Лабковский В.Б. 220 задач по физике с решениями: книга для учащихся 10-11кл. общеобразовательных учреждений. М., 2012. Контрольные вопросы: Что такое ускорение? Как направлен вектор ускорения? В каких единицах выражают ускорение?


Министерство образования Оренбургской области
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Соль-Илецкий индустриально-технологический техникум»
Оренбургской области.

Утверждаю:
Зам. директора по учебной работе
______________ Л.Н.Ковешникова «____»____________ 2016 г.
Комплект
Методических рекомендации лабораторных работ
по учебной дисциплине
ОДП.16 ФИЗИКА
основной профессиональной образовательной программы
по профессии СПО
35.01.14. Мастер по техническому обслуживанию и ремонту машинно-тракторного парка
Профильный уровень подготовки
г. Соль-Илецк, 2016
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………………3
Погрешности измерении……………………………………………………………………........4
Сведения о приближенных значениях…………………………………………………...............................5
Методика выполнения лабораторных работ………………………………….6
Описание лабораторных работ………………………………………………….7
Список литературы………………………………………………………………..8

1.ВВЕДЕНИЕ
Курс «Физика» для средних специальных учебных заведений является общеобразовательной дисциплиной и служит основой для изучения ряда дисциплин, формирующих технологические компетенции.
Физика — наука экспериментальная, поэтому физический эксперимент является корневой структурой физического образования. Лабораторные работы проводятся с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Составной частью современного научного познания является эксперимент, отличающийся от наблюдения активным оперированием реальными объектами, позволяющий изолировать изучаемый объект или процесс от побочных явлений или предметов. "Задача физики - по Галилею, - придумать эксперимент, повторить его несколько раз, исключив или уменьшив влияние возмущающих факторов..." Получая в ходе проведения эксперимента числовой результат, обучающихся должен понимать, какие допущения и пренебрежения были сделаны при постановке опыта и проведении расчетов. С этой позиции он должен оценивать и сопоставлять с табличными данными полученный результат, формулировать вывод.
Описание лабораторных работ составлено по традиционному принципу с включением целей , теоретической и экспериментальной части работы с примерами записи полученных результатов в виде таблиц и графиков. Отдельно вынесены вопросы для самостоятельной проработки, приведен перечень рекомендуемой литературы. В теоретической части описания лабораторных работ сформулированы основные понятия и физические законы по теме работы, приведено обоснование и вывод рабочих формул. В экспериментальной части описания предлагается применение различных методик определения характеристик физических систем или универсальных физических постоянных, проверки физических законов.
Количество часов на лабораторные работы, определенных учебной программой , составляет 40 часов. Лабораторные работы выполняются бригадами по 2 человека. На выполнение одной работы отводится на 2 академические часа.
2. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИИ
Измерение- это нахождение числового значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений (линейки, вольтметра, часы и т.д.).
Измерения могут быть прямыми и косвенными.
Прямое измерение- это нахождение числового значения физической величины непосредственно средствами измерений. Например, длину - линейкой, атмосферное давление- барометром.
Косвенное измерение- это нахождение числового значения физической величины по формуле, связывающей искомую величину с другими величинами, определяемыми прямыми измерениями. Например: сопротивление проводника определяют по формуле R=U/I, где U и I измеряются электроизмерительными приборами. Поэтому измерения никогда не могут быть выполнены абсолютно точно. Результат любого измерения приближенный. Неопределенность в измерении характеризуется погрешностью - отклонением измеренного значения физической величины от ее истинного значения.
Перечислим некоторые из причин, приводящих к появлению погрешностей.
1. Ограниченная точность изготовления средств измерения.
2. Влияние на измерение внешних условий (изменение температуры, колебание напряжения ...).
3. Действия экспериментатора (запаздывание с включением секундомера, различное положение глаза...).
4. Приближенный характер законов, используемых для нахождения измеряемых величин.
Перечисленные причины появления погрешностей неустранимы, хотя и могут быть сведены к минимуму. Для установления достоверности выводов, полученных в результате научных исследований, существуют методы оценки данных погрешностей.
2. Случайные и систематические погрешности
Погрешности, возникающие при измерениях, делятся на систематические и случайные.
Систематические погрешности- это погрешности, соответствующие отклонению измеренного значения от истинного значения физической величины всегда в одну сторону (повышения или занижения). При повторных измерениях погрешность остается прежней.
3. СВЕДЕНИЯ О ПРИБЛИЖЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ
При работе с приближенными числами необходимо соблюдать следующие правила:
При сложении и вычитании приближенных чисел в результате следует сохранять столько десятичных знаков, сколько их в числе с наименьшим количеством десятичных знаков.
Пример: 1,82 + 14, 368 3 + 5,8 = 1,82 + 14,37 + 5,8 = 22,0.
При умножении и делении в результате следует сохранять столько значащих цифр, сколько их в приближенном числе с наименьшим количеством значащих цифр.
Примеры: 83 973 ∙ 0,4 = 84 ∙103 ∙ 0,4 = 33,6 ∙ 103 = 3 ∙104.
При возведении в квадрат и клуб в результате следует сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень приближенное число.
Примеры: 1,322 = 1,74; 3,63 = 46.
При извлечении квадратного и кубического корней в результате следует брать столько значащих цифр, сколько их в подкоренном приближенном числе.
Примеры: = 1,89 ∙ 10-4; = 1,61.
При вычислении промежуточных результатов следует брать на одну цифру больше, чем рекомендуют правила. В окончательном результате эта "запасная" цифра отбрасывается.
Пример:

4. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Подготовка к проведению лабораторных работ начинается в начале теоретического изложения изучаемой темы на уроках физики и продолжается по ходу её изучения при освоении материала на занятиях в техникуме и работе над ним в ходе самостоятельной подготовки дома и в библиотеках. Для качественного выполнения лабораторных работ студентам необходимо:
повторить теоретический материал по конспекту и учебникам;
ознакомиться с описанием лабораторной работы;
в специальной рабочей тетради записать название и номер работы, перечень необходимого оборудования, подготовить схему или зарисовку установки, таблицы для записи результатов измерений и вычислений, подготовить миллиметровую бумагу и графический масштаб для построения графиков;
выяснить цель работы, четко представить себе поставленную задачу и способы её достижения, продумать ожидаемые результаты опытов;
ответить устно или письменно на контрольные вопросы по изучаемой теме или решить ряд задач;
изучить порядок выполнения лабораторной работы. Подготовить лабораторное оборудование к работе, если нужно собрать электрическую схему. После проверки правильности собранной схемы преподавателем можно начинать выполнение лабораторной работы.

5.Описание лабораторных работ
Лабораторная работа №1 «Исследование равноускоренного движения тел».
Лабораторная работа № 2 «Исследование свободного падения тел».
Лабораторная работа № 3 «Исследование движения тел по окружности».
Лабораторная работа № 4 «Исследование взаимодействия тел».
Лабораторная работа № 5 «Исследование колебательного движения тел».
Лабораторная работа № 6 «Измерение давления газа»
Лабораторная работа № 7 «Измерение удельной теплоемкости вещества и удельной теплоты плавления льда»
Лабораторная работа № 8 «Исследование превращений вещества из одного агрегатного состояния в другое ».
Лабораторная работа № 9 «Исследование изопроцессов в газах»
Лабораторная работа № 10 « Измерение параметров электрических цепей при последовательном и параллельном соединениях элементов цепи, ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».
Лабораторная работа № 11 «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»
Лабораторная работа № 12 «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».
Лабораторная работа № 13 « Измерение электроемкости конденсатора».
Лабораторная работа № 14 «Измерение индуктивности катушки».
Лабораторная работа № 15 «Измерение показателя преломления вещества».
Лабораторная работа № 16 «Измерение длины световой волны»
Лабораторная работа № 17 «Исследование явлений отражения и преломления »
Лабораторная работа № 18 «Изучение интерференции, дифракции, дисперсии света»
Лабораторная работа № 19 «Исследование законов электрических цепей постоянного и переменного тока».
Лабораторная работа № 20 «Наблюдение фотоэффекта и линейчатых спектров».
6.Список литературы
Основные источники:

Лабковский В.Б. 220 задач по физике с решениями: книга для учащихся 10-11кл. общеобразовательных учреждений. М., 2012.
Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев , Н.Н Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 17 изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 2011. – 366 с.
Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 17 изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 2011. - 399 с.
Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике : 10 класс. – М.: Вако, 2010. – 400 с. – (В помощь школьному учителю).
Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 11 класс. – М.: Вако, 2006. – 464 с. – (В помощь школьному учителю).
Рымкевич А.П. Задачник: сборник для учащихся общеобразовательных учреждений. – М., «Дрофа» 2012.
Интернет-источники:
Министерство образования и науки РФ www.mon. gov.ruРоссийский образовательный портал www.edu.ruДепартамент образования Тверской области www.edu.tver.ruТверской областной институт усовершенствования учителей www.tiuu.ru.
Представление опыта работы, класс физика
physicam.ru›profskill/22/50.htm
Лабораторная работа № 1
Дисциплина «Мастер по техническому обслуживанию и ремонту машинно-тракторного парка»
Тема: «Исследование равноускоренного движения тел».
Цель работы: Определить ускорение движения шарика и его мгновенную скорость перед ударом о цилиндр.
Основные теоретические положения
Известно, что шарик скатывается по прямолинейному наклонному желобу равноускоренно.При равноускоренном движении без начальной скорости пройденное расстояние определяется по формуле:s=αt2/2 (1) отсюда α=2s/t2 (2). Зная ускорение, можно определить мгновенную скорость по формуле: υ = αt(3). Если измерить промежуток времени t от начала движения шарика до его удара о цилиндр и расстояние s, пройденное им за это время, то по формуле (2) мы вычислим ускорение шарика α, а по формуле (3) – его мгновенную скорость υ. Промежуток времени t измеряется с помощью метронома. Метроном настраивают на 120 ударов в минуту, значит промежуток времени между двумя следующими друг за другом ударами равен 0,5 с. Удар метронома, одновременно с которым шарик начинает движение, считается нулевым. В нижней половине желоба помещают цилиндр для торможения шарика. Наклон желоба и положение цилиндра опытным путем подбирают так, чтобы удар шарика о цилиндр совпадал с третьим или четвертым от начала движения ударом метронома. Тогда время движения t можно вычислить по формуле:t = 0,5 · n,где n – число ударов метронома, не считая нулевого удара (или число промежутков времени по 0,5 с от начала движения шарика до его соударения с цилиндром).Начальное положение шарика отмечается мелом. Расстояние s, пройденное им до остановки, измеряют сантиметровой лентой.
Оборудование и аппаратура
желоб лабораторный металлический длиной 1,4 м, шарик металлический диаметром 1,5 – 2 см, цилиндр металлический, метроном (один на весь класс), лента измерительная, кусок мела.
Порядок выполнения работы
Соберите установку по рисунку 178. (Наклон желоба должен быть таким, чтобы шарик проходил всю длин желоба не менее чем за три удара метронома.)

