Порядок выполнения лабораторных работ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Разработка «Методические рекомендации к лабораторным работам по физике» предназначена для качественного проведения тематических лабораторных работ. Её основной частью являются инструкции и отчёты по лабораторным работам.

Инструкции содержат тему работы, перечень необходимого оборудования, в них сформулированы цели предстоящей работы, методика выполнения.

В отчётах обучающиеся отражают выполнение поставленных целей, демонстрируют навыки работы с приборами, умения использовать полученные результаты измерений для вычислений искомых величин с использованием физических формул, способность анализировать результаты и делать выводы по проделанной работе.

Физика относится к профильным учебным дисциплинам, поэтому содержание учебного материала направлено на профессию обучающихся. С этой целью в каждой ЛР определены конкретные вопросы, позволяющие связать учебный материал науки физики и междисциплинарных курсов, реализующих учебный материал видов профессиональной деятельности. Для этого используются условные обозначения:

«Методические рекомендации…» обеспечивают реализацию дифференцированного подхода в обучении, позволяют применять опережающий метод познания и практического освоения учебного материала обучающимися.

Разработка может быть использована не только как индивидуальное пособие для обучающихся, но и для работы преподавателя физики при организации и проведении лабораторно-практических занятий.

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ

Порядок выполнения лабораторных работ

1. Уясните тему и цель лабораторной работы. Внимательно прочтите инструкцию к ней и бланк отчёта о выполнении лабораторной работы. Исходя из прочитанного, составьте план действий, необходимый для достижения поставленных целей.

2. Проверьте свою подготовленность к выполнению работы. Если ответы на поставленные вопросы представляют для вас затруднение, то прочтите материал по учебнику.

3. Проверьте наличие на лабораторном столе необходимого оборудования и материалов.

4. Ознакомившись с описанием лабораторной работы, подумайте, понятны ли вам приёмы осуществления тех или иных операций эксперимента. Если у вас возникают сомнения, проконсультируйтесь у преподавателя. Если вопросов нет, приступайте к работе.

5. Перед началом работы в отчёте о выполнении заполните свои данные.

6. По мере проведения эксперимента и получения определённых данных (показания приборов), заполняйте таблицу. В экспериментальной работе не бывает мелочей. Любые, на первый взгляд малозначительные замечания могут оказаться необходимыми при формулировке выводов.

7. По окончании лабораторной работы оформите её результаты (в виде таблиц, графиков, диаграмм, словесных описаний, вычислений) в бланке отчёта о выполнении лабораторной работы.

8. Сформулируйте выводы на основании результатов проведённого эксперимента и сделайте соответствующую запись.

9. Дайте чёткие, лаконичные ответы на контрольные вопросы, задачи выбираются и решаются из методической разработки «Внеаудиторная самостоятельная работа по физике» согласно выбранной теме.

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

1. Название работы.

2. Цель работы (указанная в методической разработке цель работы может быть дополнена учащимся).

3. Оборудование и материалы.

4. Рисунок или схема установки. Особенности подключения приборов, важные для проведения эксперимента.

5. Краткое изложение технологии выполнения работы (Описание процедуры измерений).

6. Таблица результатов измерений и вычислений.

7. Расчеты, измеряемых косвенно величин.

8. Графики (если они необходимы).

9. Оценка погрешностей измерений.

10. Выводы, в соответствии с целью работы.

11. Ответы на вопросы к лабораторной работе.

Лабораторная работа № 1.

Исследование движения тела под действием постоянной силы.

Цель работы: определить характер движения тела, его ускорение и скорость.

Оборудование: прибор для изучения прямолинейного движения, штатив с муфтой и перекладиной.

Порядок выполнения работы:

1. Соберите установку.

2. Направляющую рейку прибора устанавливают наклонно с помощью штатива. Верхний край рейки располагают на высоте 19-20 см от поверхности стола. Под нижний край подкладывают коврик.

3. Удерживая каретку на направляющей рейке в крайнем верхнем положении, так чтобы её выступ с магнитом был обращён в сторону датчиков, вблизи её магнита размещают первый датчик. (секундомер должен запускаться как только каретка начнет двигаться.) Второй датчик устанавливают на расстоянии 20см от первого.

4. Измеряют расстояние между датчиками s.

5. Проводят 6-7 пусков каретки, записывают показания секундомера.

6. Вычисляют среднее значение времени движения каретки между датчиками .

7.      Подставляя в формулу  , значения s и  определить скорость.

8.       Подставляя в формулу  , значения s и  определить ускорение.

9. Сделайте вывод по результатам работы.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение скорости, ускорения, равноускоренного движения.

2. Запишите формулы перемещения скорости, ускорения при равноускоренном движении.

3.  Задача.

 Лабораторная работа № 2.

Измерение коэффициента жёсткости пружины.

Цель работы: найти жёсткость пружины.

Оборудование: штатив с муфтами и лапкой, спиральная пружина.

Порядок выполнения работы.

1.Закрепите на штативе конец спиральной пружины.

2.Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3.Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится конец пружины.

4.Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5.К первому грузу добавьте второй, третий и т.д. грузы, записывая каждый раз удлинение пружины |х| пружины. По результатам измерений заполните таблицу.

6. Вычислите погрешность измерений жёсткости пружины.

№ опыта	m , кг	К , Н/м	P=mg, Н	х, м	кср,Н/м	, Н/м	∙100%

7. Сделайте вывод по результатам работы.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение силы упругости, веса тела.

2. Сформулируйте закон Гука.

3. Задача.

Лабораторная работа № 3.

Измерение коэффициента трения скольжения.

Цель работы: определить коэффициент трения скольжения.

Оборудование: деревянный брусок, деревянная линейка, набор грузов, динамометр.

 Порядок выполнения работы.

1. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра в таблицу.

3.Взвесьте брусок и груз.

4.К первому грузу добавьте, второй, третий и т. д., каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

 По результатам измерений заполните таблицу.

5. По результатам измерений определите значения коэффициента трения, среднее значение коэффициента трения, абсолютную и относительную погрешности.

№ опыта	m , кг	F, Н	P, Н				∙100%

6. По результатам работы сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение силы трения.

2. Основные характеристики силы трения.

3. Задача.

Лабораторная работа №4.

Изучение закона сохранения импульса.

Цель работы: проверить выполнение закона сохранения импульса при прямом центральном соударении шаров.

Оборудование: штатив, желоб, шары, линейка, весы, набор разновесов.

Порядок выполнения работы.

1. Измерьте массы шаров с помощью весов.

2. Укрепите желоб в штативе так, чтобы горизонтальная часть лотка находилась на высоте 20 см от поверхности стола.

3. Возьмите шар с большей массой, установите его у верхнего края наклонной части лотка. Отпустите шар и по его отметке на листе белой бумаги определите дальность его полета в горизонтальном направлении. Определите среднее значение дальности полета l_1.

4. Вычислите время падения шара, зная высоту края лотка h над столом, затем проекции скорости v₁ и p₁ шара на горизонтальном направлении.

5. Повторите опыты для второго шара. (Определите l₂, v₂ и p₂).

6. Найдите среднее значение дальности полета для первого шара l₁^/идля второго шара l₂^/.

7. Определите скорости v₁^/ и v₂^/, используя формулу , шаров после столкновения и их импульсы p₁^/ и p₂^/. По найденным значениям дальностей полетов l₁^/и l₂^/ сравните импульс р₁ первого шара до столкновения с суммой импульсов p₁^/ + p₂^/ двух шаров после столкновения. Сделайте вывод.

Контрольные вопросы.

1. Что называется импульсом тела.

2. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса.

3. Задача.

Лабораторная работа №5.

Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

Цель работы: сравнить две величины- уменьшение потенциальной энергии прикреплённого к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.

Оборудование: динамометр, линейка измерительная, штатив лабораторный, грузы массой 100г, штатив с муфтой и лапкой.

Для работы используется установка, которая представляет собой укреплённый на штативе динамометр с фиксатором. Фиксатор должен перемещаться с небольшим трением. Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины равно расстоянию от упора до фиксатора. При падении груза потенциальная энергия груза уменьшится на E=mgh, а энергия пружины при её деформации увеличивается на E=kx/2.

Порядок выполнения работы.

1. Груз укрепите на крючке динамометра.

2. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.

3. Отпустите груз. Падая груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.

4. Повторите опыт пять раз.

5. Подсчитайте E=mgh и E=kx/2.

6. Результаты занесите в таблицу

Контрольные вопросы:     

1. Сформулируйте закон сохранения полной механической энергии.

2. При каких условиях выполняется закон сохранения полной механической энергии.

3. Задача.

 Лабораторная работа № 6.

Сравнение работы силы с изменением кинетической энергии тела.

Цель работы: рассчитать и измерить тормозной путь тела.

Оборудование: тележка, резиновый шнур, динамометр, нить, линейка, весы.

Порядок выполнения работы:

1. Закрепите колёса тележки. Прикрепите к модели динамометр и измерьте силу трения при равномерном скольжении по горизонтальной поверхности.

2. Поставьте модель на весы и измерьте её массу. Используя формулу  , вычислите значение начальной скорости, при которой тормозной путь s₁=30 см.

3. Прикрепите динамометр к резиновому шнуру. Растяните шнур с помощью динамометра и измерьте силу упругости и удлинение. Вычислите жёсткость резинового шнура.

4.  По формуле   вычислите деформацию шнура х₁, при которой модель автомобиля приобретает скорость .

5.  Прикрепите конец шнура к модели. Удерживая модель, растяните шнур с помощью нити на х₁. Удерживая конец нити, отпустите модель. Измерьте тормозной путь s₂, пройденный моделью вычислите абсолютную погрешность .

6. Вычислите s₁ по формуле: . Вычислите погрешность по формуле .

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Контрольные вопросы:

1. Какие данные необходимы для расчёта тормозного пути автомобиля, двигающегося с некоторой начальной скоростью?

2. Почему тормозной путь не зависит от массы автомобиля?

3. Задача.

Лабораторная работа № 7.

Измерение влажности воздуха

Цель работы: определить относительную влажность воздуха.

Оборудование: психрометр, вода, психрометрическая таблица.

Порядок выполнения работы.

1.Проверить наличие воды в стаканчике психрометра и при необходимости долить её.

2. Определить температуру сухого термометра.

3. Определить температуру влажного термометра.

4.Результаты измерений записать в таблицу.

5.Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение влажности воздуха, абсолютной и относительной влажности воздуха.

2. Задача.

Лабораторная работа № 8.

Измерение коэффициента  поверхностного натяжения жидкости.

Цель работы: Определить коэффициент поверхностного натяжения воды с помощью весов и проволочной скобы.

Оборудование: весы лабораторные с набором гирь, плоская кювета, проволочная скоба, штангенциркуль, сосуд с водой комнатной температуры.

Порядок выполнения работы:

1. Измерьте диаметр отверстия кюветы.

2. Уравновесьте весы. Накапайте 50 капель воды на чашу весов. Измерьте массу этих капель.

3. По формуле  вычислите коэффициент поверхностного натяжения жидкости. (Опыт повторите 5 раз).

4. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

№	Количество капель, N	Диаметр кюветы, D, мм	Масса капель, m, кг	Поверхностное натяжение, , Н/м	Абсолютная погрешность поверхностного натяжения, , Н/м	Относительная погрешность,

Контрольные вопросы:

1. Дайте определения коэффициента поверхностного натяжения.

2. Какими способами можно определить смачивание и несмачивание жидкости.

3. Задачи.

Лабораторная работа № 9.

Наблюдение процесса кристаллизации.

Цель работы: Вырастить кристалл, наблюдать анизоторопию роста кристалла и правильности его формы.

Оборудование: вода; стеклянный сосуд; соль (поваренная, медный купорос или другая); нитка; карандаш или другой похожий предмет.

Порядок выполнения работы:

1. Возьмите небольшую емкость, желательно прозрачную.

2. Смешайте чистую дистиллированную воду комнатной температуры с солью. Второго ингредиента насыпайте много, пока перемешивание с жидкостью не станет затруднительным. После насыщения раствора поставьте данную посуду на водяную баню, и растопите в ней соль до получения однородной массы.

3. С помощью плотной марли или салфетки процедите жидкость, чтобы отделить от нее твердые примеси.

4. Далее возьмите обыкновенную белую нить, привяжите к ней небольшой кристаллик соли и опустите к охлажденной жидкости. Если такого камешка нет, возьмите любой пластмассовый твердый предмет, предварительно замоченный в приготовленной воде и высушенный.

5. На второй край нитки привяжите перекладину (к примеру, карандаш, линейку или ручку), которая будет шире горлышка выбранной посуды. Этот предмет будет фиксироваться на емкости с соленой водой, чтобы маленький кристаллик на нити был в подвешенном состоянии.

6. Накройте полученную конструкцию бумагой, салфетками или тканью и поставьте на то место, где наименее заметны перепады температуры.

7. Если выбранная емкость прозрачная, то легко проследить, какими темпами растет кристалл соли. Если так размеров не видно, время от времени можете поднимать нитку с камнем и проверять. Но не прикасайтесь пальцами к нему и не цепляйте камень о края конструкции.

8. Через месяц изделие увеличится в размерах и станет размером как минимум с фасоль.

9. Подождав еще немного (месяца 2), вы обнаружите, что камень стал диаметром около 3-4 см.

10. Если размер кристалла вас устраивает, достаньте его, протрите сухими салфетками и покройте прозрачным лаком (для ногтей или другим). Когда вещество высохнет, камень можно будет брать в руки и любоваться.