рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по физике для технических специальностей профессиональных образовательных учреждений


Министерство образования и науки Пермского края
ГБПОУ «Пермский нефтяной колледж»
Рабочая тетрадь
по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Физика»
(общеобразовательный цикл)
по техническим специальностям
150207 Автоматизация технологических процессов и производств
210202 Бурение нефтяных и газовых скважин
210210 Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений210201 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
210108 Прикладная геодезия

Пермь, 2015 г.
Оглавление
Введение 4
Шкала оценок…………………………………………………………………….. 5
План-график выполнения работ………………………………………………….6
Лабораторная работа №1. Опытная проверка закона Гей-Люссака…………7
Лабораторная работа №2. Измерение модуля упругости (модуля Юнга) резины…………………………………………………………………………….13
Лабораторная работа №3. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока……………………………………………………………….......21
Лабораторная работа №4. Измерение удельного сопротивления
проводника……………………………………………………………………….26
Лабораторная работа №5. Изучение последовательного соединения проводников…………………………………………………………………… 30
Лабораторная работа №6. Изучение параллельного соединения проводников……………………………………………………………………...36
Лабораторная работа №7. Определение заряда электрона…………………37
Лабораторная работа №8. Изучение явления электромагнитной индукции…………………………………………………………………………42
Лабораторная работа №9. Измерение показателя преломления стекла…...43
Лабораторная работа №10. Изучение треков заряженных частиц (по фотографиям)…………………………………………………………………… 49
Список литературы………………………………………………………………57
Составитель: Гордейчук Людмила Геннадиевна, преподаватель ГБПОУ «Пермский нефтяной колледж»
Рецензент: Вадим Валериевич Монахов, доцент кафедры вычислительной физики физического факультета СПбГУ, автор «Виртуальные лабораторные работы по физике для 10—11 класса».
Рабочая тетрадь по физике для выполнения виртуальных лабораторных работ (авторы: В.В.Монахов, Л.А.Евстегнев) служит дополнением к учебному обеспечению общеобразовательной программы по физике в соответствии с требованиями ФГОС СПО третьего поколения по специальностям СПО:150207 Автоматизация технологических процессов и производств,
210202 Бурение нефтяных и газовых скважин,
210210 Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений,
210201 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений,
210208Прикладная геодезия.

Учебное пособие включают в себя 10 лабораторных работ, в каждой из которых содержится: цель, теоретическое обоснование, инструкция по выполнению, описание хода работ, рисунки, таблицы, схемы, расчетные формулы, вопросы для закрепления теоретического материала.
Тетрадь для лабораторных работ способствует более глубокому осмыслению физических явлений и объяснения их с помощью физических законов.
Рабочая тетрадь по выполнению письменных работ адресована студентам очной формы обучения, изучающим физику.
Введение
УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ!
Тетрадь для лабораторных работ по дисциплине «Физика» для выполнения исследовательских работ созданы Вам в помощь
Приступая к выполнению лабораторной работы, Вы должны внимательно прочитать цель и задачи занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными стандартами, краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме лабораторной работы, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
Все задания к лабораторной работе Вы должны выполнять в соответствии с инструкцией, анализировать полученные в ходе занятия результаты по приведенной методике.
Отчет о лабораторной работе Вы должны выполнить по приведенному алгоритму, опираясь на образец.
Наличие положительной оценки по лабораторным работам необходимо для получения зачета по дисциплине, в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за лабораторную работу Вы должны найти время для ее выполнения или пересдачи.
Внимание! Если в процессе подготовки к лабораторным работам или при решении задач у Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения консультаций.
Время проведения консультаций можно узнать у преподавателя или посмотреть на двери его кабинета.
Шкала оценок по физике
(лабораторные и практические работы)
Баллы Основные показатели для оценки работы студента
1 2
1 — очень слабо Подготовил отчет по лабораторной, практической работе, но не выполнил саму работу.
2 — слабо Работу выполнил с помощью преподавателя в незначительном объеме. Допустил при этом ошибки в измерениях и вычислениях. Сделал неправильные выводы. Отсутствуют схемы, рисунки к работе.
3 — посредственноРаботу выполнил частично с помощью преподавателя. Допустил ошибки в измерениях, вычислениях и выводах. Часть схем и рисунков к лабораторной работе отсутствуют.
4 — удовлетворительно Работу выполнил с помощью преподавателя. Измерения величин выполнены почти полностью, но есть негрубые ошибки в вычислениях. Получен правильный результат. В схемах и рисунках к лабораторной работе имеются незначительные ошибки.
5 — недостаточно хорошо Работу выполнил с помощью преподавателя. Измерения величин выполнены полностью, но есть негрубые ошибки в вычислениях. Получен правильный результат. Отсутствует вывод или в нем есть ошибки. В схемах и рисунках к лабораторной, практической работе имеются незначительные недочеты.
6 — хорошо Работу выполнил самостоятельно (но описанию). Имеются 1-2 негрубые ошибки в выводе или расчете.
7 — очень хорошо Работу выполнил самостоятельно в полном объеме (по описанию). В результатах и в выводе было допущено 2-3 недочета, не более одной негрубой ошибки.
8 — отлично Работу выполнил самостоятельно в полном объеме (по описанию). Нелаконичный вывод. Неполный анализ погрешностей. Допускаются две негрубые ошибки или один-два недочета в погрешностях.
9 — великолепно Работу выполнил самостоятельно в полном объеме (по описанию). Нелаконичный вывод. Допускается одна негрубая ошибка или один-два недочета в погрешностях.
10 — прекрасно Работу выполнил самостоятельно в полном объеме (по описанию). Измерения и вычисления выполнены рационально, без ошибок и исправлений. Вывод лаконичен и точно соответствует цели работы. Правильно выполнен анализ погрешностей.
80 - 100 баллов - оценка 5
51- 79 баллов - оценка 4
30 - 50 баллов - оценка 3
0 -29 баллов - незачет
План график сдачи работ
№ дата сдачи оценка замечания подпись
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Лабораторная работа №1
__________________________________________________
Цель работы: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
В 1802 французский физик Л.Гей-Люссак изучил процесс, при котором при постоянном давлении и массе газа, другие параметры не изменялись. В дальнейшем этот процесс был назван изобарическим, что означает с постоянным давлением от греческого «изос»-равный и «барос»- тяжесть. Чтобы проверить закон Гей-Люссака, достаточно изменить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства: V1 / V2=T1 /T2
Это можно сделать, используя воздух при атмосферном давлении.
Оборудование и средства измерения
В правой части окна показано оборудование, необходимое для проведения работы:
стеклянная трубка, запаянная с одного конца,
цилиндрический сосуд (слева),
стакан с водой комнатной температуры (справа),
пластилин,
термометр,
линейка,
спиртовка.
Термометр в исходном состоянии показывает температуру окружающего воздуха. Приборы используются по очереди и после применения должны возвращаться в исходное положение, обозначенное пунктиром.
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Поместите термометр в цилиндрический сосуд для измерения температуры воды t1.
Подогрейте цилиндрический сосуд с помощью спиртовки, переместив спиртовку под цилиндрический сосуд, а затем верните спиртовку на место. Температура воды зависит от времени нагревания.
Занесите  результаты измерения температуры воды t1 в таблицу. Затем верните термометр на место.
Измерьте с помощью линейки длину l1 стеклянной трубки. Занести результаты измерения в таблицу. Затем верните линейку на место.
Поместите стеклянную трубку, открытым концом вверх, в цилиндрический сосуд с горячей водой.
Закройте пластилином открытый конец трубки.
Выньте трубку из сосуда с горячей водой и  замазанный конец в стакан с водой комнатной температуры.
Снимите под водой пластилин. Подождите, пока воздух в трубке охладиться.
Возьмитесь за трубку и погрузите ее в стакан так, чтобы уровни воды в трубке и стакане выровнялись. .Измерьте длину l2 воздушного столба в трубке.  Занести результаты измерения в таблицу.
Измерьте температуру t2 окружающего воздуха. Занести результаты измерения в таблицу.
Повторите опыт не менее 3 раз, занесите данные в таблицу.
Расчеты
Введите в таблицу значения нижеперечисленных величин путем алгебраических вычислений:
Δи l - абсолютная инструментальная погрешность линейки
________________________________________________________________
Для средств измерения с линейной шкалой (линейка,измерительная лента, динамометр) приборная погрешность принимается равной половине цены деления шкалы. Абсолютная погрешность при однократном прямом измерении равна приборной (инструментальной).
_________________________________________________________________
Δol - абсолютная погрешность отсчета расстояния,
Предельное значение погрешности отсчета принимают равным - 14 цены деления шкалы прибора
__________________________________________________________________
Δl = Δиl + Δol  максимальная абсолютная погрешность измерения расстояния,
__________________________________________________________________
При расчете максимальной абсолютной погрешности суммируются инструментальная погрешность и погрешность отсчета
ΔиT - абсолютная инструментальная погрешность термометра,
_________________________________________________________________
ΔoT - абсолютная погрешность отсчета температуры,
__________________________________________________________________
ΔT - максимальная абсолютная погрешность измерения температуры.
__________________________________________________________________
Вычислите значения температуры T1 и T2 в градусах Кельвина и занесите их в таблицу.
________________________________________________________________
15 .Вычислите отношения l1 / l2 и T1 / T2 и занесите в таблицу
________________________________________________________________
16. Вычислите и занесите в таблицу относительные погрешности εl и εT и абсолютные Δl и ΔT погрешности измерений через отношения по формулам:

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
17.Сравните отношения l1 / l2 и T1 / T2.
Относительная погрешность при однократном прямом измерении – безразмерная физическая величина, равная отношению абсолютной погрешности к измеренному значению величины, вычисляется по формуле ε = Δа а  Х 100%. Чем меньше относительная погрешности , тем выше точность измерения.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
18.Можно ли на основании вычисленных значений погрешностей делать выводы? Если нет, то подумайте, как надо изменить параметры, чтобы погрешности уменьшились, и проведите эксперимент заново.
19.Сделайте вывод о справедливости закона Гей-Люссака.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
измерения
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
l1, мм l2 , мм t1 C0t2C0вычисления
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
Δиl ,мм Δol , мм Δl , мм ΔиT , К ΔoT,К ΔT, К T1,К T2, К l1 / l2  T1 / T2  εl , % εT , % ∆l, мм ∆T ,КНапишите письменно ответ на контрольные вопросы
Почему после погружения стеклянной трубки в стакан с водой, имеющий комнатную температуру и после снятия пластилина, вода в трубке поднимается?
Почему при равенстве уровней воды в стакане и в трубке давление воздуха в трубке равно атмосферному давлению?
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №2
______________________________________________________________________________________________________________________________________
Цель работы: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
При внешнем воздействии сил на твердое тело, изменяется его форма или объем, т.е. происходит деформация тела. Деформации, которые полностью исчезают при снятии нагрузки, называют упругими. Деформации, которые не исчезают при снятии нагрузки, называют пластическими. Упругость и пластичность тел в основном определяются свойствами материала, из которого они изготовлены. При деформации тела возникает сила упругости Fупр, направленная в сторону противоположную направлению смещения его частиц относительно друг друга. Различают четыре основных вида деформаций: растяжение (или сжатие), сдвиг, кручение и изгиб. Наиболее часто встречаются деформации растяжения или сжатия. Деформацию растяжения тела характеризуют его относительное удлинение = L / L0, где L= L - L0 ( абсолютное удлинение). Приложенная к телу внешняя сила F, перпендикулярная площади сечения, создает внутри него нормальное механическое напряжение:
= F / S , где S площадь сечения, F- внешняя нагрузка
Р. Гуком было установлено, что в области упругих деформаций:
= LL=*
Это соотношение называют законом Гука. Коэффициент пропорциональности , характеризующий упругие свойства материала называют коэффициентом упругости. Величина E , обратная коэффициенту упругости , называют модулем продольной упругости или модулем Юнга:E=1LL=1E* , или = E*,С учетом предыдущих формул, Fs=LL*EЧем больше модуль Юнга E, тем меньше деформация тела при одном и том же нормальном напряжении.
Независимо от того, какого вида деформация происходит, растяжение или сжатие, внутренняя энергия тела увеличивается по сравнению с недеформированным состоянием, т.к. внешняя сила совершает над телом работу.
При упругой деформации А = E* S2* LL*L
Вывод: чем больше работа, затраченная на деформацию тел, тем больше относительное удлинение тела L.
Оборудование и средства измерения
В правой части окна показано оборудование, необходимое для проведения работы:
штатив с муфтой и лапкой,
резиновый шнур,
грузы,
линейка,
штангенциркуль,
динамометр.
Приборы используются по очереди и после применения должны возвращаться в исходное положение, обозначенное пунктиром.
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Измерьте с помощью линейки расстояние между метками на нерастянутом шнуре  lo.  Занести результаты измерения в таблицу. Затем верните линейку на место.
Выберите грузы с помощью, которых в дальнейшем вы будете исследовать растяжение шнура. Определите суммарный вес грузов F, подвесив их к динамометру. Занесите   результаты измерения в таблицу.
Перевесьте выбранные грузы к нижнему концу шнура.
Измерьте расстояние между рисками на шнуре в растянутом состоянии l.  Занесите результаты измерения в таблицу.
Измерьте диаметр шнура  D с помощью штангенциркуля. Занесите   результаты измерения в таблицу.
Измерьте несколько раз вес одного из грузов и оцените абсолютную погрешность отсчета динамометра Δo F.
Введите в таблицу значения нижеперечисленных величин путем алгебраических вычислений:
Δ и l - абсолютная инструментальная погрешность линейки,
_________________________________________________________________
Δ o l - абсолютная погрешность отсчета расстояния,
__________________________________________________________________
Δ l - максимальная абсолютная погрешность измерения расстояния,
__________________________________________________________________
Для расчета Δ l  и ΔD использовать знания, полученные при выполнении Лабораторной работы №1
Δи D - абсолютная инструментальная погрешность штангенциркуля,
__________________________________________________________________
ΔD - максимальная абсолютная погрешность измерения диаметра шнура.
__________________________________________________________________
Приборная погрешность для измерительных приборов с нониусом (штангенциркуль, микрометр) равна цене деления нониуса (0,05мм)
При расчете абсолютной погрешности штангенциркуля суммируют приборную и случайную погрешность.
Пример расчета погрешностей
при прямых измерениях физической величиныПредположим, что с помощью штангенциркуля, имеющего цену деления нониуса 0,05 мм, нужно измерить длину L бруска.
Для этого необходимо выполнить последовательно следующие действия.
Измерения проводятся пять раз для уменьшения случайной погрешности, а их результаты L k (k = 1, 2, ..., 5) последовательно заносятся в таблицу 1.
Таблица 1
Последовательность действий Номер
Измерений, k 1 2 3 4 5
1 lk , мм 30.25 30.3 30.25 30.35 30.25
2 lср, мм 30.28
3 ∆lk=lk-lср, мм0.03 0.02 0.03 0.07 0.03
4 k=15∆lk0.18
2. Рассчитывают среднее арифметическое значение L длины бруска по формуле , делая тем самым оценку измеряемой величины. Для приведенных экспериментальных значений
l=30.25+30.3+30.25+30.35+30.255=30.28 мм
3. Вычисляют модуль отклонения ∆lk=lk-lср каждого k-гo измерения от среднего арифметического L ср
4. Суммируют все ∆lk и рассчитывают случайную погрешность по формуле:
∆lсл=∆l1+∆l2+∆l3+∆l4+∆l55 =0.03+0.02+0.03+0.07+0.035=0.036 мм.Приборная погрешность штангенциркуля равна цене деления нониуса, т. е.
∆lпр =0,05 мм =5*10-2мм
При расчете абсолютной погрешности приборная и случайная погрешности суммируются:
∆l=∆lпр+∆lсл=0,086 мм
Существуют определенные правила записи окончательного результата измерений физической величины. Сначала значение абсолютной погрешности округляют до одной значащей цифрой после запятой. В рассматриваемом случае L = 0,09 мм. Если при таком округлении в погрешности после запятой первая значащая цифра лежит в пределах от 3 до 9 – оставляют одну значащую цифру. Если же цифра оказывается равной 1 или 2, то округленное значение погрешности, рассчитывают заново, округляя до второй значащей цифры.
Поэтому окончательный результат измерения длины бруска следует представить в виде
l= (30.28±0.09) мм.
Приведем два примера правильной записи результата измерения с различной точностью одной и той же физической величины. Предположим, что найдено среднее время падения шарика на землю с определенной высоты: t = 17,756 с. Абсолютная погрешность измерения, в первом опыте оказалась равной t1 = 0,362 с, а во втором — t2 = 0,1564 с. Согласно правилам записи окончательного результата в первом опыте t =(17.8±0.4) c,
а во втором — t =(17.76±0.16)c.
ΔиF - абсолютная инструментальная погрешность динамометра,
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ΔoF - абсолютная погрешность отсчета динамометра,
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ΔF - максимальная абсолютная погрешность измерения веса.
__________________________________________________________________
Вычислите модуль Юнга резины. Формула для определения модуля Юнга имеет вид:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
243840514985Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения модуля Юнга.
Рассчитать и занести в таблицу значения ε, ∆Е
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Записать значение модуля Юнга E в виде
E= Eи ± ΔE
измерения
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
lo ,мм l , мм D,ммF,Н вычисления
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
Δ и l, мм Δ o l, мм Δ l , мм Δи D, мм ΔD, мм ΔиF ,Н ΔoF ,Н ΔF, Н E, Па , % ΔE, Па Контрольный вопрос: Почему модуль Юнга выражается столь большим числом?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №3
______________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Источники тока – это устройства, обеспечивающие возникновение сторонних сил и обычно поддерживающие постоянную разность потенциалов на своих полюсах. В качестве источников постоянного тока выступают выпрямители генераторы, постоянного тока, аккумуляторы, и гальванические элементы.
Внутри источника тока на каждую заряженную частицу действует две силы: сила электрического поля и сила неэлектрического характера - сторонняя сила, которая называется электродвижущей силой. Эти силы совершают работу против электрических сил по разделению зарядов, что приводит к поддержанию электрического поля в цепи и разности потенциалов между любыми ее точками. Работа сторонних сил связана с превращением энергии не электрической в энергию электрического поля. Каждый источник тока имеет собственное внутреннее сопротивление. Электрические цепи могут состоять из нескольких отдельных участков, соединенных между собой, каждый из которых имеет свое электрическое сопротивление.
Резистор – это элемент электрической цепи, который оказывает сопротивление электрическому току (для регулирования значений тока, напряжения, ЕДС). При расчетах электрических цепей используются формулы, вытекающие из законов Ома.
Оборудование и средства измерения
В правой части окна показано оборудование, необходимое для проведения работы:
источник тока
вольтметр (диапазон измерений 0-30 В, измеряет с точностью 0.5% )миллиамперметр (диапазон измерений 0-1000 мА, измеряет с точностью 0.1%. При превышении величины тока 1.5 А миллиамперметр выходит из строя, и требуется заново приводить оборудование в начальное состояние.)
выключатель
реостат (переменное сопротивление) с сопротивлением от 0 до 300 Ом
провода
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Установите движком на источнике тока выбранное напряжение.
 электрическую цепь согласно следующей схеме: Проверьте правильность соединения проводников. Проверьте работу цепи при разомкнутом и замкнутом выключателе.
Обдумайте, каким образом в данной цепи с помощью вольтметра можно измерить ЭДС источника тока, и приведите цепь в соответствующее состояние (Разомкнуть ключ).
Результаты измерения ЭДС источника тока Εпр с вольтметра в таблицу.
Приведите цепь в состояние для измерения внутреннего сопротивления rпр (Замкнуть ключ)
Выберите положение движка реостата для получения наибольшей точности измерения внутреннего сопротивления.
 Записать показания амперметра  I пр.
 Записать показания вольтметра  U пр.
Расчеты
Введите в таблицу значения:
Δ и U - абсолютная инструментальная погрешность вольтметра,
____________________________________________________________
ΔoU - абсолютная погрешность отсчета напряжения,
__________________________________________________________________
ΔU - максимальная абсолютная погрешность измерения напряжения,
ΔU = Δ и U  + ΔoU
______________________________________________________
ΔиI - абсолютная инструментальная погрешность амперметра,
________________________________________________________________
ΔoI - абсолютная погрешность отсчета силы тока,
__________________________________________________________________
ΔI - максимальная абсолютная погрешность измерения силы тока.
ΔI= ΔиI+ ΔoI  __________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Справка. Погрешность электроизмерительного прибора складывается из погрешности отсчета и инструментальной погрешности. Погрешность измерения силы тока амперметром ΔI  равна сумме погрешности отсчета ΔoI  и инструментальной погрешности ΔиI .
ΔI = ΔиI + ΔoI 
Предельное значение погрешности отсчета принимается равным 14 цены деления шкалы
Инструментальная погрешность определяется классом точности электроизмерительного прибора :
εI=Δи I  Imax *100% (или относительная погрешность),
ΔиI =εI * Imax /100%
Вычислите rпр . Формула для определения внутреннего сопротивления источника тока имеет вид:
______________________________________________
Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Если вы будете проводить эксперимент еще раз, то предварительно  строку в таблицу результатов.
измерения
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
Εпр, В  I пр, А U пр,, В вычисления
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
Δ и U, В ΔoU, В ΔU, В u, % E , % rпр, Ом ΔиI ,А ΔoI, А ΔI, А I , % r, % r ,Ом Контрольные вопросы:
Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?
Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?
Можете ли вы предложить другие способы измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №4
______________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Немецкий физик Георг Ом в 1826 году обнаружил, что для металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, отношение напряжения между его концами к силе тока в цепи есть величина постоянная
R=UIЭту величину называют электрическим сопротивлением проводника R, а единица измерения электрического сопротивления называется Омом. Электрическим сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи , на котором при силе тока 1А напряжение равно 1В.
Опыт показывает, что электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L, и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника: R= *LSПостоянный параметр данного вещества называется удельным сопротивлением вещества. Удельное сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен и не зависит от формы проводника.
Оборудование и средства измерения
катушка с проводом
кусачки
линейка
штангенциркуль
источник тока
вольтметр (диапазон измерений 0-30 В, измеряет с точностью 0.5% ).
миллиамперметр (диапазон измерений 0-1000 мА, измеряет с точностью 0.1%. При превышении величины тока 1.5 А миллиамперметр выходит из строя, и требуется заново приводить оборудование в начальное состояние).
провода.
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите  оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Отрежьте кусачками от катушки проводник нужной длины.
Измерьте длину проводника, занесите результаты измерения l в таблицу.
Измерьте диаметр проводника, занесите результаты измерения d в таблицу.
Соберите  электрическую цепь для определения тока, протекающего через проводник и падения напряжения на проводнике
Проверьте правильность соединения проводников.
Установите напряжение по вашему выбору на источнике постоянного тока
Измерьте ток, протекающий в цепи. Занесите  показания амперметра 
I пр в таблицу.
Занесите  показания вольтметра U пр.
Вычислите приблизительное значение удельного сопротивления проводника ρ пр.
Его можно вычислить, используя формулы

Сопротивление проводника можно измерить, используя закон Ома. В этом случае формула для расчета удельного сопротивления будет иметь вид:
ρ=π*d2*R4*L,или ρ=π*d2*Uпр4*L*IпрεI   = ΔиI  Imax *100% - относительная погрешность
ΔиI  =εI  *Imax 100% - абсолютная погрешность
измерения
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
L, мм D , мм U пр, В I пр, А вычисления
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
ρ пр , Ом*мм Δиl ,мм Δol ,мм Δl ,мм εl , % Δи d ,мм Δ0 d, мм Δ d , мм d , % Δи U, В Δo U, В ΔU, В εU ,% Δ I и , А Δ o I, А ΔI, А εI ,% Δ , Ом*мм , % Определите инструментальные погрешности измерительных приборов и погрешности отсчета. Вычислите максимальные абсолютные и относительные погрешности измеренных величин U, d, I, l. Погрешностью π ≈ 3.14 можно пренебречь.
Вычислите максимальные относительную и абсолютную погрешности измерения удельного сопротивления проводника.
Определите по справочнику материал проводника.
Расчеты
Справка. Погрешность электроизмерительного прибора складывается из погрешности отсчета и инструментальной погрешности. Погрешность измерения силы тока амперметром ΔI  равна сумме погрешности отсчета ΔoI  и инструментальной погрешности ΔиI .
ΔI = ΔиI + ΔoI 
Предельное значение погрешности отсчета принимается равным 14 цены деления шкалы
Инструментальная погрешность определяется классом точности электроизмерительного прибора :
εI=ΔIи  Imax *100% - относительная погрешность
ΔIи =εI* I max100% -абсолютная погрешность
Δи U - абсолютная инструментальная погрешность вольтметра,
______________________________________________________________
Δo U - абсолютная погрешность отсчета напряжения,
_____________________________________________________________
ΔU - максимальная абсолютная погрешность измерения напряжения,
_____________________________________________________________
Δ и I - абсолютная инструментальная погрешность амперметра,
__________________________________________________________________
Δ o I - абсолютная погрешность отсчета силы тока,
____________________________________________________________
ΔI - максимальная абсолютная погрешность измерения силы тока.
________________________________________________________________
ερ=Δρи  ρmax *100%- относительная погрешность
Рассчитать и занести в таблицу
ερ=(2*Δdmах  dmax +ΔUmах  Umах +Δlmах  l  +ΔImах  I )*100%
____________________________________________________________________________________________
рассчитать Δρmax =εp*ρmax100%
_____________________________________________
Записать результаты расчетов в виде ρ =± Δρmax __________________________________________________________________
Если вы будете проводить эксперимент еще раз, то предварительно  строку в таблицу результатов.
Контрольный вопрос
Почему для изготовления нагревательных элементов применяют проводники с большим удельным сопротивлением, а для проводящих проводников - с малым?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №5
______________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для получения, передачи, преобразования и использования электрической энергии. Электрическая цепь состоит из отдельных устройств: источников электрической энергии, потребителей электрической энергии , аппаратов для включения и отключения цепи, проводов.
Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.
При последовательном соединении проводников (рис. 1.2) сила тока во всех проводниках одинакова:
I1 = I2 = I.
Рисунок 1.2.
Последовательное соединение проводников.
По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны
U1 = IR1,   U2 = IR2. Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR, где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:
R = R1 + R2.
При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.
Оборудование и средства измерения
источник тока
вольтметр (диапазон измерений 0-30 В, измеряет с точностью 0.5% )
миллиамперметр (диапазон измерений 0-1000 мА, измеряет с точностью 0.1%. При превышении величины тока 1.5 А миллиамперметр выходит из строя, и требуется заново приводить оборудование в начальное состояние.)
резисторы
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите  оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Соберите электрическую цепь для изучения последовательного соединения проводников.
Проверьте правильность соединения проводников.
Установите напряжение по вашему выбору на источнике постоянного тока.
Измерьте ток, протекающий в цепи. Занесите  показания амперметра I в таблицу.
Измерьте с помощью вольтметра напряжение в цепи. Занесите  показания вольтметра U в таблицу.
Измерьте с помощью вольтметра падение напряжения на первом резисторе. Занесите  показания вольтметра U1в таблицу.
Измерьте падение напряжения на втором резисторе. Занесите  показания вольтметра U2 в таблицу.
№ опыта  I  U  U1  U2 R R1 R2
1
2
3
Вычислите общее сопротивление цепи R. Вычислите значения R1, R2 - сопротивление первого и второго резистора соответственно.
Проверьте выполнение законов соединения.

Если вы будете проводить эксперимент еще раз, то предварительно  строку в таблицу результатов.
Контрольный вопрос
Как соединены потребители электроэнергии в квартирах? Почему?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №6
______________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно
При параллельном соединении (рис. 1.) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:
U1 = U2 = U. Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленный участок цепи:
I = I1 + I2. Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи переменного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно, I = I1 + I2.

Рисунок 1.
Параллельное соединение проводников.
Записывая на основании закона Ома
где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.
Оборудование и средства измерения
источник тока
вольтметр (диапазон измерений 0-30 В, измеряет с точностью 0.5% )
миллиамперметр (диапазон измерений 0-1000 мА, измеряет с точностью 0.1%. При превышении величины тока 1.5 А миллиамперметр выходит из строя, и требуется заново приводить оборудование в начальное состояние.)
резисторы
провода
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите  оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Соберите электрическую цепь для изучения параллельного соединения проводников.
Проверьте правильность соединения проводников.
Установите напряжение по вашему выбору на источнике постоянного тока
Измерьте ток, протекающий в цепи. Занесите  показания амперметра I в таблицу.
Измерьте с помощью вольтметра напряжение в цепи. Занесите показания вольтметра U в таблицу.
Измерьте с помощью миллиамперметра ток протекающий через первый резистор. Занесите   показания амперметра I1 в таблицу.
Измерьте ток протекающий через второй резистор.  Занесите показания амперметра I2 в таблицу.
 n I  U U1 U2  R  R1 R2
1 2 3 Вычислите общее сопротивление цепи R. Вычислите значения R1, R2 - сопротивление первого и второго резистора соответственно.
Проверьте выполнение законов соединения.

Если вы будете проводить эксперимент еще раз, то предварительно  строку в таблицу результатов.
Контрольный вопрос
«Через елочную гирлянду на 20 лампочек, подключенную к электрической сети 220В, протекает ток 5 мА. Сопротивление одной лампочки 2,2 Ком. Как соединены лампочки в елочной гирлянде и почему?»
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №7
______________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Сила тока – это скалярная величина , равная отношению заряда Q который за время t переносится через данное сечение проводника, ко этому времени t.
Первый закон Фарадея: «Масса вещества, выделившегося на электроде, пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит, где t - время пропускания тока через электролит»
m=k*Q=k*I*tВторой закон Фарадея:
При прохождении через раствор или расплав электролита электричества
Q=96500 Кл выделяется 1 моль электрохимического эквивалента вещества.
Электрохимическим эквивалентом вещества называется отношение k=М/n молярной (атомной) массы М вещества к валентности n иона.
Валентность это - способность атомов химических элементов образовывать определенное количество химических связей с атомами других элементов.
k=МF*nПостоянная Фарадея k, характеризует электрический заряд Q, который нужно пропустить через электролит, чтобы выделить на электроде массу любого вещества, численно равную химическому эквиваленту.
Постоянная Фарадея,
F=e*Na =9.65*104 Кл/моль
Объединенный закон Фарадея представляется выражением
m= MF*n* QОборудование и средства измерения
В правой части окна показано оборудование, необходимое для проведения работы:
источник тока
миллиамперметр (диапазон измерений 0-1500 мА, измеряет с точностью 0.1%. При превышении величины тока 2 А миллиамперметр выходит из строя, и требуется заново приводить оборудование в начальное состояние ).
выключатель
реостат (переменное сопротивление) с сопротивлением от 0 до 100 Ом.
медные электроды
банка с водным раствором сульфата меди ( CuSO4 ).
электронные часы (верхняя кнопка обнуляет секундомер, левая - пуск/стоп).
весы
провода
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
 Приведите оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Установите движком на источнике тока выбранное напряжение.
Соберите  электрическую цепь согласно следующей схеме:
 Проверьте правильность соединения проводников.
Взвесьте катод m1 . Занесите  результаты измерения в таблицу.
Опустите второй электрод в банку с раствором.
Проверьте по схеме, является ли этот электрод анодом или катодом.
Научитесь пользоваться секундомером, запуская, останавливая и сбрасывая его.
Замкните выключатель и запустите секундомер. Установите с помощью реостата силу тока в цепи не более 1А.
 Занесите показания амперметра Iпр.
Процесс электролиза проводите в течение 20 мин. 
По окончании опыта разомкните выключатель и остановите секундомер.
 Занесите в таблицу показания секундомера t.
Выньте катод и взвесьте его m2.  Занесите результаты измерения в таблицу.
Определите инструментальные погрешности измерительных приборов и погрешности отсчета. Вычислите максимальные, абсолютные и относительные погрешности измеренных величин I, t, m.
ΔиU - абсолютная инструментальная погрешность вольтметра,
________________________________________________________________
ΔoU - абсолютная погрешность отсчета напряжения,
__________________________________________________________________
ΔU - максимальная абсолютная погрешность измерения напряжения,
__________________________________________________________________
ΔиI - абсолютная инструментальная погрешность амперметра,
__________________________________________________________________
ΔoI - абсолютная погрешность отсчета силы тока,
__________________________________________________________________
ΔI - максимальная абсолютная погрешность измерения силы тока.
__________________________________________________________________
Вычислите eпр. Формула для определения заряда электрона имеет вид:

(m2-m1)  - масса выделившегося на электроде вещества,
_____________________________________________________________
 M - молярная масса вещества,______________________
n - валентность этого вещества, ______________
NА - постоянная Авогадро, _____________
I - сила тока прошедшего через раствор электролита, ___________
t - время прохождения тока.________________________
Вычислите максимальные абсолютную и относительную погрешности измерения величины заряда электрона.

ΔиI - абсолютная инструментальная погрешность амперметра,
________________________________________________________________
ΔoI - абсолютная погрешность отсчета силы тока,
__________________________________________________________________
ΔI - максимальная абсолютная погрешность измерения силы тока.
ΔI= ΔиI+ ΔoI 
__________________________________________________________________
Справка. Погрешность электроизмерительного прибора складывается из погрешности отсчета и инструментальной погрешности. Погрешность измерения силы тока амперметром ΔI  равна сумме погрешности отсчета ΔoI  и инструментальной погрешности ΔиI .
ΔI = ΔиI + ΔoI 
Предельное значение погрешности отсчета принимается равным 14 цены деления шкалы
Инструментальная погрешность определяется классом точности электроизмерительного прибора :
εI=Δ иI Imax *100% - относительная погрешность,
Δи I= εI * Imax100% - абсолютная погрешность,
Секундомер имеет приборную погрешность равную цене его деления
измерения
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
m1 , кг m2 , кг Iпр , А tпр, С0 вычисления
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3
ΔиI , А ΔoI , А ΔI , А I ,% Δиt ,с Δot, с Δt, с t , % Δиm , кг Δom, кг Δm, кг eпр k , Кл l , % Δe , Кл Контрольный вопрос:
Можно ли, используя данный метод измерения заряда электрона, повысить точность результата? Как?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №8
Изучение явления электромагнитной индукции
Цель работы:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
В 1831 году Фарадеем экспериментально было обнаружено , при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в нем возникает электрический ток .Это явление было названо электромагнитной индукцией (наведением). После много численных опытов, Фарадей установил, что в замкнутых проводящих контурах электрический ток возникает лишь в тех случаях, когда они находятся в переменном магнитном пол, независимо от того, каким способом достигается изменение потока индукции магнитного поля во времени, ток возникающий при явлении электромагнитной индукции, называют индукционным. При движении контура в магнитном поле генерируется ЭДС инд, а индукционный ток возникает как следствие. Закон Фарадея или закон электромагнитной индукции выражается формулой
инд=- d Фd tЗнак минус в формуле отражает правило Ленца:
индукционный ток всегда направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызывающий ток.
При возрастании магнитного потока d Фd t 0, инд. 0 и
При уменьшении магнитного потока d Фd t 0, инд. 0

Оборудование и средства измерения
миллиамперметр,
источник питания,
катушки с сердечниками,
дугообразный магнит,
соединительные провода,
выключатель,
магнитная стрелка (компас),
реостат.
Приборы используются по очереди и после применения должны возвращаться в исходное положение, обозначенное пунктиром.
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите  оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Подготовка к проведению работы
Вставьте  в одну из катушек железный сердечник, закрепив его гайкой.
Подключите  эту катушку через миллиамперметр, реостат и ключ к источнику питания.
Замкните ключ и с помощью магнитной стрелки (компаса) определить расположение магнитных полюсов катушки с током. Зафиксируйте, в какую сторону отклоняется при этом стрелка миллиамперметра. В дальнейшем при выполнении работы можно будет судить о расположении магнитных полюсов катушки с током по направлению отклонения стрелки миллиамперметра.
Отключите от цепи реостат и ключ, замкните миллиамперметр на катушку, сохранив порядок соединения их клемм.
Проведение эксперимента
Приставьте дугообразный   магнит одним из полюсов к сердечнику
Выдвиньте сердечник, из катушки одновременно наблюдая за стрелкой миллиамперметра.
Повторите наблюдение, вдвигая сердечник внутрь катушки, а также меняя полюса магнита.
Проверьте выполнение правила Ленца в каждом случае.
Возьмите вторую катушку и  расположите ее так, чтобы оси катушек совпадали.
Вставьте  в обе катушки железный сердечник.
 Присоедините вторую катушку через выключатель к источнику.
Замыкая и размыкая ключ, наблюдайте отклонение стрелки миллиамперметра.
Проверьте выполнение правила Ленца.
Зарисуйте и объясните происходящее на виртуальном стенде на рисунках и схемах в тетради.
Лабораторная работа №9
______________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Дифракционная решетка представляет собой систему большого числа одинаковых по ширине и параллельных друг другу щелей, лежащих в одной плоскости и разделенных непрозрачными промежутками, равными по ширине. Дифракционная решетка изготавливается путем нанесения параллельных штрихов свет во все стороны на поверхность стекла с помощью делительных машин. Места, прочерченные делительной машиной, рассевают свет во все стороны и являются, таким образом, практически непрозрачными промежутками между неповрежденными частями пластинки, которые играют роль щелей. Для определения длины световой волны используются дифракционная решетка с периодом 1/100 или 1/50 мм.
Оборудование и средства измерения
Оборудование, необходимое для проведения работы:
стеклянная плоскопараллельная пластина, имеющая форму трапеции,
металлический экран с щелью,
лампочка,
линейка.
Приборы используются по очереди и после применения должны возвращаться в исходное положение, обозначенное пунктиром.
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите  оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Для проведения эксперимента выберите любую, одну из стеклянных пластин.   1    2    3. 
Выберите любой угол падения светового пучка α.   30°    45°    60°. 
Поместите пластину так, что бы она преломляла световой пучок.
Проведите  границы раздела сред воздух-стекло и стекло-воздух.
Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков  по паре точек.
Выключите  свет и верните пластину на место.
Начертите входящий, выходящий и преломленный лучи.
Через точку B, в которой падающий луч преломляется, на границе раздела сред воздух-стекло перпендикуляр к границе.
Проведите  окружность с центром в точке B.
Постройте прямоугольные треугольники ABE и CBD.
Измерьте с помощью линейки длину отрезка АЕ.  результаты измерения в таблицу.
Измерьте с помощью линейки длину отрезка DC.  результаты измерения в таблицу.
В обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1мм. Введите в таблицу значения:
ΔAE - максимальная абсолютная погрешность измерения отрезка АЕ,
ΔDC - максимальная абсолютная погрешность измерения отрезка DC,
Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле:

Так как sin α =AE / AB , sin β =DC / BC и AB=BC, то формула для определения показателя преломления стекла примет вид 
n пр =AE / DC .
Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения показателя преломления.

Эксперимент может быть проведен при различных условиях:
1 пластина – угол 30 0,или 45 0,или 600
2 пластина – угол 300,или 450,или 600
3 пластина – угол 300,или 450,или 600
Номер опыта измерено вычислено
АЕ,
мм ДС,
мм n
AE,
мм LC,
мм ,
% n
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Контрольный вопрос
Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы и вычислить их отношение. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительней: этот или использованный в работе?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №10
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Цель работы:
______________________________________________________________________________________________________________________________________
Теоретические обоснование работы:
Для изучения взаимодействия элементарных частиц, для регистрации ядерных реакций и измерения физических величин, характеризующих состояние частиц, используют камеру Вильсона. Эта камера заполнена перенасыщенными парами воды и этилового спирта. Такие пары легко конденсируются в виде маленьких капелек на ионах, образующихся при пролете быстрых частиц. Водяной пар конденсируется преимущественно на отрицательных ионах, пары этилового спирта - на положительных, вдоль всего пути частицы возникает трек - тонкий след из капелек, благодаря которому, траектория движения становится видимой. Треки частиц фотографируют при дополнительной подсветке паров в камере Вильсона. Толщина следа зависит от величины заряда частицы. Длина трека зависит от энергии частицы. Чем больше энергия частицы, тем медленнее она расходует энергию на ионизацию паров, тем длиннее трек.
При помещении камеры в магнитное поле треки заряженных частиц начинают искривляться из-за действия на них силы Лоренца.
Оборудование и средства измерения
Оборудование, необходимое для проведения работы:
фотография треков двух заряженных частиц (трек I принадлежит протону, трек  II -частице, которую надо идентифицировать). Линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости фотографии. Начальные скорости обеих частиц одинаковы и перпендикулярны краю фотографии.
линейка.
Приборы используются по очереди и после применения должны возвращаться в исходное положение, обозначенное пунктиром.
Проведение эксперимента, обработка результатов измерений
Приведите оборудование и средства измерения в начальное состояние.
Перенесите треки частиц с фотографии на кальку.
Измерьте радиус кривизны RI трека протона на начальном участке. Радиус кривизны трека частицы определяют следующим образом. Вычерчивают, как показано на рисунке, две хорды и восставляют к этим хордам в их серединах перпендикуляры. На пересечении перпендикуляров лежит центр окружности.

Поставьте  точку в начале трека протона.
Следующей точкой отметьте конец первой хорды.
Поставьте точку для конца второй хорды.
 Проверьте хорды и серединные перпендикуляры к ним.
Поставьте точку на пересечении перпендикуляров - центр окружности.
Измерьте радиус при помощи линейки.
Занесите  результаты измерения в таблицу.
Измерьте радиус кривизны R2 трека заряженной частицы на начальном участке.
Поставьте  точку в начале трека заряженной частицы.
Следующей точкой отметьте конец первой хорды.
Затем поставьте точку для конца второй хорды.
Проверьте хорды и серединные перпендикуляры к ним.
Поставьте точку на пересечении перпендикуляров, это центр окружности.
Измерьте радиус при помощи линейки.
Занесите  результаты измерения R2 в таблицу.
В обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм. Введите в таблицу значения:
ΔRI - максимальная абсолютная погрешность измерения отрезка RI,
ΔRII - максимальная абсолютная погрешность измерения отрезка RII,
Идентифицируйте частицу по результатам измерений.Идентификация неизвестной частицы осуществляется путем сравнения ее удельного заряда  qm с удельным зарядом протона em. Для заряженной частицы, движущейся перпендикулярно вектору индукции магнитного поля, можно записать:
m *an =Fл или m * ϑ2R=q*ϑ*B,
qm=ϑB*R1 emпр.=ϑB*R2 Из этой формулы видно, что отношение удельных зарядов частицы равно обратному отношению радиусов их траекторий. Вычислите удельный заряд идентифицируемой частицы q/m и занесите результат в таблицу.
qmemпр. = R2R1 qm = emпр*R2R1_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения удельного заряда.
εR=(∆R1R1+∆R2R2)*100%___________________________________________________________________________________________
g m = _________________________________________
__________________________________________________________________εg m = ∆gmgm *100%
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Номер опыта измерено вычислено
R1, мм R2,мм R1, мм R2 , мм gmgmεgm, % εR,%
%
1 2 3 Контрольные вопросы:
Как направлен вектор магнитной индукции относительно плоскости фотографии треков частиц?
Почему радиусы кривизны на разных участках трека одной и той же частицы различны?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Список литературы для студентов
Дмитриева В.Ф. Задачи по физике: учеб. Пособие для студ. образоват. учреждений сред. Проф. образования/ В.Ф. Дмитриева .- 6-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2012 -336с.
Дмитриева В.Ф. Учебник по физике: учеб. Пособие для студ. образоват. учреждений сред. Проф. образования /В.Ф. Дмитриева .- 6-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2012 -336с.
Дмитриева В.Ф Физика для профессий и специальностей технического профиля. Лабораторный практикум: учеб. Пособие для студ. Учреждений среднего специального образования / В.Ф Дмитриева А.В. Коржуев, О.В. Муртазина. - М.: Издательский центр «Академия», 2015 -160с.
Гордейчук Людмила Геннадиевна
Преподаватель общеобразовательных дисциплин
ГБПОУ «Пермский нефтяной колледж»
Рабочая тетрадь
по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Физика»
(общеобразовательный цикл)
по техническим специальностям
150207 Автоматизация технологических процессов и производств
210202 Бурение нефтяных и газовых скважин
210210 Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений
210201 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
210108 Прикладная геодезия
Тираж 200экз.

Приложенные файлы

  • docx rabota.dok
    Размер файла: 178 kB Загрузок: 5