Проведение эксперимента

1
Создание проблемной ситуации, мотивирующей на предстоящую деятельность
Наше сегодняшнее занятие я хочу начать с обсуждения учебной ситуации, возникающей
на уроке при изучении законов электродинамики, когда перед ребятами в той или иной
форме встает вопрос “В какой момент и почему лампы накаливания перегорают чаще
всего?”.
Жизненный опыт подсказывает – в момент ее включения, теория доказывает: при
включении нить накала находится при комнатной температуре, поэтому сопротивление
нити меньше, а сила тока на порядок больше рабочего значения.
Но каким образом зафиксировать скачок тока с помощью традиционного лабораторного
оборудования?
Проведение демонстрационного эксперимента с целью разрешения проблемной
ситуации.
Давайте для обнаружения этого скачка, используем датчик тока из набора цифровой
лаборатории “Архимед”.
Результаты измерений мы получим в виде графика:
Программа MultiLab позволяет зафиксировать протекание этого процесса, измерить
величину силы тока в момент скачка, сравнить ее с рабочим значением.
Конечно, использование цифровой лаборатории не ограничено исследованием
быстропротекающих процессов, оно позволяет решать целый комплекс учебных задач.
Краткое ознакомление (с
лаборатории “Архимед”
использованием
презентации)
с
составом
цифровой
В состав лаборатории входят: регистратор данных, программное обеспечение, набор
датчиков. Набор датчиков может варьироваться, в зависимости от материальных
возможностей школы, целей, которые в своей работе определяет сам учитель.
Лаборатория может также укомплектовываться цифровым микроскопом и магнитной
мешалкой.
2
Практическая работа “Изучение явления электромагнитной индукции ”
Оборудование и материалы
1.
Персональный компьютер
2.
Регистратор данных USB Link
3.
Датчик силы тока ±2,5 А
4.
Соединительные провода для датчика
5.
Катушка с сердечником
6.
Магнит полосовой
Подготовка эксперимента
1.
Соберите электрическую цепь в соответствии со схемой
2.
3.
Подключите USB Link к USB порту ПК. Подключите датчик к USB Link.
Запустите MultiLab на ПК.
4.
Установите параметры измерений при помощи кнопки
Настройка регистратора:
Частота
500 замеров в сек
Замеры
непрерывно
Проведение эксперимента:
.
1.
Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку Пуск
на
панели инструментов MultiLab . Показания датчика будут отображаться на экране в виде
графика.
2.
Вносите в катушку и выносите магнит северным и южным полюсом.
3.
Приближайте магнит к неподвижной катушке медленно и с большей
скоростью.
4.
Остановите регистрацию, нажав кнопку Стоп
инструментов MultiLab
Анализ результатов эксперимента:
1.
2.
времени.
3.
4.
5.
на панели
Выберете автомасштаб
для наилучшего отображения данных.
Объясните вид графика (минимумы и максимумы) зависимости силы тока от
Объясните, почему максимумы (минимумы) несимметричны.
Определите, когда магнитный поток меняется сильнее всего.
Увеличьте область изображения, включающую максимальное
силы индукционного тока
, определите это значение.
значение
3
Практическая работа “Наблюдение отвердевания кристаллического и
аморфного твердых тел. Определение температуры плавления кристаллического
тела”
Оборудование и материалы
1.
Персональный компьютер
2.
Регистратор данных USB Link
3.
Датчики температуры
4.
Пробирки с кристаллическим и аморфным веществом
Подготовка эксперимента
1.
Соберите экспериментальную установку
2.
3.
Подключите USB Link к USB порту ПК. Подключите датчики к USB Link.
Запустите MultiLab на ПК.
4.
Установите параметры измерений при помощи кнопки
.
Настройка регистратора:
Частота
Каждую секунду
Замеры
непрерывно
Проведение эксперимента
1.
Пробирку с аморфным веществом желтого цвета и кристаллическим зеленого
цвета погрузите наполовину в сосуд с горячей водой. После того, как вещества достаточно
прогреются, убедитесь в том, что в пробирках жидкость.
2.
Опустите датчики температуры в пробирки.
3.
Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку Пуск
на
панели инструментов MultiLab . Показания датчика будут отображаться на экране в виде
графика.
4.
Когда температура перестанет уменьшаться, рассмотрите
вещества в
пробирках и убедитесь в том, что они затвердели.
5.
Остановите регистрацию, нажав кнопку Стоп
инструментов MultiLab.
Анализ результатов эксперимента
на панели
1.
Сравните графики отвердевания твердых тел.
2.
Убедитесь в отсутствии процесса кристаллизации при переходе аморфного
тела из жидкого состояния в твердое.
3.
Выделите характерный участок в виде отрезка, параллельного оси времени
при помощи
двух курсоров.
4.
В меню Анализ выберете команду Статистика, где снимите среднее
значение. Это и будет температура плавления кристаллического тела.
Приложение 2
Задание:
В эксперименте исследовалась зависимость значения и направления индукционного тока,
полученного в катушке при внесении и вынесении в нее полосового магнита разными
полюсами.
Проанализируйте графики зависимости силы индукционного тока от времени и ответьте
на вопросы:
Чему равно максимальное значение силы тока, полученное во всех экспериментах?
Чему равно минимальное значение силы тока, полученное во всех экспериментах?
В чем причина разной высоты “пиков” синего и красного графиков?
Во сколько раз отличаются значения силы тока, полученного в катушке в двух
экспериментах (вторые “пики”)?
5. Какие факторы могли повлиять на изменение направления “пиков” графиков?
6. В какие промежутки времени изменялся магнитный поток, пронизывающий
катушку, в каждом эксперименте?
7. Как двигался магнит от 6,5 до 7,5 секунд от начала наблюдения?
1.
2.
3.
4.
4
Демонстрационный эксперимент: “Наблюдение скачка при включении лампы
накаливания”
Оборудование:
1.
Персональный компьютер
2.
Регистратор данных USB Link
3.
Датчик силы тока ±2,5 А
4.
Соединительные провода для датчика
5.
Лампа накаливания
6.
Источник тока
7.
Ключ
Подготовка эксперимента:
1.
Соберите электрическую цепь в соответствии со схемой
2.
3.
Подключите USB Link к USB порту ПК. Подключите датчик к USB Link.
Запустите MultiLab на ПК.
4.
Установите параметры измерений при помощи кнопки
Настройка регистратора:
.
Частота
500 замеров в сек
Замеры
непрерывно
Проведение эксперимента
1.
Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку Пуск
на
панели инструментов MultiLab . Показания датчика будут отображаться на экране в виде
графика.
2.
Замкните ключ, наблюдайте увеличение тока на лампе в момент включения
и далее, разомкните ключ.
3.
Остановите регистрацию, нажав кнопку Стоп
инструментов MultiLab
Анализ результатов эксперимента
на панели
1.
Выберете автомасштаб
для наилучшего отображения данных.
2.
Объясните вид графика зависимости силы тока от времени. Обратите
внимание, что сразу после замыкания ключа значение силы тока в цепи в несколько раз
больше, чем установившееся.
3.
Объясните наблюдаемое явление.
5
Лабораторная работа «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной
температуры»
Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и количество
теплоты, полученное холодной водой при теплообмене; объяснить полученный результат.
Для выполнения лабораторной работы используем уравнение теплового баланса:
Q1+Q2=0, где Q1-количество теплоты, отданное горячей водой.
Q2-количество теплоты, полученное холодной водой.
Порядок выполнения работы:
1. В мензурку наливаем 100 мл холодной воды. Массу холодной воды определяем с
помощью формулы: m=pv.
2. С помощью мензурки отмеряем 100 мл горячей воды и наливаем во внутренний
сосуд калориметра.
3. С помощью датчика температуры измеряем температуру горячей и холодной воды.
(примечание: т.к. в наборе 1 датчик температуры, сначала измеряем температуру холодной
воды, затем горячей и измеряем температуру смеси). Такая последовательность измерений
приведет
к
меньшим
потерям
теплообмен
с
окружающей
средой.
4. Рассчитываем количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до
температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при ее
нагревании до той же температуры.
5. Сравниваем количество теплоты, отданное горячей, и количество теплоты,
полученное холодной водой. Делаем вывод о том, что Q(отданное) больше Q
(полученное). Результат зависит от быстроты выполнения работы.
6. Опыт повторяем, но при этом смесь размешиваем. Записываем время установления
одинаковой температуры в двух случаях и сравниваем их.
7. Делаем вывод о том, что время установления теплового баланса различно в этих
ситуациях.
8. Одновременно контролируем результаты измерений температуры смеси обычным
термометром.