Экспериментальные задачи по физике (стр. 9 )

Оборудование: мультиметр, перемычки применять запрещено.

Пример. Измерение сопротивления между выводами дали результаты:

1 ящик: R1-2 = 25 Ом, R2-3 =12 Ом, R1-3 =37 Ом

2 ящик: R1-2 = 6 Ом, R2-3 =12 Ом, R1-3 = 18 Ом

33. Колебания шарика*

Задание. Выведите формулу для определения периода колебаний маленького шарика по дну сосуда со сферическим дном и проверьте ее на опыте.

Оборудование: сосуд со сферическим дном (ваза, тарелка, изогнутый кабель-канал для электропроводки и т. п.), маленький шарик, секундомер, линейка.

34. Связанные маятники***

Задание. Два или несколько нитяных маятников, соединенные на некоторой высоте нитью, образуют так называемые связанные маятники. Исследуйте особенности колебаний такой системы.

Оборудование: штатив с муфтой, стержень длиной около 30 см, нить, шарики металлические или пластмассовые диаметром 2-3 см с возможность подвешивать их на нить (свинцовые рыболовные грузила), скрепки, линейка, секундомер.

35. Качели***

Задание. Линейка, уравновешенная на боковой поверхности лежащего цилиндра, обладает всеми свойствами маятника. Исследуйте характерные особенности колебаний такой системы.

Оборудование: линейка ученическая 20-30 см, пластина металлическая 2×15×250 мм, штатив школьный с муфтой и кольцом, нить длиной около 1м, пластилин, 4-5 тел цилиндрической формы диаметром от 3 до 100 мм, секундомер, набор 8-10 одинаковых монет.

36. Физический маятник***

Задание. Металлическая пластина, уравновешенная на ребре призмы, обладает всеми свойствами маятника. Исследуйте особенности колебаний такой системы. Пластину можно сгибать.

Оборудование: металлическая пластина длиной 20-25 мм, штатив с муфтой и кольцом, нить длиной около 1 м, линейка ученическая, пластилин, секундомер, набор из 8-10 одинаковых монет.

37. Пробой**

Задание. В «черном ящике» находится моток двухжильного медного провода, например, телефонного. Четыре конца провода выведены наружу. Из-за повреждения изоляции в одном месте между жилами образовался контакт с небольшим сопротивлением. Определить место повреждения, т. е. расстояние от концов провода.

Оборудование: мультиметр, небольшой кусок аналогичного провода, очищенный от изоляции, линейка.

38. «Бермудский» треугольник**

Задание. Три резистора соединены по схеме «треугольник» и помещены в «черный ящик». Снаружи ящика находятся три вывода. Определите величины сопротивлений каждого резистора.

Оборудование: мультиметр, источник питания – батарейка на 4,5 В.

39. Лампа*

Задание. Оцените температуру светящейся лампы накаливания.

Оборудование: лампочка накаливания 2,5 – 3,5 В, источник тока – батарейка 4,5 В, мультиметр, соединительные провода, таблицы физических величин.

40. Лимон или яблоко**

Измерьте величину сопротивления предложенного резистора.

Оборудование: резистор неизвестного номинала, мультиметр с проводами-«крокодилами», пластинки из меди и оцинкованного жести, шлифовальная бумага, лимон или яблоко, соединительные провода.

41. Компакт-диск**

Задание. С точки зрения оптики компакт-диск представляет собой с отражательную дифракционную решетку. Измерьте период d и число дорожек n на 1 мм на компакт-диске.

Оборудование: лазер-брелок, кусочки компакт-диска (лучше СD), линейка, лист плотной белой бумаги.

42. Показатель преломления**

Задание. Измерьте показатель преломления воды

Оборудование: сосуд с плоскими стенками, сосуд с исследуемой водой, линейка, лист бумаги.

43. Показатель преломления **

Задание. Измерьте показатель преломления предложенной жидкости.

Оборудование. Сосуд стеклянный круглый, сосуд с исследуемой прозрачной жидкостью, линейка, лист бумаги.

44. Высота здания

Задание. Измерьте высоту многоэтажного здания.

Оборудование: два сотовых телефона.

45. Колебания и цвет

Задание. Исследуйте зависимость периода колебаний нитяного маятника от цвета груза.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, нить длиной около 1 м , секундомер, пластилин разных цветов.

*************

Российский оргкомитет Турнира юных физиков на 2010 год предложил для городских и региональных турниров приведённые ниже задачи. Приводим их без сокращений, как иллюстрацию одного из источников пополнения ресурса экспериментальных задач.

Электромагнитная пушка. Соленоид можно использовать для стрельбы маленькими шариками. В качестве источника питания примените конденсатор, заряженный до напряжения не более 50 вольт. Исследуйте существенные параметры и сконструируйте устройство, обеспечивающее максимальную скорость шариков на вылете.

Сверкающий узор. Капля воды удерживается на нижнем конце трубки и освещается с помощью лазерной указки. Исследуйте узоры, получающиеся на экране, и объясните причину их возникновения.

Стальные шары. Если поместить тонкий лист бумаги между двумя сталкивающимися стальными шарами, то в листе может образоваться отверстие. Исследуйте этот эффект для разных материалов.

