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]. (РНШ и линза в работе №5, 3 курс)

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.

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. Какими способами можно наэлектризовать тела? Как объяснить электризацию в каждом случае?

2. Какими возможностями обладает электрометр?

3. Какие особенности нужно учитывать при проведении опытов по электростатике?

4. Какое практическое значение имеет отсутствие электрического поля внутри полого проводника?

5. Как ввести понятие электроемкости проводника? От чего она зависит?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Постоянный электрический ток

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: количество электричества, сила тока, напряжение, сопротивление, удельное сопротивление, источник тока, электрическая цепь, амперметр, вольтметр, реостат, закон Ома для участка и полной цепи, законы последовательного и параллельного соединения, закон Джоуля-Ленца, работа и мощность электрического тока, электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника [4,5,7].

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

- реостата

- магазина сопротивлений.

Заполните таблицу 1.

3. Познакомьтесь с описанием демонстраций по теме.

Заполните графы 1-3 таблицы 3:

1. Измерение силы тока амперметром [4, с. 88-89]. (3 курс, работа № 2)

2. Измерение напряжения вольтметром [4, с. 94-95]. (3 курс, работа № 2)

3. Зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала, из которого изготовлен проводник [1, с. 97]. Опыт проведите в два этапа. Приведите в тетради образец оформления классной доски при проведении этого опыта.

4. Закон Ома для участка цепи [1, с. 97]. Приведите в тетради образец оформления классной доски при проведении этого опыта.

5. Последовательное соединение проводников [4, с. 111-112; 1, с. 98].

6. Параллельное соединение проводников [4, с. 114-115; 1, с. 98].

7. Действия тока [1, с. 99].

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. Чему равно сопротивление включенных в электрическую цепь спиралей, если в магазине сопротивлений вынуты штекеры против цифр 2 и 5?

2. Методика введения понятий «сила тока», «напряжение» в 8 классе.

3. Как продемонстрировать закон Ома для полной цепи? В чем сложность данной демонстрации?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Электрический ток в различных средах

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

Подготовка к работе (дома)

1. Повторите по школьным учебникам 10, 11 классов следующие вопросы: электронная проводимость металлов, зависимость сопротивления металлов от температуры, сверхпроводимость, проводимость полупроводников, полупроводниковые приборы, электрический ток в вакууме, законы электролиза, несамостоятельный и самостоятельный разряды, плазма [6,7].

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

- диода электровакуумного демонстрационного

- набора полупроводниковых приборов

- фотореле

- трубки с двумя электродами

Заполните таблицу 1.

3. Познакомьтесь с описанием демонстраций по теме.

Заполните графы 1-3 таблицы 3:

Ток в металлах

1. Зависимость сопротивления проводника от температуры.

Ток в полупроводниках

2. Зависимость сопротивления полупроводников от температуры [1, с. 149].

3. Изменение сопротивления проводника при освещении [1, с. 150].

9. Действие фотореле. (лампа в работе №4, 3 курс)

Ток в вакууме

4. Термоэлектронная эмиссия [1, с. 145].

Ток в жидкостях

5. Сравнение электропроводности воды и раствора соли (установка состоит из электролитической ванны, лампочки 3,5 В; ключа, выпрямителя ВС-24М). В ванну налейте воды, замкните ключ – лампа не горит; добавьте соль, сделайте вывод).

Ток в газах

6. Несамостоятельный разряд [1, с. 153].

7. Самостоятельный разряд в газах при пониженном давлении [1, с. 154].

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. Для чего в электронных лампах создают вакуум?

2. В школе отсутствует модель ЭЛТ. Чем можно воспользоваться для изучения ее работы?

3. Где используются терморезисторы?

4. По ВАХ диода определите число электронов, ежесекундно вылетающих из катода?

5. Как объяснить зависимость электропроводности полупроводников от температуры?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Магнитное поле тока. Магнитные свойства вещества.

Электромагнитная индукция.

Цель работы: Изучить методику и освоить технику демонстрационных опытов.

Подготовка к работе (дома)

1. Повторите по школьным учебникам 8, 9, 11 классов следующие вопросы: магнитное поле, магнитные линии, постоянные магниты, действие магнитного поля на проводник с током, взаимодействие токов, вектор магнитной индукции, сила Ампера, сила Лоренца, явление электромагнитной индукции, опыты Фарадея, магнитный поток, правило Ленца, самоиндукция, энергия магнитного поля [4,6,8,12].

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

-индикатора индукции магнитного поля;

- прибора для демонстрации вихревых токов;

- прибора для демонстрации правила Ленца. Заполните таблицу 1.

3. Познакомьтесь с описанием демонстраций по теме.

Заполните графы 1-3 таблицы 3:

1. Обнаружение магнитного поля проводника с током [1, с. 103].

2. Движение проводника с током в магнитном поле [1, с. 103].

3. Применение электромагнитов. Покажите действие электромагнита по удержанию груза.

4. Взаимодействие параллельных проводников с током [8, стр. 4-5]. В схеме используйте контактный ключ.

5. Изучение магнитного поля витка с током [1, стр. 159].

6. Вихревые токи: а) демонстрация правила Ленца [1, с. 161]. б) демонстрация вихревых токов [1, с. 161].

7. Явление электромагнитной индукции [8, с. 26-27].

8. Самоиндукция [1, с. 162].

9. Магнитная защита. Опыт выполните по рисунку. (пластины в работе №3, 4 курс)

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. Примените правило левой руки для определения направления движения электрона, если на него действует сила Лоренца вертикально вниз, а вектор магнитной индукции направлен за чертеж.

2. Как взаимодействуют два проводника с различным направлением в них электрического тока?

3. Изобразите направление вектора магнитной индукции магнитного поля кругового тока. Какое правило используется для его определения?

4. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

5. Какова связь между индуктивностью и ЭДС самоиндукции?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7