Рис.178
Число даров метронома n Расстояние s, м Время движенияt = 0,5 · n, сУскорение α = 2s/t2, м/с2Мгновенная скорость υ = αt, м/с
Перечертите в тетрадь таблицу . 
Измерьте расстояние s, пройденное шариком за три или четыре удара метронома. Результаты измерений занесите в таблицу.
Вычислите время t движения шарика, его ускорение и мгновенную скорость перед ударом о цилиндр. Результаты измерений занесите в таблицу с учетом абсолютной погрешности, полагая Δs = 5мм = 5 · 10-3 м; Δt = 1 с; 
Контрольные вопросы:
Что такое ускорение?
Как направлен вектор ускорения?
В каких единицах выражают ускорение?
Какое движение называется равноускоренным?
Литература, рекомендуемая для подготовки
к выполнению лабораторной работы
Опыты в домашней лаборатории. Библиотечка "Квант" Вып 4.
Гальперштейн Л.Я., Хлеьников П.П. Лаборатория юного физика. 2010
Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. 2005
Майер В.В., Майер Р.В. Электричество: учебные экспериментальные доказательства. М. 2006
Шутов В.И. и др. Эксперимент в физике. Физический практикум. 
Буров В.А. и др. Демонстрационные опыты по физике. 9-10 классы
Буров В.А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике. 10-11 классы
Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе. Буров В.А. и др. Под ред. А.А. Покровского М. 2011
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике
Лабораторная работа № 2
Тема: «Исследование свободного падения тел».
Цель работы: Измерить ускорение свободного падения с помощью прибора для изучения движения тел.
Основные теоретические положения:
Измерив расстояние между нулевой и любой другой меткой, можно определить, какой путь s прошел груз с лентой за время t = пТ, где п — число интервалов между указанными метками.Рис. 181Зная путь s и промежуток времени за который этот путь был пройден, можно рассчитать ускорение свободного падения g по формуле: g = 2s/t2
Оборудование и аппаратура
прибор для изучения движения тел, полоски из миллиметровой и копировальной бумаги длиной 300 мм и шириной 20 мм, штатив с муфтой и лапкой.
Описание устройства и действия прибораВ приборе (рис. 181) желоб 1 с установленным на нем вибратором 2 укреплен вертикально в лапке штатива 8.К грузу 4 прикреплены две бумажные ленты 5: одна — из миллиметровой бумаги, а вторая (поверх первой) — из копировальной. Ленты вместе с висящим на них грузом удерживаются на желобе зажимом 6.Если отпустить зажим, то груз вместе с лентами будет совершать падение, близкое к свободному.Подвижная часть 3 вибратора (который включается заранее кнопкой 7) колеблется, оставляя метки на движущейся мимо нее ленте через промежутки времени Т = 0,02 с
Порядок выполнения работы

Соберите установку в соответствии с рисунком 181.
Перечертите в тетрадь данную ниже таблицу .Время движенияt = nT,сПуть s,мм Путь s, м Ускорение свободного падения 

3.Включите вибратор в сеть, нажмите на кнопку 7, а затем освободите зажим, не отпуская кнопку до конца движения бруска.4.Сделайте необходимые измерения и вычисления. Результаты занесите в таблицу 6.5.Определите отклонение полученного вами значения g от действительного значения, равного 9,8 м/с2 (т. е. найдите разность между ними). Вычислите, какую часть (в процентах) составляет эта разность от действительного значения g. Это отношение называется относительной погрешностью ε. Чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерений.
Контрольные вопросы:
1)Как можно с помощью пустой консервной банки и секундомера измерить высоту дома?2)Тело движется прямолинейно и равномерно. Меняется ли при этом его скорость?
3)Что является причиной, ускоренного движения тел?
4)Сформулируйте второй закон Ньютона.
5)Дайте определение прямолинейного равноускоренного движения.
6)При падении тела на Землю из состояния покоя его скорость увеличивается. Земля сообщает телам ускорение, Как направлено это ускорение?
7) Как оно называется?
8)Чему равно ускорение свободного падения тел на Земле?
9)По какой формуле мы можем его вычислить?
Литература, рекомендуемая для подготовки
к выполнению лабораторной работы
Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах. Часть 1.Часть 2Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент по физике. Оптика. Атомная физика (ссылка на электронную книгу)
Ельцов А.В. Фронтальные лабораторные работы по физике. 11 класс
Степанов С.В., Смирнов С.А. Лабораторный практикум по физике. М. 2010
Физический эксперимент в школе. М. 2008
Шахмаев Н. М., Н. И. Павлов, В. И. Тыщук. Физический эксперимент в средней школе: Колебания и волны. Квантовая физика / Н. М. Шахмаев,—М.: Просвещение, 2012.
Ковтунович М. Г. - Домашний эксперимент по физике. 7-11 классы (Библиотека учителя физики) - 2009
Лабораторная работа № 3
Тема: «Исследование движения тел по окружности».
Цель работы: Определить период, частоту и ускорение при равномерном движении тела по окружности
Основные теоретические положения:
Равномерное движение по окружности является частным случаем периодического движения, при котором движение точно или приблизительно повторяется через одинаковые интервалы времени.
Период обращения тела по окружности есть промежуток времени, за который тело совершает один полный оборот. Зная время t нескольких оборотов N можно найти период обращения тела. Частота обращения ν – величина, обратная периоду, которая определяет число оборотов тела в единицу времени (2) Равномерное движение по окружности – движение с ускорением, называемым центростремительным.
Оборудование и материалы: штатив с муфтой и лапкой, шарик, подвешенный на нити, линейка (измерительная лента), секундомер (часы с секундной стрелкой)
Порядок выполнения работы
1. При помощи штатива с муфтой и лапкой закрепите шарик с нитью так, чтобы он мог совершать вращательное движение в горизонтальной плоскости вдоль окружности радиусом R = 10-15 см.
2. На листе бумаги начертите окружность выбранного вами радиуса R
3. Приведите шарик во вращение вдоль нарисованной окружности
4. В некоторый момент времени, принятый за начало отсчета времени, включите секундомер и зафиксируйте время t, за которое совершается N оборотов шарика. Отметим, что количество оборотов должно быть не менее 20. Результаты измерений занесите в таблицу
5. Рассчитайте значения периода, частоты и центростремительного ускорения по формулам (1), (2) и (5). Результаты вычислений занесите в таблицу 2.1.
6. Повторите п. 3-5 дважды при таком же количестве N оборотов шарика. Найдите среднее арифметическое значение ускорения.
7.Рассчитайте относительную погрешность измерений по формуле (2)Найдите ее среднее значение.
8. Рассчитайте среднюю абсолютную погрешность. Запишите результат в стандартном виде.
9.Сделайте вывод.
Контрольные вопросы:
1. Какова взаимная ориентация векторов скорости и ускорения при движении по окружности? Меняется ли их направление в пространстве с течением времени?
2. Как соотносятся периоды обращения, частоты и центростремительные ускорения для концов минутной и секундной стрелок при равенстве их длин?
Литература, рекомендуемая для подготовки
к выполнению лабораторной работы
1.Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах. Часть 1.Часть 22.Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент по физике. Оптика. Атомная физика (ссылка на электронную книгу)
3.Ельцов А.В. Фронтальные лабораторные работы по физике. 11 класс
4.Степанов С.В., Смирнов С.А. Лабораторный практикум по физике. М. 2010
5.Физический эксперимент в школе. М. 2008
6.Шахмаев Н. М., Н. И. Павлов, В. И. Тыщук. Физический эксперимент в средней школе: Колебания и волны. Квантовая физика / Н. М. Шахмаев,—М.: Просвещение, 2012.
7.Ковтунович М. Г. - Домашний эксперимент по физике. 7-11 классы (Библиотека учителя физики) – 2009.
Лабораторная работа № 4
Тема: «Исследование взаимодействия тел».
Цель работы: Проверка выполнения законов сохранения энергии и импульса при упругом и неупругом ударах
Основные теоретические положения:
Примером применения законов сохранения импульса и энергии при решении реальной физической задачи является удар абсолютно упругих и неупругих тел.
Удар (или соударение) — это столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время. Силы взаимодействия между сталкивающимися телами (ударные или мгновенные силы) столь велики, что внешними силами, действующими на них, можно пренебречь.
Это позволяет систему тел в процессе их соударения приближенно рассматривать как замкнутую систему и применять к ней законы сохранения. Тела во время удара претерпевают деформацию. Сущность удара заключается в том, что кинетическая энергия относительного движения соударяющихся тел на короткое время преобразуется в энергию упругой деформации. Во время удара имеет место перераспределение энергии между соударяющимися телами.
Оборудование и материалы: Лабораторная установка, набор шаров.
Описание лабораторной установки: Основание прибора установлено на регулирующих ножках, которыми можно установить прибор по уровню. На основании закреплена колонка с нижним и верхним кронштейнами. На верхнем кронштейне укреплены стержни и вороток для установки расстояния между шарами. На стержнях надеты держатели и втулки, фиксируемые винтами с подвесками шаров. На нижнем кронштейне закреплены шкалы и электромагнит. Электромагнит можно передвигать вдоль шкалы и фиксировать винтами угол отклонения шара α
Порядок выполнения работы:
1.Подвесить упругие стальные шары и отцентрировать их при помощи
винтов во втулке, меняя длину нитей. Записать значения масс m1 и m2.
2. Установить шары и электромагнит в одной плоскости при помощи
держателя и винтов.
3. Привести шары в соприкосновение воротком.
4. Сдвинуть шкалы так, чтобы «0» шкалы совпал с острием подвеса.
5. Установить электромагнит на заданный угол по шкале.
6. Включить прибор в сеть, нажать клавишу «СЕТЬ».
7. Отжать клавишу «ПУСК».
8. Первый шар отклонить к электромагниту и зафиксировать исходный
угол отклонения α0, записать значение α0.
9. Нажать клавишу «ПУСК».
10. После первого удара шаров измерить углы максимального отклонения
ударяющего α1 и ударяемого α2 шаров.
11. Опыт повторить 5 раз и данные занести в табл.1.
12. Вычислить средние значения α0 , α1 , α2 и занести в таблицу 1.
12. Заменить левый шар пластилиновым, записать величину его массы m3.
13. Проделать снова операции по пунктам 2-9.
14. Измерить угол отклонения пластилинового шара α3.
15. Опыт повторить 5 раз и данные занести в табл.1.
16. Вычислить средние значения α3.
17.Сделать выводы о выполнимости законов сохранения энергии и импульса при упругом и неупругом ударах.
Контрольные вопросы
1. Сформулировать законы сохранения энергии и импульса.
2. Дать определение упругого и неупругого ударов.
3. Как выполняются законы сохранения энергии и импульса
при упругом и неупругом ударах?
4. Что такое коэффициент восстановления? Каким он должен
быть при упругом и неупругом ударах?
5. Вывести формулу (3) для скорости шара υ0 в момент удара.
6. Дать определение упругой и пластической деформаций
Литература, рекомендуемая для подготовки
к выполнению лабораторной работы
Опыты в домашней лаборатории. Библиотечка "Квант" Вып 4.
Гальперштейн Л.Я., Хлеьников П.П. Лаборатория юного физика. 2010
Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. 2005
Майер В.В., Майер Р.В. Электричество: учебные экспериментальные доказательства. М. 2006
Шутов В.И. и др. Эксперимент в физике. Физический практикум. 
Буров В.А. и др. Демонстрационные опыты по физике. 9-10 классы
Буров В.А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике. 10-11 классы
Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе. Буров В.А. и др. Под ред. А.А. Покровского М. 2011
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике
Лабораторная работа № 5
Тема: «Исследование колебательного движения тел».
Цель работы: Сконструировать простейшую колебательную систему – математический маятник; опытным путем проверить закономерности его колебаний.
Основные теоретические положения:
Математическим маятником называется тело, подвешенное на нерастяжимой, невесомой нити, причем масса нити много меньше массы тела, а длина нити много больше линейных размеров тела.
При отклонении маятника на небольшой угол от вертикали возникает отличная от нуля равнодействующая сил тяжести и упругости, вызывающая его движение к положению равновесия. В результате маятник совершает колебательное движение по гармоническому закону. Период колебаний маятника также можно определить, зная время t, за которое совершается N полных колебаний.
Оборудование и материалы: штатив с муфтой и лапкой, два небольших шарика одинакового размера и разной массы, прочная нерастяжимая нить, линейка (измерительная лента).
Порядок выполнения работы
1. Изготовьте математический маятник. Для этого при помощи штатива с муфтой и лапкой закрепите один из шариков на нити на небольшой высоте (1- 2 см) над поверхностью пола. Измерьте длину l маятника от точки подвеса до центра шарика. Длина маятника должна быть не менее 1 м.
2. Отклоните маятник от вертикали на угол φ не более 5° и отпустите. Зафиксируйте время t, за которое совершается N полных колебаний маятника. Число N колебаний не должно быть меньше 30. Результаты измерений занесите в таблицу.
3. По формуле (2) рассчитайте период колебаний маятника. Результаты вычислений занесите в таблицу.
4. Замените шарик маятника, оставив длину нити прежней. Повторите п.п. 2-3. Сделайте выводы о зависимости периода колебаний математического маятника от массы шарика.
5. Повторите п.п. 2-3 при другом значении амплитуды колебаний. Сделайте выводы о зависимости периода колебаний математического маятника от амплитуды его колебаний.
6. Измените длину нити в четыре раза. Повторите п.п. 2-3. Сделайте выводы о зависимости периода колебаний математического маятника от длины нити.
7. По формуле (1) с учетом длины маятника из первого опыта рассчитайте период колебаний математического маятника.
8. Вычислите абсолютную погрешность.
9. Графически проверьте (Приложение 2), попадает ли период, рассчитанный по результатам первого опыта, в интервал допустимых значений величины Т, полученный в п. 7.
10. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Какие колебания называются полными?
2. Одинаковы ли будут периоды колебаний одинаковых маятников, находящихся на полюсе и экваторе? Почему?
3. Можно ли считать математическим маятник, состоящий из легкого шарика диаметром 10 см, подвешенного на нити длиной 25 см? Ответ поясните.
4. Два маятника с шариками равной массы, но имеющими различные диаметры, совершают колебания. Будет ли скорость затухания колебаний одинаковой?
5. Каким образом можно смоделировать увеличение силы земного тяготения? Предложите план эксперимента, выясняющего зависимость периода колебаний математического маятника от ускорения свободного падения.
Литература, рекомендуемая для подготовки
к выполнению лабораторной работы
Опыты в домашней лаборатории. Библиотечка "Квант" Вып 4.
Гальперштейн Л.Я., Хлеьников П.П. Лаборатория юного физика. 2010
Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. 2005
Майер В.В., Майер Р.В. Электричество: учебные экспериментальные доказательства. М. 2006
Шутов В.И. и др. Эксперимент в физике. Физический практикум. 
Буров В.А. и др. Демонстрационные опыты по физике. 9-10 классы
Буров В.А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике. 10-11 классы
Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе. Буров В.А. и др. Под ред. А.А. Покровского М. 2011
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике.
Лабораторная работа № 6
Тема: «Измерение давления газа»
Цель работы:
1.Ознакомиться с устройством и принципом действия конденсационного гигрометра.
2.Научиться измерять и вычислять давление газа.
3.Научиться пользоваться психрометрическими таблицами
Основные теоретические положения:
Состояние данной массы газа характеризуется тремя параметрами: объемом V, давлением Р и термодинамической температурой Т. В природе и технике, как правило, происходит изменение всех трех величин одновременно, но при этом соблюдается закономерность, выраженная уравнением состояния газа:
P1•V1/T1=P2•V2/T2=P•V/Т, при m = const.
Для данной массы газа произведение объема на давление, деленное на термодинамическую температуру, есть величина постоянная. Проверить эту зависимость экспериментально можно, используя укороченный манометр (см. рис.1).

