериментально проверить закон Бойля – Мариотта путем сравнения параметров газа в двух термодинамических состояниях.

Оборудование, средства измерения : 1) прибор для изучения газовых законов, 2) барометр (одни на класс), 3) штатив лабораторный, 4) полоска миллиметровой бумаги размеров 300*10 мм, 5) измерительная лента.

Теоретическое обоснование

Закон Бойля – Мариотта определяет взаимосвязь давления и объема газа данной массы при постоянной температуре газа. Чтобы убедиться в справедливости этого закона или равенства

(1)

достаточно измерить давление p 1 , p 2 газа и его объем V 1 , V 2 в начальном и конечном состоянии соответственно. Увеличение точности проверки закона достигается, если вычесть из обеих частей равенства (1) произведение . Тогда формула (1) будет иметь вид

(2)

или

(3)

Прибор для изучения газовых законов состоит из двух стеклянных трубок 1 и 2 длиной 50 см, соединенных друг с другом резиновым шлангом 3 длиной 1 м, пластинки с зажимами 4 размером 300*50*8 мм и пробки 5 (рис. 1, а). К пластинке 4 между стеклянными трубками прикреплена полоска миллиметровой бумаги. Трубку 2 снимают с основания прибора, опускают вниз и укрепляют в лапке штатива 6. Резиновый шланг заполнен водой. Атмосферное давление измеряется барометром в мм рт. ст.

При фиксации подвижной трубки в начальном положении (рис. 1, б) цилиндрический объем газа в неподвижной трубке 1 может быть найден по формуле

, (4)

где S – площадь поперечного сечения трубки 1ю

Начальное давление газа в ней, выраженное в мм рт. ст., складывается из атмосферного давления и давления столба воды высотой в трубке 2:

мм.рт.ст. (5).

где - разность уровней воды в трубках (в мм.). В формуле (5) учтено, что плотность воды в 13,6 раза меньше плотности ртути.

При подъеме вверх трубки 2 и фиксации ее в конечном положении (рис. 1, в) объем газа в трубке 1 уменьшается:

(6)

где - длина воздушного столба в неподвижной трубке 1.

Конечное давление газа находится по формуле

мм. рт. ст. (7)

Подстановка начальных и конечных параметров газа в формулу (3) позволяет представить закон Бойля – Мариотта в виде

(8)

Таким образом, проверка справедливости закона Бойля – Мариотта сводится к экспериментальной проверке тождественности левой Л 8 и правой П 8 частей равенства (8).

Порядок выполнения работы

7.Измерьте разность уровней воды в трубках.

    Поднимите еще выше подвижную трубку 2 и зафиксируйте ее (см. рис. 1, в).

    Повторите измерения длины столба воздуха в трубке 1 и разности уровней воды в трубках. Запишите результаты измерений.

10.Измерьте атмосферное давление барометром.

11.Вычислите левую часть равенства (8).

    Вычислите правую часть равенства (8).

13. Проверьте выполнение равенства (8)

ВЫВОД:

Лабораторная работа № 4

Исследование смешанного соединения проводников

Цель работы : экспериментально изучить характеристики смешанного соединения проводников.

Оборудование, средства измерения: 1) источник питания, 2) ключ, 3) реостат, 4) амперметр, 5) вольтметр, 6) соединительные провода, 7) три проволочных резистора сопротивлениями 1 Ом, 2 ОМ и 4 ОМ.

Теоретическое обоснование

Во многих электрических цепях используется смешанное соединение проводников, являющееся комбинацией последовательного и параллельного соединений. Простейшее смешанное соединение сопротивлений = 1 Ом, = 2 Ом, = 4 Ом.

а) Резисторы R 2 и R 3 соединены между собой параллельно, поэтому сопротивление между точками 2 и 3

б) Кроме того, при параллельном соединении суммарная сила тока , втекающего в узел 2, равна сумме сил токов, вытекающих из него.

в) Учитывая, что сопротивления R 1 и эквивалентное сопротивление соединены последовательно.

, (3)

а общее сопротивление цепи между точками 1 и 3.

.(4)

Электрическая цепь для изучения характеристик смешанного соединения проводников состоит из источника питания 1, к которому через ключ 2 подключены реостат 3, амперметр 4 и смешанное соединение трех проволочных резисторов R 1, R 2 и R 3. Вольтметром 5 измеряют напряжение между различными парами точек цепи. Схема электрической цепи приведена на рисунке 3. Последующие измерения силы тока и напряжения в электрической цепи позволят проверить соотношения (1) – (4).

Измерения силы тока I , протекающего через резистор R 1, и равности потенциалов на нем позволяет определить сопротивление и сравнить его с заданным значением.

. (5)

Сопротивление можно найти из закона Ома, измерив вольтметром разность потенциалов :

.(6)

Этот результат можно сравнить со значением , полученным из формулы (1). Справедливость формулы (3) проверяется дополнительным измерением с помощью вольтметра напряжения (между точками 1 и 3).

Это измерение позволит также оценить сопротивление (между точками 1 и 3).

.(7)

Экспериментальные значения сопротивлений, полученных по формулам (5) – (7), должны удовлетворять соотношению 9;) для данного смешанного соединения проводников.

Порядок выполнения работы

    Соберите электрическую цепь

3. Запишите результат измерения силы тока .

4. Подключите вольтметр к точкам 1 и 2 и измерьте напряжение между этими точками.

5.Запишите результат измерения напряжения

6. Рассчитайте сопротивление .

7. Запишите результат измерения сопротивления = и сравните его с сопротивлением резистора =1 Ом

8. Подключите вольтметр к точкам 2 и 3 и измерьте напряжения между этими точками

    проверьте справедливость формул (3) и (4).

Ом

Вывод:

Мы экспериментально изучили характеристики смешанного соединения проводников.

Проверим:

    Дополнительное задание. Убедиться в том, что при параллельном соединении проводников справедливо равенство:

Ом

Ом

2 курс.

Лабораторная работа № 1

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы : доказать экспериментально правило Ленца, определяющее направление тока при электромагнитной индукции.

Оборудование, средства измерения: 1) дугообразный магнит, 2) катушка-моток, 3) миллиамперметр, 4) полосовой магнит.

Теоретическое обоснование

Согласно закону электромагнитной индукции (или закону Фарадея-Максвелла), ЭДС электромагнитной индукции E i в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф через поверхность, ограниченную этим контуром.

E i = - Ф ’

Для определения знака ЭДС индукции (и соответственно направления индукционного тока) в контуре это направление сравнивается с выбранным направлением обхода контура.

Направление индукционного тока (так же как и величина ЭДС индукции) считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура, и считается отрицательным, если оно противоположно выбранному направлению обхода контура. Воспользуемся законом Фарадея – Максвелла для определения направления индукционного тока в круговом проволочном витке площадью S 0 . Предположим, что в начальной момент времени t 1 =0 индукция магнитного поля в области витка равна нулю. В следующий момент времени t 2 = виток перемещается в область магнитного поля, индукция которого направлена перпендикулярно плоскости витка к нам (рис.1 б)

За направление обхода контура выберем направление по часовой стрелке. По правилу буравчика вектор площади контура будет направлен от нас перпендикулярно площади контура.

Магнитный поток пронизывающий контур в начальном положении витка, равен нулю (=0):

Магнитный поток в конечном положении витка

Изменение магнитного потока в единицу времени

Значит, ЭДС индукции, согласно формуле (1), будет положительной:

E i =

Это значит, что индукционный ток в контуре будет направлен по часовой стрелке. Соответственно, согласно правилу буравчика для контурных токов, собственная индукция на оси такого витка будет направлена против индукции внешнего магнитного поля.

Согласно правилу Ленца, индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность ограниченную контуром препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Индукционный ток наблюдается и при усилении внешнего магнитного поля в плоскости витка без его перемещения. Например, при в двигании полосового магнита в виток возрастает внешнее магнитное поле и магнитный поток, его пронизывающий.

Направление обхода контура

Ф 1

Ф 2

ξ i

(знак)

(напр.)

