Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика. Лабораторный практикум для СПО
.pdf
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
_________________________________________________________________
А. В. Палыгина
ФИЗИКА
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ДЛЯ СПО
Профобразование
Саратов • 2019
УДК 530
ББК 22.3
П14
Рецензенты:
Козин В. М. — д-р техн. наук, профессор кафедры физики АмГПГУ;
Кравченко О. В. — канд. техн. наук, доцент кафедры физики КнАГТУ
Палыгина, А. В.
П14
Физика : лабораторный практикум для СПО / А. В. Палыгина ; Амурский
гуманитарно-педагогический государственный университет. — Электрон. дан. и прогр.
(6 Мб). — Саратов : Профобразование, 2019. — 84 c. — (Среднее профессиональное
образование)
ISBN 978-5-4488-0331-4
В лабораторном практикуме приведены разработки лабораторных работ,
которые могут быть использованы при проведении лабораторных занятий по
физике. Практикум содержит теоретический материал по конкретной теме, полное описание учебного оборудования, задания по исследованию физической величины, контрольные вопросы для самопроверки. При выполнении лабораторных работ используется как старое, так и новое учебное оборудование лаборатории L-mikro, совместимое с компьютерами и интерактивной доской.
Предназначен для изучения дисциплины «Физика» по всем профессиям и
специальностям среднего профессионального образования.
УДК 530
ББК 22.3
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4488-0331-4
© Палыгина А. В., 2011
© ФГБОУ ВО «АмГПГУ», 2011
© Оформление.
ООО «Профобразование», 2019
3
Оглавление
Введение ............................................................................................................. 6
Тема 1. Кинематика ........................................................................................ 7
Лабораторная работа №1. Определение ускорения тела, движущегося по
наклонной плоскости ........................................................................................ 7
Лабораторная работа №2. Изучение ускоренного движения на примере
свободного падения тел .................................................................................... 9
Лабораторная работа №3. Изучение криволинейного движения ................. 11
Тема 2. Динамика ............................................................................................ 14
Лабораторная работа №4. Изучение движения тела по наклонной плоско-
сти с трением ..................................................................................................... 14
Лабораторная работа №5. Движение системы тел в поле силы тяжести .... 16
Лабораторная работа №6. Зависимость ускорения от величины силы
и массы ............................................................................................................... 17
Лабораторная работа №7. Изучение взаимодействия тел ............................. 19
Лабораторная работа №8. Упругий удар ........................................................ 22
Лабораторная работа №9. Наблюдение действия жидкости на
погруженное в него тело ................................................................................... 27
Тема 3. Механические колебания и волны. Звук ..................................... 28
Лабораторная работа №10. Математический и физический маятник ......... 28
Лабораторная работа №11. Запись звука ........................................................ 31
Лабораторная работа №12. Определение скорости звука в воздухе
методом акустического резонанса ................................................................... 34
Лабораторная работа №13. Звуковые волны. Резонанс. Фигуры Хладни ... 37
Лабораторная работа №14. Определение периода колебаний нитяного
маятника и изучение зависимости его значения от длины нити .................. 38
4
Лабораторная работа №15. Зависимость частоты и периода колебаний
пружинного маятника от коэффициента жесткости пружины ..................... 40
Тема 4. Молекулярная физика ..................................................................... 41
Лабораторная работа №16. Изобарный процесс ............................................ 41
Лабораторная работа №17. Уравнение состояния идеального газа ............. 45
Лабораторная работа №18 Циклический процесс в газе .............................. 49
Тема 5. Электромагнитные явления ........................................................... 51
Лабораторная работа №19. Исследование мостика Уинстона ..................... 51
Лабораторная работа №20. Определение электрического заряда однова-
лентного иона водорода ................................................................................... 54
Лабораторная работа № 21 Исследование магнитного поля тока ............... 56
Лабораторная работа №22. Определение индуктивности катушки
в цепи переменного тока .................................................................................. 58
Лабораторная работа №23 Изучение явления электромагнитной
индукции ............................................................................................................ 60
Лабораторная работа №24. Свойства электромагнитных волн .................... 62
Лабораторная работа №25. Наблюдение интерференции
в установке «Кольца Ньютона» ...................................................................... 63
Лабораторная работа №26. Наблюдение интерференции с помощью
бипризмы Френеля ........................................................................................... 65
Лабораторная работа №27. Наблюдение дифракции с помощью
дифракционной решетки .................................................................................. 66
Тема 6. Строение атома и атомного ядра ................................................... 69
Лабораторная работа №28. Исследование α-, β- распадов на
интерактивных моделях .................................................................................... 69
Лабораторная работа № 29. Исследование треков заряженных частиц
по фотографиям ................................................................................................. 72
5
Лабораторная работа № 30. Принцип работы атомных электростанций .... 75
Правила техники безопасности в кабинете физики ....................................... 79
Библиографический список.............................................................................. 82
6
Введение
Данное издание состоит из шести тем, каждая из которых представляет самостоятельный практический материал. В четкой последовательности от кинематики до физики атомного ядра автором предлагаются лабораторные работы различного уровня сложности, включающие задания исследовательского характера, элементы компьютерного моделирования.
Основная цель лабораторных работ в рамках дисциплины
«Физика» — уяснить сущность изучаемого явления или закона,
процесса или зависимости, принципа действия прибора или м етода измерения физической величины и пр.
Инструкция по каждой лабораторной работе содержит: название,
цель, список приборов и оборудования, краткую теорию, описание приборов, план выполнения работы, контрольные вопросы.
