Исследование зависимости жёсткости тела от его размеров.

Исследование зависимости жёсткости тела от его размеров.

Цель работы: пользуясь графиками  зависимостью силы упругости от абсолютного удлинения, вычислить жёсткости пружин разной длины.

  Рабочая формула: k = tg α

Оборудование: штатив, пружина, линейка, грузы массой по 100г.

Таблица.

 

№п/п	Начальная длина , м	Конечная длина ,м	Абсолютное удлинение	Сила упругости   , Н	Жёсткость, tgα = к, Н/м
1.
2.
3.
4.

Графики зависимости проекции силы упругости

F_упрх. от удлинения.

	Fупрх.

 

			1м

Вывод:

 

 

К онтрольные вопросы:

1. На рисунке приведен график зависимости модуля силы упругости от удлинения пружины. По закону Гука определите жесткость пружины.

А

Указать физический смысл тангенса угла между прямой и осью абсцисс, площади треугольника под участком ОА графика.  Определите жесткость пружины по графику. Почему значения жесткости не совпадают?

 

2.Пружину  жесткостью 200 H\м разрезали на 2 равные части. Какова

жесткость каждой пружины?

3.Указать точки приложения силы упругости пружины, силы тяжести  и веса груза.

 

4.Назовите природу силы упругости пружины, силы тяжести  и веса груза.

5.Решите задачу. Для растяжения пружины на 4мм нужно совершить работу 0,02Дж. Вычислить работу, которую нужно совершить, чтобы растянуть пружину на 4см.

 

Определение ускорения свободного падения с помощью

Математического маятника.

Рабочая формула

Оборудование: штатив с держателем, шарик, подвешенный на нити длиной около 1м, пробка, измерительная лента или метровая линейка,       штангенциркуль, секундомер.

 

Таблица:

№ опыта	Длина маятника, l, м.	Число полных колебаний п	Время полных колебаний, t, с.	Ускорение свободного падения g, м / с2.	Среднее значение ускорения свободного падения g ср, м / с2.	Относительная погрешность, ε, %
1.
2.
3.

1.Выполнить вычисления по рабочей формуле:

                                                                                                                 

 

2.Вычислить погрешность измерения.

 

 

3. Ответить на контрольные вопросы.

 

                3. Проверка закона Бойля – Мариотта.

 

Цель работы: проверить постоянство соотношения между объёмом и давлением идеального газа при постоянной температуре.

Теория: P * V = const

Оборудование: барометр – анероид, прибор для изучения газовых законов, испытуемый газ – воздух.

 

Таблица.

N п/п	Показание барометра Р0, Па	Показание манометра Р, Па	Давление воздуха в сильфоне Р = Р0 + Р, Па	So м2	Объём воздуха в сильфоне V,м3	C = P * V	C ср	Относительная погрешность ,%
1	*105	0	*105	7,85*10-3	*10-5
2			*105		*10-5
3		105	*105		*10-5

 

1.Выполнить вычисления по рабочей формуле:

V = So * h;            So = ;      So =              

1.1.V₁ = S₀ * h₁  C₁ = P₁ * V₁ 

1.2. V₂ = S₀ * h₂ C₂ = P₂ * V₂

1.3. V₃ = S₀ * h₃ C₃ = P₃ * V₃

Вывод:

 

2. Вычислить погрешности измерения.

         ε = *100%

 

3.Ответить на контрольные вопросы

 

Определение удельной теплоемкости тела.

Цель работы: пользуясь уравнением теплового баланса, определить удельную теплоемкость калориметрического тела; по таблице «Тепловые свойства вещества» определить, из какого металла сделано данное тело.

Теория. Рабочая формула

С _т = .

 

Оборудование:

 весы с разновесами, калориметр, калориметрическое тело, термометр, вода, плитка, сосуд с кипящей водой.

 

  Таблица

испытуемое тело

Калориметр

Вода в калориметре

Температура  системы

удельная теплоемкость вещества с,

относи-тельная погреш-ность ε,%

масса т Т, кг масса т _к, кг удельная теплоемкость С _к, масса т_в, кг удельная теплоем- кость, С_в начальная воды, Т _в. = Т _{к         К} начальная тела Т _{т ,   К} общая Θ,   _К                    

1. Расчёты:

т _в = т – т _к =

с_т =  =

 

 

2.Вычислить погрешности измерения.

 

3.Ответить на контрольные вопросы.

 

Таблица

Показания термометров

Разность показаний термометров, Δ t, °С

Относительная

влажность воздуха φ, %

сухого t₁, °С смоченного t ₂, °С        

 

2-е задание. Определение точки росы.

Температура окружающего воздуха, °С	Плотность насыщенных паров ρн,      г\м3	Относительная влажность воздуха φ%	Абсолютная влажность воздуха ρа,  г\м3	Точка росы,    °С

 Таблица.

1.Выполнить вычисления по рабочей формуле:

  

2.Найти по таблице точку росы.

 3. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица.

Номер опыта

Масса

Число капель п

Диаметр канала бюретки d _σ, м

Поверхностное натяжение σ, Н/м

Среднее значение поверхностного натяжения σ_ср, Н/м

Табличное значение поверхностного натяжения σ_таб, Н/м

Относительная погрешность, ε %

пустого сосуда, т ₁, кг сосуда с каплями, т ₂, кг капель, т, кг 1.                   2.                  

 

1.Выполнить вычисления по рабочей формуле:

 

 

2.Вычислить относительную погрешность, ε 

 

3. Ответить на контрольные вопросы.

     7. Определение удельной теплоты плавления льда.

Цель работы: пользуясь уравнением теплового баланса, вычислить удельную теплоту плавления льда.

Теория. Рабочая формула

 

Оборудование: 1) калориметр; 2) термометр лабораторный от 0 до 100°С; 3) весы с разновесами; 4) вода; 5) 6) лед.

 

 

Таблица.

 

Калориметр

Вода

Лед

Общая

температура

Θ, К

ε, %

m _к, кг Т _к, К С _к, Дж/кг∙К m _в, кг Т_в, К С _в, Дж/кг∙К m _л, кг Тп_л, К λт, Дж/кг λ _изм, Дж/кг                        

Указания: С _к, С _в, λ _льда  найдите в таблице «Тепловые свойства тел».

1.Выполнить вычисления по рабочей формуле:

 

 

 

 

2.Вычислить относительную погрешность, ε 

 

,

3.Ответить на контрольные вопросы.

                        6. Тепловое расширение тел.

Цель работы: опытным путем, определить коэффициент линейного расширения твердого тела, сделать вывод, из какого вещества выполнены стержни.

Теория. Рабочая формула.

,            

 

Оборудование: прибор для определения коэффициента линейного расширения, индикатор, термометр, линейка, набор стержней из различных материалов, пробирки, вода.                                            

Таблица.

№ опыта

Материал,

Вещество

Начальная длина стержня

l _0,

мм

Удлинение стержня

Δ l = l - l ₀

 

  мм

Температура

Коэффициент

Линейного

Расширения

Относи

Тельная погреш-

ность, ε, %

начальная К конечная К    α опытный, 1/К α табличный, 1/К 1.                 2.                

1.Выполнить вычисления по рабочей формуле:

2.Вычислить относительную погрешность, ε 

3.Ответить на контрольные вопросы

 

Таблица

№	Длина проводника, l, м	Диаметрпроводника d, мм	Сила тока I, А	Напряжение, U, В	Удельное сопротивление, ρ Ом∙мм2/м	Среднее значение Ом∙мм2/м	Относительная погрешность, ε, %
1.
2.
3.

1. Выполнить вычисления по рабочей формуле.

 

2.Вычислить среднее значение

4.Вычислить относительную погрешность, ε 

                

Вывод: _________________________________________________________

________________________________________________________________ 5.Ответить на контрольные вопросы.

Схема:

 

 

Таблица

I, А	U1, В	U2, В	U АВ, В	R1, Ом	R 2, Ом	R посл, Ом

 

Расчеты.

 

=                      

=               

=

Вывод: __________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Теория.

I = I₁ + I₂; U = const; .

Схема:

I 1, А	I2, В	I общ, В	U, В	R1, Ом	R 2, Ом	R пар, Ом

2.7 Расчеты:  

2.8 ; 

2.9 ;  

2.10  ;   

2.11 Сравниваем: .

 

 

2.9.Вывод: _________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

3.Ответить на контрольные вопросы.

 

 

Оборудование:

электрическая лампа, источник постоянного напряжения, реостат ползунковый, амперметр, вольтметр, омметр, ключ, соединительные провода, миллиметровая бумага.

 

Схема:

 

 

Таблица

                

№ опыта	Напряжение U, В	Сила тока, I, А	Мощность, Р, Вт	Сопротивление, R, Ом	Температура Т, К

1. Выполнить расчеты по рабочим формулам.                                                            

2. Построить графики (на миллиметровой бумаге).

                                  

 

 Вывод: _________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

   Определение электрохимического эквивалента меди.

Теория. Рабочая формула
                           

         

Оборудование: в есы с разновесом, амперметр, часы, электроплитка, выпрямитель, реостат, рубильник (ключ), медные электроды (2 шт.) со вставкой, соединительные провода, электролитическая ванна с раствором медного купороса.

 

Схема цепи:

Таблица:

 

Масса катода до электролиза, т1, кг	Масса катода после электролиза, т, кг	Масса отложившейся меди на катоде, т2, кг	Время пропускания тока, t, c	Величина силы тока, I, А	Электрохимический эквивалент меди k опыт, кг / Кл	Электрохимический эквивалент меди k табл, кг / Кл	Относительная погрешность, , %
						0.33*10-6

1.Вычисления по рабочей формуле:

 

2.Вычисления погрешности измерения.

 

3.Ответить на контрольные вопросы.

      14.Изучение устройства и работы трансформатора.

Цель: изучение устройства трансформатора и измерение его коэффициента трансформации.

Теория. Рабочая формула

 

 

Оборудование: трансформатор лабораторный, амперметр, вольтметр, реостат ползунковый, ключ замыкания тока, комплект провод.

Схема:

 

Таблица:

I1 , А	I 2, A	U1 , В	U2 , В	I3,А	U3 , В	К1	К2

1. Вычисления по рабочей формуле:

 К₁  =                               К₂ =                              I₂ =

2.Дополнительные задания

Исследование зависимости между токами и напряжениями в обмотках трансформатора.

1. Во вторичную цепь включите через ключ реостата.

2. Измерьте амперметром силу тока I₃ во вторичной обмотке, предварительно убедившись в том, что реостат полностью введен. Отключите трансформатор от сети.

3. Включите амперметр в первичную цепь и измерьте силу тока в первичной обмотке I_1.

4. Измерьте напряжение на первичной и вторичной обмотках U₁ и U₃. Результаты измерений запишите в таблицу.

5. Вычислите отношения                    и сравните их.

 

6. Опыт повторите 2-3 раза. Каждый раз передвигайте движок реостата так, чтобы сила тока увеличивалась на 30-50 мА.

7. На основе результатов всех опытов сделайте заключение.

 

3. Ответить на контрольные вопросы.

       14. Определение показателя преломления стекла.

 

Теория. Рабочая формула.

           

Оборудование: п ластинка с параллельными гранями, пробка с булавками, чистый лист бумаги, лист картона, транспортир, таблица тригонометрических функций.

 

Чертежи приложения пластинки:

                           

№ опыта	Угол падения светового луча, град	Угол преломления, град	Показатель преломления п	Среднее значение показателя преломления п ср	Абсолютная погрешность	Среднее значение абсолютной погрешности	Относительная погрешность
1.
2.
3.

Таблица.

1.Вычисления по рабочей формуле:

2. Вычисления погрешности измерения.

 

                 

3. Ответить на контрольные вопросы.

Теория. Рабочая формула.

                                                               

 

                                 

λ -длина волны,

b - расстояние от центра прорези до границы цвета,

a - расстояние отдифракционной решетки до шкалы,

d – период дифракционной решетки,

k - порядок спектра.

Оборудование: 1) прибор для определения длины световой волны на подставке; 2) дифракционная решетка с периодом 0,02 или 0,01 мм; 3) источник света.

Таблица:

Порядок спектра

k

Постоянная решетки

V

Мм

d

Мм

a

Границы

Спектра b

Длина световой волны

λ

К мм Ф мм λк мм λ_ф  мм 1-й             2-й            

 

1.Вычисления по рабочей формуле:    

 

 2. Вычислениясреднего значения   для красного цвета.

 

 

3.Вычислениясреднего значениядля фиолетового цвета.

 

 

                16.Изучение треков заряженных частиц.

Цель: сравнитьтреки протона и неизвестной частицы, определить, какой частице принадлежит трек.

Теория. Рабочая формула.

 

где R₁ и R₂ – радиусы кривизны траектории;

Оборудование: фотографии треков, оставленных двумя заряженными частицами в камере Вильсона, линейка, калька.

Ход работы.

                                                           

1. Сравниваем  полученный результат с данными, приведенными в таблице, определяем, какой именно частице принадлежит трек 2.

 

Таблица.

	Позитрон	Тритон	Альфа-частица	Пи-мезон
	1836	0,33	0,5	9

 

Вывод:_______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2.   Ответить на контрольные вопросы.

 

Исследование зависимости жёсткости тела от его размеров.

Цель работы: пользуясь графиками  зависимостью силы упругости от абсолютного удлинения, вычислить жёсткости пружин разной длины.

  Рабочая формула: k = tg α

Оборудование: штатив, пружина, линейка, грузы массой по 100г.

Таблица.

 

№п/п	Начальная длина , м	Конечная длина ,м	Абсолютное удлинение	Сила упругости   , Н	Жёсткость, tgα = к, Н/м
1.
2.
3.
4.

Графики зависимости проекции силы упругости

F_упрх. от удлинения.

	Fупрх.

 

			1м

Вывод:

 

 

К онтрольные вопросы:

1. На рисунке приведен график зависимости модуля силы упругости от удлинения пружины. По закону Гука определите жесткость пружины.

А

Указать физический смысл тангенса угла между прямой и осью абсцисс, площади треугольника под участком ОА графика.  Определите жесткость пружины по графику. Почему значения жесткости не совпадают?

 

2.Пружину  жесткостью 200 H\м разрезали на 2 равные части. Какова

жесткость каждой пружины?

3.Указать точки приложения силы упругости пружины, силы тяжести  и веса груза.

 

4.Назовите природу силы упругости пружины, силы тяжести  и веса груза.

5.Решите задачу. Для растяжения пружины на 4мм нужно совершить работу 0,02Дж. Вычислить работу, которую нужно совершить, чтобы растянуть пружину на 4см.