I А

B 1 S 0

B 2 S 0

-(B 2 –B 1)S 0 <0

15 мА

Порядок выполнения работы

1. Катушку – маток 2 (см. рис. 3) подключите к зажимам миллиамперметра.

2. Северный полюс дугообразного магнита внесите в катушку вдоль ее оси. В последующих опытах полюса магнита перемещайте с одной и той же стороны катушки, положение которой не изменяется.

Проверьте соответствие результатов опыта с таблицей 1.

3. Удалите из катушки северный полюс дугообразного магнита. Результаты опыта представьте в таблице.

Направление обхода контура измерить показатель преломления стекла с помощью плоскопараллельной пластинки.

Оборудование, средства измерения: 1) плоскопараллельная пластинка со скошенными гранями, 2) линейка измерительная, 3) угольник ученический.

Теоретическое обоснование

Метод измерения показателя преломления с помощью плоскопараллельной пластинки основан на том, что луч, прошедший плоскопараллельную пластинку, выходит из нее параллельно направлению падения.

Согласно закону преломления показатель преломления среды

Для вычисления и на листе бумаги проводят две параллельные прямые AB и CD на расстоянии 5-10 мм друг от друга и кладут на них стеклянную пластинку так, чтобы ее параллельные грани были перпендикулярны этим линиям. При таком расположении пластинки параллельные прямые не смещаются (рис.1, а).

Располагают глаз на уровне стола и, следя за прямыми AB и CD сквозь стекло, поворачивают пластинку вокруг вертикальной оси против часовой стрелки (рис. 1, б). Поворот осуществляют до тех пор, пока луч QC не будет казаться продолжением BM и MQ .

Для обработки результатов измерений обводят карандашом контуры пластинки и снимают ее с бумаги. Через точку M проводят перпендикуляр O 1 O 2 к параллельным граням пластинки и прямую MF .

Затем на прямых ВМ и МF откладывают равные отрезки МЕ 1 =МL 1 и опускают с помощью угольника из точек Е 1 и L 1 перпендикуляры L 1 L 2 и Е 1 Е 2 на прямую О 1 О 2 . Из прямоугольных треугольников L

а) сначала ориентируйте параллельные грани пластинки перпендикулярно АВ и СD . Убедитесь, что параллельные линии при этом не смещаются.

б)расположите глаз на уровне стола и, следя за линиями АВ и СD сквозь стекло, поворачивайте пластинку вокруг вертикальной оси против часовой стрелки до тех пор, пока луч QC не будет казаться продолжением ВМ и МQ .

2. Обведите карандашом контуры пластинки, после чего снимите ее с бумаги.

3. Через точку М (см. рис. 1,б) проведите с помощью угольника перпендикуляр О 1 О 2 к параллельным граням пластинки и прямую МF (продолжение МQ ).

4. С центром в точке М проведите окружность произвольного радиуса, отметьте на прямых ВМ и МF точки L 1 и Е 1 (МЕ 1 =МL 1)

5. Опустите с помощью угольника перпендикуляры из точек L 1 и Е 1 на прямую О 1 О 2 .

6. Измерьте линейкой длину отрезков L 1 L 2 и Е 1 Е 2.

7. Рассчитайте показатель преломления стекла по формуле 2.

Лабораторная работа № 1.

Исследование равноускоренного движения без начальной скорости

Цель работы: установить качественную зависимость скорости тела от времени при его равноускоренном движении из состояния покоя, определить ускорение движения тела.

Оборудование: желоб лабораторный, каретка, штатив с муфтой, секундомер с датчиками.

.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. ________________________

Подпись ученика

Примечание: В ходе опыта каретку пускают несколько раз из одного и того же положения на желобе и определяют ее скорость в нескольких точках на разных удалениях от начального положения.

Если тела движется из состояния покоя равноускоренно, то его перемещение изменяется со временем по закону: S = at 2 /2 (1), а скорость – V = at (2). Если из формулы 1 выразить ускорение и подставить его в 2, то получим формулу, выражающую зависимость скорости от перемещения и времени движения: V = 2 S / t .