Рис. 1.
Прибор состоит из "V''- образной трубки, запаянной с одного конца. Стеклянная трубка наполнена маслом и закреплена на металлической пластинке с делениями, по которой определяется высота столбика газа Н, закрытого маслом, разность уровней масла h.
Порядок выполнения работы
Опыт 1
Измерить величину атмосферного давления по барометру Ратм.
Измерить температуру в комнате, она же первоначальная температура газа в закрытой трубке манометра Т1.
Зарисовать положение масла в манометре (обозначить - опыт 1), указать численное значение его уровней в обоих коленах трубки.
Измерить длину газового столбика H1 в закрытой трубке (см. рис.1.). Объем столбика газа численно равен его длине (V = Н (V) - в таблице 1).
Измерить величину разности уровня масла в коленах трубки манометра h1.
Рассчитать давление масла, создаваемое разностью его уровней по формуле:
Pм=ρмgh1
где ρм = 9,2*102 кг/м3, g = 10 м/с2.
Вычислить величину давления газа в закрытой трубке манометра по формуле: P1=Ратм±Рм, в зависимости от положения масла в коленах манометра (выбрать вариант по рисункам 1 и 2).
Сделать вычисления постоянной C1 = P1 • H1 / T1.

Рис.1.
P1=Ратм+РмРис.2.
P1=Ратм–РмВозможные положения уровня масла в манометре
Опыт 2
Поместить манометр в стакан с горячей водой.
Измерить температуру горячей воды Т2.
Сделать 2-ой рисунок положения уровней масла в манометре (обозначить - опыт2), новые измерения и вычисления для опыта 2 так же как в пунктах 4-7 опыта 1.
Сделать вычисления постоянной С2 = Р2 * Н2 / Т2.
Найти из опытов 1 и 2 среднее значение постоянной "С": Сср = (C1+C 2) / 2
Вычислить абсолютную погрешность измерений: ΔС = | Сср- C1|
Вычислить относительную погрешность измерений: δC=ΔC1 * 100% / СсрРезультаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
Все вычисления по опытам 1 и 2 подробно записать до таблицы 1.
Таблица 1.
№ опыта Ратм
(Па) H (V)
(м) h
(м) Рм
(Па) Р (газа)
(Па) C
(Па м/К) ΔC
(Па м/К) δC
(%)
1 2 Контрольные вопросы
Вариант 1
Почему в данной работе объем газа можно выражать в условных единицах?
Изменится ли данное число "С", если опыт проводить с другой массой газа?
Определить массу 20 л воздуха, находящегося при температуре 273К под давлением 30 атм.
В закрытом со всех сторон сосуде находится неидеальный газ, молекулы которого при ударах о стенки передают им часть кинетической энергии. Будет ли нагреваться сосуд, если он теплоизолирован от окружающей среды?
5. В баллоне находится газ при температуре 273 К и давлении 1,2·105 Па. Вследствие нагревания давление газа возросло до 1,8·105 Па. На сколько градусов нагрелся газ?
Вариант 2
Какие причины влияют на точность определения постоянной "С"?
Производит ли газ давление в состоянии невесомости?
Газ при давлении 126,6 кПа и температуре 300К занимает объем 0,60 м3. Найти объем газа при нормальных условиях.
Лабораторная работа № 7
Тема: «Измерение удельной теплоемкости вещества и удельной теплоты плавления льда»
Цель работы: Измерить и составить уравнение теплового баланса и определить удельную теплоту плавления льда.
Основные теоретические положения:
Плавление - это процесс перехода вещества из твѐрдого состояния в жидкое, сопровождающийся поглощением энергии. Количество теплоты, необходимое для плавления единицы массы вещества при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления (Дж/кг): Удельную теплоту плавления льда можно определить калориметрическим способом. Для этого в калориметр с водой погружают кусочек льда. Согласно уравнению теплового баланса Q Q отд пол В процессе теплообмена отдаѐт теплоту горячая вода (Qв). где св - удельная теплоемкость воды (см таблицу) mв –масса воды tкон – конечная установившаяся температура tв –начальная температура воды. Лѐд и образовавшаяся изо льда вода получают теплоту (Qпол), при этом лед плавится (Qл) и образовавшаяся изо льда талая вода нагревается (Qтв) где - удельная теплота плавления льда, mл – масса льда (талой воды), tл – начальная температура льда 0ºСОборудование.
1. Калориметр.
2. Сосуд с тающим льдом.
3. Сосуд с водой.
4. Весы с разновесами.
5. Термометр.
Порядок выполнения работы.
1. Во внутренний сосуд калориметра налить 100-150 см3 воды (Vв). Результат перевести в СИ.
2. Измерить начальную температуру воды tв.
3. Взять небольшой кусочек льда, взвесить его (mл) и опустить в воду. Когда весь лѐд расплавится, отметить самую низкую установившуюся температуру tкон.
4. Вычислить массу горячей воды mв = ρв·Vв
5. Используя данные опыта, составить уравнение теплового баланса и определить удельную теплоту плавления льда.
6. Сравнить полученный результат с табличным, и вычислить абсолютную погрешность измерений табл .
7. Вычислить относительную погрешность измерений табл. 100%
8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу
Оформить окончательную запись результата.
Контрольные вопросы.
1. Как изменяется кинетическая энергия молекул пари нагревании твѐрдого тела до точки плавления и при плавлении?
2. В воду, находящуюся в термосе при 0ºС, опустили кусочек льда, температура которого 0ºС. Будет ли лѐд плавиться? Почему?
Лабораторная работа № 8
Тема: «Исследование превращений вещества из одного агрегатного состояния в другое ».
Цель работы: Рассмотреть переход вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое состояние.
Оборудование: микроскоп, предметные стекла, стеклянные палочки, 4 сосуда с насыщенными водными растворами на класс: поваренной соли, медного купороса, хлористого аммония, гипосульфита. Для наблюдений используйте окуляр с 20-кратным увеличением и объектив с 8-кратным увеличением.
Ход работы
Подготовьте микроскоп к работе: выньте окуляр из тубуса и с помощью зеркала отрегулируйте освещение, винтами поднимите предметный столик до упора, зажимы разведите в стороны. Поставьте окуляр на место.

