Лабораторные работы по физике

Лабораторные работы по физике

Лабораторная работа №1

«Исследование движения тела под действием постоянной силы»

Цель работы:

Освоить умения исследования равноускоренного движения тела по наклонной плоскости.

Освоить умения определения ускорения шарика, движущегося по наклонному желобу.

Материалы и оборудование:

желоб;

шарик;

штатив с муфтами и лапкой;

металлический цилиндр;

линейка;

секундомер.

1.Допуск к работе

Ответьте на вопросы по теме лабораторной работы:

Какое движение называю равномерным?

Какое движение называют равноускоренным?

Как вычислить ускорение, в каких единицах оно обозначается?

Что называют перемещением?

Как рассчитать перемещение при равноускоренном движении?

2.Теоретическая справка

Ускорение движения некоторых тел можно определить опытным путем, например, ускорение движущегося шарика по желобу. Для этого используется уравнение равноускоренного движения:

. Если

, то

. При измерениях величин допускаются некоторые погрешности, поэтому нужно проводить несколько опытов и вычислений и найти среднее значение

.

3.Порядок выполнения работы

1. Соберите установку.

2. Пустите шарик с верхнего конца желоба, определите время движения шарика до столкновения с цилиндром, находящимся на другом конце желоба.

3. Измерьте длину перемещения

шарика.

4. Подставив значения

и

, определите ускорение

, подставив в уравнение

.

5. Не меняя угол наклона желоба повторите опыт еще 2 раза, определите для каждого опыта значение

.

6. Определите среднее значение ускорения:

. Определите абсолютную погрешность каждого измерения

,

,

. Определите среднее арифметическое этих погрешностей

. Найдите относительную погрешность измерений

.

7. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу. Сделайте вывод.

8. Оформите работу, ответьте на контрольные вопросы. Решите задачу.

Таблица результатов

№ опыта

Длина пути

Sn, м

Время движения

tn, с

Ускорение

а, м/с2

Среднее значение ускорения

аср, м/с2

Абсолют

ная погреш- ность м/с2

Погреш

ность

δ,%

1

2

3

Расчеты

Запишите расчеты для каждого опыта и полученные значения.

Вывод:

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое мгновенная скорость? Средняя скорость? Как определяются?

2. Напишите уравнение равноускоренного движения и свободного падения тел.

3. Решите задачу. Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с. Через сколько секунд оно будет на высоте 25 метров? (Смысл ответа поясните).

Лабораторная работа № 2

«Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости»

Цель:

- освоить умения измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упругодеформированной пружины,

- освоить умения сравнивать два значения потенциальной энергии системы.

Материалы и оборудование:

- штатив с муфтой и лапкой,

- динамометр лабораторный с фиксатором,

- лента измерительная,

- груз на нити длиной около 25 см.

1.Допуск к работе

Запишите ответы на вопросы по теме лабораторной работы:

1. Дайте определение силы тяжести. Запишите обозначение, направление и единицы измерения силы тяжести в СИ

2. Дайте определение силы упругости. Запишите обозначение, направление и единицы измерения силы упругости в СИ

3. Сформулируйте закон сохранения механической энергии

2.Порядок выполнения работы

1. Соберите установку по рис.1.

2. Фиксатор 2 – пластину из пробки, надрезают ножом до середины и насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с малым трением.

3. Проверьте работу фиксатора: установите фиксатор в нижней части проволочного стержня вплотную к ограничительной скобе динамометра. Растяните пружину динамометра до упора. Отпустите стержень. При этом фиксатор вместе со стержнем поднимается вверх, отмечая максимальное удлинение пружины.

4. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза F1= mg (можно использовать массу груза, если она известна).

5. Измерьте расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести груза.

6. Поднимите груз до высоты крючка динамометра и отпустите его. Поднимая груз, расслабьте пружину и укрепите фиксатор около ограничительной скобы.

7. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение пружины ∆ l.

8. Растяните рукой пружину до соприкосновения фиксатора с ограничительной скобой и отсчитайте по шкале максимальное значение модуля силы упругости пружины. Среднее значение силы упругости равно F/2.

9. Найдите высоту падения груза: h = l + ∆ l.

10. Вычислите потенциальную энергию системы в первом положении груза, т.е. перед началом падения, приняв за нулевой уровень значение потенциальной энергии груза в конечном его положении:

.

11. В конечном положении груза его потенциальная энергия равна нулю. Потенциальная энергия системы в этом состоянии определяется лишь энергией упруго деформированной пружины:

Вычислите ее.

12. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу:

Таблица результатов

F1= mg, Н

l,м

Dl,м

F, H

h = l + ∆ l

м

Дж

, Дж

Расчеты

Запишите расчеты для каждого опыта и полученные значения

Вывод:

Вопросы для самоконтроля

1. Что называют механической энергией тела?

2. Что называют механической работой?

3. Какие виды энергий вы знаете?

Лабораторная работа № 3 «Изучение особенностей силы трения (скольжения)»

Цель работы: изучить зависимость силы трения от различных факторов и определить коэффициент трения скольжения.

Оборудование: 1) набор деревянных брусков различной массы; 2) лоток с песком; 3) кусок материи; 4) динамометр с делениями; 5) деревянная доска

Содержание

Трение – процесс взаимодействия двух тел, вызывающий замедление дви- жения при смещении друг относительно друга. Сила трения – это сила, возни- кающая между соприкасающимися поверхностями.

Сила трения – векторная величина, которая зависит от многих факторов: давление тел друг на друга, материалы, из которых они были изготовлены, ско- рость движения. Площадь поверхности при этом значения не имеет, поскольку, чем она больше, тем больше взаимное давление (сила реакции опоры N), кото- рая уже участвует в нахождении силы трения. Эти величины пропорциональны друг другу и связаны коэффициентом трения μ, который можно считать посто- янной величиной, если большая точность расчетов не требуется. Итак, чтобы найти силу трения, нужно вычислить произведение:

Утр = μ·N или Утр = μ·mg

Единица измерения силы трения в СИ (как и любой другой силы) - 1 Нью- тон.

Силы, действующие между поверхностями соприкасающихся твердых тел, называются силами сухого трения. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, скольжения и качения.

Сила трения покоя – величина непостоянная, она может изменяться от нуля до некоторого максимального значения Утр max. Сила трения покоя равна по мо- дулю и противоположна по направлению проекции внешней силы, направлен- ной параллельно поверхности соприкосновения неподвижных относительно друг друга тел.

При скольжении одного тела по поверхности другого возникает трение. На- пример, такое трение возникает при движении саней и лыж по снегу. Силу тре- ния в этом случае называют силой трения скольжения. Сила трения скольже- ния всегда направлена против относительного движения тела. Эксперименталь- но доказано, что сила трения скольжения пропорциональна силе реакции опо- ры: Утр max = μN.

это таким образом, чтобы показатели динамометра стабилизировались, поддерживая постоянную скорость движения. В этом случае сила тяги, измеренная динамометром, будет равна с одной стороны силе тяги, которую показывает динамометр, а с другой стороны силе тяжести, умноженной на коэффициент трения скольжения, т.е. силе трения Утр = μ·mg.

Результат запишите в таблицу 2.

таблица 2

| | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| опыт | масса, г | m,кг | вес тела Р, Н | Fтр сила трения, Н |
| 1 | | | | |
| 2 | | | | |
| 3 | | | | |
| 4 | | | | |

4. Коэффициент трения скольжения будет один и тот же для всех поверхностей такого же типа, как и те на которых производилось измерение. Например, если тело из дерева двигалось по деревянной доске, то этот результат будет справедлив для всех деревянных тел, двигающихся скольжением по дереву, с учетом качества его обработки (если поверхности шершавые, значение коэффициента трения скольжения измениться).

5. Повторите опыт с тремя телами различной массы. Результаты запишите в таблицу 2. Сделайте вывод.

Ответьте на вопросы: Каковы причины возникновения силы трения? Какие виды сил трения вы знаете, и когда они возникают?

Лабораторная работа № 4

«Изучение закона сохранения импульса»

Цель работы:

- подтвердить опытным путем справедливости закона сохранения импульса при упругом ударе шаров

Материалы и оборудование:

- штатив,

- лоток,

- два шара одинаковой массы и шар большей массы,

- линейка измерительная,

- листы белой и копировальной бумаги,

- весы,

- разновес.

1.Теоретическая справка

Описание установки

По закону сохранения импульса при любых взаимодействиях тел векторная сумма импульсов тел до взаимодействия равна векторной сумме импульсов тел после взаимодействия.

В справедливости этого закона и нужно будет убедиться на опыте, исследуя столкновения шаров на установке, изображенной на рисунке справа.

Шар, скатившись с лотка, движется по параболе до удара о поверхность стола. Горизонтальные составляющие скорости шара и его импульса во время свободного падения не изменяются, так как нет сил, действующих на этот шар в этом направлении.

Затем на краю лотка ставят второй шар и запускают первый шар точно таким же образом, как и в первом опыте. После соударения в горизонтальном направлении слетают с лотка оба шара. При этом часть импульса движения первого шара передается второму.

По закону сохранения векторная импульса сумма импульсов первого р1 и второго р2 шаров до столкновения должна быть равна сумме импульсов этих шаров после столкновения.

| | | | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| (1) | | | | | | |
| | | | | | | |

Если оба шара после столкновения движутся вдоль одной прямой и в том же направлении, в каком двигался первый шар до столкновения, то от векторной формы записи закона сохранения импульса можно перейти к алгебраической форме:

так как p = mv, то

m1v1+ m2v2 = m1v'1 + m2v'2

Заметим, что скорость второго шара v2, до столкновения равна нулю.
Для проверки выполнения равенства (2) необходимо измерить массы шаров m1 и m2 с помощью весов, а также найти способ узнать скорости шаров v1, v'1, v'2.
Так как во время свободного падения шара по параболе горизонтальная составляющая его скорости не изменяется, она может быть найдена так:

(3), где ℓ - дальность полета шара в горизонтальном направлении, а t - время его свободного падения, равное

.
В равенстве (3) заключена важная мысль: v и ℓ прямо пропорциональны друг другу, а значит по длине ℓ можно судить о величине горизонтальной скорости! Этим и воспользуемся в данной работе.

2.Порядок выполнения работы

Исследование центрального удара.
1. Используя весы, измерьте массы шаров m1 и m2.
2. Укрепите лоток в лапке штатива таким образом, чтобы горизонтальная часть лотка находилась на высоте 20 см от стола. На столе перед лотком положите лист белой бумаги.
3. Возьмите шар с большей массой, установите его у верхнего края наклонной части лотка. Сделав несколько пробных пусков, определите с какой высоты надо пускать шар, чтобы место его падения было в районе второй половины листа, но чтобы он ни в коем случае не ударялся за пределами листа. Отметьте это положение на лотке. На лист белой бумаги положите лист копировальной бумаги.
4. Отпустите шар с края лотка без начальной скорости, чтобы получить отметку падения шара по вертикали.
5. Отпустите шар с намеченной вами отметки на лотке и по отметке на листе белой бумаги определите его дальность полета в горизонтальном направлении. Опыт повторите 3 раза и найдите среднее значение дальности полета ℓ1 (см. рис. выше). Запишите это значение ℓ1 в лист отчета.
6. Зная высоту края лотка h над столом, вычислите время падения шара t, затем горизонтальные составляющие его скорости v1 и импульса р1.
7. Установите на краю горизонтальной части лотка второй шар и осуществите запуск первого шара с той же высоты лотка, как в первом опыте.

По отметкам на бумаге найдите дальности полетов шаров в горизонтальном направлении после их столкновения.

Опыт повторите три раза и найдите среднее значение дальности полета первого шара ℓ'1 и дальности полета второго шара ℓ'2 (рисунок выше). По найденным числовым значениям дальностей полетов ℓ'1 и ℓ'2 вычислите числовые значения скоростей шаров после столкновения v'1 и v'2 и их импульсов р'1 и р'2. Запишите полученные результаты в отчет.
8. Сравните импульс первого шара до столкновения р1 с суммой импульсов двух шаров после столкновения р'1 + р'2.

До удара

После удара

Шар №

1

2

1

2

Масса шара m, (кг)

m1 =

m2 =

-

-

Дальность полета ℓ, (м)

ℓ1=

ℓ2 =

ℓ'1=

ℓ'2 =

Высота падения шаров h, (м)

h =

Время полета t, (с)

t =

Горизонтальная скорость v, (м/с)

v1 =

v2 =

v'1 =

v'2 =

Импульс р, (кг·м/с)

р1 =

р2 =

р'1 =

р'2 =

Сумма импульсов Σр, (кг·м/с)

Σр = р1 + р2 =

Σр' = р'1 + р'2 =

Расчеты

Запишите расчеты для каждого опыта и полученные значения.

Вывод:

3.Вопросы для самоконтроля по теме лабораторной работы

1. Что называется импульсом тела?
2. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?
3. Выходят ли обнаруженные в опыте отклонения от закона сохранения импульса за пределы границ погрешностей измерений?

Лабораторная работа № 5.

«Сравнение работы силы с изменением кинетической энергии тела».

Цель: сравнить изменение кинетической энергии тела при соскальзывании с наклонной плоскости с работой равнодействующей сил. Сделать вывод о выполнении теоремы о кинетической энергии.

Оборудование: штатив, широкая деревянная линейка, деревянный брусок, линейка, секундомер.

Ход работы.

Установите с помощью штатива широкую линейку наклонно, так чтобы брусок соскальзывал по наклонной плоскости.

Измерьте линейкой длину l и высоту h наклонной плоскости.

Cпустите брусок сверху плоскости. Измерьте с помощью секундомера время соскальзывания t.

Скорость тела в конце траектории:

, т.к. начальная скорость равна нулю. Чтобы найти ускорение тела, используйте формулу перемещения при равноускоренном движении:

.

Изменение кинетической энергии тела:

, где m – масса тела.

Работа равнодействующей сил равна:

коэффициент трения дерева по дереву.

Рассчитайте:

, результаты округляйте до четырёх знаков после запятой.

Приравняйте работу равнодействующей сил и изменение кинетической энергии тела:

.

Массу тела и длину наклонной плоскости можно сократить:

. Рассчитайте значения в левой и правой частях равенства, результаты округляйте до десятых.

Результаты занесите в таблицу:

| | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| Высота наклонной плоскости h, м | Длина наклонной плоскости l, м | Время соскальзывания тела t, с | , м/с2 | , м/с2 |
| | | | | |

Сравните значения в двух последних колонках таблицы с точностью до 0,1 м/с2.

Сделайте вывод.

Лабораторная работа №6

«Изучение законов сохранения на примере удара шаров и баллистического маятника»

Цель работы: проверка на практике законов сохранения энергии и импульса на примере упругого и неупругого соударения тел.

Оборудование: штатив с двумя подвесами, набор шаров, масштабная линейка

Теоретическая справка.

Векторная величина

, равная произведению массы

материальной точки на ее скорость

, и имеющая направление скорости, называется импульсом, или количеством движения, этой материальной точки

Закон сохранения импульса: Импульс замкнутой механической системы не меняется с течением времени (сохраняется) при любых взаимодействиях материальных точек системы между собой.

Закон сохранения энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т.е. не меняется со временем

.

Порядок выполнения работы

рис.1 рис.2

1 Соберите установку.

Ход Работы

1. Определите массу шаров на весах и измерьте длину их подвеса.

3. Отведите большой шар на 5-7см (s0) в сторону и отпустите его, произведя прямой удар по другому шару. Заметьте максимальные отклонения шаров после удара s1 и s2.

4. Определите скорости шаров до и после удара: mgh =

; v=

5. Высоту подъема шара определите по максимальному отклонению s от положения равновесия (см. рис.2).

АВ2 = АС ∙АD

S2 = 2lh; h=

Тогда скорости шаров: v01= s0∙

; v1= s1∙

; v2= s2∙

6. Вычислите импульсы шаров до и после взаимодействия.

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

| | | | | | | | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| m1, кг | m2, кг | h, м | t, с | l, м | υ 01, м/с | υ1 , м/с | υ 2 , м/с | p01, кг·м/с | p1, кг·м/с | p2, кг·м/с |
| | | | | | | | | | | |

1. Изучение неупругого столкновения шаров.
1. Поместите на подвесы пластилиновые шары (

). Запишите значения масс шаров в таблицу 1.

2. Отклоните первый шар (

) на угол

. Второй шар (

) находится в положении равновесия. Значение

. запишите в таблицу.

3. Определите скорость первого шара до удара по формуле

(2.5). Результат занесите в таблицу 1.

4. Отпустите шары. Определите значения угла

после удара (за угол отклонения

берется угол, на который отклоняется центр масс системы двух шаров).

5. Определите скорость шаров после удара по формуле (2.5). Результат занесите в таблицу

Проверьте выполнение закона сохранения импульса при неупругом ударе

.
Контрольные вопросы:

1. Что называют импульсом тела?

2. Сформулируйте закон сохранения импульса

3. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?

4. Математическая запись закон сохранения импульса
Вывод:

Лабораторная работа 7

«Измерение влажности воздуха»

Цель работы: определить относительную влажности воздуха в различных атмосферных условиях.

Оборудование: гигрометр психрометрический, психрометрическая таблица, стакан с водой, пипетка, чайник.

Теория

Влажность воздуха - это процентное содержание водяного пара в воздухе. Влажность воздуха можно измерить психрометром.

Относительная влажность воздуха – это отношение парциального давления к давлению насыщенного пара при той же температуре (обычно выраженное в процентах).

Парциальное давление – это давление водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре (абсолютная влажность).

Относительная влажность воздуха находится по психрометрической таблице на пересечении показаний сухого термометра и разности показаний сухого и влажного термометров.

Ход работы

1. Резервуар первого термометра психрометра, обернутый батистом, смочите водой при помощи пипетки.

2. Следите за понижением температуры влажного термометра. Когда понижение температуры прекратится, запишите показания сухого и влажного термометров.

3. Вычислите разность температур сухого и влажного термометров по формуле Δt

= t1-t2.

4. По психрометрической таблице, где по горизонтали показана температура

влажного термометра, а по вертикали – разность температур, определите относительную влажность.

Лабораторная работа 8

«Определение поверхностного натяжения жидкости.»

Теория. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости. Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости самопроизвольно переходит в такое состояние, при котором потенциальная энергия его минимальна, при этом площадь свободной поверхности жидкости сокращается.

Сила, обусловленная взаимодействием молекул жидкости, вызывающая сокращение ее свободной поверхности и направленная по касательной к этой поверхности, называется силой поверхностного натяжения Fпн .

Величина, равная силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения σ или просто поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение находится по формуле:

L-длина границы свободной поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения можно определить различными методами: методом отрыва капель, отрыва рамки, методом подъема воды в капилляре.

Цель работы: научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.

Оборудование: весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

Ход работы.

1. Зажать весы в лапке лабораторного штатива.

2. Привязать к одной из чашек весов нить с подвешенной рамкой и уравновесить весы песком (песок сыпать на лист бумаги, положенный на чашку).