Отчет о работе студента должен содержать: название работы, цель
работы, список приборов, схему или рисунки установки, план выполнения
работы, таблицу результатов, формулы, по которым вычислялись значения
величин, вычисления погрешностей измерений, выводы. При оценке лабораторной работы следует учитывать подготовку студента к работе, отчет о
работе, уровень сформированности умений, понимание теоретического материала, используемых методов экспериментального исследования.
Часть лабораторных работ даны в нескольких вариантах с использованием нового и старого учебного оборудования. При разработке лабораторных работ было использовано современное оборудование лаборатории
L-MIKRO, датчики, совместимые с компьютером и интерактивной доской
SMART BORD. Это позволит преподавателю выбрать необходимый вари-
ант в зависимости от цели, методов и приемов обучения и наличия учебного оборудования в лаборатории физики.
7
2
S
2
0
ta
t
2
S
2
ta
2
2tS
a
Тема 1. Кинематика
Лабораторная работа №1. Определение ускорения тела, движущегося
по наклонной плоскости
Цель: исследование неравномерного движения тела: определение величи-
ны ускорения тела на наклонной плоскости.
Оборудование: набор «Механика» L- микро.
Краткая теория
При прямолинейном равноускоренном движении тела его перемещение, ускорение, начальная скорость и время движения связаны соотношением:
(1)
Если тело начинает движение из состояния покоя, то его начальная
скорость равна нулю. Перемещение будет изменяться со временем по закону:
(2)
Этим уравнением удобно воспользоваться для определения ускорения движения тела. Из формулы (2) следует:
(3)
Следовательно, для того чтобы узнать ускорение тела, достаточно
измерить его перемещение S и время движения t, за которое оно произошло.
8
1
S
1
t
срt1
2
1
1
1
2
ср
t
S
a
Если перемещение тела из состояния покоя и время, затраченное на него,
измерить на разных участках траектории, а затем для каждого участка по
формуле (2) вычислить ускорение, и при этом окажется, что значение ускорения на всех участках совпадают, то можно утверждать, что тело двигалось с постоянным ускорением, то есть равноускоренно.
Примечания к работе:
1. Направляющую рейку, по которой будет соскальзывать каретка, с по-
мощью штатива закрепить наклонно, так, чтобы ее верхний край находился на высоте 8- 12 см от поверхности стола.
2. Каретку пускать из верхнего крайнего положения.
3. Первый и второй датчик закрепить на расстоянии 20-30 см друг от дру-
га (для первого участка).
4. Первый датчик закрепить вблизи каретки так, чтобы начальная ско-
рость каретки была равна нулю.
5. Для второго испытания второй датчик следует переместить дальше на
5-10 см (для второго участка).
Ход работы:
1. Определите ускорение каретки на первом участке:
1) по шкале прибора измерьте и запишите значение перемещения
, ко-
торое каретка совершит, двигаясь между датчиками;
2) отпустите каретку из верхнего положения рейки (начальная скорость
должна быть равна нулю) и определите время ее движения между датчиками-
;
3) повторите опыт 6-8 раз при неизменном расстоянии между датчиками и
определите среднее время движения на первом участке
4) вычислите ускорение каретки на этом участке:
;
;
9
2
S
2
2
2
2
2
ср
t
S
a
5) Запишите полученное значение ускорения на первом участке.
2. Определите ускорение каретки на втором участке:
1) переместите второй датчик на 5-10 см дальше по отношению к его пре-
дыдущему положению и измерьте значение перемещения
;
2) Повторите действия из п. 1. Вычислите ускорение каретки на этом уча-
стке:
.
3. Сравните значение ускорений на первом и втором участках.
4. Сделайте вывод о характере и виде движения.
Лабораторная работа №2. Изучение ускоренного движения на
примере свободного падения тел
Цель: исследование зависимости ускорения от массы тела.
Оборудование: набор «Механика» L- микро.
Краткая теория
Ускорение свободного падения g — ускорение, приобретаемое телом под
действием притяжения планеты или другого астрономического тела в безвоздушном пространстве — вакууме. При падении (равноускоренном движении с начальной скоростью равной 0) перемещение тела h=gt2 /2. Следовательно, для определения ускорения g необходимо знать две величины :
h- высоту и t – время движения
Ход работы:
1. Для выполнения работы соберите установку из предложенных прибо-
ров.
2. В программе L- микро войдите в режим настройки оборудования.
3. Подвесьте одну из стальных пластин к магниту пускового устройства.
1. Перейдите в режим проведения измерений.
10
t1
t
1ср
h1
t2
t
2ср
h2
2. Проведите 5-6 запусков, записывая время, которое выводится на экра-
не компьютера.
3. Измерьте расстояние между оптоэлектрическими датчиками.
4. Рассчитайте среднее значение времени падения.
5. Рассчитайте ускорение свободного падения по формуле .
6. Аналогичным образом проведите измерения для второй пластины.
7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1:
Таблица. 1
11. Сравните полученные значения g и сделайте вывод.
Примечание
Для того чтобы при обработке результатов использовать формулу ,
справедливую в том случае, если в начальный момент времени скорость
тела равнялась нулю, необходимо точно выставить взаимное расположение стальной пластины и ближайшего к ней датчика. Отсчет времени в
сценарии опыта начинается при срабатывании одного из оптоэлектрических датчиков. Двигайте верхний датчик вверх, по направлению к стартовому устройству с подвешенным к нему телом до тех пор, пока на экране
не появится изображение датчика с тележкой на экране. После этого очень
аккуратно опускайте датчик вниз и остановите его в тот момент, когда на
изображении датчика тележка исчезнет.
Контрольные вопросы
1. Чему равно значение ускорения свободного падения?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]