Правила поведения и техника безопасности при

ЧАСТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ГАЗПРОМ ТЕХНИКУМ НОВЫЙ УРЕНГОЙ»

    Сборник методических указаний

для студентов

по выполнению лабораторных работ

по учебной дисциплине

«Физика»

общеобразовательного цикла

программы подготовки специалистов среднего звена

по специальностям всех профилей

 Новый Уренгой  2018

Методические указания для выполнения лабораторных работ разработаны в соответствии рабочей программой учебной дисциплины «Физика» на основе ФГОС СПО по специальностям всех профилей и и содержат требования по подготовке, выполнению и оформлению результатов лабораторных работ.

Методические указания по выполнению лабораторных работ адресованы студентам очной формы обучения.

 

Разработчик:

Татьяна Николаевна Кузьменко, преподаватель высшей категории

 

 

Данный сборник методических указаний

является собственностью

© ЧПОУ «Газпром Техникум Новый Уренгой»

 

 

                                             Рассмотрен, утвержден и рекомендован к

                                             применению на заседании ЦК общеобразовательных   дисциплин

                                             Протокол №____ от  «___»____________2018 г.

 

                                             Председатель ЦК   общеобразовательных 

                                             дисциплин _________________  Е.Э. Прудникова

                                               Зарегистрирован в реестре программной и

                                             учебно-методической документации

                                             Регистрационный номер ___________________

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 5

1 Правила поведения и техника безопасности при проведении лабораторных работ 8

2 Первая помощь при несчастных случаях. 9

3 Порядок выполнения лабораторных работ и требования к оформлению отчетов 12

4 Защита лабораторных работ: 13

5 Критерии оценки лабораторной работы.. 15

6 Определение цены деления электроизмерительного прибора. 15

7 Определение относительной погрешности. 16

Лабораторные работы.. 17

Лабораторные работы I семестра. 17

Лабораторная работа 1. Определение плотности твердых тел правильной и неправильной геометрической формы.. 17

Лабораторная работа 2. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника на широте г. Новый Уренгой. 19

Лабораторная работа 3. Наблюдение броуновского движения. 23

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента линейного расширения твердых тел. 25

Лабораторная работа 5. Изучение изотермического процесса в газе. 28

Лабораторная работа 6. Определение влажности воздуха. 32

Лабораторная работа 7. Определение поверхностного натяжения жидкости. 36

Лабораторные работы II семестра. 39

Лабораторная работа 1. Определение удельного сопротивления проводника. 39

Лабораторная работа 2. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока. 42

Лабораторная работа 3. Изучение закона Ома для участка цепи. 45

Лабораторная работа 4. Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания, от напряжения на ее зажимах. 49

Лабораторная работа 5. Изучение явления электромагнитной индукции. 52

Лабораторная работа 6. Изучение устройства и работы трансформатора. 56

Лабораторная работа 7. Определение показателя преломления стекла. 60

Лабораторная работа 8. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки. 63

Лабораторная работа 9. Изучение треков заряженных частиц по фотографиям. 67

Список использованных источников. 71

Приложение А Фундаментальные физические константы.. 73

Приложение Б Значения синусов и тангенсов для углов 0-90^о 74

Приложение В Психрометрическая таблица. 75

Приложение Г Приставки для образования кратных и дольных единиц. 76

Приложение Д Показатель преломления некоторых веществ. 76

Приложение Е Плотность некоторых веществ. 77

Приложение Ж Температурный коэффициент сопротивления некоторых веществ 77

Приложение З Удельное сопротивление некоторых веществ. 78

Приложение И Температурный коэффициент линейного. 78

расширения векторных твердых тел. 78

Приложение К Поверхностное натяжение некоторых жидкостей (при 293 К) 79

Приложение Л Периодическая таблица Д.И. Менделеева. 79

Согласовано. 80

 

ВВЕДЕНИЕ

Уважаемый студент!

Методические указания по дисциплине «Физика» для выполнения лабораторных работ созданы Вам в помощь для работы на занятиях, подготовки к лабораторным работам, правильного составления отчетов.

Приступая к выполнению лабораторной работы, Вы должны внимательно прочитать цель занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными стандартами третьего поколения (ФГОС-3), краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме практической 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.

Защиту лабораторной работы Вы должны выполнить согласно требованиям (раздел 4).

Наличие зачета по лабораторным работам необходимо для получения допуска к экзамену, поэтому в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за лабораторную работу Вы должны найти время для ее выполнения или пересдачи.

