5. Темы практических занятий

№№ и названия разделов и тем

Цель и содержание лабораторной работы

Результаты лабораторной работы^{1, 2}

Лабораторная работа № 0: Измерение физических величин

Раздел 1. Физические основы механики.

Тема 2. Кинематика.

Ознакомление с измерительными приборами, с погрешностями измерений, с классификацией погрешностей, методами округления величин, правильной записью результатов измерений и выводов.

При помощи штангенциркуля, микрометра, секундомера и линейки измеряются геометрические характеристики объектов различных формы и размера, расчет средней величины, абсолютной погрешности отдельного измерения и ее среднего значения, относительной погрешности.

Лабораторная работа № 1: Определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу Стокса

Раздел 1. Физические основы механики.

Тема 3. Динамика материальной точки.

Используя стеклянный цилиндр с жидкостью (глицерин), свинцовые шарики, микрометр, секундомер и линейку, определить коэффициент вязкого трения жидкости.

При помощи микрометра измерить средний диаметр шарика, при помощи секундомера определить время его падения между метками, рассчитать коэффициент вязкого трения жидкости.

Вспомнить понятие градиента, уметь показать направление этого вектора.

Лабораторная работа № 2: Изучение законов вращательного движения твердого тела на маятнике Обербека

Раздел 1. Физические основы механики.

Тема 5. Динамика вращательного движения твердого тела.

Используя маятник Обербека, грузы, штангенциркуль, миллиметровую линейку и секундомер, изучить законы вращательного движения твердого тела.

Зная определения моментов, уметь записать их в общем виде; используя векторное произведение, найти величину и направление моментов силы и импульса. Используя основной закон динамики для поступательного и вращательного движения тела, получить соотношения, предложенные в работе.

Лабораторная работа № 3: Изучение свободных колебаний пружинного маятника

Раздел 2. Колебания и волны.

Тема 6. Колебательное движение.

Изучить свободные незатухающие и затухающие колебания пружинного маятника, укрепленного на штативе, используя грузы, линейку, секундомер, стакан с водой.

Изучение и анализ характеристик колебательного движения. Вывод, решение и анализ диф. уравнения 2-го порядка с постоянными коэффициентами (как для свободных колебаний в отсутствие трения, так и при его наличии).

Лабораторная работа № 4: Определение ускорения свободного падения с помощью физического маятника

Раздел 2. Колебания и волны.

Тема 8. Движение под действием упругих и квазиупругих сил.

Изучение законов вращательного движения твердого тела. При помощи физического маятника, секундомера и линейки определить ускорение свободного падения.

Вывод и решение диф. уравнение 2-го порядка с постоянными коэффициентами в случае колебаний физического маятника. По приведенной длине физического маятника провести расчет ускорения свободного падения.

Лабораторная работа № 5: Определение скорости звука методом стоячих волн

Раздел 2. Колебания и волны.

Тема 10. Волны.

Используя генератор звуковых колебаний, осциллограф, трубу с телефоном, подвижным поршнем и связанным с ним микрофоном, получить стоячие волны для расчета скорости звука.

Для заданных значений частоты генератора измерить скорость распространения звука в воздухе, вычислить среднее значение скорости и погрешности. Полученные результаты сравнить с известным значением скорости.

Лабораторная работа № 6: Определение отношения теплоемкостей газов методом адиабатического расширения

Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика.

Тема 12. Осн. понятия термодинамики.

Используя стеклянный баллон, герметично закрытый пробкой, манометр и насос, определить отношение теплоемкостей газов.

По результатам измерений и расчетов получить соотношение удельных теплоемкостей для воздуха, сравнить полученное значение с табличными данными. При выводе уравнений уметь пользоваться разложением в ряд Тейлора.

Лабораторная работа № 7: Определение удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления сплава Вуда

Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика.

Тема 12. Основные понятия термодинамики.

Используются источник тока, термостат с сосудом, внутри которого находится сплав Вуда с нагревателем и термопарой, амперметр и вольтметр для измерения мощности нагревателя, числовой вольтметр; секундомер.

Изменяя мощность нагревателя провести измерения температуры сплава. Построить график изменения температуры и убедиться, что во время плавления температура тела остается постоянной (вся подводимая энергия тратится на разрушение кристалла). Вычислить теплоемкость и удельную теплоту плавления.

Лабораторная работа № 8: Исследование химических источников тока

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 18. Постоянный электрический ток.

Используя аккумулятор, ключ, миллиамперметр, магазин сопротивлений, соединительные провода, исследовать источник постоянного тока (щелочной аккумулятор).

Собрать электрическую цепь, провести измерения и вычисления ЭДС, мощности, внутреннего сопротивления, КПД источника тока. Результаты представить в виде отчета по лабораторной работе.

