Лабораторная работа №10. Определение эффективности установки с электрическим нагревателем.

Объем учебного времени – 2 часа.

Цель работы: определение опытным путем тепловой отдачи электрического нагревателя.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать:

- формулу количества теплоты, полученного водой при нагревании и работы, совершенной электрическим током, формулу вычисления КПД нагревателя;

уметь:

- собирать электрическую цепь для данной лабораторной работы;

- пользоваться весами, термометром, амперметром;

- определять КПД установки с электрическим нагревателем;

Оборудование: амперметр, источник тока, ключ, сосуд с водой, весы или мензурка, спираль R = 2 Ом, часы, лабораторный термометр.

Правила техники безопасности (Приложение Д)

Основные теоретические положения

Тепловой отдачей нагревателя (эффективностью установки) называют отношение количества теплоты, израсходованного на нагревание воды, к работе, совершенной током.

количество теплоты, полученное водой при нагревании,

где с - удельная теплоемкость воды (таблица 2, с.164 [3]),

m – масса воды,

m = V, где - плотность воды (таблица 1, с.164 [3]), V – объем воды, 1мл=1см м

T – изменение температуры воды,

работа, совершенная током,

где I – сила тока, R – сопротивление проводника, t - время прохождения тока по проводнику.

Порядок выполнения работы

Задание I: Определить тепловую отдачу нагревателя.

1. В сосуд для кипячения воды налейте определенное количество воды. Измерьте начальную температуру воды.

2. Составьте электрическую цепь, соединив последовательно источник тока, амперметр, спираль, ключ.

3. Опустите спираль в воду, включите ток и нагревайте 20 минут.

4. Начертите таблицу для записи измерений и вычислений (таблица 1).

Таблица 1

Масса воды m, кг	Начальная температура воды С	Конечная температура воды	Время нагревания	Сила тока	Работа тока А, Дж	Количество теплоты Q, Дж	Тепловая отдача

5. Полученные результаты занесите в приготовленную таблицу.

6. Используя данные таблицы, вычислите:

а) работу тока;

б) количество теплоты, затраченное на нагревание воды;

в) тепловую отдачу нагревателя.

Все вычисления приведите под таблицей.

7. Сделайте вывод о причинах малой тепловой отдачи нагревателя.

Задание II: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.

Контрольные вопросы:

1. Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?

2. Напишите формулу закона Джоуля – Ленца. Разъясните буквенные обозначения.

3. С какой целью провода в местах соединений не просто скручивают, а спаивают. Ответ обоснуйте.

4. Если кипятильник вынуть из воды, не выключив предварительно из сети, то он быстро перегорает. Почему?

Форма контроля - письменный отчет

Список рекомендуемой литературы:

1. Мякишев Г.Я. Физика 10 класс.- М.: Просвещение, 2011.- 366 с. + CR-ROM.

Тема 3.6 Оптика.

Лабораторная работа №11. Определение показателя преломления стекла.

Объем учебного времени – 2 часа.

Первый уровень

Цель работы: определение опытным путем показателя преломления стекла.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны

знать:

- определение углов падения и преломления;

- закон преломления света;

уметь:

-определять показатель преломления вещества;

-сравнивать результаты опытов и делать выводы о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения луча.

Оборудование: стеклянная пластинка, электрическая лампочка, источник тока, соединительные провода, экран со щелью, циркуль.

Правила техники безопасности (Приложение Д).

Основные теоретические положения:

В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому – либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана со щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой (рис.1).

Рис.1

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле:

где угол падения пучка света на грань пластины из воздуха в стекло; угол преломления светового пучка в стекле.

Инструктаж по проведению лабораторной работы:

Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, её располагают на лист миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из её параллельных граней совпадала с предварительно отмеченной линией на бумаге.

Эта линия укажет границу раздела сред воздух – стекло. Тонко отточенным карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло – воздух. После этого, не перемещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий пучок под каким – либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину пучка и вышедших из нее световых пучков тонко очиненным карандашом ставят точки 1, 2, 3, 4, рисунок 1. После этого лампочку выключают, пластинку снимают и с помощью линейки прочеркивают входящий, выходящий и преломленный лучи.

Через точку В границы раздела сред воздух – стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения и преломления Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и СВD.

Так как и АВ = ВС, то формула для определения показателя преломления стекла примет вид: (1)

Длину отрезка AE и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной

1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка.

Максимальная абсолютная погрешность определяется по формуле:

(Здесь приближенное значение показателя преломления, определяемое по формуле 1.)

Окончательный результат измерения показателя преломления записывается так:

Порядок выполнения работы

Задание I: Определить показатель преломления стекла относительно воздуха.

1. Подготовьте таблицу 1 для записи результатов измерений и вычислений:

Таблица 1

Измерено	Вычислено
мм	DC, мм	, мм	, мм

2. Подключите лампочку через выключатель к источнику тока.

С помощью экрана со щелью получите тонкий световой пучок.

3. Проведите опыт и необходимые измерения согласно инструктажу по проведению лабораторной работы.

4. Вычислите показатель преломления стекла относительно воздуха при другом угле падения. Результат измерения запишите в таблицу 1 с учетом вычисленных погрешностей.

5. Повторите то же при другом угле падения.

6. Сравните полученные результаты по формулам:

7. Сделайте вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения. Метод сравнения результатов измерений изложен в Приложении В к лабораторным работам.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение угла падения и угла преломления.

2. Напишите формулу закона преломления света и разъясните ее.

3. Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы и и вычислить отношение их синусов. Какой из этих способов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе?

Второй уровень

Цель работы: определение опытным путем показателя преломления стекла

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны

знать:

-определение углов падения и преломления;

-закон преломления света;

уметь:

-определять показатель преломления вещества двумя способами;

-сравнивать результаты опытов с табличными значениями и делать выводы.

Оборудование: стеклянная пластинка, имеющая форму трапеции, 4 булавки, лист бумаги (в клетку), лист картона, линейка, карандаш, транспортир, таблицы Брадиса (или микрокалькулятор).

Правила техники безопасности ( Приложение Д ).

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