Выполнение лабораторных работ направлено на достижение следующих целей:

- обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний;

- формирование умений, получение первоначального практического опыта по выполнению профессиональных задач в соответствии с требованиями к результатам освоения дисциплины, профессионального модуля. Освоенные на практических и лабораторных занятиях умения в совокупности с усвоенными знаниями и полученным практическим опытом при прохождении учебной и производственной практики формируют профессиональные компетенции;

- совершенствование умений применять полученные знания на практике, реализация единства интеллектуальной и практической деятельности;

- выработка при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как творческая инициатива, самостоятельность, ответственность, способность работать в команде и брать на себя ответственность за работу всех членов команды, способность к саморазвитию и самореализации, которые соответствуют общим компетенциям, перечисленным в ФГОС СПО.

Предусмотрено проведение 16 лабораторных работ для очной формы обучения.

Образовательные результаты, подлежащие проверке в ходе выполнения лабораторных работ  – в совокупности лабораторные работы по учебной дисциплине «Физика» охватывают весь круг умений и знаний, перечисленных в рабочей программе УД  «Физика» и во ФГОС СПО по специальностям всех профилей. Выполнение лабораторных работ направлено на формирование общих компетенций и профессиональных компетенций:

 

Таблица 1 – Показатели оценки сформированности общих ОК

 

Название ОК	Результат, который Вы должны получить после изучения содержания дисциплины
ОК 2	Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3	Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4	Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5	Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6	Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7	Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.
ОК 8	Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК 9.	Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

 

Внимание! Если в процессе подготовки к лабораторным работам у Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных занятий. Время проведения дополнительных занятий можно узнать в открытом информационном пространстве Техникума.

               

                         Желаем Вам успехов!!!

 

Первая помощь при ожогах

Ожоги: при любом ожоге запрещается пользоваться жирами для обработки обожженного участка. Запрещается также применять красящие вещества (растворы перманганата калия, бриллиантовой зелени, йодной настойки).

При термическом ожоге легкой степени охладить любым способом для уменьшения отека и снятия боли.

 Ожог первой степени обрабатывают этиловым спиртом и накладывают сухую стерильную повязку.

При термическом ожоге тяжелой степени накрыть сухой стерильной тканью, для обезболивания применить сухой холод, дать обезболивающее и отправить в больницу.

Затем при ожоге кислотой обмыть 2%-ным раствором питьевой соды, при ожоге щелочью обмыть 1%-ным раствором уксусной кислоты, в обеих случаях наложить повязку, смоченную этиловым спиртом.

В случае ожога бромом немедленно обратиться в медпункт.

 

Лабораторная работа  1

Порядок выполнения работы

1. Штангенциркулем измерить линейные размеры одного из брусков и вычислить его объем по формуле V = a × b × c, где a, b, c – соответственно длина, ширина и высота бруска.

2. С помощью весов определить массу бруска.

3. Вычислить плотность вещества бруска.

4. Опыт повторить с другими исследуемыми брусками.

5. Погрузив в мерный цилиндр тело неправильной геометрической формы – гирьку на нитке, определить ее объем. Цена деления мерного цилиндра в миллилитрах и кубических метрах 1 дел = 1 мл = 1· 10^-6 м³.   

6. Рассчитать плотность гирьки.

7. Определить относительную погрешность d для каждого исследуемого тела.

8. Результаты измерений, вычислений записать в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

 

Материал, из которого изготовлено тело	Длина бруска а, м	Ширина   бруска b, м	Высота бруска с, м	Объем V, м3	Масса m, кг	Плотность r, кг/м3	Относит. погрешность d, %
	тело неправильной геометрической формы	-	-

Контрольные вопросы

1. От чего зависит плотность вещества?

2. Перевести 1 г/см³ в кг/м³.

 

 

Лабораторная работа 2

Порядок выполнения работы

1. Поместить штатив с держателем на край стола.

2. Измерить диаметр шарика штангенциркулем, длину нити линейкой. Найти длину маятника.

3. Отклонить шарик на небольшой угол (около 6^о) и отпустить. По секундомеру определить время t, за которое маятник совершит n полных колебаний, например  100, 120, 150.

4.Вычислить период  колебаний маятника:

5. Используя формулу  вычислить ускорение свободного падения.

6. Опыт выполнить 3 раза, меняя число колебаний или длину нити (протягивая нить через пробку).

7.Определить среднее значение g _ср.

8. Сравнить результат опыта (среднее значение)  с табличным значением ускорения свободного падения для данной географической широты и найти относительную погрешность d.