На предметное стекло поместите стеклянной палочкой каплю насыщенного раствора. Стекло на предметном столике разверните так, чтобы в поле зрения был виден край капли. Для настройки резкости медленно опускайте предметный столикНайдите на краю капли монокристалл, сосредоточьтесь на наблюдении процесса роста кристалла.
По результатам наблюдений заполните таблицу
Название раствора1 Рисунок монокристаллав начале наблюдения2 Рисунок монокристаллав конце наблюдения3
Аналогичные наблюдения проведите для других растворов.
Найдите общую закономерность процесса роста кристаллов и установите связь со свойством анизотропии кристаллов.
Вывод.
Лабораторная работа № 9
Тема: «Исследование изопроцессов в газах».
Цель работы: Исследование изохорного процесса в газах
Оборудование: медицинский манометр, шприц, термометр, барометр-анероид, сосуд, горячая вода, стеклянный баллон с эластичной трубкой.Выполнение работы:
Приготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
Номер опыта Давление воздуха в баллоне p , мм рт. ст. Температура Т, К
1 2 3 4 5 Измерьте атмосферное давление в кабинете по барометру-анероиду (в мм рт. ст.) и температуру воздуха; запишите эти значения в.
Соберите установку:
на манометре установите «0» с помощью корректора на задней панели прибора;
подсоедините стеклянный баллон к манометру.
Погрузите баллон в сосуд с тёплой водой, записшите значения температуры и давления ( p = p1 + pманом ).
Долейте в сосуд немного горячей воды, запишите новые значения давления и температуры.
Повторите опыт № 5 ещё 2 раза..Определите погрешности измерения давления и температуры.
Постройте график зависимости p(Т).
Определите коэффициент пропорциональности k между давлением и температурой.
Лабораторная работа № 10
Тема: « Измерение параметров электрических цепей при последовательном и параллельном соединениях элементов цепи, ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».

Цель работы: Научиться собирать электрические цепи при последовательном и параллельном соединении и измерить ЭДС источника тока.
Оборудование: Источник тока, реостат, два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.Ход работы:
Соберите электрическую цепь по схеме:
11430013208000
Замкните цепь, измерьте силу тока в цепи и напряжение на исследуемом проводнике. Результаты измерений занесите в таблицу:
№ опыта I, A U, B R, Ом
1 2 С помощью реостата, измените, сопротивление цепи и снова измерьте силу тока в цепи и напряжение на исследуемом проводнике. Результаты измерений занесите в таблицу.
Сопротивление проводника определить по закону Ома: I=U/R, R=U/I вычисления занесите в таблицу. R1=U1/I1 R1= Ом,
R2=U2/I2 R2= Ом
Соберите электрическую цепь по схеме
+


Замкните цепь, измерьте силу тока на различных участках цепи и напряжение на исследуемых проводниках.
Результаты измерений занесите в таблицу:
Iобщая I1 I2 Uобщая U1 U2
Рассчитайте сопротивление каждого резистора и общее сопротивление двух последовательно соединённых резисторов
Rобщee=Uобщee/Iобщая Rобщee=
R1=U1/I1 R1=
R2=U2/I2 R2=
Сравните полученные результаты Rобщeе и R1+R2;
Uобщее и U1+U2;
Iобщая и I1 и I2
Сделайте вывод о проделанной работе:
Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нём и напряжения на его концах?
Лабораторная работа № 11
Тема: «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»
Цель работы: Научиться собирать электрические цепи и измерять силу тока и напряжение.
Оборудование: Источник тока, реостат, два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.Ход работы:
Соберите электрическую цепь по схеме:
11430013208000
11.Замкните цепь, измерьте силу тока в цепи и напряжение на исследуемом проводнике. Результаты измерений занесите в таблицу:
№ опыта I, A U, B R, Ом
1 2 12.С помощью реостата, измените, сопротивление цепи и снова измерьте силу тока в цепи и напряжение на исследуемом проводнике. Результаты измерений занесите в таблицу.
13.Сопротивление проводника определить по закону Ома: I=U/R, R=U/I вычисления занесите в таблицу. R1=U1/I1 R1= Ом,
R2=U2/I2 R2= Ом
14.Соберите электрическую цепь по схеме
+

15.Замкните цепь, измерьте силу тока на различных участках цепи и напряжение на исследуемых проводниках.
16.Результаты измерений занесите в таблицу:
Iобщая I1 I2 Uобщая U1 U2
17.Рассчитайте сопротивление каждого резистора и общее сопротивление двух последовательно соединённых резисторов
Rобщee=Uобщee/Iобщая Rобщee=
R1=U1/I1 R1=
R2=U2/I2 R2=
18.Сравните полученные результаты Rобщeе и R1+R2;
Uобщее и U1+U2;
Iобщая и I1 и I2
19.Сделайте вывод о проделанной работе:
Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нём и напряжения на его концах?
Лабораторная работа № 12
Тема. «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».
Цель работы: сформировать умение определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока с помощью амперметра и вольтметра.
Оборудование: выпрямитель ВУ-4М, амперметр, вольтметр, соединительные провода, элементы планшета №1: ключ, резистор R1.
Теоретическое содержание работы.
Внутреннее сопротивление источника тока.
При прохождении тока по замкнутой цепи, электрически заряженные частицы перемещаются не только внутри проводников, соединяющих полюса источника тока, но и внутри самого источника тока. Поэтому в замкнутой электрической цепи различают внешний и внутренний участки цепи.Внешний участок цепи составляет вся та совокупность проводников, которая подсоединяется к полюсам источника тока. Внутренний участок цепи — это сам источник тока. Источник тока, как и любой другой проводник, обладает сопротивлением. Таким образом, в электрической цепи, состоящей из источника тока и проводников с электрическим сопротивлением R, электрический ток совершает работу не только на внешнем, но и на внутреннем участке цепи. Например, при подключении лампы накаливания к гальванической батарее карманного фонаря электрическим током нагреваются не только спираль лампы и подводящие провода, но и сама батарея. Электрическое сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением. В электромагнитном генераторе внутренним сопротивлением является электрическое сопротивление провода обмотки генератора. На внутреннем участке электрической цепи выделяется количество теплоты, равное
(1)
где r — внутреннее сопротивление источника тока.
Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и внутренний участки которой имеют сопротивления, соответственно равные R и r , равно
. (2)
Всякую замкнутую цепь можно представить как два последовательно соединенных резистора с эквивалентными сопротивлениями R и r. Поэтому сопротивление полной цепи равно сумме внешнего и внутреннего сопротивлений: . Поскольку при последовательном соединении сила тока на всех участках цепи одинакова, то через внешний и внутренний участок цепи проходит одинаковый по величине ток. Тогда по закону Ома для участка цепи падение напряжений на ее внешнем и внутреннем участках будут соответственно равны:
и  (3)
Электродвижущая сила.
Полная работа сил электростатического поля при движении зарядов по замкнутой цепи постоянного тока равна нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической цепи оказывается совершенной за счет действия сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника и поддерживающих постоянное напряжение на выходе источника тока. Отношение работы , совершаемой сторонними силами по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой источника (ЭДС) :
, (4)
где  — переносимый заряд.
ЭДС выражается в тех же единицах, что и напряжение или разность потенциалов, т. е. в вольтах: .
Закон Ома для полной цепи.
Если в результате прохождения постоянного тока в замкнутой электрической цепи происходит только нагревание проводников, то по закону сохранения энергии полная работа электрического тока в замкнутой цепи, равная работе сторонних сил источника тока, равна количеству теплоты, выделившейся на внешнем и внутреннем участках цепи:Подготовка к выполнению работы.
Перед вами на столах находится минилаборатория по электродинамике. Её вид представлен в л. р. № 9 на рисунке 2.
Слева находятся миллиамперметр, выпрямитель ВУ-4М, вольтметр, амперметр. Справа закреплен планшет № 1 (см. рис. 3 в л. р. № 9). В задней секции корпуса размещаются соединительные провода цветные: красный провод используют для подключения ВУ-4М к гнезду «+» планшета; белый провод — для подключения ВУ-4М к гнезду «-»; желтые провода - для подключения к элементам планшета измерительных приборов; синие - для площадкой. В рабочем положении площадка располагается горизонтально и используется в качестве рабочей поверхности при сборке экспериментальных установок в опытах.соединения между собой элементов планшета. Секция закрыта откидной
2. Ход работы.
В ходе работы вы освоите метод измерения основных характеристик источника тока, используя закон Ома для полной цепи, который связывает силу тока I в цепи, ЭДС источника тока , его внутреннее сопротивление rи сопротивление внешней цепи R соотношением:
. (9)
1 способ.
Сleft000хема экспериментальной установки показана на рисунке 1.
Рис.1.
Внимательно изучите её. При разомкнутом ключе В источник замкнут на вольтметр, сопротивление которого много больше внутреннего сопротивления источника (r<<R). В этом случае ток в цепи настолько мал, что можно пренебречь значением падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника , и ЭДС источника с пренебрежимо малой погрешностью равна напряжения на его зажимах , которое измеряется вольтметром, т.е.
. (10)
Таким образом, ЭДС источника определяется по показаниям вольтметра при разомкнутом ключе В.
Если ключ В замкнуть, вольтметр покажет падение напряжения на резисторе R:
. (11)
Тогда на основании равенств (9), (10) и (11) можно утверждать, что
(12)
Из формулы (12) видно, что для определения внутреннего сопротивления источника тока необходимо, кроме его ЭДС, знать силу тока в цепи и напряжение на резисторе R при замкнутом ключе.
Силу тока в цепи можно измерить при помощи амперметра. Проволочный резистор  изготовлен из нихромовой проволоки и имеет сопротивление 5 Ом.
Соберите цепь по схеме, показанной на рисунке 3.
Пleft000осле того, как цепь будет собрана, необходимо поднять руку, позвать учителя, чтобы он проверил правильность сборки электрической цепи. И если цепь собрана правильно, то приступайте к выполнению работы.
При разомкнутом ключе В снимите показания вольтметра  и занесите значение напряжения в таблицу 1. Затем замкните ключ В и опять снимите показания вольтметра, но уже  и показания амперметра. Занесите значение напряжения и силы тока в таблицу 1.
Вычислите внутреннее сопротивление источника тока.
2 способ.
Сначала соберите экспериментальную установку, изображенную на рисунке 2.
left000

Рис. 2.
Измерьте силу тока  в цепи при помощи амперметра, результат запишите в тетрадь. Сопротивление резистора =5 Ом. Все данные заносятся в таблицу 2.
Теперь соберите экспериментальную установку, изображенную на рисунке 3.
left000


Рис.3.Измерьте силу тока  в цепи при помощи амперметра, результат запишите в тетрадь. Сопротивление резистора =20 Ом.
Таблица 2.
Применив закон Ома для полной цепи для каждого случая, получаем систему двух уравнений с двумя неизвестными:

Решая её относительно неизвестных и r, находим значения этих величин.
3. Вывод.
Сравните полученные результаты в первом и во втором случае. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы:
Внешний и внутренний участки цепи.
Какое сопротивление называются внутренним? Обозначение.
Чему равно полное сопротивление?
Дайте определение электродвижущей силы (ЭДС). Обозначение. Единицы измерения.
Сформулируйте закон Ома для полной цепи.
Если бы мы не знали значения сопротивлений проволочных резисторов, то можно ли было бы использовать второй способ и что для этого надо сделать (может нужно, например, включить в цепь какой-нибудь прибор)?
Уметь собирать электрические цепи, используемые в работе.
Литература
1.Кабардин О. Ф.. Справ. Материалы: Учеб. Пособие для учащихся.—3-е изд.—М.:Просвещение,1991.—с.:150-151.
2.Справочник школьника. Физика/ Сост. Т. Фещенко, В. Вожегова.–М.: Филологическое об-щество «СЛОВО», ООО «Фирма» «Издательство АСТ», Центр гуманитарных наук при ф-те журна-листики МГУ им. М. В. Ломоносова, 1998. — с.: 124,500-501.
3.Самойленко П. И.. Физика (для нетехнических специальностей): Учебн. Для
общеобразоват. учреждений сред. Проф. Образования/ П. И.Самойленко, А. В. Сергеев.—2-е изд., стер.—М.: Издательский центр «Академия», 2003-с.: 181-182.
Лабораторная работа № 13
Тема: « Измерение электроемкости конденсатора».
Цели работы:
1) исследовать зависимость электроемкости плоского конденсатора  от площади пластин,2) исследовать зависимость электроемкости плоского конденсатора  от наличия диэлектрика, 3) исследовать зависимость электроемкости плоского конденсатора от расстояния между пластинами конденсатора.
Приборы и материалы.
Электрометр из набора по электростатике.
Диски с диэлектрическим покрытием.
Диэлектрические пластины (плексиглас, эбонит, стекло).
Штатив с муфтой и лапкой.
Соединительные провода.
Линейка из органического стекла (плексигласа).
Шелковая ткань.
Краткая теория:
Взаимной элекроемкостью двух проводников называется физическая величина, численно равная заряду q, который необходимо перенести с одного проводника на другой для того, чтобы изменить на единицу разность потенциалов
( -) между ними: , где: - электроемкость плоского конденсатора,
- потенциал нижней пластины конденсатора,
- потенциал верхней пластины конденсатора, U- напряжение между пластинами (обкладками) конденсатора,
U = (- ) - разность потенциалов (напряжение между пластинами).
Преобразуем формулу к виду .
Плоский конденсатор представляет собой две параллельные плоские пластины (обкладки), заряженные одинаковыми по абсолютному значению, но разноименными зарядами. Пластины (обкладки) конденсатора имеют площадь S, находятся на расстоянии d друг от друга. Между обкладками конденсатора расположен диэлектрик (воздух, органическое стекло, эбонит) с относительной диэлектрической проницаемостью .
Порядок выполнения работы.
Подготовительный этап.
Подготовить экспериментальную установку к проведению исследовательской деятельности:
1) поставить электрометр в центре лабораторного стола,
2) первый диск укрепить на центральном стержне электрометра,
3) второй диск прикрепить к лапке штатива,
4) корпус электрометра соединить проводом со вторым диском и заземлить.
5) расположить диски на расстоянии 5 сантиметров так, чтобы их центры были на одной прямой, проведенной через ось стержня электрометра.
6) получить разрешение преподавателя на проведение опытов.
Основной этап.
1) Ослабить зажим лапки штатива так, чтобы можно было без больших усилий опускать (поднимать) второй диск конденсатора.
2) Взять в руку линейку, осуществить электризацию путем трения шелковой ткани об оргстекло.
3) Зарядить нижнюю пластинку конденсатора, прикоснувшись к стержню электроскопа наэлектризованной линейкой. Верхняя пластинка приобретет электрический заряд равный по величине, но противоположный по знаку. Конденсатор заряжен. Установка готова для проведения опытов.
Опыт № 1.
1) Уменьшаем расстояние d между пластинами конденсатора, медленно приближая верхний диск к нижнему диску.
2) Наблюдаем за показаниями стрелки электрометра, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается),
3) Записываем в таблицу № 1 результат наблюдения.
4) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью конденсатора С (увеличивается или уменьшается).
Опыт № 2.
1) Увеличиваем расстояние d между пластинами конденсатора, медленно поднимая верхний диск.
2) Наблюдаем за показаниями стрелки электрометра, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается).
3) записываем в таблицу № 1 результат наблюдения.
4) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
5) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем в таблицу № 1 вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и расстоянием d (прямая пропорциональная зависимость или обратная пропорциональная зависимость).
Таблица № 1.
d расстояние между пластинами Uнапряжение
электроемкость Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и расстоянием d
уменьшается      
увеличивается     Опыт № 3.
1) Устанавливаем расстояние d между пластинами конденсатора d 5 миллиметров.
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Осторожно вводим стеклянную пластинку (диэлектрик) между обкладками конденсатора.
4) Отмечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 2, как изменилось напряжение U (увеличивается или уменьшается).
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Вынимаем из конденсатора стеклянную пластинку, возвращаем на прежнее место.
Опыт № 4.
1) Расстояние между обкладками конденсатора остается без изменения. (Расстояние между пластинами конденсатора d  5 миллиметров).
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Осторожно вводим эбонитовую пластинку (диэлектрик) между обкладками конденсатора.
4) Отмечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 2, как изменилось напряжение U (увеличивается или уменьшается)
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и диэлектрической проницаемостью  (обратная пропорциональная зависимость или прямая пропорциональная зависимость).
8) Вынимаем из конденсатора эбонитовую пластинку, возвращаем на прежнее место.
Таблица № 2.
диэлектрическая проницаемость среды Uнапряжение
электроемкость Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и диэлектрической проницаемостью среды 
уменьшается      
увеличивается     Опыт № 5.
1) Расстояние между обкладками конденсатора остается без изменения. (Расстояние между пластинами конденсатора d  5 миллиметров).
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Наблюдая за показаниями стрелки электрометра, сдвигаем верхнюю обкладку конденсатора, уменьшая площадь взаимного перекрытия пластин.
4) Замечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 3, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается)
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и величиной площади S (обратная пропорциональная зависимость или прямая пропорциональная зависимость).
Опыт № 6.
1) Расстояние между обкладками конденсатора остается без изменения. (Расстояние между пластинами конденсатора d  5 миллиметров).
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Наблюдая за показаниями стрелки электрометра, сдвигаем верхнюю обкладку конденсатора, увеличивая площадь взаимного перекрытия пластин.
4) Замечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 3, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается).
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и площадью взаимного перекрытия пластин S (обратная пропорциональная зависимость или прямая пропорциональная зависимость).
Таблица № 3.
S – площадь взаимного перекрытия пластин Uнапряжение электроемкость Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и площадью пластин S
уменьшается      
увеличивается     Вывод. Ученики обсуждают результаты своих исследований, выдвигают гипотезы и приходят к обобщенному выводу: какая связь существует между электроемкостью С и параметрами плоского конденсатора такими, как
площадь пластин S,
относительная диэлектрическая проницаемость ,
расстояние между обкладками конденсатора d.
Они записывают свой вывод, используя символические обозначения С, S , , d.
Преподаватель предлагает исследователям записать формулу плоского конденсатора, используя электрическую постоянную  (значение электрической постоянной ученики извлекают из справочника).
Заключительный этап.
Применить полученную формулу для расчета электроемкости плоского конденсатора, используемого в этом эксперименте ( самостоятельно начертить таблицу, измерить параметры конденсатора, выписать из справочника значение относительной диэлектрической проницаемости эбонита, расчеты произвести в международной системе С И , заполнить таблицу). Ученики оформляют работу и сдают учителю на проверку.
Примечание. Лабораторная работа физпрактикума в 10 классе рассчитана на два академических часа, проводится группой учеников в составе (2-4) человек под руководством учителя. Ученики обязаны строго соблюдать правила техники безопасности. 
Литература:
Касьянов В.А. Физика 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2003.
Энциклопедия для детей. Техника. – М.: Аванта +, 2001.
Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9 кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений.- М.: Дрофа, 2002.
Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? – М.: ВАП, 1994.
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2001.
Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. – М.: Издательство “Наука” Главная редакция физико-математической литературы. 1977.
Лабораторная работа № 14
Тема: «Измерение индуктивности катушки».
Цель работы: изучение явления электромагнитной индукции и его законов, измерение индуктивности катушки, исследование зависимости индуктивности катушки от силы тока, протекающего по ее обмотке, а также индуктивности катушки, ее полного и индуктивного сопротивлений от частоты переменного тока.
Краткая теория.