3. Добиться горизонтального положения рамки.

4. Под чашкой установить стакан с дистиллированной водой так, чтобы поверхность воды находилась от рамки на расстоянии 1-2 см.

5. Осторожно опустить рамку рукой так, чтобы она, коснувшись воды, «прилипла» к ней.

6. Очень осторожно добавлять песок до отрыва рамки от поверхности воды.

7. Осушить рамку и вновь уравновесить весы, но уже при помощи гирь. Определить массу гирь: m=…..г=……кг

8. Измерить линейкой периметр рамки: L=….см=…..м

9. Вычислить коэффициент поверхности натяжения воды по формуле:

Учесть, что Fпн=mg, где m - масса гирь, g - ускорение свободного падения.

Fпн = σ=

10. Рассчитать абсолютную ошибку:

11. Рассчитать относительную ошибку:

12. Заполнить таблицу.

| | | | | | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| №п/п | m, кг | g, м/с2 | L, м | Fпн, Н | σ выч, Н/м | σ табл, Н/м | Δσ, Н/м | ε, % |
| | | 9,81 | | | | 72*10-3 | | |

Записать вывод, указав физический смысл измеренной величины и объяснить, почему результат, полученный в работе, отличается от табличной величины.

Ответить на контрольные вопросы

1. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?

2. Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры?

3. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, другой-с добавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

Лабораторная работа №9

«Наблюдение процесса кристаллизации Изучение деформации растяжения».

Цель: Получение монокристалла вещества методом кристаллизации из насыщенного раствора.

Ход выполнения работы:

: Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т.д.) Подойдет и поваренная соль - хлорид натрия.

Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого заполните стеклянную пол-литровую банку наполовину горячей водой. Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор 1-2 мин, чтобы не растворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте раствор через воронку с ватой в чистый термос или другую банку, помещенную в картонную коробку подходящего размера. Между стенками коробки и банкой проложите теплоизоляционный материал вату, тряпки, пенопластовую крошку. Закройте термос или банку крышкой и оставьте раствор медленно остывать 2- 3 ч.

После того как раствор немного остынет, внесите в него затравку -кристаллик соли, подвешенный на нитке. Прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней или даже недель.

Обычно на нитке вырастают несколько кристаллов. Нужно периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.

Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. Изучите полученный кристалл. Сколько дней вы его выращивали?

2. Какова его форма?

3. Какого цвета кристалл; прозрачен он ли нет?

4. Запишите размеры кристалла (высоту, длину, ширину) и его массу.

5. Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл.

6.Все ли кристаллические тела анизотропны?

Лабораторная работа №10

«Изучение теплового расширения твердых тел.»

Цель работы: пронаблюдать на практике тепловое расширение твёрдых тел, научиться производить расчеты линейных и объемных изменений твердых тел при изменении их температуры; учиться применять полученные теоретические знания к решению практических задач и объяснять механизм теплового расширения тел на основе молекулярно-кинетической теории.

Оборудование: 1. Стержень алюминиевый. 2. Деревянный брусок. 3. Булавка с большой головкой и насаженной бумажной стрелкой. 4. Штатив с лапкой и муфтой. 5. Спиртовка со спиртом.6. монетка, дощечка с 2-мя гвоздями.

Теория:

Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров тела и его объема, происходящие при повышении температуры.

Расширение твердого тела вдоль одного его измерения называется линейным.

Величина, показывающая, на какую долю начальной длины, взятой при 00С, увеличивается длина тела от нагревания его на 10С, называется коэффициентом линейного расширения и обозначается через α. α =

Увеличение объема тел при нагревании называется объемным расширением. Объемное расширение характеризуется коэффициентом объемного расширения и обозначается через β. β =

Коэффициент объемного расширения твердого тела равен утроенному коэффициенту линейного расширения, т.е β = 3α.

Ход выполнения работы:

1. Для наблюдения расширения твердых тел, закрепить один конец стержня в лапку штатива, а другой конец плотно прижать сверху к булавке, положенной на деревянный брусок (см. рисунок).

2. Зажечь спиртовку, поднести к стержню и наблюдать за поведением стрелки. Что наблюдали?

3. Убрать спиртовку, снова наблюдать за поведением стрелки. Что наблюдали?

4. Провести наблюдение с холодной и нагретой монеткой. Осторожно!

5. Сделайте вывод

Расчётные задания:

1. Длина медной проволоки при нагревании от 00 до 1000 увеличилась на 0,17м. Определите температурные коэффициенты линейного и объёмного расширения меди, если первоначальная длина проволоки 100м.

2. Стальной стержень при температуре 00 имеет длину 0,2 м. При какой температуре его длина будет 0, 213м?

Контрольные вопросы:

1.Что происходит с телами при охлаждении и расширении?

2.Почему тела расширяются? Что изменяется у тела в процессе расширения?

3.Когда балалайку вынесли из теплого помещения на мороз, ее стальные струны стали более натянуты. Какой вывод можно сделать о различии в тепловом расширении стали и дерева?

4.Почему при пайке применяют легкоплавкие металлы (олово, свинец) и их сплавы?

5.Почему стаканы из толстого стекла лопаются чаще, чем тонкостенные, при наливании в них крутого кипятка?

Лабораторная работа №11

«Изучение особенностей теплового расширения воды»

Цель: изучить на практике особенности теплового расширения воды;

Оборудование: 1 Штатив с лапкой и муфтой. 5. Спиртовка со спиртом. 6. Пробирка с пробкой и стеклянной трубкой. 7. Стакан с водой. 8. Спички, термометр, стакан с холодной водой, чайник с горячей водой (один на всех).

Теория:

Жидкости расширяются значительно сильнее твердых тел. Они также расширяются во всех направлениях. Вследствие большой подвижности молекул жидкость принимает форму сосуда, в котором она находится, причем следует учитывать и тепловое расширение сосуда. Расширение жидкости в трубках также представляет собой объемное расширение. Следовательно, верны формулы объемного расширения.

Если

V1-объем жидкости при температуре t1- м3

V2-объем жидкости при температуре t2- м3

ΔV-изменение объема жидкости-м3

Β-коэффициент объемного расширения (объемный коэффициент теплового расширения),-1/К

ΔV= V1 β Δt; V2= V1(1+ β Δt)

Коэффициент объемного расширения β равен отношению относительного объемного расширения ΔV/V1 к разности температур Δt: β =

Ход выполнения работы:

1. Для наблюдения расширения жидкости пробирку, наполненную водой и плотно закрытую пробкой с трубкой, зажать в лапке штатива и подставить под нее спиртовку (или опустить в горячую воду). Осторожно!

5. Зажечь спиртовку, наблюдать за изменением уровня воды в трубке. Что наблюдали? Почему уровень сначала опустился?

6. Убрать спиртовку, наблюдать за изменением уровня воды в трубке. Что наблюдали?

7. В одинаковые колбы нальем: в одну — воду, а в другую — такой же объем спирта. Колбы закроем пробками с трубками. Начальные уровни воды и спирта в трубках отметим резиновыми кольцами. Поставим колбы в емкость с горячей водой. Уровень воды в трубках станет выше. Вода и спирт при нагревании расширяются. Но уровень в трубке колбы со спиртом выше. Значит, спирт расширяется больше.

Вывод: Следовательно, тепловое расширение разных жидкостей, как и твердых веществ, неодинаково.

9. Решите задачи:

А) Какой объём имеет нефть при 00С, если при температуре 200С её объём равен 65м3?

Б) Масса 1л спирта при 00С равна 0,8кг. Определите плотность спирта при температуре 150С.

Контрольные вопросы:

1. Что называют тепловым расширением тел?

2. Приведите примеры теплового расширения жидкостей, газов.

3. Что такое коэффициент объёмного расширения?

Лабораторная работа №12

«Изучение закона Ома для участка цепи, последовательного и параллельного соединения проводников.»

1. Изучение закона Ома для участка цепи

Цель: установить связь между силой тока, напряжением и сопротивлением на участке цепи.

Оборудование: источник питания, вольтметр, амперметр, резисторы, ключ, соединительные провода.

Теория:

Между тремя электрическими величинами - силой тока, напряжением, сопротивлением, существует простое, но очень важное соотношение, называемое «Законом Ома для участка цепи». Его открыл в 1827г немецкий учёный Георг Ом. Закон Ома один из основных законов электродинамики. Его знание необходимо для понимания разнообразных процессов, протекающих в электрических цепях.

Вопросы для самоконтроля

1)Дайте краткую характеристику физическим величинам:

силе тока, напряжению, сопротивлению.

2) Вспомните:

а) Как измерить силу тока на участке цепи?

б) Как измерить напряжение на участке цепи?

в) Как включают в цепь амперметр и вольтметр?

Ход выполнения работы:

1)Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 1), используя резистор R сопротивлением 6 Ом

2) Включите цепь, снимите показания измерительных приборов и занесите в таблицу.

№опыта

Сопротивление R, Ом

Напряжение

U,B

Сила тока

I,A

U/R

B/Ом,A

1

2

3)Соберите цепь по схеме (рисунок 2), используя 2 резистора по 6 Ом. Снимите показания приборов и занесите в таблицу.

4). Для каждого случая вычислите отношение напряжения к сопротивлению участка цепи

5) Для каждого опыта сравните вычисленное отношение и измеренную силу тока I.

6)Сделайте вывод, запишите его словесно и математически

Контрольные вопросы:

1. Зависит ли сопротивление проводника от силы тока и напряжения?

2. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

3. Что такое удельное сопротивление проводника?

4. Вольтамперная характеристика проводника. Что это такое?

2. Изучение последовательного и параллельного соединения проводников

Цель работы: проверить справедливость законов последовательного и параллельного соединения проводников.

Оборудование: резистор R1 – это проволочная спираль. R2 – это лампочка.

Ход выполнения работы:

Задание 1. Изучение последовательного соединения.

1. Соберите цепь по рисунку ниже. Вольтметр присоедините к точкам N и К цепи. Он в этом случае покажет напряжение на резисторе и лампочке вместе (Uобщ). Фото собранной цепи показано на фотографии ниже. Замкните цепь и запишите в таблицу показания силы тока I и Uобщ. Цепь разомкните и покажите её преподавателю.

2. Подключите вольтметр к точкам N и S цепи и измерьте напряжение U1 на резисторе R1.

3. Подключите вольтметр к точкам S и К цепи и измерьте напряжение U2 на лампочке.

4. По формулам R1=U1/I, R2=U2/I, Rобщ=Uобщ/I подсчитайте сопротивления резистора, лампочки, участка, включающего резистор и лампочку. Результаты округляйте до десятых.

5. Измеренные и подсчитанные значения занесите в таблицу.

6. Сделайте устно вывод, подтверждаются ли опытом формулы:
Uобщ= U1+U2 ; Rобщ= R1+R2

I,
А

U1,
В

U2,
В

Uобщ,
В

R1,
Ом

R2,
Ом

Rобщ, Ом

U1+U2, В

R1+R2, Ом

Задание 2. Изучение параллельного соединения.

1. Соберите цепь по рисунку ниже. Фото собранной цепи показано на фотографии ниже. Сопротивление реостата сделайте максимальным. Замкните цепь и запишите в таблицу показания силы тока Iобщ и U. Цепь разомкните и покажите её преподавателю.

2. Отсоедините вольтметр, а амперметр присоедините в ветвь с резистором. Сопротивление реостата пусть остаётся максимальным. Запишите в таблицу значение силы тока I1, протекающей через резистор R1. Схема цепи смотрите на рисунке 2.

1. Амперметр присоедините в ветвь с лампочкой. Запишите в таблицу значение силы тока

I2, протекающей через лампочку. Схема цепи смотрите на фотографии 2.

4. По формулам R1=U/I1, R2=U/I2, Rобщ=U/Iобщ подсчитайте сопротивления резистора, лампочки, участка, включающего резистор и лампочку. Результаты округляйте до десятых.

5. Измеренные и подсчитанные значения занесите в таблицу.

6. Сделайте вывод, подтверждаются ли опытом формулы?
Iобщ= I1+ I2 ; Rобщ=

U,
В

I1,
А

I2,
А

Iобщ,
А

R1,
Ом

R2,
Ом

Rобщ, Ом

I1+I2,
А

Контрольные вопросы:

1.При последовательном соединении проводников общее значение силы тока...

А. Равно сумме сил токов на отдельных проводниках.

Б. Имеет одно и тоже значение.

В. Равно сумме обратных величин сил токов на отдельных проводниках

Г. Среди ответов нет верного.

2. При параллельном соединении проводников общее напряжение на участке цепи...

А. Больше, чем напряжение на отдельных проводниках.

Б. Одинаково на всех проводниках.

В. Равно сумме напряжений на отдельных проводниках.

Г. Среди ответов нет верного.

