Лабораторные физика новая программа

Лабораторная работа № 1
«Исследование силы трения от веса тела»
Оборудование
1 динамометр ;
2 набор грузов ;
3 штатив с муфтами и лапкой;
4 трибометр.
Ход работы.
1 Кладут деревянный брусок на горизонтально
расположенную линейку и. нагрузив его сначала одним,
потом двумя и тремя грузами, тянут динамометр по
возможности равномерно вдоль линейки. Таким образом
измеряют силу тяги (равную силе трения). Затем взвесив
брусок и грузы на динамометре (сила нормального
давления), находят коэффициент трения μ т. е. отношение
силы трения Fтр. к силе нормального давления
Здесь вес тела определяется как сумма весов грузов и бруска.
При этом надо взвешивать брусок вместе с грузами. Таким
образом, погрешность при определении веса тела можно принять
равной 0,05 н. Такой же величины может достигнуть
погрешность при измерении силы тяги.
2 Составить таблицу
Вес
тела
P (н)
Сила
трения
F (н)
K=Fтр./
P
3 Определить коэффициент трения μ (н)
4 Определить относительную погрешность измерений
‫ ∆ =ﻉ‬Кср/Кср.
Кср.= ( К1 + К2 + К3 ) / 3
∆ К1= │Кср. - К1│
∆ К2= │ К ср. - К2│
∆ К3= │К ср. - К3│
∆Кср = ( ∆ К1 + ∆ К2 +∆ К3 ) / 3
5 Сделать выводы о зависимости силы трения от веса.
Контрольные вопросы:
1 Что такое сила трения? От чего зависит сила трения?
2 Понятие веса тела. Отличие веса от силы тяжести.
3 Какие виды сил ещё изучены? Охарактеризовать их.
‫∆ =ﻉ‬Кср /
Кср.
Лабораторная работа №2
Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения.
Цель работы: - убедиться в справедливости закона сохранения импульса путем
проведения расчетов импульса тел и системы в целом.
Оборудование
1 наклонная плоскость
2 полоса бумаги
3 линейка измерительная
4 монеты достоинством 5 руб. и 2 руб.
Ход работы
Задание: определите импульс монеты достоинством 5 руб. после ее
скольжения по наклонной плоскости. Поставьте на пути пятирублевой монеты
двухрублевую и проанализируйте результат их взаимодействия. Сравните
импульс системы из двух монет до столкновения с импульсом этой системы
после столкновения монет.
Содержание и метод выполнения работы
В .специальных измерениях импульса тела нет необходимости, если
известны его масса и скорость. В этом случае импульс находится как их
произведение. Однако в физике довольно часто встречаются случаи, когда
прямые измерения массы и скорости тела оказываются затрудненными или
невозможными, но сведения о них можно получить на основании измерений
импульса тела. Такая ситуация характерна для многих экспериментов в.
области ядерной физики и физики элементарных частиц, в которых
обнаруживаются новые частицы с неизвестной массой. Измерив импульс и
кинетическую энергию частицы, можно определить затем ее массу и скорость.
Измерение импульса тела с неизвестной массой, движущегося с
неизвестной скоростью, возможно на основании закона сохранения импульса.
В данной работе исследуется суммарный: импульс системы из двух монет
до и после их соударения. При этом импульсы сравниваются векторно в случае
нецентрального удара. Для этой цели одна из монет соскальзывает с наклонной
плоскости и затем сталкивается с неподвижной монетой. Так как массы монет
известны, то для определения их импульсов нужно определить их скорости.
Они вычисляются по длине тормозного пути и измеренному коэффициенту
трения монеты о бумагу.
Предоставим монете возможность после соскальзывания с наклонной
плоскости двигаться по бумаге на горизонтальной поверхности стола до
остановки. Измерим тормозной путь, пройденный монетой по горизонтальной
поверхности от точки А - положения центра монеты в начале пути-до точки
остановки В (рис.). Как легко доказать, скорость монеты в точке А равна
Коэффициент трения можно найти, определив угол трения, т. е.
минимальный угол, при котором монета скользит равномерно по наклонной
плоскости (рис.):
На основе этих данных можно найти значение модуля импульса монеты
до столкновения.
Так как вторая монета до столкновения находится в покое, импульс первой
монеты до столкновения равен импульсу системы из двух монет после
столкновения:
Порядок выполнения работы
1. Положите на наклонную плоскость полосу бумаги таким образом, чтобы
часть ее длиной 25-30 см находилась на горизонтальной поверхности стола.
Монета, положенная на поверхность бумажной полосы на наклон ной
плоскости, должна плавно соскальзывать по ней и двигаться го горизонтальной
поверхности до остановки. Подберите такие углы наклона плоскости и
начальное положение запуска монеты, чтобы путь монеты на горизонтальной
поверхности составлял 15-25 см.
2. Отметьте начальное положение монеты на наклонной плоскости и ее
конечное положение на горизонталь ной плоскости. Проведите на
горизонтально расположенном участке бумажной полосы прямую, по которой
двигался центр диска монеты. Отметьте положение центра монеты в начале
горизонтального участка пути (точка Л) и в его конце (точка В). Измерьте
тормозной пути s = AB (отрезок АВ) (рис.).
3. Поставьте на пути движения первой монеты достоинством 5 руб. вторую
монету достоинством 3 руб.; таким образом, чтобы столкновение произошло в
тот момент, когда центр диска первой монеты проходит через точку А. Удар
должен быть нецентральным, т. е. центр диска второй монеты должен быть
расположен на некотором расстоянии от прямой АВ, по которой движется
центр диска первой монеты
. Отметьте начальное положение центра диска второй монеты (точка С на
рис.). Запустите первую монету с того же места на наклонной плоскости, как и
в первом опыте. Отметьте конечное положение центров дисков первой (точка
Е) и второй (точка D) монет (см. рис.). Соедините точки А и Е отрезком АЕ,
точки С и D отрезком CD. Измерьте расстояния s1 и s2.
4. Положите монету на наклонную плоскость с бумажной полосой и
постепенно увеличивайте угол наклона до тех пор, пока монета не начнет
скользить по бумаге. Измерьте длины катетов h и b, вычислите тангенс угла
предельного наклона (tg φ = h/b) , равный коэффициенту трения:  = tg
φ = h/b
5. По известным значениям масс m1 =5 г и m2 = 2 г монет, тормозных путей
s, s1, s2 и коэффициента трения  вычислите значения скоростей монет υ, υ1 и υ2
и модулей р, р1 и р2 их импульсов.
6. Отложите на прямых, проходящих через точки А и В, А и Я, С и D,
отрезки, пропорциональные модулям импульсов монет. Постройте векторы р,
р1, p2 (рис.). Проверьте, выполняется ли условие
7. Постройте вектор р' = р1 + p2, перенеся начало вектора р2 в точку .
Найдите разность векторов ∆pэ = р' - р. Измерьте длину вектора ∆pэ и по
известному масштабу построения векторов импульса определите значение
модуля вектора ∆pэ.
8. Определите границу погрешностей значений импульсов, системы из
двух монет до и после столкновения. Проверьте, лежит ли обнаруженное
различие импульсов ∆pэ в пределах границ погрешностей измерений.
Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу.
Отчетная таблица
S,м S1,м S2,м H,см B,см P,Н*с P1,
P2,Н
P’,Н* ∆Pэ,
μ
έ ∆Pт,
Н*с *с
с
Н*с
Н*с
Контрольные вопросы:
1 Сформулируйте понятие импульса.
2 Запишите математическую форму закона импульса и поясните границы его
применимости.
3 Какое движение называют реактивным? Приведите примеры использования
реактивного движения.
Лабораторная работа № 3
Сохранение механической энергии при движении тела под действием силы
тяжести и силы упругости.
Цель работы: - научиться измерять потенциальную энергию поднятого над
землей тело и упруго деформированной пружины;
- сравнить два значения потенциальной энергии системы.
Оборудование
1 штатив с муфтой и лапкой;
2 динамометр лабораторный с фиксатором;
3 лента измерительная;
4 груз на нити длиной около 25 см.
Ход работы
1.
Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку
динамометра и измерьте вес груза F1  mg (можно использовать массу груза,
если она известна).
2.
Измерьте расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести
груза.
3.
Поднимите груз до высоты крючка динамометра и отпустите его.
Поднимая груз, расслабьте пружину и укрепите фиксатор около ограниченной
скобы.
4.
Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой
максимальное удлинение l пружины.
5.
Растяните рукой пружину до соприкосновения фиксатора с
ограничительной скобой и отсчитайте по шкале максимальное значение модуля
F
силы упругости пружины. Среднее значение силы упругости равно
.
2
6.
Найдите высоту падения груза. Она равна.
7.
Вычислите потенциальную энергию системы в первом положении
груза, т.е. перед началом падения, приняв за нулевой уровень значение
потенциальной
энергии
груза
в
конечном
его
положении:
E p  mgh  F1 l  l  .
8.
В конечном положении груза его потенциальная энергия равна
нулю. Потенциальная энергия системы в этом состоянии определяется лишь
энергией упруго деформированной пружины:
kl 2 F  l
E p 

2
2 .
Вычислите ее.
9.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Таблица
F1  mg
l
l
F
h  l  l
E p  F1 l  l 
E p 
F  l
2
10. Сравните значения потенциальной энергии в первом и втором
состояниях системы и сделайте вывод.
Контрольные вопросы:
1 Что такое энергия?
2 Какие два вида механической энергии известны?
3 Сформулируйте закон сохранения энергии и приведите примеры учета этого
закона.
Лабораторная работа № 4
Определение ускорения свободного падения при помощи
математического маятника
Цель работы: научиться вычислять ускорение свободного падения, используя
данные эксперимента.
Оборудование
1 Штатив с держателем.
2 Шарик, подвешенный на нити длиной около 1 м.
3 Измерительная лента или метровая линейка.
4 Секундомер.
Ход работы
1 Поставить штатив на край стола, так чтобы шарик находился ниже крышки
стола.
2 Измерить при помощи линейки длину маятника (длина маятника считается от
точки подвеса до центра тяжести шарика).
3 Отклонить шарик на небольшой угол (10°) и отпустить.
4 По секундомеру определить время t, за которое маятник совершил N полных
колебаний (например, 10).
5 Вычислить период полного колебания маятника
t
T = --------N
6 Вывести выражение для ускорения свободного падения из формулы
математического
маятника.
l
T = 2  ------------g
7 Вычислить значение ускорения свободного падения по полученной формуле.
8 Опыт повторить для числа колебаний N=20.
9 Из всех найденных значений ускорения свободного падения вычислить
среднее значение
g1 + g2
gcp = -----------------------2
и рассчитать относительную погрешность методом сравнения с табличным
значением.
gтабл – gср
 = --------------------------------  100%
gтабл
№ опыта
10 Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу. Сделать вывод
о совпадении полученного значения g с табличным значением этой величины.
Длина
Число
Полное
Период
Ускорение Среднее Относитель
маятник полных
время колебаний свободного значени
ная
а,
колебани колебани
Т
падения
е
погрешност
l
й
й
g
ь,
2
2
N
gcp
м
сt
с
м/с
м/с
%

1
2
Контрольные вопросы:
1 Что такое математический маятник? От каких величин зависит период
колебаний математического маятника?
2 Как изменится частота колебаний маятника, если длину его уменьшить в два
раза? Проверить результат математически.
3 Отличается ли ускорение свободного падения на экваторе от ускорения
свободного падения на полюсе? Почему?
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф., Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 157-160.
Лабораторная работа № 5
Определение относительной влажности воздуха
Цель работы: научиться пользоваться приборами для измерения влажности
воздуха, ознакомиться с психрометрической таблицей.
Оборудование
1 Конденсационный гигрометр.
2 Психрометр.
3 Волосяной гигрометр.
4 Термометр.
5 Эфир.
Ход работы
I Определение влажности воздуха с помощью конденсационного гигрометра.
1 Измерить термометром комнатную температуру (t)
2 Налить эфир в полость гигрометра, вставить в нее термометр и продувать
воздух до появления росы на блестящей поверхности гигрометра.
Температура эфира и будет точкой росы (tp).
3 По таблице «Плотность насыщенных водяных паров при различных
температурах» найти плотность насыщенного водяного пара при точке росы
нп(tр) и при комнатной температуре нп(tр).
4 Определить относительную влажность воздуха по формуле
нп (tр)
B = ---------------------нп (t)
II Определение влажности воздуха с помощью психрометра.
1 Увлажнить второй термометр и снять показания сухого (tc) и увлажненного
(tyвл) термометров.
2 Найти разность температур
t = tc – tyвл
3 По таблице на психрометре найти относительную влажность воздуха.
III Определение влажности воздуха с помощью волосяного гигрометра.
Сравнить показания всех приборов и сделать вывод.
Контрольные вопросы:
1 Что такое абсолютная влажность воздуха? Что такое относительная
влажность воздуха?
2 Каково устройство и назначение гигрометра?
3 По психрометрической таблице определить чему равна влажность воздуха,
если показания сухого термометра 25о, показания увлажнённого термометра
18о.
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф. Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 37-41, 43-46.
Лабораторная работа № 6
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
Цель работы: научиться вычислять коэффициент поверхностного натяжения
по экспериментальным данным.
Оборудование
1 Бюретка с краном.
2 Бюксы (стаканы) - 2 шт.
3 Весы технические с разновесом.
4 Исследуемая жидкость - вода.
Ход работы
1 Взвесить пустую бюксу (m1).
2 Залить жидкость в бюретку и отрегулировать кран так, чтобы жидкость
вытекала каплями.
3 Отсчитать в пустую бюксу 100 капель (n).
4 Взвесить бюксу с каплями (m2).
5 Вычислить массу одной капли
m2 – m1
mк = -----------------------n
6 Вычислить диаметр шейки капли
dш.к. = 0,9  dтр
где dтр = 2,0 мм - диаметр трубки.
7 Вычислить коэффициент поверхностного натяжения жидкости
mк  g
 = ---------------------  dш.к.
8 Опыт повторить, увеличив число капель в бюксе до 200.
9 Сравнить значения, полученные в обоих опытах, друг с другом и
табличным значением о для данной жидкости; сделать вывод. Рассчитать
относительную погрешность методом оценки инструментальной
погрешности
d
 = ( -------------dтр
m
+ --------------------- )  100%
m1 – m2
№ опыта
где d = 0,1 мм; m = 0,01 г - погрешности измерения диаметра трубки
и массы соответственно.
Относитель
Масса
Масса
Масса
Диамет Коэффициент
ная
пусто
Число
Диаметр
бюксы с
одной
р шейки поверхностно
погрешност
й
капел
трубки,
каплям
капли,
капли, го натяжения,
ь,
бюксы
ь, n
dтр
и, m2
mк
dш.к.

, m1

кг
кг
кг
м
м
Н/м
%
1
2
10 Заполнить таблицу и сделать вывод.
Контрольные вопросы:
1 Какова природа силы поверхностного натяжения?
2 В чём состоит физический смысл коэффициента поверхностного
натяжения?
3 За счет чего появляется погрешность в данной работе?
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф. Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 85-87.
Лабораторная работа № 7’
Определение коэффициента линейного расширения твердого тела
Цель работы: научиться определять коэффициент линейного расширения
твёрдого тела по экспериментальным данным.
