Экспериментальное задание. Комплект оборудования № 2 Селиванова Елена Владимировна,

Экспериментальное задание.
Комплект оборудования № 2
Селиванова Елена Владимировна,
МБОУ СШ № 28 г. Архангельск
Экспериментальное задание.
Комплект оборудования № 2
Наборы лабораторные
Комплект "ГИА - лаборатория"
динамометр с пределом измерения 4 Н динамометр с пределом измерения 1 Н
(С=0,1 Н)
(С=0,02 Н)
стакан с водой
стакан с водой
цилиндр стальной на нити V=20 см3,
m=156 г, обозначить № 1
пластиковый цилиндр на нити V=56 см3,
m=66 г, обозначить № 1
цилиндр латунный на нити V=20 см3,
m=170 г, обозначить № 2
цилиндр алюминиевый на нити V=36 см3,
m=99 г, обозначить № 2
Основные типы заданий:
1. Проведение прямых измерений физических величин и
расчет по полученным данным зависимого от них параметра
(силы Архимеда)
2. Проверка заданных предположений (выталкивающей
силы от различных параметров).
Определение модуля выталкивающей силы
(силы Архимеда)
Используя динамометр с пределом измерения 4 Н (С=0,1 Н), стакан с
водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для
определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на
цилиндр.
В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса
цилиндра в
воде;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.
РЕШЕНИЕ:
1. Схема установки:
2. Выталкивающая сила вычисляется по формуле:
P1=mg
P2= mg- Fa
Fa = P1- P2,
где P1- вес тела в воздухе, Р2 - вес цилиндра в воде.
Определение модуля выталкивающей силы
(силы Архимеда)
3. При взвешивании цилиндра в воздухе, динамометр показал
P1= (1,7  0,05) Н, а при взвешивании в воде — P2= (1,5 0,05) Н.
4. Таким образом, выталкивающая сила равна Fa= P1-P2 = 1,7 Н − 1,5 Н = 0,2Н.
С учетом погрешности измерений ∆Fa = 0,1 H
(при вычитании абсолютные погрешности складываются): Fa=(0,2 ±0,1) Н или
0,3 Fa  0,4 H
Определение зависимости силы Архимеда от
объема погруженной части тела
Поставьте опыт, демонстрирующий зависимость выталкивающей
силы, действующей на погруженное в жидкость тело , от
погруженной части тела.
В ответе:
1) запишите, какое предположение проверялось в опыте;
2) сделайте рисунок экспериментальной установки;
3) Сделайте вывод о том, зависит ли выталкивающая сила от
погруженной части тела.
Оборудование: динамометр с пределом измерения 1 Н;
груз № 1, имеющий шкалу вдоль направляющей;
мерный цилиндр с пределом измерения 250 мл.
Определение зависимости силы Архимеда от
объема погруженной части тела
Решение:
1) Предполагаем, что выталкивающая сила зависит от объема
погруженной части тела.
2) Схема экспериментальной установки:
3) Выталкивающая сила определяется как разность веса тела в воздухе
и жидкости: Fa = P1- P2.
Постепенно опускаем тело в воду и наблюдаем, что показания
динамометра уменьшаются, а значит разность увеличивается.
Вывод: выталкивающая сила зависит от погруженной части тела: чем
больше объем погруженной части тела, тем больше выталкивающая
сила.
В данном исследовании на основе прямых измерений делаются лишь
качественные выводы. Достаточно указать наличие зависимости и ее
качественная характеристика.
Определение зависимости силы Архимеда от
плотности жидкости
Поставьте опыт, демонстрирующий зависимость выталкивающей
силы, действующей на погруженное в жидкость тело , от плотности
жидкости.
В ответе:
1) запишите, какое предположение проверялось в опыте;
2) сделайте рисунок экспериментальной установки;
3) сделайте вывод о том, зависит ли выталкивающая сила от
плотности жидкости.
Оборудование: динамометр с пределом измерения 1 Н;
груз № 1, имеющий шкалу вдоль направляющей;
мерный цилиндр с пределом измерения 250 мл.
Определение зависимости силы Архимеда от
плотности жидкости
Решение:
1)Предполагаем, что выталкивающая сила зависит от
плотности жидкости.
2) Схема экспериментальной установки
3) Выталкивающая сила определяется как разность
веса тела в воздухе и жидкости. Fa = P1- P2
Сначала полностью опускаем тело, подвешенное к
динамометру в пресную воду, а потом в соленую.
Показания динамометра в соленой воде меньше,
следовательно разность будет больше.
Вывод: выталкивающая сила зависит от плотности
жидкости: чем больше плотность жидкости ( соленой
воды 1030 кг/м3, плотность пресной воды 1000 кг/м3),
тем больше выталкивающая сила.
Проверка независимости выталкивающей силы от
массы тела для тел равного объема
Самостоятельно выберите оборудование и поставьте опыт, демонстрирующий,
что выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в воду, не
зависит от массы тела.
Проверка независимости выталкивающей силы от
массы тела для тел равного объема
№
маркировки
вещество
Форма "круглый
Высота, H, мм
цилиндр", диаметр D, мм
1
пластик
80,0
2
алюминий
50,0
3
алюминий
37,0
4
сталь
5
сталь
19,0
6
алюминий
19,0
30,0
37,0
В ответе:
1) укажите используемые приборы и материалы;
2) нарисуйте схему экспериментальной установки;
3) запишите результаты прямых и косвенных измерений;
4) сформулируйте вывод по результатам опыта.
Проверка независимости выталкивающей
силы от массы тела
1. Приборы и материалы: динамометр с пределом измерения 1 Н и
погрешностью прямого измерения 0,02 Н, грузы № 5 и 6 равного
объема, но разной массы, мензурка с водой.
2.
3. F1=P1, F2=P2
Для тела № 5: F1=0,94 Н, F2=0,82 Н, FA =F1 - F2 = 0,12 H
F A = (0,12 0,04) H
(При вычитании абсолютные погрешности складываются)
Для тела № 6: F1=0,38 Н, F2=0,24 Н, FA =F1 - F2 = 0,14 H
F A = (0,14 0,04) H
4. Вывод: т.к. интервалы сил Архимеда перекрываются, значит,
архимедова сила не зависит от массы тела, погруженного в жидкость.
Аналогичный опыт проводится с телами № 3 и № 4.
Учебное издание «ФИЗИКА. ГИА. Сборник экспериментальных
заданий для подготовки к государственной итоговой аттестации в 9
классе (Серия «Итоговый контроль: ГИА») / , Никифоров Г.Г., Камзеева
Е.Е, Демидова М.Ю.; Под ред. М.Ю.Демидовой. – М.: СПб.:
Просвещение, 2014 г.»
Образовательный портал «СДАМ ГИА»
(http://физика.сдамгиа.рф)