9. Результат измерений и вычислений записать в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

 

Длина нити lн, м	Диаметр шарика d , м	Длина маятника l, м	Число полных колеба- ний n	Время полных колеба- ний t, с	Период одного колеба- ния Т, с	Ускоре- ние cвобод- ного падения g, м/с2	Среднее значение ускорения свободного падения g ср, м / с2	Относитель- ная погрешность d , %

 

Табличное значение: г. Новый Уренгой:  g = 9, 82331 м/с²;

экватор: g = 9, 780 м/с²;

г. Москва: g = 9, 815 м/с²;

северный полюс: g = 9, 832 м/с².

Контрольные вопросы

1. Почему ускорение свободного падения зависит от географической широты?

2. Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Изменится ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться песок?

3. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?

4. В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна? В каких положениях равна нулю?

 

 

Лабораторная работа 3

Порядок выполнения работы

1. На предметное стекло нанести кисточкой 1-2 капли воды.

2. Коснуться той же кисточкой поверхности краски (туши) и снова ввести кисточку в приготовленные капли.

3. Накрыть  предметное стекло  покровным стеклом.

4. Приготовленный препарат положить на предметный столик микроскопа. Зеркало микроскопа направить на источник, чтобы получить хорошее освещение препарата.

5. Опустить объектив кремальерным винтом на расстояние 0, 5 мм от покровного стекла и сфокусировать изображение микрометрическим винтом.

6. Сосредоточить внимание на какой-нибудь одной из наиболее легких броуновских частиц и, пронаблюдав за ее положением, сделать вывод о характере движения частицы.

7. Опыт повторить с водой более высокой температуры и с более крупными броуновскими частицами – раствором сухого молока в воде. Сделать вывод.

8. Выполнить схематический чертеж наблюдаемого явления.

 

Контрольные вопросы

1. Что называют броуновским движением? Как объяснить это явление?

2. В результате чего движется броуновская частица?

3. Почему, чем больше размеры частиц, тем менее заметно их броуновское движение?

4. Можно ли наблюдать броуновское движение в условиях невесомости?

 

Лабораторная работа 4

Твердых тел

Цель: определить коэффициент линейного расширения испытуемого стержня.

Порядок выполнения работы

1. Пробирки из комплекта принадлежностей прибора на 1/2 объема наполнить водой комнатной температуры, опустить в каждую по испытуемому стержню сферическим концом вниз, поместить на штатив.

2. Проводом, сечением не менее 1 мм, через винт заземления подключить прибор к контуру заземления.

3. Штепсельную вилку прибора вставить в электрическую розетку.

4. В поворотный кронштейн вставить индикатор и отвести его на четверть оборота в сторону до упора.

5. Лабораторным термометром замерить температуру воды в одной из пробирок (стержень при этом извлекается из прибора).

6. Пробирку с испытуемым стержнем через резиновую прокладку и отверстие в крышке прибора ввести в нагреватель.

7.  Оттянуть шток индикатора вверх, установить индикатор над пробиркой (повернуть кронштейн в прорези до упора) и опустить шток в углубление на торце стержня. Кронштейн зафиксировать винтом.

8. Заметить положение стрелки на шкале индикатора.

9. Только после этого можно включить питание прибора кнопочным выключателем. При этом должна загореться индикаторная лампа.

10.  Поскольку дальнейшая работа проводится при нагретом приборе, во избежание заметных искажений в замерах время с момента помещения пробирки в зону нагрева до фиксации первоначального положения стрелки индикатора не должно превышать 40 секунд.

11.  По окончании работы с прибором приступают к подсчету численного значения коэффициента линейного расширения, который определяется по формуле:       

          ,

где: D – увеличение длины образца в мм ( по индикатору),

      ₀ – начальная длина образца в мм (160мм),   

    t₀ - первоначальная температура в пробирке,

       t₁ - конечная температура воды в пробирке после нагревания (100°С).

12. Определить относительную погрешность.

13. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.                                                                                                                                       

 

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

 

Мате-риал стерж-ня	Началь-ная длина стерж-ня 0, м	Температура стержня		Разность темпера- тур  Dt, °C	Удлине- ние стержня D  , м	Коэффи-циент линейного расширения a, Град-1 ; К-1	Относит. погреш-ность d, %
		началь- ная  t1, °C	конечная    t2, °C

 

Контрольные вопросы

1. Объясните причину теплового расширения тел.

2. Каков физический смысл коэффициента линейного расширения?

3. Приведите 3 – 4 примера учета теплового расширения тел в технике.

4. Почему рулетки изготавливают из особого сплава “инвар”?

5. Как будет изменяться площадь круглого отверстия в листе железа при нагревании?

 

Лабораторная работа 5

Порядок выполнения работы

1. Определить атмосферное давление пользуясь барометром-анероидом.

