    Лабораторная работа № 1
Измерение ускорения тела при равноускоренном движении
Цель работы:
|
измерить ускорение шарика, скатывающегося по наклонному желобу.
|
Оборудование:
|
металлический желоб, штатив с муфтой и зажимом, стальной шарик, металлический цилиндр, измерительная лента, секундомер или часы с секундной стрелкой.
|
Описание работы.
|
Движение шарика, скатывающегося по желобу, приближенно можно считать равноускоренным. При равноускоренном движении без начальной скорости модуль перемещения s, модуль ускорения а и время движения t связаны соотношением  .Поэтому, измерив s и t, мы можем найти ускорение а по формуле  Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько раз, а затем вычисляют средние значения измеряемых величин.
|
ХОД РАБОТЫ:
Соберите установку, изображенную на рисунке (верхний конец желоба должен быть на несколько сантиметров выше нижнего). Положите в желоб у его нижнего конца металлический цилиндр. Когда шарик, скатившись, ударится о цилиндр, звук удара поможет точнее определить время движения шарика.
Отметьте на желобе начальное положение шарика, а также его конечное положение
Измерьте расстояние между верхней и нижней отметками на желобе (модуль s перемещения шарика) и результат измерения запишите в таблицу.
Выбрав момент, когда секундная стрелка находится на делении, кратном 10-ти, отпустите шарик без толчка у верхней отметки и измерьте время tдо удара шарика о цилиндр. Повторите опыт 3 раз, записывая в таблицу результаты измерений. При проведении каждого опыта пускайте шарик из одного и того же начального положения, а также следите за тем, чтобы верхний торец цилиндра находился у соответствующей отметки.
Вычислите скорость и результат запишите в таблицу.
Вычислите ускорение, с которым скатывался шарик:  . Результат вычислений запишите в таблицу.
№ опыта
|
S, м
|
t, с
|
Vмгн.
|
а, м/с²
|
1
|
1.2
|
2.1
|
|
|
2
|
1
|
1.6
|
|
|
3
|
0.8
|
1.2
|
|
|
Ср.зн.
|
|
|
|
|
|
S, м υ, м/с
0 t, с 0 t, с
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.
|
Лабораторная работа № 2
Изучение движения тела, брошенного горизонтально.
Цель работы:
|
измерить начальную скорость тела, брошенного горизонтально.
|
Оборудование:
|
штатив с муфтой и зажимом, изогнутый желоб, металлический шарик, лист бумаги, лист копировальной бумаги, отвес, измерительная лента.
|
Описание работы.
|
Шарик скатывается по изогнутому желобу, нижняя часть которого горизонтальна. После отрыва от желоба шарик движется по параболе, вершина которой находится в точке отрыва шарика от желоба. Выберем систему координат, как показано на рисунке. Начальная высота шарика h и дальность полета l связаны соотношением  . Согласно этой формуле при уменьшении начальной высоты в 4 раза дальность полета уменьшается в 2 раза. Измерив h и l, можно найти скорость шарика в момент отрыва от желоба по формуле 
|
ХОД РАБОТЫ:
УРОВЕНЬ «А»
Соберите установку, изображенную на рисунке. Нижний участок желоба должен быть горизонтальным, а расстояние h от нижнего края желоба до стола должно быть равным 40 см. Лапки зажима должны быть расположены вблизи верхнего конца желоба.
Положите под желобом лист бумаги, придавив его книгой, чтобы он не сдвигался при проведении опытов. Отметьте на этом листе с помощью отвеса точку А, находящуюся на одной вертикали с нижним концом желоба.
Поместите в желоб шарик так, чтобы он касался зажима, и отпустите шарик без толчка. Заметьте (примерно) место на столе, куда попадет шарик, скатившись с желоба и пролетев по воздуху. На отмеченное место положите лист бумаги, а на него — лист копировальной бумаги «рабочей» стороной вниз. Придавите эти листы книгой, чтобы они не сдвигались при проведении опытов.
Снова поместите в желоб шарик так, чтобы он касался зажима, и отпустите без толчка. Повторите этот опыт 5 раз, следя за тем, чтобы лист копировальной бумаги и находящийся под ним лист не сдвигались. Осторожно снимите лист копировальной бумаги, несдвигая находящегося под ним листа, и отметьте какую-либо точку, лежащую между отпечатками. Учтите при этом, что видимых отпечатков может оказаться меньше 5-ти, потому что некоторые отпечатки могут слиться.
Измерьте расстояние l от отмеченной точки до точки А, а также расстояние L между крайними отпечатками.
Повторите пункты 1-5, опустив желоб так, чтобы расстояние от нижнего края желоба до стола было равно 10 см (начальная высота). Измерьте соответствующее значение дальности полета и вычислите отношения h1 /h2 и l1 /l2.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
№ опыта
|
h, м
|
l, м
|
h1 / h2
|
l1 / l2
|
1
|
|
|
|
|
2
|
|
|
По результатам первого опыта вычислите значение начальной скорости, используя формулу
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
|
Лабораторная работа № 3
Определение жесткости пружины.
Цель работы:
|
проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины.
|
Оборудование:
|
штатив с муфтой и зажимом, динамометр с заклеенной шкалой, набор грузов известной массы (по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями.
|
Описание работы.
|
Согласно закону Гука, модуль F силы упругости и модуль х удлинения пружины связаны соотношением F = kx. Измерив F и х, можно найти коэффициент жесткости k по формуле
|
ХОД РАБОТЫ:
УРОВЕНЬ «А»
Закрепите динамометр в штативе на достаточно большой высоте.
Подвешивая различное число грузов (от 1-го до 4-х), вычислите для каждого случая соответствующее значение F = mg, а также измерьте соответствующее удлинение пружины х.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
№ опыта
|
m, кг
|
mg, H
|
х, м
|
1
|
0,1
|
|
|
2
|
0,2
|
|
|
3
|
0,3
|
|
|
4
|
0,4
|
|
|
Начертите оси координат х и F, выберите удобный масштаб и нанесите полученные экспериментальные точки.
Оцените (качественно) справедливость закона Гука для данной пружины: находятся ли экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.
Вычислите коэффициент жесткости по формуле: , используя результаты опыта № 4 (это обеспечивает наибольшую точность).
|
7. Вывод.
|
Лабораторная работа № 4
Определение коэффициента трения скольжения.
Цель работы:
|
измерить коэффициент трения скольжения дерева по дереву.
|
Оборудование:
|
деревянный брусок, деревянная линейка, набор грузов известной массы (по 100 г), динамометр.
|
Описание работы.
|
Если тянуть брусок с грузом по горизонтальной поверхности так, чтобы брусок двигался равномерно, прикладываемая к бруску горизонтальная сила равна по модулю силе трения скольжения Fmр, действующей на брусок со стороны поверхности. Модуль силы трения Fmр связан с модулем силы нормального давления N соотношением Fmр =μ N. Измерив Fmр и N, можно найти коэффициент трения μ по формуле 
|
ХОД РАБОТЫ:
УРОВЕНЬ «А»
Определите с помощью динамометра вес бруски Рбр и запишите в приведенную ниже таблицу.
Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.
Поставив на брусок один груз, тяните брусок равномерно по горизонтальной линейке, измеряя с помощью динамометра прикладываемую силу. Повторите опыт, поставив на брусок 2 и 3 груза. Записывайте каждый раз в таблицу значения силы трения Fmр и силы нормального давления N = Рбр + Ргр.
Начертите оси координат N и Fmр, выберите удобный масштаб и нанесите полученные три экспериментальные точки.
Оцените (качественно), подтверждается ли на опыте, что сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления: находятся ли все экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.
Запишите сделанный вами вывод.
Вычислите коэффициент трения по формуле , используя результаты опыта № 3 (это обеспечивает наибольшую точность) и запишите его значение.
№ опыта
|
Рбр, Н
|
N, Н
|
Fmр, Н
|
1
|
|
|
|
2
|
|
|
3
|
|
|
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
|
Лабораторная работа № 2
Изучение закона сохранения механической энергии.
Цель работы:
|
сравнить изменения потенциальной энергии груза и потенциальной энергии пружины.
|
Оборудование:
|
штатив с муфтой и зажимом, динамометр с фиксатором, груз, прочная нить, измерительная лента или линейка с миллиметровыми делениями.
|
Описание работы.
|
Груз весом Р привязывают на нити к крючку пружины динамометра и, подняв на высоту h1 над поверхностью стола, отпускают.
Измеряют высоту груза h2 в момент, когда скорость груза станет равной нулю (при максимальном удлинении пружины), а также удлинение х пружины в этот момент. Потенциальная энергия груза уменьшилась на
|ΔEгр| = P(h1 - h2), а потенциальная энергия пружины увеличилась на  , где k - коэффициент жесткости пружины, х — максимальное удлинение пружины, соответствующее наинизшему положению груза.
Поскольку часть механической энергии переходит во внутреннюю вследствие трения в динамометре и сопротивления воздуха, отношение
Eпр / |ΔEгр| меньше единицы. В данной работе требуется определить, насколько это отношение близко к единице.
Модуль силы упругости и модуль удлинения связаны соотношением F = kx, поэтому  , где F — сила упругости, соответствующая максимальному удлинению пружины. Таким образом, чтобы найти отношение Eпр / |ΔEгр|, надо измерить Р, h1, h2, F и х.
Для измерения F, х и h2 необходимо отметить состояние, соответствующее максимальному удлинению пружины. Для этого на стержень динамометра надевают кусочек картона (фиксатор), который может перемещаться вдоль стержня с небольшим трением. При движении груза вниз ограничительная скоба динамометра сдвинет фиксатор, и он переместится вверх по стержню динамометра. Затем, растянув динамометр рукой так, чтобы фиксатор оказался снова у ограничительной скобы, считывают значение F, а также измеряют х и h2.
|
ХОД РАБОТЫ:
Соберите установку, изображенную на рисунке.
Привяжите груз на нити к крючку динамометра (длина нити 12-15 см). Закрепите динамометр в зажиме штатива на такой высоте, чтобы груз, поднятый до крючка, при падении не доставал до стола.
Приподняв груз так, чтобы нить провисала, установите фиксатор на стержне динамометра вблизи ограничительной скобы.
Поднимите груз почти до крючка динамометра и измерьте высоту h1 груза над столом (удобно измерять высоту, на которой находится нижняя грань груза).
Отпустите груз без толчка. Падая, груз растянет пружину, и фиксатор переместится по стержню вверх. Затем, растянув рукой пружину так, чтобы фиксатор оказался у ограничительной скобы, измерьте F, х и h2.
Вычислите:
а) вес груза Р = mg;
б) увеличение потенциальной энергии пружины ;
в) уменьшение потенциальной энергии груза |ΔEгр| = P(h1 - h2).
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
|
|
|
|
|
|
|
|
m,кг
|
P, H
|
h1, м
|
h2, м
|
F, H
|
x, м
|
ΔEгр|, Дж
|
Eпр, Дж
|
Eпр / |ΔEгр|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найдите значение отношения Eпр / |ΔEгр|
Сравните полученное отношение с единицей и запишите сделанный вывод; укажите, какие превращения энергии происходили при движении груза вниз.
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
|
Лабораторная работа № 6
Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника.
Цель работы:
|
измерить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.
|
Оборудование:
|
штатив с муфтой и кольцом, шарик с отверстием, нить, часы с секундной стрелкой, измерительная лента, линейка с миллиметровыми делениями.
|
Описание работы.
|
Период колебаний математического маятника  . Поэтому, измерив длину маятника l и период колебаний Т, можно определить ускорение свободного падения g по формуле  .
|
ХОД РАБОТЫ:
Установите штатив на краю стола и закрепите у верхнего конца штатива с помощью муфты кольцо. Подвесьте к нему шарик на нити, подобрав длину нити так, чтобы шарик висел на расстоянии нескольких сантиметров от пола.
Измерьте расстояние l от точки подвеса до центра шарика.
Отклоните шарик от положения равновесия на 5-10 см и отпустите его.
Измерьте время t, в течение которого маятник совершает N полных колебаний (удобно взять N = 40).
Вычислите экспериментальное значение g по формуле 
Повторите опыт, уменьшив длину нити в 2 раза.
Результат измерений и вычислений запишите в таблицу:
№ опыта
|
l, м
|
N
|
t, c
|
gэкс
|
1
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
Вычислите gср, усреднив результаты двух опытов.
Сравните полученное вами значение gср со значением g = 9,8 м/с2.
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
|
Лабораторная работа № 7
Опытная проверка закона Бойля-Мариотта.
Цель работы:
|
экспериментальная проверка закона Бойля-Мариотта.
|
Оборудование:
|
стеклянный цилиндр высотой 50 см, стеклянная трубка длиной 50—60 см, закрытая с одного конца, стакан, пластилин, термометр, линейка, барометр-анероид (один на класс), штатив с лапкой, холодная и горячая вода.
|
Описание работы.
|
В цилиндр с водой опускают открытым концом вниз трубку (см. рисунок). Если уровень воды в трубке находится ниже уровня воды в сосуде на h, то давление воздуха в трубке равно сумме атмосферного и гидростатического давления столба воды высотой h.
Для упрощения расчетов можно измерять давление в миллиметрах ртутного столба. Тогда, с учетом того, что плотность воды в 13,6 раз меньше плотности ртути, для воздуха в трубке можно записать  где Н — атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба, h — разность уровней воды в цилиндре и трубке, измеренная в миллиметрах.
В трубке заключена постоянная масса воздуха, который можно считать находящимся при постоянной (комнатной) температуре. Объем и давление воздуха, заключенного в трубке, можно изменять, изменяя глубину погружения трубки. Объем воздуха в трубке V = l S , где l — длина столба воздуха; S — площадь сечения трубки. Поскольку площадь поперечного сечения трубки постоянна, длина столба воздуха в трубке пропорциональна объему воздуха. Поэтому для проверки закона Бойля — Мариотта достаточно проверить справедливость равенства: 
|
ХОД РАБОТЫ:
УРОВЕНЬ «А»
Соберите установку, изображенную на рисунке.
Измерьте барометром атмосферное давление в мм рт. ст.
Погружая в воду трубку открытым концом вниз, измерьте h и l (повторите опыт не менее трех раз).
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат..
№ опыта
|
H,
мм рт. ст.
|
h,
мм
|
l,
cм
|
|
1
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
|
Лабораторная работа № 8
Проверка уравнения состояния идеального газа.
Цель работы:
|
экспериментально подтвердить уравнение состояния идеального газа.
|
Оборудование:
|
стеклянная трубка, закрытая с одного конца; два стеклянных цилиндрических сосуда; барометр; термометр; линейка; горячая и холодная вода.
|
Описание работы.
|
Сначала трубку опускают в сосуд с горячей водой запаянным концом вниз, а затем — в сосуд с холодной водой открытым концом вниз (см. рисунок).
Обозначим температуру горячей воды Т1 а холодной — Т2. Тогда два состояния воздуха в трубке описываются параметрами p1, V1, T1 и p2, V2, T2.
В первом состоянии давление воздуха равно атмосферному давлению, во втором — сумме атмосферного давления и давления водяного столба высотой h: р1 = ратм; р2 = ратм +pgh.
Объем воздуха в трубке в первом состоянии V1 = l • S, где l — длина трубки, S — площадь ее поперечного сечения. Во втором состоянии объем воздуха V2=(l - Δl) • S, где Δl — длина столба воды в трубке.
В работе нужно проверить выполнение равенства:
 или 
|
ХОД РАБОТЫ:
УРОВЕНЬ «А»
В сосуд с горячей водой опустите трубку закрытым концом вниз. Когда трубка нагреется, и температура воздуха в ней станет равной температуре T1 воды в сосуде, измерьте температуру горячей воды.
Закройте трубку резиновой пробкой на нити и опустите пробкой вниз в сосуд с холодной водой. Под водой выдерните пробку за нитку и опустите трубку до дна сосуда (см. рисунок). Измерьте температуру холодной воды Т2 и длину столбика воды в трубке Δl.
Определите давление воздуха p1 в первом состоянии по показаниям барометра и давление воздуха в трубке во втором сосотоянии по формуле:
р2 = ратм +pgh.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.
T1,
K
|
T2,
K
|
l
м
|
Δl
м
|
р1
Па
|
р2
Па
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
|
Лабораторная работа № 9
Измерение относительной влажности воздуха.
Цель работы:
|
научиться определять влажность воздуха.
|
Оборудование:
|
психрометр; стакан с водой; психрометрическая таблица.
|
Описание работы.
|
Психрометр состоит из двух одинаковых термометров, один из которых обмотан тканью. Если водяной пар в воздухе не насыщен, то вода из ткани будет испаряться и показания «влажного» термометра будут меньше, чем сухого. Чем интенсивнее испаряется вода (т. е. чем менее насыщен воздух водяным паром), тем ниже показания «влажного термометра».
По разнице показаний двух термометров можно измерять влажность воздуха. С этой целью составляются так называемые психрометрические таблицы, с помощью которых находят конкретные значения относительной влажности воздуха.
|
ХОД РАБОТЫ:
В начале урока наливают воду в резервуар термометра, обернутого марлей (см. рисунок).
Выждав 20-25 минут(пока показания влажного термометра перестанут изменяться), записывают показания сухого и влажного термометров в таблицу. (За это время учащиеся могут ознакомиться с устройством приборов, с помощью которых можно определять влажность воздуха).
С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.
tсух, ºC
|
tвлаж, ºC
|
Δt, ºC
|
φ, %
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Категория: Лабораторные работы, физика, 10 класс
| |
Скачать 292.48 Kb.