Министерство образования и науки РФ
ФГОУ СПО «Бурятский лесопромышленный колледж»
Методические указания
для проведения лабораторных работ по физике
по специальностям:
190604 - «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»;
250403 - «Технология деревообработки»;
270206 - «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог аэродромов»
220501 - «Управление качеством»
Улан-Удэ
2009
Министерство образования и науки РФ
ФГОУ СПО «Бурятский лесопромышленный колледж»
Методические указания
для проведения лабораторных работ по физике
по специальностям:
190604 - «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»;
250403 - «Технология деревообработки»;
270206 - «Строительство и эксплуатация автомобильного транспорта и аэродромов»
220501 - «Управление качеством»
Улан-Удэ
2009
ББК 22.3
М 54
М 54 Методические указания для проведения лабораторных работ по физике: Учебное пособие для студентов средних специальных учебных заведений по специальностям: 190604 - Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта; 250403-Технология деревообработки; 270206-Строительство и эксплуатация автомобильного транспорта и аэродромов; 220501- Управление качеством – Улан-Удэ, 2009 – 46 с.
Автор: , преподаватель физики БЛПК
Рецензенты: , преподаватель БГУ, к. физ-мат. наук
, зав. учебной частью БЛПК, преподаватель электротехники БЛПК
Ответственный за выпуск: , зам. директора по научно - методической работе БЛПК
Методические указания для проведения лабораторных работ по физике представляют собой практикум по лабораторным работам для студентов технических специальностей средних специальных учебных заведений и ориентированы на использование современных физических приборов, электронного учебника «Открытая физика».
Оглавление
Предисловие………………………………………………………………………………………….4
Введение……………………………………………………………………………………………....6
Раздел 1. Общие требования…………………………………………………………………………6
Раздел 2. Указания к выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа № 1. «Опытная проверка закона Бойля – Мариотта»……………………...8
Лабораторная работа № 2. «Определение относительной влажности воздуха»…………………9
Лабораторная работа № 3 «Определение электроемкости конденсатора»………………………11
Лабораторная работа № 4 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»13
Лабораторная работа № 5 «Определение удельного сопротивления проводника»……………..15
Лабораторная работа № 6 «Исследование зависимости мощности лампы накаливания
от напряжения»……………………………………………………....17
Лабораторная работа №7.«Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»………………………………………………………………………………………..19
Лабораторная работа № 8 «Изучение электрических свойств диода»…………………………...20
Лабораторная работа № 9 «Сборка и изучение принципа действия аккумулятора»…………....21
Лабораторная работа № 10 «Изучение электромагнитной индукции»…………………………..23
Лабораторная работа № 11 «Изучение устройства и работы трансформатора»………………...25
Лабораторная работа №12 «Определение показателя преломления стекла»…………………....26
Лабораторная работа № 13 «Определение оптической силы и фокусного расстояния
линзы»……………………………………………………………….28
Лабораторная работа № 14 «Определение длины световой волны с помощью дифракционной
решетки»…………………………………………………………….30
Лабораторная работа № 15 «Изучение явления фотоэффекта»…………………………………..32
Лабораторная работа № 15* «Изучение явления фотоэффекта»……………………… ………...34
Лабораторная работа № 16 «Наблюдение сплошного и линейчатого спектров ………..………36
Лабораторная работа № 16* «Наблюдение спектров испускания и поглощения атома водорода»…………………………………………………………………………………………...39
Лабораторная работа № 17 «Изучение треков заряженных частиц по готовым
фотографиям»………………………………………………………...41
Библиографический список………………………………………………………………………...45
* По выбору учителя
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемое пособие входит в учебно-методический комплекс, разработанный автором к учебникам по физике, рекомендованным МОиН РФ.
Методические указания по физике разработаны для технических специальностей среднего специального образования в соответствии c требованиями государственного стандарта среднего профессионального образования РФ
Предлагаемые методические указания представляют собой практикум по лабораторным работам для студентов соответствующих специальностей по всему курсу общей физики и ориентированы на использование современных физических приборов, электронного учебника «Открытая физика».
Основная цель пособия – способствовать формированию у студентов ключевых учебных и личностных компетенций, а также развитию творческих компетенций.
По своему содержанию лабораторные работы представляют собой наблюдения, измерения и опыты, тесно связанные с темой занятия. В пособие включены следующие виды заданий: 1) наблюдение и изучение физических явлений, 2) наблюдение и изучение свойств веществ, 3) измерение физических величин, 4) исследование зависимостей физическими величинами, 5) изучение физических законов, 6) компьютерные исследовательские задачи, 7) задачи с использованием фотографий треков заряженных частиц.
Лабораторные работы составлены по разделам курса общей физики согласно разработанной автором рабочей программе и выполняются на типовом лабораторном оборудовании в некоторых случаях с использованием электронного учебника «Открытая физика», что позволяет вести обучение физике на экспериментальной основе.
Две работы №15* и №16* по квантовой физике даны в двух вариантах по выбору преподавателя: выполнение на лабораторном оборудовании или по электронному учебнику «Открытая физика». Для этих работ представлены компьютерные эксперименты: анимация, графика, численные эксперименты. Изменяя параметры и наблюдая результат компьютерного эксперимента, студент может провести интерактивные физические исследования и выполнить творческое задание. Эффективность выполнения лабораторных работ по квантовой физике на СD-носителе «Открытая физика» исследовалась в течение двух лет. Как показывают результаты качества знаний студентов, выполнение компьютерных экспериментов дает более глубокое понимание физических законов.
Выполнение всех работ является обязательным для студентов. Лабораторные работы являются эффективным средством активизации и мотивации обучения физике, способствуют применению различных методов и приемов обучения для формирования у студентов системы прочных знаний, интеллектуальных и практических умений и навыков, помогают развитию мышления студентов, так как побуждают к выполнению умственных операций: анализу, синтезу, сравнению, обобщению и др.
Пособие состоит из двух разделов, которые отражают общие требования и указания к выполнению лабораторных работ. В разделе I приведены общие требования, необходимые при выполнении лабораторных работ. В разделе II описаны лабораторные работы, которые составлены в виде инструкций. Каждая инструкция содержит цель работы, перечень оборудования, список литературы, ход выполнения работы и контрольные вопросы, обращающие внимание студентов на существенные стороны изучаемых явлений. Вопросы помогают глубже осмыслить производимые действия и полученные результаты и на их основе самостоятельно сделать необходимые выводы.
Материал данного пособия прошел апробацию при обучении физике студентов автомеханического отделения, отделения технологии деревообработки Бурятского лесопромышленного колледжа.
Предлагаемое пособие входит в учебно-методический комплекс, разработанный автором к учебникам по физике, рекомендованным МОиН РФ.
Методические указания по физике разработаны для технических специальностей среднего специального образования в соответствии c требованиями государственного стандарта среднего профессионального образования РФ. Основная цель пособия – способствовать формированию у студентов ключевых учебных и личностных компетенций, а также развитию творческих компетенций.
Введение
Основное назначение методических указаний – оказать помощь студентам в подготовке и выполнении лабораторных работ, а также облегчить работу преподавателя по организации и проведению лабораторных занятий.
Систематическое и аккуратное выполнение всей совокупности лабораторных работ позволит студенту овладеть умениями самостоятельно ставить физические опыты, фиксировать свои наблюдения и измерения, анализировать их делать выводы в целях дальнейшего использования полученных знаний и умений.
Целями выполнения лабораторных и практических работ является:
- обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплины;
- формирование умений применять полученные знания на практике, реализация единства интеллектуальной и практической деятельности;
- развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов; аналитических, проектировочных, конструктивных и др.
- выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.
Раздел 1. Общие требования.
Для более эффективного выполнения лабораторных работ необходимо повторить соответствующий теоретический материал, а на занятиях, прежде всего, внимательно ознакомиться с содержанием работы и оборудованием.
В ходе работы необходимо строго соблюдать правила по технике безопасности; все измерения производить с максимальной тщательностью; для вычислений использовать микрокалькулятор.
После окончания работы каждый учащийся составляет отчет по следующей схеме:
1. дата, наименование и номер работы;
2. перечень оборудования;
3. схема или зарисовка установки;
4. запись цены деления шкалы измерительного прибора;
5. таблица результатов измерений и вычислений заполняется по ходу работы;
6. расчетная формула, обработка результатов измерений и определение относительной погрешности.
Небрежное оформление отчета, исправление уже написанного недопустимо.
В конце занятия преподаватель ставит зачет, который складывается из результатов наблюдения за выполнением практической части работы, проверки отчета, беседы в ходе работы или после нее. Все лабораторные работы должны быть выполнены и защищены в сроки, определяемые программой или календарным планом преподавателя. Студенты, не получившие зачет, к экзамену не допускаются.