    2. На рисунке 1 изображена схема установки для опытов. Конец прозрачного шланга длиной около 50 см с краном  закрепить вертикально в лап­ках штатива. Удерживая оба конца шланга на одной высоте, в него шприцом залить воду до тех пор, пока ее уровень не установится в 20 - 25 см от краев шланга. Кран при этом должен быть открытым - вертикальное положение ручки, рис ( 1а). Измерить ℓ ₁.

3. Свободный конец без крана медленно опустить, пока уровень воды в нем не установится в 3 - 5 см от края. Удерживая шланг в этом положении, закрыть  кран. Воздух, находящийся в этом колене, и будет в дальнейшем объектом изучения. Воздух перевести в со­стояние с другими параметрами, поднимая свободный конец шланга на макси­мально возможную высоту (рис.1б).

4. Удерживая шланг в новом положении, измерительной лентой определяют   Н₁, Н₂ и ℓ ₂.

5. Результаты измерений занести в левую часть таблицы.

     6. Провести вычисления и заполнить правую часть таблицы:

1) Вычислить атмосферное давление  в миллиметрах водного столба p ₁ = p _атм (в мм водн. ст.). (С учетом плотности ртути и воды 1 мм рт. ст. = 13, 6 мм водн. ст.).

2) Вычислить высоту столба воды, создавшего дополнительное давление            h = Н₁ - Н₂ (мм).

3) Определить величину дополнительного давления ∆ р = h (мм водн. ст.), т.е. ∆ р = h ·13, 6 мм. водн. ст.

4) Определить давление воздуха во втором состоянии р₂ = p ₁ + ∆ р (мм водн. ст.).

5) Рассчитать для первого состояния p ₁ ℓ ₁.

6) Рассчитать  для второго состояния p ₂ ℓ ₂.

7. Определить степень расхождения результатов  100%.

8. Оценить степень расхождения результатов и сделать вывод.

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

Измерено					Вычислено
p атм мм рт. ст.	ℓ 1 мм	ℓ 2 мм	Н1 мм	Н2 мм	p 1 мм водн. ст     Ст. ст.	h мм	∆ р мм водн. ст	p 2 мм водн. ст.	p 1 ℓ 1	p 2 ℓ 2

Контрольные вопросы.

1. Какой процесс называется изотермическим?

2. Какому закону подчиняется изотермический процесс? Сформулируйте его.

3. Как связана внесистемная единица измерения давления - мм водн. столба с единицей давления в Международной системе единиц - паскалем?

4. Как влияет высота уровня воды в незакрепленном колене на результат опыта?

 

Лабораторная работа 6

Порядок выполнения работы

1. Выполнить теоретическое описание приборов.

2. Выполнить рисунки приборов.

3. Определить влажность воздуха по психрометру Августа.

4. Измерить влажность по волосному гигрометру.

5. Вместе с преподавателем (опыт выполняется один раз для всей подгруппы) определить точку росы по конденсационному гигрометру.

6. Результаты записать в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

 

Прибор	Температура термометра		Разность температур t, °C	Точка росы t p, °С	Относит. влажность В, %
	сухого t, °C	влажного t, °C
1. Психрометр Августа				–
2. Волосной гигрометр	–	–	–	–
3. Конденсационный гигрометр	–	–	–

Контрольные  вопросы

1. Каково значение влажности воздуха?

2. Что такое точка росы?

3. Объяснить принцип действия психрометра Августа, волосного гигрометра и конденсационного гигрометра.

 

 

                                          Лабораторная работа 7

Метод отрыва капель

 

Опыт осуществляют с бюреткой, в которой находится исследуемая жидкость. Открывают кран бюретки так, чтобы из бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести F = m_к g равна силе поверхностного натяжения, граница поверхности – окружность шейки капли. Следовательно:   

F = m_к × g; l  = p × d _{ш к}; s =

Опыт показывает, что d_{ш к} = 0, 9d_к  , где d_к  - диаметр канала узкого конца бюретки.

Оборудование: бюретка с краном, весы учебные с разновесом, сосуд для сбора капель, штангенциркуль.

 

Порядок выполнения работы

1. Измерить диаметр канала узкого конца бюретки с помощью штангенциркуля.

2. Определить массу пустого сосуда для сбора капель, взвесив его.

3. Плавно открывая кран, добиться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через 1-2 с).

4. Под бюретку с отрегулированными каплями подставить взвешенный сосуд и отсчитать 100 капель.

5. Измерив массу сосуда с каплями, определить массу капель.

6. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

7. Вычислить поверхностное натяжение по формуле: s =

8. Опыт повторить,  добавив в сосуд с водой еще 50 капель.

9. Найти среднее значение s_ср

10. Определить относительную погрешность.

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

 

Масса