Лабораторная работа №9: Измерение сопротивлений при помощи мостовой схемы

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 18. Постоянный электрический ток.

Ознакомиться с правилами соединения резисторов, с правилами Кирхгофа. Даны источник постоянного тока, три магазина сопротивлений, два резистора с неизвестными сопротивлениями, нуль-гальванометр, ключ.

Собрать электрическую цепь, измерить сопротивление каждого из резисторов, измерить сопротивление двух резисторов, соединенных последовательно и соединенных параллельно. Результаты измерений сравнить с расчетами. Результаты представить в виде отчета по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 10: Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 19. магнитное поле постоянного тока.

Измерение напряженности магнитного поля при помощи тангенс-гальвано-метра. Имеются: источник постоянного тока, миллиамперметр, реостат, переключатель и соединительные провода.

Собрать электрическую цепь. Провести измерения угла отклонения магнитной стрелки при изменении силы тока для заданного его направления. Повторить измерения при другом направлении тока. Провести расчеты с указанием единиц измерения. Результаты представить в виде отчета по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 11: Определение коэффициента самоиндукции катушки

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 22. электромагнитная индукция.

Ознакомление с электромагнитной индукцией; определение коэффициента самоиндукции катушки индуктивности в отсутствие и при наличии сердечника (дано: катушка, сердечник, вольтметр, амперметр, реостат, источник перем. тока).

Собрать электрическую цепь. Изменяя силу тока в цепи, измерить падение напряжения на катушке без сердечника, то же проделать с сердечником. Рассчитать индуктивность для обоих случаев, сравнить результаты. Опыты повторить для катушки с другим количеством витков. Результаты представить в виде отчета по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 12: Емкость в цепи переменного тока

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 24. переменный ток.

Изучение законов переменного тока при наличии батареи конденсаторов, переменного сопротивления, осциллографа, источника переменного тока, амперметра и вольтметра.

Собрать электрическую цепь в соответствии с конкретным заданием. Провести измерения; с экрана осциллографа сделать зарисовки фазовых соотношений для разных схем соединения. Результаты представить в виде отчета по лабораторной работе.

Лабораторная работа № 13: Изучение зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 24. переменный ток.

Дано: исследуемые образцы, термостат, термометр, магазины сопротивлений, гальванометр, источник постоянного тока, ключ, электронагреватель. Определение зависимости сопротивления металлов и температурного коэффициента сопротивления (Зад.1) и зависимости сопротивления полупроводника (Зад.2) от температуры.

Зад.1. Исследуемый образец представляет собой медную проволоку, помещенную в пробирку с глицерином. Образец поместить в колбу с водой (термостат), которую помещается на плитку. Для измерения температуры используется термометр.

Зад.2. Используя ту же установку, измерить сопротивление полупроводникового прибора при нагревании (от комнатной температуры до 90°С) через каждые 10°С. По данным опытов построить графики.

Лабораторная работа № 14: Исследование полупроводниковых выпрямителей

Раздел 4. Электричество и магнетизм.

Тема 24. переменный ток.

Медно-закисный выпрямитель состоит из контактного электрода (цинковая или алюминиевая пластинка), полупроводника (слой закиси меди), медного электрода. Выпрямление происходит на границе слоя закиси меди и медного электрода, где образуется p–n переход.

Собрать схему, используя медно-закисный выпрямитель, миллиамперметр, вольтметр, реостат, переключатель, источник тока и микроамперметр. Повести измерения. Построить вольтамперную характеристику выпрямителя (график зависимости I от U), определить коэффициент выпрямления.

Лабораторная работа № 19: Исследование фотоэлементов

Раздел 6. Атомная и ядерная физика.

Тема 30. Волновая природа материи.

Принадлежности: экспериментальная установка (описание прилагается), позволяющая задавать требуемую освещенность фотоэлементов, люксметр, вольтметр и амперметр.

Построить вольтамперные кривые для двух различных фотоэлементов при нескольких значениях освещенности (для измерения освещенности использовать люксметр). Построить зависимости тока насыщения от освещенности.

Лабораторная работа № 20: Определение постоянной Ридберга

Раздел 6. Атомная и ядерная физика.

Тема 31. Атомная физика.

Принадлежности: монохроматор УМ-2 (по прилагаемой инструкции ознакомиться с устройством и принципом работы монохроматора), ртутная лампа, водородная трубка.

Используя ртутную лампу, провести градуировку барабана монохроматора и построить градуировочную кривую. Установив водородную трубку, определить для ярко выраженных линий длину волны, для каждой из них вычислить постоянную Ридберга; вычислить массу электрона.