Мыльная плёнка. Сделайте мыльную плёнку на круглой проволочной петле. Плёнка будет деформироваться при приближении к ней электрически заряженного предмета. Исследуйте, как зависит форма плёнки от положения и существенных характеристик заряженного предмета.

Сито. Закройте пластиковой сеткой открытый конец цилиндрического сосуда с водой. Накройте сетку крышкой и переверните сосуд вверх дном, затем уберите крышку. Определите, каков максимальный размер отверстий сетки, при котором вода ещё не выливается из сосуда.

Лёд. Прикрепите грузы к концам проволоки, лежащей на поверхности куска льда. Проволока может пройти через лёд без его разрушения. Исследуйте этот эффект.

Две колбы. Две одинаковые колбы (одна из них пустая, другая частично заполнена водой) закройте пробками с трубками. Соедините каждую из колб гибкими трубками с открытым сосудом с водой, находящимся ниже колб. Нагрейте колбы до 100оС и прогревайте их некоторое время. При последующем остывании колб вода из нижнего сосуда начнёт подниматься по трубкам. Исследуйте, в какой трубке вода будет подниматься быстрее и где будет больше высота подъёма. Как этот эффект зависит от времени прогревания колб?

«Жидкий световод» Прозрачный сосуд с отверстием в нижней части боковой стенки заполните прозрачной жидкостью, например, водой. Направьте световой луч в струю жидкости с о стороны, противоположной отверстию. Исследуёте, при каких условиях вытекающая из сосуда струя жидкости будет вести себя как световод.

«Липкая» вода. Направьте вертикальный поток воды на боковую поверхность горизонтально расположенного цилиндра. При определённых условиях вода будет подниматься по противоположной поверхности цилиндра. Исследуйте этот эффект и влияние на него существенных параметров.

Спокойная поверхность. Ветер вызывает волны на поверхности воды. Масло, налитое на поверхность воды, уменьшает волнение. Исследуйте этот эффект и влияние на него существенных параметров.

Песок. При хождении по песку, сухой песок кажется мягче, чем влажный. При дальнейшем увеличении влагосодержания он опять становится мягчен. Исследуйте параметры, влияющие на «мягкость» песка.

Мокрое полотенце. Если встряхнуть мокрое полотенце, можно услышать звук, похожий на щелчок хлыста. Исследуйте этот эффект. Почему звук от мокрого полотенца громче, чем от сухого?

Звучащие стержни. Возьмите металлический стержень двумя пальцами и ударьте по нему. Исследуйте, как зависит звук от места удержания стержня и удара по нему.

«Магнитная пружина». Два магнита ориентированы так, что верхний из них может двигаться вертикально относительно неподвижного нижнего. Исследуйте колебания верхнего магнита.

Бумажный анемометр. Если поместить лист бумаги, разрезанный на тонкие полоски, в воздушный поток, можно услышать шум трепещущих полосок. Исследуйте, как можно измерить скорость потока воздуха, анализируя характеристики звука.

Вращающаяся пружина. Раскрутите спиральную пружину вокруг вертикальной оси, проходящей через конец пружины. Исследуйте, как изменяется длина пружины от времени при различных значениях массы, присоединённой к другому её концу.

Капельница Кельвина. Сконструируйте капельницу Кельвина. Исследуйте зависимость полученной разности потенциалов от существенных параметров. Насколько большую разность потенциалов удалось получить?

ЛИТЕРАТУРА

. Оценка точности измерений в курсе физики средней школы.─ М.: Просвещение, 1991.

, . Всесоюзные олимпиады по физике. ─М.: Просвещение, 1982.

. Физическая олимпиада.─ М.: Просвещение, 1987.

, , Всероссийские олимпиады по физике 1992-2001, Вербаум, М., 2002.

, Экспериментальные задачи по физике (Белорусские физические олимпиады)

Материалы интернет.

а = 0,42± 0,04 м/с2 , d = 9,5%

[1] Материал взят по источнику «1 сентября» ФИЗИКА, в.19

[2] «1 сентября» Физика, №19-20 2009

[3] Методические письма «Об использовании результатов ЕГЭ 2009 года в преподавании физики ……», «Об использовании результатов новой формы итоговой аттестации выпускников 9 класса 2009 года в преподавании физики ……».

[4] , «Сборник задач по физике»,1975, задача № 000.

[5] Иногда для усложнения задачи в оборудование включают приборы, без которых можно обойтись.

[6] Вычисления проводились на микрокалькуляторе

[7] Наиболее распространенное обозначение среднего арифметического значения <x>, хотя можно встретить и другое обозначение .

[8] Значащими в десятичной дроби называются все цифры, кроме стоящих перед ними нулей. Например, в числе 0,0005060 значащих цифр четыре, в числе 50,600 значащих цифр пять.

[9] См. Пример 2 из пункта 4.2.

[10] Вывод сделан осторожно. Возможно, зависимость периода колебаний крутильного маятника от амплитуды и существует, но она столь слабая, что обнаружить ее в ходе «школьного» эксперимента не удается.

[11] Звёздочками отмечена предполагаемая мера трудности задачи.