3. Чему равно общее сопротивление трех резисторов, соединенных последовательно, если их сопротивления равны R 1 = 24 Ом, R 2 = 3 Ом, R 3 = 4 Ом?

А. 31 Ом. В. 2 Ом. Б. 1\31 Ом. Г. 4 Ом.

4. Каково общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов, если их сопротивления равны R1 = 8 Ом, R 2 = 2 Ом?

А. 8 Ом. В. 1/3 Ом.

Б. 10 Ом. Г. 1,6 Ом.

5. Поставить соответствие между физическими величинами и единицами измерений физических величин:

а) напряжение ; 1.Ом;

б) сопротивление; 2.Джоуль;

в) сила тока. 3.Вольт;

4.Кулон;

5.Ампер.

Лабораторная работа № 13

«Изучение закона Ома для полной цепи.»

1. Изучение закона Ома для полной цепи

Цель урока: знать закон Ома для полной цепи, уметь измерять ЭДС, знать, что такое внутреннее сопротивление;

Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, ключ, реостат, соединительные провода, калькулятор.

Ход выполнения работы:

А) Измерить ЭДС (показания вольтметра при разомкнутой цепи)- ε

Б) Вычислить внутреннее сопротивление

ε=IR+Ir ε =U+Ir r = (ε -U)/I

U1= I1= r =

Увеличиваем реостатом силу тока и измеряем напряжение.

U2 = I2=

Сделайте выводы.

Контрольные вопросы:

1. Какова физическая суть электрического сопротивления?

2. Какова роль источника тока в электрической цепи?

3. Каков физический смысл ЭДС?

4. Соединить на короткое время вольтметр с источником электрической энергии, соблюдая полярность. Сравнить его показания с вычисленным по результатам опыта.

5. От чего зависит напряжение на зажимах источника тока?

Лабораторная работа №14.

«Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника напряжения.»

Цель: Опытным путём определить Э.Д.С. источника тока (ε), его внутреннее сопротивление (r).

Теория: Для поддержания тока в проводнике необходимо, чтобы напряжение на его концах было неизменным. Для этого используется источник тока. Разность потенциалов (напряжение) на его полюсах образуется вследствие разделения зарядов на положительные и отрицательные. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние силы (не электрического происхождения). Величина, измеряемая работой, совершенной сторонними силами при перемещении единичного электрического заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока (ЭДС) и выражается в вольтах. Энергия, запасенная в источнике тока, расходуется на работу по перемещению заряда в цепи с внешними сопротивлениями.

Оборудование:

1. Источник электрической энергии.

2. Реостат. 3. Амперметр. 4. Вольтметр.

5. Ключ. 6. Соединительные провода

Ход выполнения работы:

1.Составитьэлектрическую цепь по схеме. 2. Снять показания амперметра и вольтметра, занести их в таблицу.

3. Изменяя сопротивление цепи при помощи реостата.

Получить новые показания амперметра и вольтметра. Результаты измерений занести в таблицу.

4. Вычислить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

ε 1= U1+I1r;

Номер опыта

Сила тока

Направление на внешней части цепи U,B

ЭДС ε,B

Внутреннее сопротивление r, Ом

№1

5.Сделайте вывод

Контрольные вопросы:

1. Определите сопротивление внешней части цепи, пользуясь результатами произведённых измерений.

2. Если в изображенной на рисунке цепи одна из лампочек перегорит, то показания амперметра:

1. Увеличится

2.Уменьшится

3.Не изменится

Лабораторная работа №15.

«Определение температуры нити лампы накаливания»

Цель работы: определить температуру нити лампы накаливания по вольтамперной характеристике.

Оборудование: лампа 6,3 В, амперметр, вольтметр (учебные), реостат (100 Ом), ключ, провода, монтажная панель.

Теория:

Температуру нити лампы накаливания можно узнать, пользуясь зависимостью сопротивления от температуры: Rt = R0(1+at). Для этого, измерив предварительно сопротивление нити лампы в холодном состоянии тестером, снять вольтамперную характеристику лампы. По найденным значениям силы тока и напряжения найти сопротивление нити и её температуру. Однако необходимо учесть, что сопротивление металлов зависит от температуры не совсем линейно. Особенно это становится заметно при больших перепадах температуры (как в данном случае). Поэтому, при измерении сопротивления в холодном состоянии выбирается a1 = 5*10 - 3 К-1, а в горячем a2 = 5,8*10 – 3 К-1.

Ход выполнения работы:

1.Измерьте сопротивление нити лампы в холодном состоянии с помощью тестера. Это даст возможность вычислить сопротивление нити при нуле градусов Цельсия. Для вычисления воспользуйтесь значением термического коэффициента a1.

2. Соберите цепь согласно схеме.

3.Снимите ВАХ, перемещая движок реостата (минимум 10 замеров). Результаты занесите в таблицу.

4.Вычислите сопротивление и температуру для каждого замера, используя значением термического коэффициента a2 и вычисленным R0.

5. Постройте ВАХ и зависимость R = f (t).

6. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Чем объясняется зависимость электрического сопротивления металлов от температуры?

2. Какова физическая суть электрического сопротивления?

3. Какова роль источника тока в электрической цепи?

4. Каков физический смысл ЭДС?

5. Соединить на короткое время вольтметр с источником электрической энергии, соблюдая полярность. Сравнить его показания с вычисленным по результатам опыта.

6.От чего зависит напряжение на зажимах источника тока?

7.Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Лабораторная работа №16.

«Определение коэффициента полезного действия электрического чайника»

Цель: определить коэффициента полезного действия электрического чайника.

Приборы и материалы:

1) электрический чайник 2) источник электрического тока (розетка квартирной электропроводки), 3) водопроводная вода, 4) термометр, 5) часы с секундной стрелкой (секундомер), 6) таблица (справочник по физике), 7) калькулятор.

Ход выполнения работы:

Электрический чайник отключен от электрической сети. Берем в руки пустой чайник, переворачиваем его, изучаем паспорт чайника, записываем значение мощности нагревательного элемента

1) Открываем крышку чайника, наливаем в него воду из крана объемом 1 литр (1 килограмм).

2) Термометр помещаем в чайник с водой.

3) Измеряем температуру воды в чайнике.

4) Вынимаем термометр из воды.

5) Плотно закрываем крышку чайника.

6) Ставим чайник на платформу.

7) Включаем чайник и засекаем время по часам. Вода в чайнике нагревается. Следим за показаниями часов.

8) Отмечаем момент автоматического отключения чайника (момент закипания воды).