Всякий контур, по которому течет ток, пронизывается магнитным полем, созданным этим током. Если сила тока в контуре меняется, то изменяется и сцепленный с контуром магнитный поток, поэтому вследствие явления электромагнитной индукции в контуре возникает ЭДС. ВозникновениеЭДСв контуре при изменении силы тока в нем называется самоиндукцией. В соответствии с законом Фарадея величинаЭДСиндукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур, то есть,
(2.07.1)
Магнитный поток, создаваемый током, протекающим в контуре, называется потоком самоиндукции s. Поток самоиндукции пропорционален индукции магнитного поля, создаваемого этим током, которая, в свою очередь, пропорциональна величине силы тока в контуре. Поэтому магнитный поток самоиндукции пропорционален величине силы тока
, (2.07.2)
где L – индуктивность контура.
Индуктивность контура– это скалярная физическая величина, характеризующая способность контура создавать поток самоиндукции и зависящая от его формы, размеров и магнитной проницаемости среды. Из (2.07.2) следует, что индуктивность контура измеряется величиной магнитного потока, сцепленного с контуром, при силе тока в нем равной 1 А. За единицу измерения индуктивности в системе СИ принимается 1 Гн – это индуктивность такого контура, с которым сцеплен магнитный поток в 1 Вб при силе тока в контуре, равной 1 А.При неизменной индуктивности закон Фарадея для самоиндукции выглядит следующим образом:
(2.07.3)
т. е. ЭДСсамоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока в контуре. В соответствии с законом Фарадея можно дать другое определение индуктивности. Индуктивность определяется величинойЭДС, возникающей в контуре, при изменении в нем силы тока на 1 А за 1 с. Тогда, согласно (2.07.3), 1 Гн – это индуктивность такого контура, в котором индуцируетсяЭДС, равная 1 В, при изменении в нем силы тока на 1 А за 1 с. Знак минус в формуле (2.07.3) отражает правило Ленца, согласно которому самоиндукция противодействует всякому изменению силы тока в контуре и представляет собой аналогию с инерцией в механике.
В электрической цепи наличие индуктивности приводит к возникновению добавочного индуктивного сопротивления катушки переменному току
, (2.07.4)
где – частота переменного тока.
Модуль полного сопротивления Zкатушки переменному току определяется по закону Ома
(2.07.5)
где UиI – эффективные значения напряжения и силы тока в катушке.
Полное сопротивление катушки Zскладывается из сопротивления катушки в цепи постоянного токаR(омического или активного сопротивления) и индуктивного сопротивленияXLв соответствии с формулой:
. (2.07.6)
или, подставив 
(2.07.7)
из которого можно выразить индуктивность катушки L
(2.07.8)
Соотношение (2.07.8) лежит в основе опыта по определению индуктивности. Для того, чтобы определить индуктивность, необходимо измерить частоту переменного тока, действующее значение силы переменного тока, протекающего через катушку, действующее значения напряжения на катушке и омическое сопротивление катушки.
Индуктивность длинного соленоида с сердечником может быть рассчитана по формуле
, (2.07.9)
где – магнитная проницаемость сердечника;– магнитная постоянная;n – число витков, приходящихся на единицу длины катушки;V – объем катушки.
Измеряя индуктивность катушки, можно определять магнитную проницаемость материала, из которого изготовлен сердечник. В частности, таким способом можно определять магнитную проницаемость горных пород. Определив индуктивность катушки с сердечником из исследуемой породы Lс и без сердечникаL0, по отношению этих индуктивностейLС/L0 определяют. Определение магнитной проницаемости горных пород и минералов необходимо для изучения вопросов, связанных с установлением качества железных руд и железистых пород, магнитным обогащением полезных ископаемых, с разведкой рудных тел, исследованием трещиноватости массива горных пород.Необходимые приборы: лабораторный стенд, внутри которого смонтированы все элементы схемы; генератор периодических сигналов; цифровой вольтметр. Рабочая схема опыта показана на рис. 18 и на панели стенда.
Порядок выполнения работы:
Для того, чтобы определить индуктивность катушки по формуле (2.07.8), необходимо знать четыре параметра: R(омическое сопротивление катушки), (частоту переменного тока),U(напряжение на катушке) иI(силу тока в катушке).
Пleft000одготовьте к работе универсальный вольтметр и генератор периодических сигналовЛ-31в соответствии с инструкциями по эксплуатации, находящимися на лабораторном столе.
Определите омическое сопротивление обмотки катушки R. Для этого подключите универсальный вольтметр к клеммам 5 – 6. Переключатель "РОД РАБОТЫ" нужно установить в положение "R".Переключатель пределов измерения должен находиться в положении1. Запишите в табл. 7.1 значение омического сопротивления катушки, снятое с табло вольтметра.
Подготовьте вольтметр к последующим измерениям, для чего переведите его в режим измерения эффективных значений переменных напряжений (переключатель "РОД РАБОТЫ" установите в положение).
Подключите к клеммам 1 – 2 генератор сигналов (регулятор уровня сигнала должен быть в крайнем правом положении). Установите вращением ручки "ЧАСТОТА" частоту генерируемого сигнала10кГц. Запишите ее в табл. 7.1.
Силу тока в катушке определяем по закону Ома для участка цепи 3 – 4. Для этого необходимо:
измерить НАПРЯЖЕНИЕ НА РЕЗИСТОРЕR1, включенном последовательно с катушкой. Для этого подключаем вольтметр к клеммам 3 – 4, а переключатель «ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЙ» переводим в положение 1;
поскольку сопротивление R1равно 100 Ом, по закону Ома величина силы тока в цепи будет равна величине напряжения, деленной на 100:
.
Результат запишите в табл. 7.1.
Для измерения напряжения на катушке подключаем вольтметр к клеммам 5 – 6, при этом переключатель «ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЙ» установить в положение10. Результат запишите в табл. 7.1.
Для второго и третьего опыта измените значения силы тока в цепи. Для второго опыта исключаем из цепи сопротивления R2 иR3, для чего подключите генератор к клеммам 2 – 8. Повторите пункты 5, 6.
Для третьего опыта исключите все три сопротивления R2, R3 иR4, подключив генератор к клемма 2 – 7. Повторите пункты 5, 6.
По данным измерений рассчитайте три значения индуктивности катушки по формуле (2.07.8), подставляя значение частоты генератора 10 кГц.
Таблица 7.1
Результаты измерений
Номер опыта U, В I, мА L, Гн
1 2 3 Частота переменного тока  = 10 кГц
Омическое сопротивление катушки R = 
В работе также исследуется зависимость индуктивности катушки L, ее индуктивногоXLи модуля полного сопротивленийZот частоты переменного тока при неизменной величине силы тока.
Подключите генератор к клеммам 1 - 2 и установите частоту  = 20 кГц
Измерьте напряжение и силу тока согласно пунктам 5,6. Запишите в табл. 7.2.
Установите следующую частоту, приведенную в табл. 7.2,  = 10 кГц.
Подключите вольтметр, как указано в п. 5. РУЧКОЙ ГЕНЕ-РАТОРА «УРОВЕНЬ» ДОБЕЙТЕСЬ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ СИЛЫ ТОКА В ЦЕПИ(какой был при = 20 кГц).
Измерьте напряжение на катушке согласно пункту 6.
Опыт повторите при других значениях частоты , приведенных в табл. 7.2,КАЖДЫЙ РАЗ УСТАНАВЛИВАЯ С ПОМОЩЬЮ РЕГУЛЯТОРА УРОВНЯ ПЕРВОНАЧАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ СИЛЫ ТОКА.
ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы установить частоту 1 кГц, необходимо нажать на генераторе кнопку “множитель 0,1” и поставить значение частоты 10 кГц.
Результаты измерений
Номер
опыта , кГц I,мАU, В Z, Ом XL, Ом L, Гн ΔL, Гн
1 20 2 10 3 5 4 2 5 1 С р е д н и е з н а ч е н и я
Рассчитайте в каждом случае величину индуктивности, индуктивного и полного сопротивлений катушки. По результатам измерений постройте графики зависимости полного и индуктивного сопротивлений от частоты.
Вычислите среднее значение индуктивности и среднюю абсолютную погрешность. Результат запишите в виде:
. (2.07.9)
Контрольные вопросы
1. В чем заключается явление самоиндукции?
2. Что называется индуктивностью и в каких единицах она измеряется?
3. От чего зависит индуктивность катушки?
4. Запишите формулы для индуктивного и модуля полного сопротивлений катушки.
5. Выведите расчетную формулу для определения индуктивности катушки.
6. Как зависит модуль полного сопротивления катушки от частоты изменения тока в ней?
7. Какое влияние оказывает наличие сердечника в катушке на величину силы тока в ней при переменном и постоянном токах?
Рекомендуемая литература
Детлаф А. А., Яворский Б. М.Курс физики. Т. 2.  М.: Высшая школа, 1977. 376 с.
Зисман Г. А., Тодес О. М.Курс общей физики. Т. 2. М.: Наука, 1974. 336 с.
Лабораторная работа № 15
Тема: «Измерение показателя преломления вещества».
Цель работы: измерить показатель преломления стекла призмы методом наименьшего отклонения луча в призме.
Краткая теория:
Скорость распространения света зависит от свойств среды, через которую проходит свет, и от длины волны распространяющегося излучения.
Показатель преломления для различных длин волн неодинаков (n=n()), и, если лучи различных цветов падают на границу раздела двух сред под одним и тем же углом, после прохождения границы раздела они пойдут под различными углами (явлениедисперсии света). Этим объясняется разложение призмой белого света на спектральные составляющие.
При прохождении сквозь трёхгранную призму (рис. 4.1) световой луч преломляется дважды: на грани ОА и на граниОВ. Угол φ между этими гранями называютпреломляющим углом призмы.Угол отклоненияδ, т. е. угол между направлениями вышедшего и падающего на призму лучами (рис. 4.1), зависит от угла падения, преломляющего угла призмы и длины волны падающего света.
Можно доказать [2], что отклонение луча призмой будет минимальным, если угол падения α на грань ОАбудет равен углу преломления γ луча на вто
Рис. 4.1. Ход лучей в призме
рой грани ОВпризмы. В этом случае луч внутри призмы идёт параллельно её основанию. При этомугол наименьшего отклонения равен(4.1)
Тогда, используя закон преломления, получим
(4.2)
Следовательно, для того чтобы найти показатель преломления вещества призмы для данного луча, необходимо измерить угол наименьшего отклонения этого луча и преломляющий угол призмы.
Преломляющий угол призмы и угол наименьшего отклонения каждого луча измеряют при помощи гониометра. Для определения преломляющего угла призмы она устанавливается на столике гониометра так, чтобы преломляющее ребро её было обращено в сторону коллиматора и было по возможности параллельно оси вращения зрительной трубы (рис. 4.2).

