Основы мкт и термодинамики

Цель работы: Изучить методику и отработать технику демонстрационных опытов по теме.

Подготовка к работе (дома)

1. Повторите по школьным учебникам 7 и 10 классов следующие вопросы: строение вещества, молекулы, диффузия, взаимное притяжение и отталкивание молекул, три состояния вещества, основы МКТ, идеальный газ, уравнение состояния идеального газа, изопроцессы, работа в термодинамике, поверхностное натяжение [3,5,7].

2. Изучите устройство и правила эксплуатации (1,2,10):

- манометра открытого жидкостного

- прибора для изучения газовых законов

- воздушного огнива

- динамометра типа ДПН.

Заполните таблицу 1.

3. Познакомьтесь с описанием демонстраций по теме.

Заполните графы 1-3 таблицы 3:

1. Расширение тел при нагревании [3, с. 16-17]. Демонстрацию по расширению газов выполните с имеющимся оборудованием.

2. Диффузия газов и жидкостей [1, с. 67].

3. Сцепление свинцовых цилиндров [1, с. 69].

4. Модель опыта Штерна (см. рисунок).

В одном из отверстий диска, установленного по уровню, за­крепляют трубку с желобком для пуска шарика так, чтобы конец желобка совпал с осью вращения диска. Затем вылеп­ливают из пластилина узкую полоску и укладывают ее по краю диска против желобка. Вдоль полоски втыкают ряд спичек так, чтобы расстояния между ними были немного меньше диаметра шарика. Пускают из центра диска шарик и замечают место, куда он попадает на барьере. Затем приводят диск в равномерное вращение с определенным числом оборотов в секунду, которое отмечают по тахометру, и снова пускают шарик. Останавливают диск и убеждаются, что теперь шарик попал в другое место барьера.

Очевидно, расстояние s, на которое сместился в этом опыте шарик, и радиус r диска можно измерить непосредственно; скорость υ вращения диска на его ободе легко вычислить, зная радиус и число оборотов в секунду. Отсюда можно определить и скорость и движения шарика вдоль радиуса диска, считая это движение равномерным. Так как время движения шарика по радиусу и время поворота диска на расстояние смещения равны между собой, то можно вычислить

скорость шарика.

5. Статистическая закономерность распределения. Опыт выполняют с доской Гальтона.

В воронку вертикально расположенного прибора сначала опускают какой-либо один шарик и наблюдают, как, падая, он сталкивается со многими гвоздями и совершенно случайно попадает в тот или иной отсек. Затем по­очередно пускают еще 2—3 шарика и убеждаются, что, несмотря на одинаковые условия, эти одиночные шарики попадают совсем в другие, случайные отсеки. Наконец, в воронку всыпают горсть одинаковых шариков и предоставляют им возможность поочередно падать в отсеки сквозь заслон гвоздей. Делают вывод.

6. Изотермический процесс [1, с. 130].

7. Изменение температуры воздуха при адиабатном расширении, сжатии.

Для демонстрации адиабатного расширения воспользуйтесь толстостенной склянкой с пробкой и шлангом. Подсоедините ее к насосу, нагнетайте воздух. Наблюдайте, что произойдет при вылете трубки из склянки. Сделайте вывод.

Для демонстрации адиабатного сжатия воспользуйтесь воздушным огнивом: резким, но не очень сильным нажимом руки вгоните поршень внутрь цилиндра. Сделайте вывод. После демонстрации продуйте цилиндр.

8. Измерение силы поверхностного натяжения [1, с. 134].

Задания для выполнения в лаборатории

Задание 1. Используя имеющееся оборудование, выполните демонстрации. Результаты опытов и наблюдений занесите в графу 4 таблицы 3. Не забывайте о выполнении требований, предъявляемых к демонстрационному эксперименту.

Задание 2. Ответьте на контрольные вопросы:

1. Каким образом продемонстрировать динамику процесса диффузии жидкостей?

2. Как показать учащимся 7 класса, что все вещества состоят из молекул?

3. Как продемонстрировать закон Гей-Люссака, используя прибор для демонстрации газовых законов? Сделайте рисунок и дайте необходимые пояснения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Электростатика

Цель работы: Изучить методику и отработать технику демонстрационных опытов по теме.

Подготовка к работе (дома)

1. Повторите по школьным учебникам 8 и 10 классов следующие вопросы: электрический заряд, электризация тел, два рода зарядов, строение атомов, электроскоп, электрометр, закон Кулона, напряженность электрического поля, принцип суперпозиции полей, работа сил электростатического поля, потенциал, разность потенциалов, проводники и диэлектрики в электрическом поле, электроемкость, электроемкость плоского конденсатора, энергия электростатического поля [4,5,7].

2. Изучите устройство и правила эксплуатации (1,2,10):

- электрометров с принадлежностями

- электрофорной машины

- конденсатора разборного

Заполните таблицу 1.

3. Познакомьтесь с описанием демонстраций по теме.

Заполните графы 1-3 таблицы 3:

1. Электризация тел [1, с. 140].

2. Одновременная электризация двух заряженных тел. Опыт выполняют по рисунку. Сначала вносят в полый шар незаряженные пластинки поочеред­но и убеждаются, что электрометр не обнаруживает каких-либо зарядов. Затем электризуют пластинки, потерев одну о другую, и опять порознь вносят их внутрь шара. Теперь при внесении каждой пластинки стрелка электрометра отклоняется на одинако­вый угол. Наконец, вносят в полость шара, не касаясь стенок, сразу обе пластинки. Электрометр не обнаруживает никакого заряда — стрелка не отклоняется. Если же удалить одну из пласти­нок, то стрелка опять отклонится, как и в первом случае.

3. Взаимодействие заряженных тел [1, с.140].

4. Моделирование силовых линий электрического поля:

а) [1, с. 141]. Опыт 3а выполните с электрофорной машиной.

б) электрическое поле заряженных пластин: воспользуйтесь дисками от конденсатора разборного и картонными дисками с бумажными полосками (пластины конденсатора соедините с кондукторами электрофорной машины).

5. Проводники в электрическом поле.

а) диски разборного конденсатора установить на изолирующие штативы и соединить с кондукторами электрофорной машины. Между дисками на длинной изолирующей нити подвесить теннисный шарик, натертый графитом. В электрическом поле шарик начнет колебаться. Вносите в пространство между дисками поочередно пластины из проводника и диэлектрика. Объясните наблюдаемое явление.

б) эквипотенциальная поверхность [1, с. 142].

6. Электроемкость [1, с. 143].

7. Энергия заряженного конденсатора. Соберите электрическую схему. При неизменном напряжении меняйте емкость. Далее, не меняя емкости, изменяйте напряжение (50 В, 100 В). Наблюдайте за свечением лампы. Сделайте вывод.