9) Вычисляем промежуток времени, в течение которого нагревалась вода от начальной температуры до кипения.

10) Осторожно снимаем с платформы чайник с горячей водой. Выливаем воду из чайника в раковину. Рассчитываем работу электрического тока по формуле А = Р t, где А – работа электрического тока. Р – электрическая мощность нагревательного прибора, t – промежуток времени, в течение которого нагревается вода. Вычисляем количество теплоты по формуле Q = cm (t2°-t1°), где с – удельная теплоёмкость воды, m – масса воды, t2° = 100 °C – температура кипения воды, t1° – начальная температура воды (измеряется термометром). Рассчитываем коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника по формуле.

Контрольные вопросы:

1.По каким формулам определяют работу тока?

2.Кем и когда был открыт закон Джоуля – Ленца?

3.Как формулируется и записывается закон Джоуля – Ленца?

4.В каких единицах измеряется работа тока?

5.Где используется тепловое действие электрического тока?

Лабораторная работа №17.

«Изучение явления электромагнитной индукции.»

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции

Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный, источник питания, катушка с железным сердечником, реостат, ключ, провода соединительные.

Указания к работе:

1. Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра

2.Наблюдая за показаниями миллиамперметра, подводите один из полюсов магнита к катушке, потом на несколько секунд остановите магнит, а затем вновь приближайте его к катушке, вдвигая в нее (рис.1). Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки; во время его остановки.

3.Запишите, менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения магнита;

во время его остановки.

4. На основании ваших ответов на предыдущий вопрос сделайте и запишите о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

5. Почему при приближении магнита к катушке магнитный поток, пронизывающий эту катушку, менялся?

6. О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра. Проверьте, одинаковым или различным будет направление индукционного тока в катушке при приближении к ней и удалении от нее одного и того же полюса магнита.

7. Повторите тот же опыт, но при большей скорости движения магнита, чем в первом случае.

При большей или меньшей скорости движения магнита относительно катушки магнитный поток Ф, пронизывающий эту катушку, менялся быстрее?

При быстром или медленном изменение магнитного потока сквозь катушку в ней возникал больший по модулю ток?

На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего эту катушку.

8Соберите установку для опыта по рисунку 1.

Рис.1

9. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях:

а) при замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2;

б) при протекании через катушку 2 постоянного тока;

в) при увеличении и уменьшении силы тока, протекающего через катушку 2, путём перемещения в соответствующую сторону движка реостата

10. В каких из перечисленных в пункте 9 случаев меняется магнитный поток, пронизывающий катушку 1? Почему он меняется?

11.Сделайте выводы.

Контрольные вопросы:

1. Дать определение явления электромагнитной индукции?

2. Как читается правило Ленца? Как пользоваться правилом Ленца?

3. В чем отличие силы Ампера от силы Лоренца?

4. Сформулируйте правило буравчика для витка с током.

5. Совершает или не совершает силы Лоренца работу при движении заряда в магнитном поле?

Лабораторная работа №18

«Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного) маятника от длины нити (или массы груза)»

Цель работы: выяснить, как зависит период свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.

Оборудование: штатив, груз, нить, часы с секундной стрелкой, линейка.

Ход выполнения работы:

1.Установить штатив с держателем на край стола. Укрепить с помощью муфты лапку и подвести к ней груз на нити.

1. Измерить линейкой длину нити маятника (l),

2. Отклонить груз в сторону на 10 см. и отпустить.

3. Посчитать число полных колебаний (N) за время (t).

4. Вычислить период колебаний по формуле: T=t/N

5. Опыт повторить несколько раз меняя длину нити маятника.

6. Результаты измерений занести в таблицу

| | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| № опыта | l,м | t, с | N | Т,с |
| 1 | | | | |
| 2 | | | | |
| 3 | | | | |

8.Сделать вывод

Контрольные вопросы

1. Изменится ли период колебания маятника при перенесении с Земли на Луну?

2. Можно ли при определении периода ограничиться двумя, тремя, десятью колебаниями? В каком случае период будет определяться более точно?

3. Где применяется маятник?

Лабораторная работа № 19

«Индуктивные и емкостное сопротивления в цепи переменного тока»

Цель: научиться вычислять индуктивность катушки по её сопротивлению переменному току и сделать вывод на основе экспериментальных данных.

Оборудование: катушка индуктивности, миллиамперметр переменного тока, вольтметр переменного тока, звуковой генератора, соединительные провода.

Краткая теория: Катушка, включенная в цепь переменного тока, кроме активного сопротивления R, создаёт дополнительное индуктивное сопротивление XL

Числовое значение индуктивного сопротивления пропорционально частоте колебаний v и индуктивности L:

XL= 2πvL

Если пренебречь активным сопротивлением катушки, её индуктивное сопротивление можно определить по закону Ома для участка цепи:

XL=

I – сила переменного тока в катушке;

U – напряжение на катушке

Ход выполнения работы:

1. Соберите электрическую цепь по схеме. Катушку возьмите с сердечником внутри.

2. Измерьте силу тока в катушке и напряжение на ней при частоте 1000Гц.

3. По формуле XL =

вычислите индуктивное сопротивление катушки и вычислите значение индуктивности катушки L, используя формулу: XL=2πvL

4.Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу

v, Гц

Среда в катушке

U,B

I,103 A

L, Гн

Вывод

1000

со стержнем

без стержня

4. Повторите опыт, выполняя указанные в пунктах 2 и 3 действия, используя катушку без стержня.

5. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод о том, как индуктивность катушки зависит от наличия в ней сердечника. Ответьте почему?

6. Контрольные вопросы:

1. Что называется индуктивностью проводника?

2. Что называют самоиндукцией?

3. Что принимают за единицу индуктивности в СИ?

4. Чему равна ЭДС самоиндукции?

2.Ёмкостное сопротивления цепи переменного тока

Цель: опытным путём установить зависимость силы тока от электроемкости конденсатора

Оборудование: источник переменного напряжения, конденсаторы различной емкости, амперметр для переменного тока, реостат, соединительные провода

Теория:

Конденсатор оказывает переменному току сопротивление, которое называется ёмкостным и определяется формулой:

Xc=

Где Xc – ёмкостное сопротивление;

v - частота тока

С – емкость конденсатора;

Сила тока в цепи определяется по формуле:

I=

Ход выполнения работы:

1.Соберите электрическую цепь по схеме.

1). Определите цену деления шкалы амперметра.