Рис. 4.2. К определению преломляющегоРис. 4.3. К определению угла
угла призмы наименьшего отклонения
При таком положении призмы половина параллельного пучка лучей, выходящих из коллиматора, отразится от левой грани призмы, а другая половина – от правой грани.
Зрительная труба устанавливается по направлению лучей, отражённых от одной из граней призмы, таким образом, чтобы в поле зрения трубы было видно изображение щели коллиматора. Если теперь повернуть зрительную трубу на угол , то, как видно из рис. 4.2, в поле зрения трубы попадёт изображение щели коллиматора, образуемое лучами, отражёнными от другой грани призмы. Из того же рисунка ясно, что2.
Для определения угла наименьшего отклонения minпризму надо поставить на столик гониометра в таком положении, чтобы пучок лучей, выходящих из коллиматора, падал на одну из боковых граней призмы (рис. 4.3). Тогда в поле зрения трубы, установленной по направлению выходящих из призмы преломлённых лучей, будет виден ряд изображений щели коллиматора различных цветов. Установка призмы в положение наименьшего отклонения проходящих через неё лучей производится следующим образом.
Получив в поле зрения трубы ряд спектральных линий, надо медленно поворачивать столик с призмой, наблюдая в трубу за перемещением линий. Столик следует вращать так, чтобы спектральная линия приближалась к положению неотклонённого луча, т. е. к оси коллиматора (на рис. 4.3 – влево). При некотором положении столика с призмой одна из спектральных линий «остановится» и при дальнейшем поворачивании столика начнёт двигаться в обратном направлении. Столик следует остановить и закрепить в тот момент, когда спектральная линия изменяет направление своего движения. Это положение призмы и соответствует наименьшему отклонению лучей данного цвета. Нить трубы должна быть наведена на исследуемую линию. Если теперь снять призму со столика гониометра и установить зрительную трубу по направлению не отклонённых лучей, то угол, на который придётся повернуть трубу, и явится углом наименьшего отклонения.
Лабораторная работа № 16
Тема: «Измерение длины световой волны»
Цель работы: экспериментальное определение световой волны с помощью дифракционной решетки.
Краткое теоретическое введение
Одномерная дифракционная решетка представляет собой ряд прозрачных параллельных щелей одинаковой ширины а, разделенных равными непрозрачными промежутками b. Сумму размеров прозрачного и непрозрачного участков принято называть периодом, или постоянной решеткой d.
d = a + b
Период решетки связан с числом штрихов на одном миллиметре n соотношением
d = 1/n
Общее число штрихов решетки N равно
N = 1/d = 1n
где l – ширина решетки.
Дифракционная картина на решетке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех N щелей, т.е. дифракционная решетка осуществляет многолучевую интерференцию когерентных дифрагированных пучков света, идущих от всех щелей.
Пусть на решетку падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны . За решеткой в результате дифракции лучи будут распространяться по разным направлениям. Так как щели находятся на одинаковых расстояниях друг от друга, то разности хода ∆ вторичных лучей, образующихся согласно принципу Гюйгенса – Френеля и идущих от соседних щелей в одном направлении , будут одинаковы в пределах всей решетки и равны

Если эта разность хода кратна целому числу длин волн, т.е.

то при интерференции в фокальной плоскости линзы возникнут главные максимумы. Здесь m = 0,1,2, … - порядок главных максимумов.
Главные максимумы расположены симметрично относительно центрального, или нулевого, с m = 0, соответствующего лучам света, прошедшим через решетку без отклонений (недифрагированным,  = 0). Равенство (2) называют условием главных максимумов на решетке. Каждая щель также образует свою дифракционную картину. В тех направлениях, в которых одна щель дает минимумы, будут наблюдаться минимумы и от других щелей. Эти минимумы определяются условием

Положение главных максимумов зависит от длины волны λ. Поэтому при пропускании через решетку белого света все максимумы, кроме центрального (т = 0), разложатся в спектр, фиолетовая часть которого будет обращена к центру дифракционной картины, а красная - наружу. Это свойство дифракционной решетки используется для исследования спектрального состава света, т.е. дифракционная решетка может быть использована как спектральный прибор.
Обозначим расстояние между серединой нулевого максимума и максимумами 1,2, ... m- го порядков, соответственно, х1 х2 ... хт а расстояние между плоскостью дифракционной решетки и экраном -L. Тогда синус угла дифракции

Используя последнее соотношение, из условия главных максимумов можно определить λ любой линии спектра.

В экспериментальной установке имеются:
S- источник света, КЛ- коллиматорная линза, Щ- щель для ограничения размеров пучка света, ФЛ- фокусирующая линза, ДР- дифракционная решетка с периодом d = 0.01 мм, Э- экран для наблюдения дифракционной картины. Для работы в монохроматическом свете используются светофильтры.
Порядок выполнения работы
1. Расположим детали установки по 1 оси в указанном порядке, закрепляем на экране лист бумаги.
2. Включаем источник света S. Устанавливаем светофильтр белого цвета.
3. Измеряем прикрепленной к установке линейкой расстояние L от решетки до экрана.
L1 = 13.5см=0.135м, L2 =20.5см=0.205м.
4. Отмечаем на листе бумаги середины нулевого, первого и других максимумов вправо и влево от центра. С предельной точностью измерить расстояние х1, х2 .
5. Рассчитаем длины волн, пропускаемых светофильтром.
6. Найдем среднеарифметическое значение длины волны по формуле

7. Рассчитаем абсолютную погрешность измерений по формуле

где n – число изменений, ɑ - доверительная вероятность измерения, tɑ (n) – соответствующий коэффициент Стьюдента.
8. Окончательный результат записываем в виде

9. Сравниваем полученную длину волны с теоретическим значением. Записываем вывод по работе.
Ход работы
Порядок максимума Xm вправо от 0 Xm влево от 0 <Xm > λ
Светофильтр - зеленый
L1 = 16см
1 0,8см 0,9см 0,85см 5,3 * 10-5 см
2 1,9см 1,9см 1,85см 5,7 * 10-5 см
L2 = 10см
1 0,6см 0,6см 0,7см 6,9 * 10-5 см
2 1,2см 1,2см 2,5см 0,12 * 10-5 см
Начало формы
Конец формы
Лабораторная работа № 17
Тема: «Исследование явлений отражения и преломления »
Цель работы: Проверка законов преломления и отражения света
Оборудование: источник тока, лампа, соединительные провода, экран с щелью, прозрачный полуцилиндр, лимб, держатель, плоское зеркало, планшет.

Выполнение работы:
А. Преломление света
Подготовьте таблицу для записи результатов измерений.
№ опыта Угол падения Угол преломления Sin Sin Sin / sin
1 2 3 Соберите установку по рисунку. Лампу и экран установите на планшет. Лампу подключите к источнику тока. Экран
разместите на расстоянии 3–4 см от лампы.
В центре лимба установите полуцилиндр так, чтобы луч падал перпендикулярно плоской поверхности точно в её середину.
Поверните лимб так, чтобы угол падения луча составил 10. Измерьте угол преломления, запишите показания в таблицу.
Повторите опыт несколько раз, увеличивая каждый раз угол падения на 10. Перед измерением углов проверяйте, попадает ли свет на середину плоской поверхности полуцилиндра.
Вычислите значения синусов углов и их отношение для каждого опыта. Запишите в таблицу.
Сделайте вывод о значении отношения синусов углов падения и преломления.
Б. Отражение света
Подготовьте таблицу для записи результатов измерений.
Угол падения Угол отражения В установке, показанной в части А, замените полуцилиндр на держатель с плоским зеркалом. Луч должен быть перпендикулярен поверхности зеркала.
Поверните лимб так, чтобы угол падения луча на зеркало составил 10, измерьте угол отражения, запишите показания в таблицу.
Повторите измерения при углах падения в 20, 30.
Сделайте вывод о зависимости угла отражения от угла падения.
Лабораторная работа № 18
Тема: «Изучение интерференции, дифракции, дисперсии света»
Цель работы: в ходе эксперимента доказать существование явлений дифракции и интер-
ференции, а так же суметь объяснить причины образования интерферен-
ционной и дифракционной картин
Краткая теория:
Если свет представляет собой поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции,т. е. сложение двух или более волн. Однако получить интерференционную картину (чередование максимумов и минимумов освещённости) с помощью двух независимых источников света невозможно.
Для получения устойчивой интерференционной картины нужны согласованные (когерентные) волны. Они должны иметь одинаковую частоту и постоянную разность фаз ( или разность хода ) в любой точке пространства.
Устойчивая интерференционная картина наблюдается на тонких плёнках керосина или нефти на поверхности воды, на поверхности мыльного пузыря.
Простую интерференционную картину получил Ньютон, наблюдая поведение света в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и наложенной на неё плоско – выпуклой линзой.
Дифракция – огибание волнами краёв препятствий – присуща любому волно -вому явлению. Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световой волны очень мала ( 4 10-7 м – 8 10-7 м ) .В данной лабораторной работе мы сможем пронаблюдать интерференцию и
дифракцию, а так же объяснить эти явления на основе теории.
Оборудование:
-стеклянные пластины – 2 шт.;
- лоскутки капроновые или батистовые;
- лампа с прямой нитью накала, свеча;
- штангенциркуль
Порядок проведения работы:
Примечание:отчет о выполнении каждого опыта необходимо оформить по
следующей схеме: 1) рисунок;
2) объяснение опыта.
I. Наблюдение явления интерференции света.
1. Стеклянные пластины тщательно протереть, сложить вместе и сжать пальцами.
2. Рассмотреть пластины в отражённом свете, на тёмном фоне (располагать ихнадо так, чтобы на поверхности стекла не образовались слишком яркие блики
от окон или белых стен).
3. В отдельных местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные
кольцеобразные или неправильной формы полосы.
4. Зарисовать наблюдаемую интерференционную картину.
II. Наблюдение явления дифракции.
а) 1. Установить между губками штангенциркуля щель шириной 0,05 мм.
2. Приставить щель вплотную к глазу, расположив её вертикально.
3. Смотря сквозь щель на вертикально расположенную святящуюся нить
лампы, свечу, наблюдать, по обе стороны нити радужные полосы
(дифракционные спектры).
4. Увеличивая ширину щели, заметить, как это изменение влияет на дифрак-
ционную картину.
5. Зарисовать и объяснить дифракционные спектры, полученные от щели
штангенциркуля для лампы и для свечи.
б) 1. Наблюдать дифракционные спектры с помощью лоскутков капрона или
батиста.
2. Зарисовать и объяснить дифракционную картину, полученную на лоскутке
ткани.
III. После проведения опытов сделать общий вывод по итогам наблюдений.
Контрольные вопросы:
1. Почему в обычной комнате, где много источников света не наблюдается
интерференция? Какому условию должны удовлетворять эти источники?
Сформулируйте это условие.
2. Какое явление наблюдается на поверхности мыльных пузырей?
Кто и как объяснил это явление?
3. В чем заключается опыт Юнга? Каковы его итоги?
4. Какие препятствия световая волна способна огибать?
5. Какое явление наряду с интерференцией и дифракцией имело место в наблюда-
емых вами опытах? В чем это проявилось?
Лабораторная работа № 19
Тема: «Исследование законов электрических цепей постоянного и переменного тока».
Цель работы: экспериментальное и аналитическое исследование цепи переменного тока с последовательным соединением сопротивлений.
Теоретические сведения
К пассивным элементам электрической цепи относятся резистивные элементы, катушки индуктивности и конденсаторы. Любой элемент имеет активное сопротивление r , индуктивность L и емкость C. Однако при анализе и расчетах электрических цепей учитывают лишь тот параметр, который оказывает заметное влияние на режим работы элемента или цепи в целом. В расчетных электрических схемах резистивный элемент представляют активным сопротивлением, катушку индуктивности последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности, конденсатор – емкостью.
Резистивный элемент характеризует наличие в замещаемом элементе необратимых процессов преобразования электрической энергии в другие виды энергии.
Индуктивный элемент схемы замещения реальной цепи с изменяющимся током характеризует наличие изменяющегося магнитного поля, созданного этим током.
Емкостной элемент вводится в схему замещения реальной цепи с изменяющимся током, когда хотят учесть влияние изменяющегося электрического поля элементов цепи.
В простейшей цепи с резистивным элементом (рисунок 4.2,а) синусоидальное напряжение
U=Umsinωt(4.1)
вызывает синусоидальный ток
i = =sinω t = Im sinω t , (4.2)
гдеUm,Im– амплитудные значения и тока, В, А;
r– активное сопротивление элемента, Ом.
В случае резистивного элемента согласно (5.2) синусоида тока имеет ту же частоту, что и синусоида напряжения и совпадает с ней по фазе (рисунок 4.2, б) =0.- угол сдвига фаз между напряжением и током.
На практике для оценки величины тока и напряжения в цепях переменного тока используют действующие значения тока и напряжения, связанные с амплитудными значениями UmиImследующими соотношениями
I =  , A; U =  , B. (4.3)
По закону Ома ток в цепи с резистивным элементом определяется
I =  (4.4)
Применение комплексных чисел позволяет представить не только соотношение между действующими значениями тока и напряжения, но и учесть угол сдвига фаз между ними. Закон Ома в комплексной форме для цепи с резистором имеет вид
I= , (4.5)
где I,U– комплекс действующего значения тока и напряжения.
Наиболее удобной формой представления угла сдвига фаз между синусоидальными величинами является векторная диаграмма, которую строят на комплексной плоскости для действующих значений тока и напряжения (рисунок 4.2,в).
left000left000
left000а б
в
Рисунок 4.2 – Схема, временная диаграмма тока и напряжения, векторная диаграмма цепи с резистором
Мощность, выделяющаяся в резисторе, оценивается ее средним за период Tзначением и называется активной мощностью
P = =I U = I2 r , Вт (4.6)
В цепи с идеальной катушкой индуктивности, то есть не имеющей активного сопротивления (рисунок 4.3, а), напряжение численно равно э.д.с. самоиндукции с обратным знаком и при синусоидальном токе i=ImsinωtсинусоидальноU = - e = L =ω l Im cosω t = xL Im sin(ω t + ) = Um sin(ω t + ),
гдеL– индуктивность катушки, Гн;
xL= ωL=2πfL– индуктивное сопротивление, Ом;
Um=xLIm– амплитудное значение напряжения, В.
Как видно из выражения (4.7) синусоида тока отстает от синусоиды напряжения на угол = 90° 9см. рисунок 4.3, б)
Закон Ома для действующих значений напряжения и тока в катушке имеет вид
I =  , (4.8)
left000left000а б
в
Рабочее задание
Собрать электрическую цепь (рисунок 4.8), состоящую из последовательно соединенных резистора и конденсатора. Произвести измерения тока, напряжения и мощности. Данные измерений занести в таблицу 4.1.
left000Рис. 4.8
Таблица 4.1
Замеры № опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
U, В                    
UR, В                    
I, мА                    
Расчеты Z, Ом                    
Uc, В                    
R, Ом                    
XC, Ом                    
C, мкФ                    
cosφ                   
φ, град                    
P, Вт                    
Q, Вар                    
S, ВА                    
Расчетные формулы
Z = U∙103/ I; UC = √ U2- Uc2 ; R= UR∙103 / I; XC=√ Z2- R2 или XC = Uс∙103 / I; С=106 /(314∙ XC); cosφ = R / Z; P= I2∙R/106; Q = I2∙ XC /106; S = U∙ I / 103
Проверка cosφ=P/S
По данным таблицы 4.1 построить векторные диаграммы напряжений относительно вектора тока, треугольников сопротивлений и мощностей. Построить графики зависимости Р=f(C);Xc=f(C);Q=f(C);S=f(C);cosφ=f(C), сд
Контрольные вопросы
Что такое активное сопротивление и как оно измеряется?
Что такое индуктивное и емкостное сопротивление и от чего они зависят?
Записать выражение закона Ома для цепи с последовательным соединением конденсатора и индуктивной катушки. Чему равны полное сопротивление цепи и коэффициент мощности ?
Как определить емкость конденсатора?
Лабораторная работа № 20
Тема: «Наблюдение фотоэффекта и линейчатых спектров».
Цель работы:
1.Ознакомиться с одним из методов изучения линейчатых спектров. 2.Закрепить и углубить знания по теме «Фотоэффект».
Оборудование
1.Фотографии или рисунки косых столкновений частиц.
2.Транспортир.
3.Линейка.
4.Тонко заточенный карандаш.
Теория
В результате нецентрального (косого) соударения двух элементарных частиц каждая разделяется по траектории, выходящей из одной точки, поэтому образуется "вилка".

На рис. 1 показана импульсная диаграмма такого взаимодействия движущейся частицы и неподвижной. Здесь
М - масса движущейся частицы;
v , v1 - скорость движущейся частицы до и после взаимодействия;
m- масса неподвижной частицы;
u - скорость движения неподвижной частицы после взаимодействия;
θ - угол рассеяния;
φ - угол отдачи;
М v и М v1 - векторы импульсов налетающей частицы до и после взаимодействия;
mu - вектор импульса неподвижной частицы после взаимодействия; Используя закон сохранения энергии и теорему синусов можно вывести соотношение:M / m = sin (θ + 2 φ) / sin θ (1)позволяющее решить ряд задач по трекам частиц на готовых фотографиях.
Порядок выполнения работы
1.Используя рисунок (фотографию), скопировать его на прозрачную бумагу, прикрепить в тетрадь скопированный трек налетающей частицы и продолжить его тонкими линиями.
Начертить прямолинейные участки треков взаимодействующих частиц, сохранив углы рассеяния θ и отдачи φ. Отметить эти углы и измерить транспортиром.
Записать массу m или М известной частицы в а.е.м. и, используя формулу (1), вычислить массу неизвестной частицы .Зная массу и используя таблицу " Периодическая система элементов ", определить ядром какого атома является неизвестная частица. Назвать эту частицу.
Результаты измерений записать в таблицу 1.^
Таблица 1
№ θ φ M (а.е.м.) m (а.е.м.) Вид частицы
Контрольные вопросы
Вариант 1
Что вам известно о протоне?
Дайте определение атомной единицы массы. Укажите ее соотношение с
килограммом.
Как узнать ядро какого атома приобретает большую кинетическую энергию после столкновения?
По какому принципу частицы делят на адроны и лептоны?
Какими частицами обмениваются нуклоны в ядре при взаимодействиях?
Вариант 2
1.Что вам известно об α- частице?
2. Какие частицы относятся к нуклонам?
3.По какой схеме распадается свободный нейтрон? Каково время его жизни?
4.Какой заряд и массовое число имеет электрон? Его обозначение в ядерных реак- циях?
5.Какие законы сохранения действуют в ядерных реакциях?
Рекомендуемая литература
1. Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.328-333)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 297-298)


Приложенные файлы

  • docx 83603693
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий