Лабораторная работа. Лабораторная работа 1 Наблюдение действия магнитного поля на ток

• Название: Лабораторная работа 1 Наблюдение действия магнитного поля на ток
• Анкор: Лабораторная работа
• Дата: 21.04.2023
• Размер: 235 Kb.
• Имя файла: laboratornaya_rabota.doc
• Тип: Лабораторная работа; #1079542

Лабораторная работа № 1

Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель работы: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.

Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.
Тренировочные задания и вопросы

1. 
   В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____
   
2. 
   В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____
   
3. 
   Магнитное поле может быть создано: а) _____ б) _____ в) _____
   
4. 
   Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
   
5. 
   За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают _____
   
6. 
   В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
   
7. 
   Правило буравчика позволяет _____
   
8. 
   Формула силы Ампера имеет вид: F= _____
   
9. 
   Сформулируйте правило левой руки.
   
10. 
    Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____
    

Ход работы

1. 
   Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах
   

катушку-моток.

2. 
   Расположите дугообразный магнит под некоторым острым
   

углом α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.

3. 
   Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.
   
4. 
   Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка..
   
5. 
   Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.
   
6. 
   Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
   
7. 
   Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
   

Вывод: _____
Дополнительное задание

1. 
   Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?
   

Рис. 1

Лабораторная работа № 2

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.
Тренировочные задания и вопросы

1. 
   28 августа 1831 г. М. Фарадей _____
   
2. 
   В чем заключается явление электромагнитной индукции?
   
3. 
   Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____
   
4. 
   В каких единицах в системе СИ измеряются
   

а) индукция магнитного поля [B]= _____

б) магнитный поток [Ф]= _____

5. Правило Ленца позволяет определить _____

6. Запишите формулу закона электромагнитной индукции.

7. В чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?

8. Почему открытие явления электромагнитной индукции относят к разряду величайших открытий в области физики?
Ход работы

1. 
   Подключите катушку к зажимам миллиамперметра..
   
2. 
   Выполните следующие действия:
   

а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;

б) остановите магнит на несколько секунд;

в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).

3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае: а) _____ б) _____ в) _____

4. Повторите действия пункта 2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы: а) _____ б) _____ в) _____

5. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

6. Объясните различие в направлении индукционного тока с точки зрения правила Ленца

7. Зарисуйте схему опыта.

8. Начертите схему, состоящую из источника тока, двух катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и миллиамперметра ( первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).

9. Соберите электрическую цепь по данной схеме.

10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте, возникает ли в первой катушке индукционный ток.

11. Проверьте выполнение правила Ленца.

12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при изменении силы тока реостата.
Вывод:

Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.
Тренировочные задания и вопросы

1. 
   Свободными колебаниями называются _____
   
2. 
   При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим?
   
3. 
   Период колебаний – это _____
   
4. 
   В каких единицах в системе СИ измеряются:
   

а) период [T]= _____

б) частота [ν]= _____

в) циклическая частота[ω]= _____

г) фаза колебаний[ϕ]= _____

5. Запишите формулу периода колебаний математического маятника, полученную Г. Гюйгенсом.

6. Запишите уравнение колебательного движения в дифференциальном виде и его решение.

7. Циклическая частота колебаний маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту колебаний маятника.

8. Уравнение движения маятника имеет вид x=0,08 sin 0,4πt. Определите амплитуду, период и частоту колебаний.
Ход работы

1. 
   Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.
   
2. 
   Измерьте лентой длину маятника: ℓ= _____
   
3. 
   Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.
   
4. 
   Измерьте время 30-50 полных колебаний (например N=40). t₁ = _____
   
5. 
   Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех опытах одинаковое).
   

t = _____ t = _____ t = _____ t = _____

6. 
   Вычислите среднее значение времени колебаний.
   

t ,

t t __________ .

7. 
   Вычислите среднее значение периода колебаний.
   

________ .

8. 
   Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.
   

№ опыта	t , с	t , с	N	T , с	ℓ , м	∆t , с	∆ℓ , м	∆q , м/с²	q , м/с²
1
2
3
4
5

9. 
   Вычислите ускорение свободного падения по формуле: q .
   

q q __________

10. 
    Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.
    

∆t₁=|t₁−t |=| |=

∆t₂=|t₂−t |=| |=

∆t₃=|t₃−t |=| |=

∆t₄=|t₄−t |=| |=

∆t₅=|t₅−t |=| |=

11. 
    Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерений времени.
    

∆t = = _______

12. 
    Вычислите относительную погрешность измерения q по формуле:
    

, где = 0,75 см

= _____

13. 
    Вычислите абсолютную погрешность измерения q.
    

∆q = _____ ∆q = _____

14. 
    Запишите результат в виде q = q ± ∆q. q = _____ q = _____
    
15. 
    Сравните полученный результат со значением 9,8 м/с².
    

Вывод:

Лабораторная работа № 4

Измерение показателя преломления стекла

Цель работы: вычислить показатель преломления стекла относительно возлуха.

Оборудование: стеклянная пластина, имеющая форму трапеции, источник тока, ключ, лампочка, соединительные провода, металлический экран с щелью.
Тренировочные задания и вопросы

1. 
   Преломление света – это явление _____
   
2. 
   Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся короткими?
   
3. 
   Почему из скипидара в глицерин свет проходит без преломления?
   
4. 
   В чем заключается физический смысл показателя преломления?
   
5. 
   Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?
   
6. 
   Запишите формулу закона преломления света.
   
7. 
   В каком случае угол преломления луча равен углу падения?
   
8. 
   При каком угле падения α отраженный луч перпендикулярен к преломленному лучу? (n – относительный показатель преломления двух сред)
   

Ход работы

1. 
   Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.
   
2. 
   Расположите пластину так, чтобы световой пучок падал на нее в точке В под некоторым острым углом.
   
3. 
   Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее светового пучка поставьте две точки.
   
4. 
   Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее контур.
   
5. 
   Через точку В границы раздела сред воздух-стекло проведите перпендикуляр к границе, лучи падающий и преломленный и отметьте углы падения α и преломления β.
   
6. 
   Проведите окружность с центром в точке В и отметьте точки пересечения окружности с падающим и отраженным лучами (соответственно точки А и С).
   
7. 
   Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра к границе раздела. α= ____
   
8. 
   Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра к границе раздела. b= _____
   
9. 
   Вычислите показатель преломления стекла по формуле.
   

т.к. n= n= _____

10. 
    Вычислите относительную погрешность измерения показателя преломления по формуле:
    

, где ∆α = ∆b = 0,15 см. ______ = _____

11. Вычислите абсолютную погрешность измерения n.

∆n = n · ε ∆n = ______ ∆n = _____

12. Запишите результат в виде n = n ± ∆n. n = _____

13. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	α, см	B, см	n	∆α, см	∆b, см	ε	∆n
1
2

14. Повторите измерения и вычисления при другом угле падения.

15. Сравните полученные результаты показателя преломления стекла с табличным.
Вывод:
Дополнительное задание

1. 
   Измерьте транспортиром углы α и β.
   
2. 
   Найдите по таблице sin α=_____, sin β= _____ .
   
3. 
   Вычислите показатель преломления стекла n= n= _____
   
4. 
   Оцените полученный результат.
   

Лабораторная работа № 5

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы.

Цель работы: определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, содержащим букву, источник тока, ключ, соединительные провода, экран, направляющая рейка.
Тренировочные задания и вопросы

1. 
   Линзой называется _____
   
2. 
   Тонкая линза – это _____
   
3. 
   Покажите ход лучей после преломления в собирающей линзе.
   

4. 
   Запишите формулу тонкой линзы.
   
5. 
   Оптическая сила линзы – это _____ D= ______
   
6. 
   Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?
   
7. 
   При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?
   
8. 
   Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, фокусное расстояние которой F = 2 м. На каком расстоянии от линзы находится его изображение?
   
9. 
   Постройте изображение в собирающей линзе.
   

Дайте характеристику полученному изображению.
Ход работы

1 Соберите электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.

2. Поставьте лампочку на один край стола, а экран – у другого края. Между ними поместите собирающую линзу.

3. Включите лампочку и передвигайте линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое, уменьшенное изображение светящейся буквы колпачка лампочки.

4. Измерьте расстояние от экрана до линзы в мм. d=

5. Измерьте расстояние от линзы до изображения в мм. f

6. При неизменном d повторите опыт еще 2 раза, каждый раз заново получая резкое изображение. f , f

7. Вычислите среднее значение расстояния от изображения до линзы.

f f f = _______

8. Вычислите оптическую силу линзы D D

9. Вычислите фокусное расстояние до линзы. F F =

10. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	f·10¯³, м	f , м	d , м	D , дптр	D, дптр	F , м

11. Измерьте толщину линзы в мм. h= _____

12. Вычислите абсолютную погрешность измерения оптической силы линзы по формуле:

∆D = , ∆D = _____

13. Запишите результат в виде D = D ± ∆D D = _____

Вывод:

Лабораторная работа № 6

Измерение длины световой волны

Цель работы: измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: дифракционная решетка с периодом мм или мм, штатив, линейка с держателем для решетки и черным экраном с щелью посредине, который может перемещаться вдоль линейки, источник света.
Тренировочные задания и вопросы

1. 
   Дисперсией света называется _____
   
2. 
   Интерференция световых волн – это _____
   
3. 
   Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.
   
4. 
   Дифракционная решетка представляет собой _____
   
5. 
   Максимумы у дифракционной решетки возникают при условии _____
   
6. 
   На дифракционную решетку с периодом d=2 мкм нормально падает монохроматическая волна света. Определите длину волны, если k=4.
   
7. 
   Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптическом микроскопе не видны?
   
8. 
   Зависит ли положение максимумов освещенности, создаваемых дифракционной решеткой, от числа щелей?
   
9. 
   Рассчитайте разность хода волн монохроматического света (λ=6·10 м), падающих на дифракционную решетку и образующих максимум второго порядка.
   

Ход работы

1. 
   Включите источник света.
   
2. 
   Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
   
3. 
   Установите экран на расстоянии приблизительно 50 см от решетки.
   
4. 
   Измерьте расстояние от дифракционной решетки до экрана. α= _____
   
5. 
   Измерьте расстояние от щели экрана до линии первого порядка красного цвета слева и справа от щели.
   

Слева: b = _____ справа: b=_____

6. 
   Вычислите длину волны красного цвета слева от щели в экране.
   

= _____

7. 
   Вычислите длину волны красного цвета справа от щели в экране.
   

= ______

8. 
   Вычислите среднее значение длины волны красного цвета.
   

= ______

9. 
   Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
   

Цвет в спектре	Расположение спектра	k	d	α	b	λ	λ
красный	Слева от щели
	Справа от щели
фиолетовый	Слева от щели
	Справа от щели

10. 
    Повторите измерения и вычисления для фиолетового цвета.
    

Вывод: