МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Тетрадь

Для лабораторных работ

По физике

студента группы __________________

_________________________________

Москва, 2012

Как известно, физика - экспериментальная наука, поэтому при ее изучении наряду с лекционными и практическими занятиями необходимо выполнение лабораторных работ. Студенты знакомятся с физическими приборами и методами измерений, особенностями физического эксперимента, теорией погрешностей, глубже проникают в физику явления.

Лабораторный практикум позволяет со всех сторон рассмотреть исследуемое явление - от его проявления в конкретном эксперименте до теории. Еще одна его замечательная особенность состоит, в том, что при выполнении и защите лабораторных работ преподаватель и студент работают на самой короткой дистанции, что практически обеспечивает персональный контроль за знаниями студентов - и возможность для студента проверить уровень своих познаний.

Данное методическое пособие содержит в себе лабораторные работы, которые выполняют в курсе физики студенты технических специальностей. Работы эти относительно простые. Описание состоит из краткой теории, порядка выполнения работы и контрольных вопросов.

Рекомендуется знакомиться с описанием заранее, а не в лаборатории (по крайней мере, сознательные студенты получат такую возможность). При этом надо разобраться со следующими вопросами:

1. Какое явление изучается в работе?

2. Что будет измеряться и по какой схеме?

3. Чего делать категорически нельзя (техника безопасности)?

4. В какую таблицу заносить результаты измерений?

5. Что по ним рассчитывается?

Если Вы разобрались с этими вопросами, скорее всего, допуск к работе не составит у Вас затруднений.

Оформление работ осуществляется,

включая следующие пункты:

1. Дата выполнения.

2. Название.

3. Цель работы.

4. Оборудование.

5. Схема эксперимента.

6. Рабочие формулы (то есть только те, по которым будет вестись расчет).

7. Таблица измерений.

8. Расчеты.

9. График.

10. Вывод.

11. Ответы на контрольные вопросы.

Наиболее часто встречаемые ошибки

При построении графиков

а) разметка осей должна быть равномерной;

б) при построении теоретических кривых недопустимо соединять точки ломаными кривыми - необходимо строить наиболее подходящую по теории гладкую зависимость;

в) график должен быть подписан, единицы измерения представляемых величин указаны;

г) по оси x необходимо откладывать изменяемую в эксперименте величину, а по оси y - величину, которая меняется вследствие этого изменения, а не наоборот;

д) не забывайте отображать на графике полосы погрешностей.

После выполнения работы необходимо завизировать этот факт росписью преподавателя или лаборанта, даже в том случае если измерения проведены, а расчеты еще не доведены до конца.

Защита работы состоит в объяснении хода эксперимента, полученных результатов и ответе на контрольные вопросы. Как правило, вопросы составлены так, чтобы обеспечить знание теории, необходимой для понимания эксперимента и углубить понимание его особенностей. Практика показывает, что временные затраты на изучение материала по контрольным вопросам дома с лихвой окупаются при защите.

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ

1. При проведении опытов будьте внимательны и дисциплинированы, точно выполняйте указания преподавателя.
2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения преподавателя.
3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.
4. Особенно осторожно обращайтесь со стеклянными сосудами.
5. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов!
6. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях.
7. При сборке электрических цепей используйте провода с прочной изоляцией, без видимых повреждений; избегайте пересечения проводов.
8. Источник тока в электрической цепи подключайте в последнюю очередь.
9. Собранную цепь включайте после проверки и разрешения преподавателя.
10. Нельзя прикасаться к находящимся под напряжением элементам, лишенных изоляции. Производить пересоединения в цепях и смену предохранителя до отключения источника питания.
11. Пользуйтесь инструментами с изолированными ручками.
12. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
13. Нельзя уходить с рабочего места без разрешения преподавателя.
14. Обнаружив неисправность в устройствах, сообщите об этом преподавателю. В устройствах находящихся под напряжением немедленно отключите источник питания.
15. Не следует нагревать воду свыше 70⁰ С.
16. Нельзя зажигать спиртовку от другой спиртовки.

Запрещается: использовать в лабораторных опытах ртуть, нафталин, бензин; пробовать реактивы на вкус.

Округление результатов

Если ошибка округления больше абсолютной погрешности, округление уменьшает фактически достигнутую точность измерения, а если ошибка округления меньше абсолютной погрешности, последние цифры записи результата будут непосредственными. Поэтому округлять результаты измерений и вычислений надо так, чтобы последняя значащая цифра находилась в том же десятичном разряде, что и абсолютная погрешность измеряемой величины.

В лабораторных работах можно обычно ограничится, двумя значащимися цифрами.

Перечень лабораторных работ

1 семестр

1. Определение плотности вещества
2. Проверка закона Бойля-Мариотта
3. Определение влажности воздуха
4. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
5. Определение удельного сопротивления вещества проводника
6. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника электрической энергии

2 семестр

1. Определение электрохимического эквивалента меди
2. Изучение свойств полупроводникового диода
3. Определение периода и ускорения математического маятника
4. Определение оптической силы линзы и ее главного фокусного расстояния
5. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки
6. Наблюдения спектров различных веществ
7. Изучение звездного неба с помощью подвижной карты
8. Астрономические наблюдения

Лабораторная работа №1

Тема: Определение плотности вещества

Цель работы: научиться определять плотность твердого тела.

Оборудование: весы с разновесами (рис.1), штангенциркуль (рис. 2), твердое тело.

Описание работы

Опыт показывает, что массы тел, состоящих из одного и того же вещества, прямо пропорциональны объемам этих тел:

m = ρV,

где m –масса, V – объем.

Коэффициент пропорциональности ρ называется плотностью вещества.

Плотность вещества характеризует зависимость массы тела от рода его вещества и измеряется массой вещества в единице объема:

Масса тела определяется взвешиванием. Объем тела правильной геометрической формы определяется обмером тела, объем жидкости – наполнение ею мензурки (градуированного сосуда). Последним приемом можно воспользоваться также и для определения твердого тела.

Порядок выполнения работы:

1. Взвешиванием определить массу тела m правильной формы с точностью до 0,01 г.
2. Измерить штангенциркулем длину а, ширину b и высота h.
3. Вычислить объем тела по формуле:

V = a∙ b∙h.

1. Вычислить плотность тела по формуле:

1. Сравните полученный результат с табличным значением плотности и вычислите относительную погрешность по формуле:

.

1. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

7. Запишите вывод, что вы измеряли и какой получен результат.

ВЫВОД: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Как можно найти плотность вещества?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Какой буквой обозначается плотность?

_______________________________________________________________________

1. Какова единица плотности в СИ?

_______________________________________________________________________

1. Какие еще единицы плотности вам известны?

_______________________________________________________________________

1. По какой формуле можно определить объем тела?

_______________________________________________________________________

Лабораторная работа №2

Тема: Проверка закона Бойля-Мариотта

Цель работы: экспериментальная проверка закона Бойля-Мариотта

Оборудование: сильфон, манометр (рис 3)

Рис. 3

Описание работы

Экспериментальная установка для проверки закона Бойля-Мариотта показана на рисунке 3. Она состоит из сильфона, позволяющего изменить объем газа (воздуха), и металлического манометра. Сначала открывают оба крана манометра и с помощью винта сильфона растягивают или сжимают цилиндр так, чтобы объем воздуха в нем был равен 7,5 у.е.. Затем закрывают правый кран манометра и приступают к проверке закона Бойля-Мариотта, который имеет следующую формулировку: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная.

Несколько раз медленно изменяют объем воздуха в приборе и наблюдают за показаниями манометра.

Результаты измерений выражены:

давление – в атмосферах (1атм=1кг/см²=10⁵Па),

объем – в условных единицах.

Порядок выполнения работы:

1. Соберите экспериментальную установку по рисунку 3.

2. Несколько раз медленно измените, объем воздуха в приборе и наблюдайте за показаниями манометра.

1. Рассчитайте произведение объема на давление для каждого опыта.
2. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

5. Постройте график зависимости давления от объема по результатам эксперимента.

1. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.

ВЫВОД: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Может ли построенный вами график пересекать оси координат?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Докажите, что закон Бойля-Мариотта можно рассматривать как частный случай уравнения Менделеева-Клапейрона.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Почему вы уверены, что в лабораторной работе наблюдали именно изотермический процесс, а не какой-нибудь другой? Почему температура не менялась? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №3

Тема: Определение влажности воздуха

Цель работы: научиться определять влажность воздуха

Оборудование: психрометр (рис. 4), стакан с водой, психрометрическая таблица

Рис. 4

Описание работы

Психрометр (рис. 4) состоит из двух одинаковых термометров, один из которых обмотан тканью. Если водяной пар в воздухе не насыщен, то вода из ткани будет испаряться и показания «влажного» термометра будут меньше, чем сухого.

Чем интенсивнее испаряется вода (т.е. чем менее насыщен воздух водяным паром), тем ниже показания «влажного» термометра. По разнице показаний двух термометров можно измерять влажность воздуха. С этой целью составляются так называемые психрометрические таблицы, с помощью которых находят конкретные значения относительной влажности воздуха.

Порядок выполнения работы:

1. Налить воду в резервуар термометра, обернутого марлей.
2. Выждав минут 20 (пока показания термометра перестанут изменяться), записывают показания сухого и влажного термометров в таблицу.
3. С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха.
4. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу

5. Запишите вывод, что вы измеряли и какой получен результат.

ВЫВОД: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Могут ли в ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров оказаться одинаковыми?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Может ли температура «влажного» термометра оказаться выше температуры «сухого»?______________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Каким может быть предельное значение относительной влажности воздуха?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Какие существуют приборы для определения влажности воздуха?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №4

Тема: Определение коэффициента поверхностного

натяжения жидкости

Цель работы: экспериментально определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель

Оборудование: весы учебные, разновес (можно мензурку), пипетка, штангенциркуль, стакан с водой, химический стакан (рис 5)

Рис.5

Описание работы

Расчеты показывают, что отрыв капли воды от пипетки происходит при выполнении равенства

m· g =σ·π·d,

где m – масса капли,

σ - коэффициент поверхностного натяжения жидкости,

d – внутренний диаметр пипетки,

g – ускорение свободного падения.

Отсюда .

Для повышения точности измеряют массу нескольких капель: М = m·n, где n – число капель. Тогда расчетная формула принимает вид:

.

Порядок выполнения работы:

1. С помощью штангенциркуля измерьте внутренний диаметр пипетки d. Измерения необходимо производить осторожно, чтобы не расколоть конец стеклянной трубки.
2. Накапайте в пустой стакан 100-200 капель воды, предварительно его взвесив.
3. Определите массу накапанной воды:

М= m_{с водой} – m_{без воды}.

1. Вычислите коэффициент поверхностного натяжения жидкости σ по формуле:

.

1. Сравните полученный результат с табличным значением коэффициента поверхностного натяжения воды и вычислите относительную погрешность по формуле:

1. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

Диаметр трубки	Масса стаканчика	Масса воды	Число капель	Коэффициент поверхностного натяжения	Погрешность
Без воды	С водой
d,м	mбез воды,кг	mс водой,кг	М, кг	n	σ,	δ,%

7. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.

ВЫВОД: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Увеличив быстроту падения капель, выяснить, как повлияет это на массу капли.

_______________________________________________________________________

1. Какие причины влияют на величину коэффициента поверхностного натяжения жидкости?_____________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Какие еще существуют методы определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости?_____________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №5

Тема: Определение удельного сопротивления вещества проводника

Цель работы: научиться опытным путем вычислять удельное сопротивление вещества проводника (резистора)

Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, ключ, резистор, соединительные провода

Описание работы

Если резистор представляет собой длинный однородный проводник постоянного сечения, то его сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

.

Коэффициент пропорциональности ρ (не путать с плотностью материала проводника!), характеризующий материал резистора называется удельным электрическим сопротивлением материала.

Рис. 6.

2. Измерьте силу тока I и напряжение U.

3. Вычислите сопротивление R по формуле:

.

4. Вычислите площадь поперечного сечения провода по формуле:

где d - диаметр

5. Вычислите удельное сопротивление материала ρ по формуле:

6. Сравните полученный результат с табличным значением удельного сопротивления вещества проводника, и вычислите относительную погрешность по формуле:

.

1. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: