Лабораторная работа № 1
Наблюдение действия магнитного поля
на ток
Цель работы: убедиться
в том, что однородное магнитное поле оказывает
на рамку с током ориентирующее действие.
Оборудование: катушка-моток, штатив,
источник постоянного тока, реостат, ключ,
соединительные провода, магнит дугообразный
или полосовой.
Примечание. Перед работой убедитесь,
что движок реостата установлен на максимальное
сопротивление.
Тренировочные задания и вопросы
- В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____
- В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____
- Магнитное поле может быть создано: а) _____ б) _____ в) _____
- Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
- За направление вектора магнитной индукции
В в том месте, где расположена рамка с
током, принимают _____
- В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
- Правило буравчика позволяет _____
- Формула силы Ампера имеет вид: F= _____
- Сформулируйте правило левой руки.
- Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____
Ход работы
- Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах
катушку-моток.
- Расположите дугообразный магнит под некоторым острым
углом α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая
ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.
- Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.
- Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока
и характер движения катушки-мотка..
- Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.
- Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные
в пунктах 2-5.
- Расположите дугообразный магнит перпендикулярно
плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные
в пунктах 2-5.
Вывод: _____
Дополнительное задание
- Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?
Рис. 1
Лабораторная работа № 2
Изучение явления электромагнитной
индукции
Цель работы: изучить
явление электромагнитной индукции, проверить
правило Ленца.
Оборудование: миллиамперметр,
источник питания, катушки с сердечниками,
магнит дугообразный или полосовой, реостат,
ключ, соединительные провода, магнитная
стрелка.
Тренировочные задания и вопросы
- 28 августа 1831 г. М. Фарадей _____
- В чем заключается явление электромагнитной индукции?
- Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____
- В каких единицах в системе СИ измеряются
а) индукция магнитного поля [B]= _____
б) магнитный поток [Ф]= _____
5. Правило Ленца позволяет
определить _____
6. Запишите формулу закона
электромагнитной индукции.
7. В чем заключается физический
смысл закона электромагнитной
индукции?
8. Почему открытие явления
электромагнитной индукции относят
к разряду величайших открытий
в области физики?
Ход работы
- Подключите катушку к зажимам миллиамперметра..
- Выполните следующие действия:
а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;
б) остановите магнит на несколько
секунд;
в) удалите магнит из катушки (модуль
скорости движения магнита приблизительно
одинаков).
3. Запишите, возникал ли в
катушке индукционный ток и каковы
его особенности в каждом случае:
а) _____ б) _____
в) _____
4. Повторите действия пункта
2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие
выводы: а) _____ б) _____
в) _____
5. Сформулируйте, при каком
условии в катушке возникал индукционный
ток.
6. Объясните различие в направлении
индукционного тока с точки
зрения правила Ленца
7. Зарисуйте схему опыта.
8. Начертите схему, состоящую
из источника тока, двух катушек
на общем сердечнике, ключа, реостата
и миллиамперметра ( первую катушку
соедините с миллиамперметром, вторую
катушку через реостат соедините с источником
тока).
9. Соберите электрическую цепь
по данной схеме.
10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте,
возникает ли в первой катушке
индукционный ток.
11. Проверьте выполнение правила
Ленца.
12. Проверьте, возникает ли индукционный
ток при изменении силы тока
реостата.
Вывод:
Лабораторная работа № 3
Определение ускорения свободного
падения при помощи маятника
Цель работы: вычислить
ускорение свободного падения и оценить
точность полученного результата.
Оборудование: часы с
секундной стрелкой, измерительная лента,
шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой
и кольцом.
Тренировочные задания и вопросы
- Свободными колебаниями называются _____
- При каких условиях нитяной маятник можно
считать математическим?
- Период колебаний – это _____
- В каких единицах в системе СИ измеряются:
а) период [T]= _____
б) частота [ν]= _____
в) циклическая частота[ω]= _____
г) фаза колебаний[ϕ]= _____
5. Запишите формулу периода
колебаний математического маятника,
полученную Г. Гюйгенсом.
6. Запишите уравнение колебательного
движения в дифференциальном
виде и его решение.
7. Циклическая частота колебаний
маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту
колебаний маятника.
8. Уравнение движения маятника
имеет вид x=0,08 sin 0,4πt. Определите амплитуду, период
и частоту колебаний.
Ход работы
- Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.
- Измерьте лентой длину маятника: ℓ= _____
- Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.
- Измерьте время 30-50 полных колебаний (например N=40). t₁ = _____
- Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех опытах одинаковое).
t
= _____ t
= _____ t
= _____ t
= _____
- Вычислите среднее значение времени колебаний.
t
,
t
t
__________ .
- Вычислите среднее значение периода колебаний.
________ .
- Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.
№
опыта |
t ,
с |
t
,
с |
N |
T
,
с |
ℓ ,
м |
∆t
,
с |
∆ℓ ,
м |
∆q ,
м/с² |
q
,
м/с² |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
- Вычислите ускорение свободного падения по формуле: q
.
q
q
__________
- Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.
∆t₁=|t₁−t
|=| |=
∆t₂=|t₂−t
|=| |=
∆t₃=|t₃−t
|=| |=
∆t₄=|t₄−t
|=| |=
∆t₅=|t₅−t
|=| |=
- Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерений времени.
∆t
=
= _______
- Вычислите относительную погрешность измерения q по формуле:
, где
= 0,75 см
= _____
- Вычислите абсолютную погрешность измерения q.
∆q = _____
∆q = _____
- Запишите результат в виде q = q
± ∆q. q = _____ q = _____
- Сравните полученный результат со значением 9,8 м/с².
Вывод:
Лабораторная работа № 4
Измерение показателя преломления
стекла
Цель работы: вычислить показатель
преломления стекла относительно возлуха.
Оборудование: стеклянная пластина,
имеющая форму трапеции, источник тока,
ключ, лампочка, соединительные провода,
металлический экран с щелью.
Тренировочные задания и вопросы
- Преломление света – это явление _____
- Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся короткими?
- Почему из скипидара в глицерин свет проходит без преломления?
- В чем заключается физический смысл показателя преломления?
- Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?
- Запишите формулу закона преломления света.
- В каком случае угол преломления луча равен углу падения?
- При каком угле падения α отраженный луч перпендикулярен
к преломленному лучу? (n – относительный показатель преломления
двух сред)
Ход работы
- Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.
- Расположите пластину так, чтобы световой пучок падал на нее в точке В под некоторым острым углом.
- Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее светового пучка
поставьте две точки.
- Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее контур.
- Через точку В границы раздела сред воздух-стекло
проведите перпендикуляр к границе, лучи
падающий и преломленный и отметьте углы
падения α и преломления β.
- Проведите окружность с центром в точке В и отметьте
точки пересечения окружности с падающим
и отраженным лучами (соответственно точки
А и С).
- Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра к границе раздела. α= ____
- Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра к границе раздела. b= _____
- Вычислите показатель преломления стекла по формуле.
т.к.
n=
n= _____
- Вычислите относительную погрешность измерения показателя преломления по формуле:
, где ∆α = ∆b = 0,15 см.
______
= _____
11. Вычислите абсолютную погрешность
измерения n.
∆n = n · ε
∆n = ______
∆n = _____
12. Запишите результат
в виде n
= n ± ∆n. n
= _____
13. Результаты вычислений
и измерений занесите в таблицу.
№ опыта |
α, см |
B, см |
n |
∆α, см |
∆b, см |
ε
|
∆n |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
14. Повторите измерения и вычисления
при другом угле падения.
15. Сравните полученные результаты
показателя преломления стекла
с табличным.
Вывод:
Дополнительное задание
- Измерьте транспортиром углы α и β.
- Найдите по таблице sin α=_____, sin β= _____ .
- Вычислите показатель преломления стекла n=
n= _____
- Оцените полученный результат.
Лабораторная работа № 5
Определение оптической силы и фокусного
расстояния собирающей линзы.
Цель работы: определить
фокусное расстояние и оптическую силу
собирающей линзы.
Оборудование: линейка,
два прямоугольных треугольника, длиннофокусная
собирающая линза, лампочка на подставке
с колпачком, содержащим букву, источник
тока, ключ, соединительные провода, экран,
направляющая рейка.
Тренировочные задания и вопросы
- Линзой называется _____
- Тонкая линза – это _____
- Покажите ход лучей после преломления в собирающей линзе.
- Запишите формулу тонкой линзы.
- Оптическая сила линзы – это _____
D= ______
- Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?
- При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?
- Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, фокусное расстояние которой F = 2 м. На каком расстоянии
от линзы находится его изображение?
- Постройте изображение в собирающей линзе.