Оборудование
1 Прибор для определения коэффициента линейного расширения.
2 Индикатор для измерения малых деформаций.
3 Парообразователь с резиновым шлангом.
4 Электроплитка.
5 Термометр.
6 Линейка или мерная лента.
Ход работы
1 Измерить комнатную температуру (t1).
2 Измерить линейкой начальную длину трубки при комнатной температуре
(l1).
3 Установить муфту индикатора в патрубок правой стойки таким образом,
чтобы конец измерительного стержня соприкоснулся с пластиной трубки, и
пружина получила бы небольшое натяжение - большая стрелка при этом
должна описать примерно один оборот.
Вращением шкалы индикатора установить стрелку против нулевого деления.
4 Собрать экспериментальную установку согласно инструкции. После
проверки преподавателем правильности сборки включить электроплитку в
сеть.
5 После того, как из открытого конца трубки сильной струей станет выходить
пар, отсчитать по красной шкале индикатора величину абсолютного
удлинения трубки (l) и выключить электроплитку.
6 Отметить конечную температуру (t2), приняв ее равной температуре пара
(100°С).
7 Рассчитать изменение температуры
t = t1 - t2
8 Вычислить коэффициент линейного расширения вещества трубки
l
 = ---------------l1 t
сравнить его с табличным значением и сделать вывод.
9 Найти относительную погрешность методом сравнения с табличным
значением
Удлинение
трубки,
l
Начальная
температура,
t1
Конечная
температура,
t2
мм
мм
°С
°С
Изменение
температуры,
t
Коэффициент
линейного
расширения,

Относительна
я
погрешность,

Начальная
длина трубки,
l1
Материал
трубки
№ опыта
  -  табл 
 = ------------------------------  100%
 табл
°С
К-1
%
1
Контрольные вопросы:
1 Поясните физические причины теплового расширения твёрдого тела.
2 Как изменится коэффициент линейного расширения, если разница между
конечной и начальной температурой увеличится?
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф. Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 98-100.
Лабораторная работа № 8
Изучение закона Ома для участка цепи
Цель работы: рассмотреть как зависит сила тока на участке цепи от
сопротивления реостата, научиться рассчитывать сопротивление участка
цепи и потребляемую участком мощность.
Оборудование
1 Источник электрической энергии.
2 Лампа накаливания 6 В или 12 В.
3 Амперметр и вольтметр лабораторные
4 Реостат ползунковый.
5 Соединительные провода
Ход работы
Схема
1 Составить электрическую цепь по схеме.
2 Замкнуть цепь. При помощи реостата установить наименьшее значение
напряжения. Записать показания вольтметра (U) и амперметра (I).
3 Увеличивая напряжение на лампе (достигается перемещением ползунка
реостата), повторить опыт два раза. Разомкнуть цепь.
4 Для каждого опыта рассчитать:
а) сопротивление нити лампы
U
R = --------I
б) потребляемую лампой мощность
Р=UI
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу. Сделать вывод о
зависимости мощности лампы накаливания от напряжения
№
Тип Напряжение
опыта лампы
,U
B
U
1
2
Сила
тока, I
A
Мощность,
P
Вт
Сопротивление,
R
Ом
R
3
Контрольные вопросы:
1 Как изменится мощность лампы накаливания при увеличении напряжения
на участке цепи? при уменьшении силы тока на участке цепи?
2 Как изменится мощность в цепи, если к исходной лампе подключить такую
же лампу а) последовательно, б) параллельно?
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф. Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 148, 154-155.
Лабораторная работа №9
Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника
электрической энергии
Цель работы: научиться собирать электрические цепи по предложенной
схеме, научиться определять ЭДС при помощи вольтметра и рассчитывать
внутреннее сопротивление цепи.
Оборудование
1 Источник электрической энергии.
2 Амперметр и вольтметр лабораторные.
3 Реостат 6-10 Ом.
4 Ключ.