2). Включайте в электрическую цепь конденсаторы различных емкостей, и каждый раз снимайте показания амперметра

3). Результаты измерений занесите в таблицу.

2.Сделайте вывод о том, как зависит сила тока от электроемкости конденсатора, при неизменной частоте переменного тока.

Контрольные вопросы:

1. Конденсатор в переводе – сгуститель. По какой причине прибору дано такое странное название?

2. В чем сущность указанного метода определения емкости конденсатора?

3. Прочесть так: емкость конденсатора прямо пропорциональна его заряду и обратно пропорциональна напряжению между его обкладками?

4. Почему емкость конденсатора постоянна?

5. От чего и как зависит емкость простейшего конденсатора? Запишите формулу этой емкости.

Лабораторная работа №20

«Изучение изображения предметов в тонкой линзе.»

1. Изучение изображения предметов в тонкой линзе.

Цель работы: научиться получать различные изображения при помощи собирающей линзы.

Теория.

Вы знаете, что пучок параллельных лучей света после преломления их линзой собирается в ее фокусе.

Ход выполнения работы:

Воспользуйтесь этим фактом для приблизительного определения фокусного расстояния линзы, используя в качестве источника параллельных лучей света удаленное окно.

Пример выполнения работы:

Вывод:

1. Когда источник света находится между линзой и ее фокусом его изображение увеличенное, мнимое и прямое находится с той же стороны линзы что и источник света; по мере удаления источника света на этом отрезке от линзы, увеличивается его изображение.

2. Когда источник света находится в фокусе линзы, его изображение отсутствует.

3. Когда источник света находится между фокусом и двойным фокусом линзы, его изображение становится действительным и перевернутым (увеличенным) изображением. Оно уменьшается по мере приближения источника света к двойному фокусу линзы.

4. Изображение источника света, находящегося в двойном фокусе линзы, становится изображением, равным по размеру источнику света, и находится в двойном фокусе линзы по другую сторону линзы.

5. При увеличении расстояния от источника света до линзы (d > 2F) изображение источника света уменьшается, оставаясь действительным и перевернутым, и приближаясь к фокусу линзы. Это всего лишь уточненный способ определения фокусного расстояния линзы.

Контрольные вопросы:

1.Какие законы лежат в основе геометрической оптики?

2. В однородной прозрачной среде свет распространяется ….(прямолинейно ).
3. Скорость света в вакууме….(3·10 8м/с).
4. При переходе из вакуума в среду скорость света…(уменьшается в n раз).
5. На границе раздела двух сред свет частично….(отражается и преломляется).
6. При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную среду наблюдается явление …(полного отражения).
7. Луч света падает на поверхность зеркала под углом 30° к горизонту, то угол отражения равен…….(60°).
8. Линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны называется…..(световой луч).
9. Человек стоял перед плоским зеркалом, затем отошел от него на расстояние 1м. При этом расстояние между человеком и его изображением увеличилось на ……( на 2м).
10. Запишите закон преломления света…

Лабораторная работа № 21

«Изучение интерференции и дифракции света.»

Цель работы: наблюдение интерференции и дифракции света.

Приборы и материалы: пластины стеклянные-2шт., лампа с прямой нитью накала, штангенциркуль.

Ход выполнения работы:

Наблюдение интерференции

1. Стеклянные пластины тщательно протереть, сложить вместе и сжать пальцами.

2. Рассмотреть пластины в отраженном свете на темном фоне (располагать их надо так, чтобы на поверхности стекла не образовывались слишком яркие блики от окон или от белых стен).

3. В отдельных местах соприкосновения пластин наблюдать яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы.

4. Заметить изменения формы и расположения полученных интерференционных полос с изменением нажима.

5. Попытаться увидеть интерференционную картину в проходящем свете. Наблюдение дифракции

1. Установить между губками штангенциркуля щель шириной 0.5 мм.

2. Приставить щель вплотную к глазу, расположив её вертикально.

3. Смотря сквозь щель на вертикально расположенную светящуюся нить лампы, наблюдать по обе стороны нити радужные полосы

4. Изменяя ширину щели от 0.5 до 0.8 мм, заметить, как это влияет на дифракционные спектры.

Сделайте вывод

Контрольные вопросы:

1. Какое физическое явление называют дифракцией? Каким волновым процессам оно свойственно.

2. Кто разработал теорию дифракции?

3. Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а максимум высших порядков набор цветных полос?

4. Какое физическое явление называют интерференция? Каким волновым процессам оно свойственно.

Лабораторная работа №22

«Градуировка спектроскопа и определение длины волны.»

Цель: проградуировать спектроскоп и определить длины волн спектральных линий.

Оборудование: спектроскоп двухтрубный с микрометрическим винтом; трубки спектральные; прибор для зажигания спектральных трубок «Спектр-1».

Ход выполнения работы.

Задание 1.

Получение градуировочной кривой спектроскопа.

1. Ознакомьтесь с устройством спектроскопа.

2. Прибор «Спектр-1» с находящейся внутри него газоразрядной трубкой подключите к источнику питания с напряжением 6 В и включите источник в сеть.

3. Расположите щель коллиматора вплотную к газоразрядной трубке. Настройте окуляр на резкость и, вращая микрометрический винт, постарайтесь постепенно увидеть все области спектра.

4. С помощью винта переместите зрительную трубу вправо так, чтобы в поле зрения появилась крайняя красная линия. Совместите изображение нити с этой линией и запишите показание микрометра в таблицу

Задание 2. Измерение длин волн, соответствующих спектральным линиям разреженных газов.

1. Замените газоразрядную трубку и настройте спектроскоп для наблюдения нового спектра.

2. Подготовьте новую таблицу и занесите в нее показания микрометрического винта, соответствующие цветам спектральных линий.

3. По полученной Вами градировочной кривой определите длины волн наблюдаемых линий. С помощью таблиц, данных в приложении к работе, найдите химический элемент, которому принадлежат эти линии.

4. Рассчитайте погрешность полученных значений длин волн.

5.Вывод.

Контрольные вопросы

1. Что такое спектр излучения? Какие виды спектров излучения Вы знаете? 2.

2. Что такое спектр поглощения? Как можно получить спектр поглощения?

3. Что такое спектральный анализ? Где применяют спектральный анализ?

4. Что представляют собой приборы для изучения спектров? В чем отличие спектрометра (или спектрографа) от спектроскопа? спектроскопа?

5. В чем состоит различие между спектрами, полученными с помощью призмы и с помощью дифракционной решетки?