1. Равноускоренное движение – это ___

2. В каких единицах в системе Си измеряется:

ускорение а =

скорость =

время t =

перемещение s =

3. Напишите формулу ускорения в проекциях:

а x = _________________.

4. По графику скорости найдите ускорение тела.

a =

5. Напишите уравнение перемещения при равноускоренном движении.

S = + ______________

Если 0 = 0, то S =

6. Движение является равноускоренным, если выполняется закономерность:

S 1 : S 2 : S 3 : … : S n = 1: 4: 9: … : n 2 .

Найдите отношение S 1 : S 2 : S 3 =

Ход работы

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

2. С помощью муфты закрепите на штативе желоб под углом, так чтобы каретка съезжала по желобу самостоятельно. Один из датчиков секундомера с помощью магнитного держателя закрепить на желобе на расстоянии 7 см от начала измерительной шкалы (х 1 ). Второй датчик закрепите напротив значения 34 см на линейке (х 2 ). Вычислите перемещение (S ), которое совершит каретка при движении от первого датчика до второго

S = x 2 – x 1 = ____________________

3. Поместите каретку в начало желоба и отпустите ее. Снимите показания секундомера (t ).

4. Вычислите по формуле скорость движения каретки (V ), с которой она двигалась мимо второго датчика и ускорение движения (а):



=

______________________________________________________

5. Переместите нижний датчик на 3 см вниз и повторите опыт (опыт № 2):

S = ______________________________________________________________

V = _____________________________________________________________

а = ______________________________________________________________

6. Повторите опыт, удалив нижний датчик еще на 3 см (опыт № 3):

S =

а = _______________________________________________________________

7. Сделайте вывод о том, как изменяется скорость тележки с увеличением времени ее движения, и о том, каким оказалось ускорение каретки при проведении данных опытов.

___________

Лабораторная работа № 2.

Измерение ускорения свободного падения

Цель работы: определить ускорение свободного падения, продемонстрировать, что при свободном падении ускорение не зависит от массы тела.

Оборудование: оптоэлектрические датчики – 2 шт., пластина стальная – 2 шт., измерительный блок L -микро, платформа стартового устройства, блок питания.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять .

Осторожно! На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Неаккуратное обращение с приборами приводит к их падению. Можно при этом получить механическую травму-ушиб., вывести приборы из рабочего состояния.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _________________________

Подпись ученика

Примечание: Для выполнения опыта используется демонстрационный комплект «Механика» из серии оборудования L -микро.

В данной работе ускорение свободного падения g определяется на основе измерения времени t , затраченного телом на падение с высоты h без начальной скорости. При проведении опыта удобно регистрировать параметры движения металлических квадратов одинаковых размеров, но разной толщины и, соответственно, разной массы.

Тренировочные задания и вопросы.

1. При отсутствии сопротивления воздуха скорость свободно падающего тела за третью секунду падения увеличивается на:

1) 10 м/с 2) 15 м/с 3) 30 м/с 4) 45 м/с

2. Ох . У какого из тел в момент времени t 1 ускорение равно нулю?

3. Мяч брошен под углом к горизонту (см. рисунок). Если сопротивление воздуха пренебрежимо мало, то ускорение мяча в точке А сонаправлено вектору

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

4. На рисунках представлены графики зависимости проекции скорости от времени для четырех тел, движущихся вдоль оси Ох . Какое из тел движется с наибольшим по модулю ускорением?

    По графику зависимости проекций векторов перемещения тел от времени их движения (см. рис.) найдите расстояние между телами через 3 с после начала движения.

1) 3 м 2) 1 м 3) 2 м 4) 4 м

Ход работы

1. Установите платформу стартового устройства в верхней части классной доски. Вертикально под ним расположите два оптоэлектрических датчика, ориентировав их, как показано на рисунке. Датчики располагаются на расстоянии приблизительно 0,5 м друг от друга таким образом, чтобы тело, свободно падающее после освобождения из пускового устройства, последовательно проходило через их створы.

2. Присоедините оптоэлектрические датчики к разъемам на платформе пускового устройства, а блок питания – к разъемам соединительного кабеля, подключенного к разъему 3 измерительного блока.

3. Выберите в меню на экране компьютера пункт «Определение ускорения свободного падения (вариант 1)» и войдите в режим настройки оборудования. Обратите внимание на изображения датчиков в окне на экране. Если представлен только датчик, то датчик открыт. При перекрытии оптической оси датчика заменяется изображением датчика с тележкой в его створе.

4. Подвесьте одну из стальных пластин к магниту пускового устройства. Для того, чтобы при обработке результатов использовать простую формулу h = gt 2 /2 , необходимо точно выставить взаимное расположение стальной пластины (в стартовом устройстве) и ближайшего к ней оптоэлектрического датчика. Отсчет ремени начинается при срабатывании одного из оптоэлектрических датчиков.

5. Двигайте верхний оптоэлектрический датчик вверх по направлению к стартовому устройству с подвешенным к нему телом до тех пор, пока на экране не появится изображение датчика с тележкой в его створеПосле этого очень аккуратно опускайте датчик вниз и остановите его в тот момент, когда на изображении датчика тележка исчезнет.

    Перейдите в экран проведения измерений и проведите серию из 3 запусков. Каждый раз записывайте время, которое возникает на экране компьютера.

    Измерьте расстояние h между оптоэлектрическими датчиками. Рассчитайте среднее значение времени падения тела t ср и, подставив полученные данные в формулу g = 2 h / t 2 ср , определите ускорение свободного падения g . Аналогичным образом проведите измерения с другим квадратом.

    Полученные данные занесите в таблицу.

Стальные пластины

№ опыта

Расстояние между датчиками

h , м

Время

t , с

Среднее значение времени

t ср , с

Ускорение свободного падения

g , м/с 2

Большая пластина

Меньшая пластина

    На основании проведенных опытов сделайте выводы:

__________________________

Лабораторная работа № 3.

Исследование зависимости периода колебаний пружинного

маятника от массы груза и жесткости пружины

Цель работы: экспериментально установить зависимость периода колебаний и частоты колебаний пружинного маятника от жесткости пружины и массы груза.

Оборудование: набор грузов, динамометр, набор пружин, штатив, секундомер, линейка.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять .

Осторожно! На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Неаккуратное обращение с приборами приводит к их падению. Можно при этом получить механическую травм-ушиб., вывести приборы из рабочего состояния.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять.___________________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы


1. Признак колебательного движения – ___________________

__________________________

2. На каких рисунках тело находится в положении равновесия

_______ ________ _________

3. Сила упругости наибольшая в точке _________ и __________ изображенных на рисунках _______ ________ ________.

4. В каждой точке на траектории движении кроме точки ______ на шарик действует сила упругости пружины, направленная к положению равновесия.

5. Укажите точки, где скорость наибольшая ____________ и наименьшая_______ _______, ускорение наибольшее ______ ______ и наименьшее _______.

Ход работы

1. Соберите измерительную установку в соответствии с рисунком.

2. По растяжению пружины x и массе груза определите жесткость пружины.

F упр = k x – закон Гука

F упр = Р = mg ;

1) ____________________________________________________

2) ____________________________________________________

3) ____________________________________________________

3. Заполните таблицу №1 зависимости периода колебаний от массы груза для одной и той же пружины.

4. Заполните таблицу №2 зависимости частоты колебаний пружинного маятника от жесткости пружины для груза массой 200 г.

5. Сделайте выводы о зависимости периода и частоты колебаний пружинного маятника от массы и жесткости пружины.


__________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 4

Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от длины нити

Цель работы: выяснить, как зависят период и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью длиной около 130 см, секундомер.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять .

Осторожно! На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Приборы использовать только по назначению. Неаккуратное обращение с приборами приводит к их падению. Можно при этом получить механическую травму-ушиб, вывести приборы из рабочего состояния.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

1. Какие колебания называются свободными? ___________________________

________________________________________________________________

2. Что представляет собой нитяной маятник? ___________________________

________________________________________________________________

3. Период колебаний – это ___________________________________________

________________________________________________________________

4. Частота колебаний – это ___________________________________________

5. Период и частота – это _______________________ величины, так как их произведений равно ___________________.

6. В каких единицах в системе Си измеряется:

период [Т ] =

частота [ν] =

7. Нитяной маятник за 1,2 минуты совершил 36 полных колебаний. Найдите период и частоту колебаний маятника.

Дано: Си Решение:

t = 1,2 мин = T =

N = 36

T - ?, ν - ?

Ход работы

1. Установите на краю стола штатив.

2. Закрепите нить маятника в лапке штатива, используя кусочек ластика или плотной бумаги.

3. Для проведения первого опыта выберите длину нити 5 – 8 см и отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (1 – 2 см) и отпустите.

4. Измерьте промежуток времени t , за который маятник совершит 25 – 30 полных колебаний (N ).

5. Результаты измерений запишите в таблицу

6. Проведите еще 4 опыта так же, как и первый, при этом длину маятника L увеличивайте до предельного.

(Например: 2) 20 – 25 см, 3) 45 – 50 см, 4) 80 – 85 см, 5) 125 – 130 см).

7. Для каждого опыта вычислите период колебаний и запишите в таблицу.

T 1 = T 4 =

T 2 = T 5 =

T 3 =

8
. Для каждого опыта рассчитайте значение частоты колебаний или

и запишите в таблицу.

9. Проанализируйте результаты, записанные в таблице, и ответьте на вопросы.

а) Увеличили или уменьшили длину маятника, если период колебаний уменьшился от 0,3 с до 0,1 с?

________________________________________________________________________________________________________________________________

б) Увеличили или уменьшили длину маятника, если частота колебаний уменьшилась от 5 Гц до 3 Гц

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 5.

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции.

Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный или полосовой, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять .

Осторожно! Оберегайте приборы от падения. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов. При проведении опытов с магнитными полями следует снимать с руки часы и убрать мобильный телефон.

________________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

1. Индукция магнитного поля – это ______________________________________

характеристика магнитного поля.

2. Запишите формулу модуля вектора магнитной индукции.

В = __________________.

Единица измерения магнитной индукции в системе Си: В =

3. Что такое магнитный поток? _________________________________________

_________________________________________________________________

4. От чего зависит магнитный поток? ____________________________________

_________________________________________________________________

5. В чем заключается явление электромагнитной индукции? _________________

_________________________________________________________________

6. Кто открыл явление электромагнитной индукции и почему это открытие относят к разряду величайших? ______________________________________

__________________________________________________________________

Ход работы

1. Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.

2. Введите один из полюсов магнита в катушку, а затем на несколько секунд остановите магнит. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток: а) во время движения магнита относительно катушки; б) во время его остановки.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Запишите, менялся ли магнитный поток Ф , пронизывающий катушку: а) во время движения магнита; б) во время его остановки.

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

5 . Введите один из полюсов магнита в катушку, а затем с такой же скоростью удалите. (Скорость подберите таким образом, чтобы стрелка отклонялась до половины предельного значения шкалы.)

________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Повторите опыт, но при большей скорости движения магнита.

а) Запишите, каким будет направление индукционного тока. ______________

_______________________________________________________________

б) Запишите, каким будет модуль индукционного тока. __________________

_________________________________________________________________

7. Запишите, как скорость движения магнита влияет:

а) На величину изменения магнитного потока.__________________________

__________________________________________________________________

б) На модуль индукционного тока. ____________________________________

__________________________________________________________________

8. Сформулируйте, как зависит модуль силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока.

_________________________________________________________________

9. Соберите установку для опыта по рисунку.



1 – катушка-моток

2 – катушка

10. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток при: а) замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2 ; б) протекании через 2 постоянного тока; в) изменении силы тока реостатом.

________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Запишите, в каких из перечисленных случаев: а) менялся магнитный поток, пронизывающий катушку 1 ; б) возникал индукционный ток в катушке 1 .

Вывод:

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 6

Наблюдение сплошного и линейчатых спектров

испускания

Цель работы: наблюдение сплошного спектра с помощью стеклянных пластин со скошенными гранями и линейчатого спектра испускания с помощью двухтрубного спектроскопа.

Оборудование: проекционный аппарат, спектроскоп двухтрубный спектральные трубки с водородом, неоном или гелием, высоковольтный индуктор, источник питания, (эти приборы являются общими для всего класса), стеклянная пластина со скошенными гранями (выдается каждому).

Описание прибора.

Осторожно! Электрический ток! Убедитесь в том, что изоляция проводников не нарушена. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять.______________________

Подпись ученика

Тренировочные задания и вопросы

1. Спектроскоп был сконструирован в 1815 году немецким физиком

________________________________________________________

2. Видимый свет – это электромагнитные волны частотой:

от _________________ Гц до __________________Гц.

3. Какие тела излучают сплошной спектр?

1. ______________________________________________________________

2. ______________________________________________________________

3. ______________________________________________________________

4. Какой спектр у светящихся газов малой плотности?

________________________________________________________________

5. Сформулируйте закон Г. Кирхгофа: _________________________________

_______________________________________________________________

Ход работы

1. Расположить пластину горизонтально перед глазом. Сквозь грани, составляющие угол 45º, наблюдать светлую вертикальную полоску на экране – изображение раздвижной щели проекционного аппарата.

2. Выделить основные цвета полученного сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности.

________________________________________________________________

3. Повторить опыт, рассматривая полоску через грани, образующие угол 60º. Записать различия в виде спектров.

________________________________________________________________

4. Наблюдать линейчатые спектры водорода, гелия или неона, рассматривая светящиеся спектральные трубки с помощью спектроскопа.

Записать какие линии удалось рассмотреть.

__________________________________________________________________

Вывод: ____________________________________________________________

__________________________________________________________________

Лабораторная работа № 7

Изучение деления ядра атома урана по

фотографии треков

Цель работы: убедиться в справедливости закона сохранения импульса на примере деления ядра урана.

Оборудование: фотография треков заряженный частиц, образовавшихся в фотоэмульсии при делении ядра атома урана под действием нейтрона, линейка измерительная.

Примечание: на рисунке представлена фотография деления ядра атома урана под действием нейрона на два осколка (ядро находилось в точке g ). По трекам видно, что осколки ядра атома урана разлетелись в противоположных направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии). Длина трека тем больше, чем больше энергия частицы. Толщина трека тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше ее скорость.

Тренировочные задания и вопросы

1. Сформулируйте закон сохранения импульса. ___________________________

__________________________________________________________________

2. Объясните физический смысл уравнения:

__________________________________________________________________

3. Почему реакция деления ядер урана идет с выделением энергии в окружающую среду? _______________________________________________

_______________________________________________________________

4. На примере любой реакции объясните, в чем заключаются законы сохранения заряда и массового числа. _________________________________

_________________________________________________________________

5. Найдите неизвестный элемент периодической таблицы, образовавшийся в результате следующей реакции β-распада:

__________________________________________________________________

6. В чем заключается принцип действия фотоэмульсии?

______________________________________________________________

Ход работы

1. Рассмотрите фотографию и найдите треки осколков.


2. Измерьте длины треков осколков с помощью миллиметровой измерительной линейки и сравните их.

3. Пользуясь законом сохранения импульса, объясните, почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в противоположных направлениях. _____________________________________

_________________________________________________________________

4. Одинаковы ли заряды и энергия осколков? _____________________________

__________________________________________________________________

5. По каким признакам вы можете судить об этом? ________________________

__________________________________________________________________

6. Одна из возможных реакций деления урана может быть записана в символическом виде следующим образом:

где z x – ядро атома одного из химических элементов.

Пользуясь законом сохранения заряда и таблицей Д.И. Менделеева, определите, что это за элемент.

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод: ______________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 8

Изучение треков заряженных частиц по готовым

фотографиям

Цель работы: объяснить характер движения заряженных частиц.

Оборудование: фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона, пузырьковой камере и фотоэмульсии.

Тренировочные задания и вопросы

1. Какие методы исследования заряженных частиц вы знаете? _____________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. В чем состоит принцип действия камеры Вильсона? ___________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

3. В чем преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона? Чем отличаются эти приборы? _________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В чем сходство фотоэмульсионного метода и фотографирования?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Сформулируйте правило левой руки для определения направления силы, действующей на заряд в магнитном поле. ____________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. На рисунке показан трек частицы в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле. Вектор направлен от плоскости. Определите знак заряда частицы.


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ход работы


1. На каких представленных вам фотографиях (рис. 1, 2, 3) изображены треки частиц, движущихся в магнитом поле? Ответ обоснуйте.

______________________________________________________________________________________________________

Рис. 1

__________________________________

2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 1).

а) В каком направлении двигались α-частицы?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

б) Почему длина треков α-частиц примерно одинакова?

______________________________________________________________________________________________________

Рис. 3

__________________________________

__________________________________

в) Почему толщина треков α-частиц к концу движения немного увеличивается? _________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

3. На рисунке 2 дана фотография треков α-частиц в камере Вильсона, находящейся в магнитном поле. Ответьте на следующие вопросы.

а) В какую сторону двигались частицы? _____________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

б) Как был направлен вектор магнитной индукции? ___________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

в) Почему менялись радиус кривизны и толщина треков по мере движения α-частиц? _______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

4. На рисунке 3 дана фотография трека электрона в пузырьковой камере, находившейся в магнитном поле. Ответьте на следующие вопросы.

а) Почему трек электрона имеет форму спирали? _____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

б) В каком направлении двигался электрон? __________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

в) Как был направлен вектор магнитной индукции? ___________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

г) Что могло послужить причиной того, что трек электрона на рисунке 3 гораздо длиннее треков α-частиц на рисунке 2? _______________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод: _________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 9

Измерение естественного радиационного фона

дозиметром

Цель работы: получение практических навыков по использованию бытового дозиметра для измерения радиационного фона.

Оборудование: дозиметр бытовой, инструкция по его использованию.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила пользования дозиметром и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять . Осторожно! Оберегайте прибор от падения.

С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. _______________________(_подпись ученика)

Примечание: бытовые дозиметры предназначены для оперативного индивидуального контроля населением радиационной обстановки и позволяют приблизительно оценивать мощность эквивалентной дозы излучения. Большинство современных дозиметров измеряет мощность дозы излучения в микрозивертах в час (мкЗв/ч), однако до сих пор широко используется и другая единица – микрорентген в час (мкР/ч). Соотношение между ними такое: 1 мкЗв/ч = 100 мкР/ч. Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения, обусловленного естественным радиационным фоном, составляет около 2мЗв в год.

Тренировочные задания и вопросы

1. Поглощенная доза излучения – это __________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Формула поглощенной дозы:

где: ________________________________

___________________________________

___________________________________

3. Единицы измерения поглощенной дозы: =

4. Эквивалентная доза Н определяется по формуле:


где: ________________________________

___________________________________

5. Единицей измерения эквивалентной дозы является ____________________

6. Во сколько раз уменьшится исходное число радиоактивных ядер за время равное периоду полураспада? ______________________________________

Ход работы

1. Внимательно изучите инструкцию по работе с дозиметром и определите:

    каков порядок подготовки его к работе;

    какие виды ионизирующих излучений он измеряет;

    в каких единицах регистрирует прибор мощность дозы излучения;

    какова длительность цикла измерения;

    каковы границы абсолютной погрешности измерения;

    каков порядок контроля и замены внутреннего источника питания;

    каково расположение и назначение органов управления работой прибора.

2. Произведите внешний осмотр прибора и его пробное включение.

3. Убедитесь, что дозиметр находится в рабочем состоянии.

4. Подготовьте прибор для измерения мощности дозы излучения.

5. Измерьте 8 – 10 раз уровень радиационного фона, записывая каждый раз показание дозиметра.

6. Вычислите среднее значение радиационного фона.

________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Вычислите, какую дозу ионизирующих излучений получит человек в течение года, если среднее значение радиационного фона на протяжении года изменяться не будет. Сопоставьте ее со значением, безопасным для здоровья человека.

________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Сравните полученное среднее значение фона с естественным радиационным фоном, принятым за норму, – 0,15 мкЗв/ч..

Сделайте вывод_________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________

Рекомендуем также

Loading...Loading...