Лабораторные работы и практические занятия (ЛПР) - основные виды учебных занятий, направленные на экспериментальное подтверждение теоретических положений и формирование учебных и профессиональных практических умений.
Раздел II. Указания к выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа № 1
Опытная проверка закона Бойля-Мариотта
Цель работы: научиться измерять давление и проверить закон Бойля-Мариотта.
Оснащение работы:
Оборудование: стеклянная трубка с запаянным концом, линейка, химический стакан с водой, барометр (общий).
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004., § 4.7-с.
Ход работы:
I состояние газа
1. Найти объем воздуха в трубке, который численно равен длине воздушного столба от запаянного конца трубки до ее начала в миллиметрах.
2. Давление в трубке равно атмосферному в мм. ртутного столба, которое определяется по барометру.
3. Отпустить трубку, запаянным концом вниз, на дно химического стакана с водой для прогревания воздуха в трубке до температуры воды.
4. Вычислить произведение объема на соответствующее давление воздуха в трубке.
5. Полученные результаты занести в таблицу.
II состояние газа
1. Опустить стеклянную трубку запаянным концом вверх на дно химического стакана с водой.
2. Определить объем воздуха в трубке, который численно равен длине воздушного столба минус высота столбика воды, вошедшего в трубку (h).
3. Определить давление воздуха в трубке, которое численно равно сумме атмосферного давления и давления столба воды в химическом стакане (H) мм рт. ст.=13,6 мм в ст.
4. Вычислить произведение объема на соответствующее давление воздуха.
5. Полученные результаты занести в таблицу.
№ опыта | h,мм | H,мм | р,Па | V, м3 | p·V |
6. Сравнить полученные результаты произведений 1 и 2-го опытов и сделать вывод.
Контрольные вопросы:
1. При каких условиях справедлив закон Бойля-Мариотта?
2. Объяснить закон для изотермического процесса, пользуясь молекулярно-кинетической теорией.
3. Почему после погружения стеклянной трубки в стакан с водой комнатной температуры и после снятия пластилина воды в трубке поднимается?
4. Почему при равенстве уровней воды в стакане и в трубке давление воздуха в трубке равно атмосферному?
5. Производит ли газ давление в состоянии невесомости?
6. Определить массу 20 л азота, находящегося при температуре 273К под давлением 30 атм.
Лабораторная работа № 2
Определение относительной влажности воздуха
Цель работы: научиться определять относительную влажность воздуха с помощью специального прибора – психрометра.
Оснащение работы:
Оборудование: психрометр (общий), химический стакан с водой, вата, термометр, психрометрическая таблица, таблица зависимостей давлений р и плотностей ρ насыщенных паров от температуры.
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004.,§7.3-7.4, с 168-172
Ход работы:
Работа с психрометром и термометром:
1. По психрометру определить температуру сухого термометра.
2. Определить температуру смоченного термометра.
3. Пользуясь психрометрической таблицей определить относительную влажность.
4. Результаты измерений занести в таблицу.
5. По термометру определить температуру сухого термометра.
6. Смочить ватку и обернуть резервуар термометра.
7. Подождать до тех пор, показания смоченного термометра не установятся на одном уровне.
8. Определить температуру смоченного термометра.
9. Определить относительную влажность воздуха, пользуясь той же таблицей.
Результаты записать в таблицу:
Показания термометров | Разность показаний термометров | Относительная влажность воздуха | |
сухого | смоченного | ||
Исходные данные: в помещении 150 м3 влажность воздуха при температуре 20 0С равна 30%.Определить массу водяного пара в помещении.
Контрольные вопросы:
1. Почему при продувании воздуха через эфир на полированной поверхности камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?
2. Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра'? При каком условии разность показаний термометра наибольшая?
3. Сухой и влажный термометры психрометра показывают одну и ту же температуру? Какова относительная влажность воздуха?
4. Почему после жаркого дня роса бывает наиболее обильной?
5. Почему перед дождем ласточки летают низко?
Лабораторная работа №3
Определение электрической емкости конденсатора
Цель работы: научиться определять электроемкость конденсатора.
Оснащение работы:
Оборудование: источник электрической энергии, миллиамперметр, конденсаторы (3-4 шт.) известной емкости (0,5; 1; 2мкФ), конденсатор неизвестной емкости, двухполюсный переключатель, соединительные провода.
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004, §.8.9, 8.10- с.207-217
Ход работы:
1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис 1. В цепи установить один из конденсаторов известной емкости.
|
римс
2. Конденсатор зарядить; для этого соединить его (переключателем) на короткое время с источником электрической энергии.
3. Сосредоточив внимание на миллиамперметре, быстро замкнуть конденсатор на измерительный прибор и определить число делений, соответствующее максимальному отключению стрелки.
4. Опыт повторить для более точного определения числа делений n и найти отношение найденного количества делений к емкости взятого конденсатора С:
n/C=k
5.Опыт повторить 2-3 раза с другими конденсаторами известной емкости.
6. Результаты измерений, вычислений записать в таблицу:
№ опыта | емкость конденсаторов С, мкФ | число делений по шкале милли- амперметра, n | отношение числа делений к емкости n/C=k | найденная емкость конденсатора Сх, мкФ | относительная погрешность δ=(СтабСх)/Стаб 100% |
1. 2. 3. |
7. Опыт (п. 1-4) повторить с конденсатором неизвестной емкости Сх. Определить в этом случае число делений nх и найти емкость из соотношения Сх=nx / k.
8. Узнать у преподавателя емкость исследуемого конденсатора и, приняв ее за табличное значение, определить относительную погрешность.
9. Соединить два конденсатора емкостью 0,5 и 1,0 мкФ параллельно и опытным путем определить емкость батареи. Сравнить полученный результат с величиной емкости батареи, определенной по формуле
С=С1+С2.
10. Соединить два конденсатора емкостью 1 и 2 мкФ последовательно и определить емкость батарею конденсаторов опытным путем. Сравнить с емкостью определенной по формуле
1/С=1/С1+ 1/С2.
11. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
Исходные данные:
Записать в тетради характеристики данных конденсаторов и определить энергию и мощность при температуре t=100С.
Пример. С=1мкФ, U=2 кВ
W=СU2/2=2 Дж.,
Nэ. п=А/t=2·106Вт=2МВт.
т. е.заряженный конденсатор опасен для жизни!
Контрольные вопросы:
1. Конденсатор в переводе – сгуститель. По какой причине прибору дано такое странное название?
2. В чем сущность указанного метода определения емкости конденсатора?
3. Прочесть так: емкость конденсатора прямо пропорциональна его заряду и обратно пропорциональна напряжению между его обкладками?
4. Почему емкость конденсатора постоянна?
5. От чего и как зависит емкость простейшего конденсатора? Запишите формулу этой емкости.
6. Как надо соединить конденсаторы, чтобы их общая емкость увеличилась? Уменьшилась?
Лабораторная работа №4
Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника электрической энергии
Цель работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оснащение работы:
Оборудование: источник электрической энергии, амперметр, три резистора с сопротивлением 1,2,4 Ом, ключ, соединительные провода.
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования/ Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004, §.9.1-9.3, с.219-228
Ход работы:
1. Определить цену деления шкалы амперметра.
2. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис.2 установив в цепи резистор известным сопротивлением.
|
3. Замкнуть ключ и снять показание амперметра.
4. Ключ разомкнуть, заменить резистор на другой, а затем замкнуть и вновь снять показания амперметра.
5. Опыт (п.4) повторить с третьим резистором.
6. Результаты измерений подставить в уравнение E=I(R+r) и, решив систему уравнений:
E=I1(R1+r), E=I1(R1+r), E=I2(R2+r)
E=I3(R3+r) E=I3(R3+r). E=I2(R2+r)
7.Определить средние значения найденных величин rср., Eср.
8.Определить относительную погрешность методом среднего арифметического.
9.Результаты измерений, вычислений записать в таблицу:
№№ | Cопротивление, R ,Ом | Сила тока, I,А | Внутреннее сопротивле ние, r, Ом | ЭДС E, В | Средн. значе-ние, rср., Ом | Средн. значе ние, Eср., В | Относит. погреш ность внутр сопротив. δ % | Относит. погрешность ЭДС, δ % |
Контрольные вопросы:
1. Какова физическая суть электрического сопротивления?
2. Какова роль источника тока в электрической цепи?
3. Каков физический смысл ЭДС? Дать определение вольту.
4. Соединить на короткое время вольтметр с источником электрической энергии, соблюдая полярность. Сравнить его показания с вычисленным по результатам опыта E.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
