ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА.

Цель работы: Научиться определять ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

Оборудование : шарик с отверстиями, нить, штатив с муфтой и кольцом, часы с секундной стрелкой, измерительная лента.

Теория:

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити.

Ученые Галилей, Ньютон, Бессель и другие установили следующие законы колебания математического маятника:

1. Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от амплитуды, если угол размаха не превышает 6 .

2. Период колебания математического маятника прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника l и обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения.

На основании этих законов можно написать формулу для периода колебаний:

Ход работы:

1. Установить на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и подвесить к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1-2 см от пола.

2. Отклонить шарик маятника в сторону на 5-8 см и, отпустив его, дать ему свободно колебаться по прямой линии.

3. Подсчитать число n колебаний за время t. Проделать опыт 2 раза. Определить среднее время периода колебаний T= t_ср/n.

4. Измерить лентой длину маятника.

5. Рассчитать ускорение свободного падения по формуле g= .

6. Рассчитать абсолютную и относительную погрешности,
.

7. Провести опыт с другой длиной маятника, сделать вывод о зависимости периода колебаний от длины маятника.

№опыта	Длина маятника, l, м	Число полных колебаний n	Время полных колебаний, t_ср, c	Период полного колебания, Т, с	Ускорение свободного падения g, м/с²	Относительная погрешность, ε, %

Контрольные вопросы:

1.Чему равно ускорение свободного падения на экваторе и на полюсах? В чем причина такой разницы?

2. Чему равно ускорение свободного падения на других планетах?

3. Медведь упал в яму–ловушку глубиной 19.617 метров. Время его падения составило 2 секунды. Какого цвета был медведь?

А. Белый (полярный медведь)

B. Бурый

C. Чёрный

D. Чёрно–коричневый (малайский медведь)

E. Серый (гризли)

Лабораторная работа №18.

СБОРКА И НАСТРОЙКА ПРОСТЕЙШЕГО РАДИОПРИЁМНИКА.

Цель работы: С помощью электронного конструктора «Знаток», собрать и настроить простейший радиоприёмник FM-диапазона.

Оборудование: электронный конструктор «Знаток».

Теория:

Радиоприёмником называют устройство, позволяющее принимать высокочастотные модулированные колебания.

Принципы радиосвязи заключаются в следующем. Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов («точки» и «тире») электромагнитных волн, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь — передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.

Ход работы:

1. Пользуясь схемой, собрать радиоприёмник и показать преподавателю.

2. Настроить радиоприёмник и продемонстрировать его работу.

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение антенны и заземления? Какова роль детектора?

2. Объясните принцип действия собранного вами приёмника.

3. Каково соотношение между длиной, частотой и скоростью распространения радиоволны?

Лабораторная работа №19.

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ГЕНЕРАТОРА.

Цель работы: С помощью электронного конструктора «Знаток» изучить работу электромотора и генератора переменного тока.

Оборудование: электронный конструктор «Знаток».

Теория:

Электродвигатель (электромотор) – машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Основной его характеристикой является мощность. Существуют электродвигатели постоянного и переменного тока. Область применения двигателей постоянного тока - дворники автомобиля, стеклоподъёмники, аккумуляторные дрели, игрушки, плееры, DVD-проигрыватели, роботы, бытовая техника.

Его действие основано на взаимодействии полюсов постоянного магнита и электромагнита - рамки (катушки) с током. При протекании тока по катушке у неё образуются северный и южный полюсы, которые взаимодействуют с полюсами магнита. Рамка начинает поворачиваться и с помощью коллектора проскакивает положение равновесия, при этом коллектор меняет направление тока в рамке – меняются полюсы электромагнита и снова одноимённые полюсы начинают отталкиваться, а разноимённые – притягиваться. Т.о., пока присутствует напряжение питания, двигатель вращается.

Простейший коллектор представляет собой 2 металлических полукольца, жёстко скрепленные с рамкой (обмоткой) и осью. Роль коллектора заключается в переключении направления тока на противоположное при постоянном токе питания двигателя от батареи конденсаторов (аккумулятора).

Электрогенератор – Электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. Существуют электрогенераторы постоянного и переменного тока. Область применения: автомобили – для зарядки аккумулятора и питания бортовой сети, бензиновые и дизельные миниэлектростанции и т.д.. Принцип работы основан на явлении электромагнитной индукции – когда в проводнике, пересекающем линии магнитного поля, возникает электрический ток, называемый индукционным.

Внешний механический привод вращает рамку в поле магнита и в ней индуцируется ток. Дважды за период ток будет менять своё направление, но благодаря коллектору, столько же раз меняются полукольца у каждой щётки, и ток на выходных клеммах будет течь в одном направлении. Выходящий однополярный ток превращают в постоянный с помощью стабилизатора напряжения и сглаживающего фильтра. Чем выше скорость вращения рамки, тем больше отдаваемый ток.

Если в генераторе используется не один коллектор из 2х полуколец, а 2 кольцевых коллектора, то на выходе возникает переменный синусоидальный ток.

Подвижная часть электродвигателя и электрогенератора (обмотка, коллектор и сердечник) называется ротором, а неподвижная (магниты и корпус с держателями оси) – статором. Для усиления крутящего момента и плавности хода делают несколько многовитковых обмоток и помещают их на сердечник сложной формы.

Ход работы:

1. Соблюдая полярность, соберите схему 1.

2. Замкните кнопку и держите 5 секунд, затем отпустите.

3. Измерьте высоту взлёта пропеллера.

4. Соблюдая полярность, соберите схему 2.

5. Повторите п.2-3.

6. Сделайте вывод о зависимости высоты подъёма пропеллера и скорости электродвигателя от напряжения питания.

7. Соблюдая полярность, соберите схему.

8. Быстро вращайте ось по часовой стрелке.

9. Поменяйте полярность подключения. Добейтесь возникновения тока в цепи.

10. Сделайте вывод о влиянии направления вращения оси на возникновение тока в цепи.

11. Соблюдая полярность, соберите схему.

12. Замкните выключатель. Опишите поведение лампы накаливания на 300 мА.

13. Осторожно притормозите пальцем электродвигатель. Опишите поведение лампы накаливания. Сделайте вывод о зависимости потребления тока лампой от увеличения нагрузки на двигатель.

Контрольные вопросы:

1. Когда чаще всего перегорают предохранители: при включении электродвигателей бытовой техники или при выключении? Почему?

2. Можно ли в некоторых случаях заменять генератор тока электродвигателем?

3. Как можно плавно изменять скорость вращения электродвигателя?

4. Опишите принципы работы электродвигателя и электрогенератора.

Лабораторная работа №20.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА.

Цель работы: научиться определять абсолютный коэффициент преломления стекла.

Оборудование: пластинка с параллельными гранями, четыре булавки, миллиметровая бумага, линейка, транспортир.

Теория:

Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т.е. преломляется. Преломление объясняется изменением скорости распространения света при переходе из одной среды в другую и подчиняется следующим законам:

1.Падающий и переломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным через точку падения луча к границе раздела двух сред.

2.Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления - величина постоянная для двух сред и называется коэффициентом преломления n второй среды относительно первой:

Из второго закона преломления , где - абсолютный коэффициент преломления второй среды – стекла, - абсолютный коэффициент преломления второй среды – воздуха, близкий к единице. Поэтому данную формулу можно использовать для расчёта показателя преломления стекла в неизменном виде.

Ход работы:

1. На подъемный столик положить развернутую тетрадь для лабораторных работ. На лист тетради плашмя положить стеклянную пластинку и карандашом обвести ее контуры.

2. С другой стороны стекла наколоть, возможно, дальше друг от друга две булавки так, чтобы прямая, проходящая через них, не была перпендикулярна одной из параллельных граней пластинки.

3. Третью булавку расположить по грани с другой стороны стекла и вколоть ее так, чтобы, смотря вдоль всех булавок через стекло, видеть их расположение на одной прямой.

4. Стекло, булавки снять, места наколов отметить точками 1, 2, 3(рис. 41, б). Через точки 1 и 2, 2 и 3 провести прямые до пересечения с контурами стекла. Через точку 2 провести перпендикуляр к границе АВ сред воздух – стекло. Четвертую булавку закрепить ниже этой прямой, так чтобы все четыре сливались в одну. От точки О на падающем луче и преломленным отложить произвольные равные отрезки ОА=ОВ длиной не менее 4 см.

5. 5. Отметить угол падения и угол преломления , транспортиром измерить эти углы и по таблице значения синусов определить синусы измеренных углов. Либо провести прямую ОС перпендикулярную АС; и ВD, перпендикулярно ОD. Тогда , , , измеряем AC и DB вычисляем .

6. Проверить параллельность входящего и выходящего лучей, измерить смещение .

7. Вычислить коэффициент преломления, найти его среднее значение.

8. Определить погрешность измерения методом среднего арифметического.

9. Результаты записать в таблицу.

10. Сделать вывод.

рис.1

Контрольные вопросы:

1. Что называется коэффициентом преломления? В чем он измеряется? Чем он определяется?

2. Что называется абсолютным и относительным показателем преломления?

3. Какой угол называется углом полного отражения?

4. В чем сущность явления преломления света и какова причина этого явления?

5. В каких случаях свет на границе раздела двух сред не преломляется?

6. Что называется коэффициентом преломления и в чем различие абсолютного и относительного коэффициентов преломления?

7. Покажите на чертеже ход луча света из стекла в воду.

Лабораторная работа №21.

Определение главного фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы.

Цель работы: научиться определять главное фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: лампочка на подставке, батарея аккумуляторов, переключатель, (фонарик или свеча), измерительная лента с мм делениями, длиннофокусная собирающая линза, экран, щель, желоб, провода.

Теория.

Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называется главным фокусным расстоянием линзы F.

Главное фокусное расстояние линзы связано с расстоянием от оптического центра линзы до предмета d и до его изображения f формулой.

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы D и измеряется в диоптриях, т. е. сумма обратных величин расстояний предмета и его изображения до оптического центра линзы равна оптической силе линзы. D= .

Фокусное расстояние и оптическую силу линзы можно определить опытным путем.

Ход работы:

1. Установить источник света край стола, экран – у другого края, между ними поместить линзу так, чтобы получить отчетливое изображение на экране.

2. Измерить в обоих случаях расстояние от источника света до линзы d и измерить от экрана до линзы f с точностью до мм.

3. Вычислить главное фокусное расстояние линзы F, пользуясь формулой собирающей линзы.

4. Если изображение получилось увеличенным, то другое, тоже резкое изображение можно получить, передвигая линзу к экрану. Если же изображение было уменьшенным, то для получения второго изображения нужно передвигать линзу к лампочке. Вновь измерить расстояние f и d.

5. По найденному главному фокусному расстоянию линзы, выраженному в метрах, определить оптическую силу линзы D.

6. Результаты всех вычислений и измерений занести в таблицу.

7. Установить лампочку на произвольном расстоянии d₁ от линзы.

8. Зная фокусное расстояние F, вычислить по формуле расстояние f₁, на котором должно находиться изображение f₁= .

9. Проверить полученный результат на опыте.

10. Повторить последний эксперимент, расположив лампочку на расстоянии d₂= 2F от линзы.

№ линзы	Результаты для изображения	Фокусное расстояние	Оптическая сила линзы	Относительная погрешность	Абсолютная погрешность
Увеличенное расстояние	Главное фокусное расстояние F (см)	Уменьшение главного фокусного расстояния F (см)	Уменьшенное расстояние
От осветителя d (см)	От экрана f (см)	От осветителя d (см)	От экрана f (см)

Контрольные вопросы.

1. Что называется линзой?

2. Что называется фокусом линзы?

3. Чем собирающая линза отличается от рассеивающей?

4. Что принимается за единицу оптической силы?

5. Что называется увеличением линзы?

Лабораторная работа №22.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