5 Соединительные провода
Ход работы
1 Составить электрическую цепь по схеме. Поставить движок реостата в
среднее положение. Замкнуть цепь. Записать величину тока I1 и напряжения
U1.
2 Изменить положение движка реостата. Записать новые значения силы тока
I2 и напряжения U2. Разомкнуть цепь.
3 Вычислить значения ЭДС () и внутреннего сопротивления (r) источника
электрической энергии, используя соотношения
 = U1 + I1r
 = U2 + I2r
следовательно,
U2  I1 – U1  I2
 = ---------------------------------------I1 – I2
U2 – U1
r = -------------------------I 1 – I2
5 Измерить значение напряжения (Ux) на зажимах источника при
разомкнутой цепи. Сравнить значения  и Ux
6 Сделать вывод.
Номер Источник
опыта
эл.
энергии
I отсчет
II отсчет
U1
I1
U2
I2
ЭДС

В
А
В
А
В
Внутреннее Напряже
сопротивлен
ние
ие
Ом
В
r
1
Контрольные вопросы:
1 Что такое ЭДС источника?
2 Записать закон Ома для полной цепи и выразить из него ЭДС.
3 Почему значение ЭДС и Ux совпадают?
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф., Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 148-150
Лабораторная работа №10
Изучение явления электромагнитной индукции
Оборудование:
1 миллиамперметр
2 батарея аккумуляторов
3 катушки с сердечниками
4 дугообразный магнит
5 выключатель
6 соединительные провода.
Указания к работе:
1. Присоединить зажимы миллиамперметра к зажимам катушки.
2. Приставить сердечник к одному из полюсов дугообразного магнита и
вдвинуть внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой
миллиамперметра.
3.Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также
меняя полюса магнита.
4. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца в
каждом случае.
5. Расположить вторую катушку рядом с первой так, чтобы их оси
совпадали.
6.Вставить в обе катушки железные сердечники и присоединить вторую
катушку через выключатель к батарее.
7.Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки
гальванометра.
8. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца
Лабораторная работа №11
Исследование зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора.
Оборудование
1 источник переменного напряжения 6 В
2 конденсатор бумажный 6 мкФ
3 миллиамперметр переменного тока
4 вольтметр переменного тока
5 омметр
6 соединительные провода.
Ход работы
Задание: рассчитайте действующее значение силы переменного тока в
цепи с конденсатором известной электроемкости. Выполните измерение
силы тока в этой цепи. Сравните расчетное и экспериментальное значения
силы тока.
Содержание и метод выполнения работы
Два проводника, разделенные слоем диэлектрика, обладают
электроемкостью С. При подаче переменного напряжения между такими
проводниками не происходит перенос электрических зарядов сквозь
диэлектрик, но периодически повторяющиеся процессы зарядки и разрядки
конденсатора приводят к возникновению переменного тока в цепи,
содержащей конденсатор. Действующее значение силы тока I в этой цепи
определяется значением электроемкости С, частотой ω вынужденных
колебаний силы тока в цепи .и действующим значением напряжения U на
обкладках:
I=UωC. (1)
Данное равенство справедливо, если можно пренебречь активным
сопротивлением R остальных участков цепи, т. е. если
Таким образом, рассчитав силу тока по формуле (1), можно сравнить
полученное значение с показанием миллиамперметра, предварительно
убедившись в справедливости неравенства (2).
Порядок выполнения работы
1. Вычислите емкостное сопротивление Хс конденсатора на
частоте 50 Гц.
2. Рассчитайте действующее значение силы тока Iт в цепи с
конденсатором при подаче на его обкладки переменного напряжения 6 В.
3. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке
10.1, и выполните измерения силы тока в цепи при напряжении 6 В.
4. Измерьте с помощью омметра электрическое сопротивление R
подводящих проводов и амперметра.
5.
Вычислите
границы
относительных
погрешностей
экспериментального измерения силы тока в цепи Iэ и теоретического
значения силы тока Iт. Сравните результаты расчета и измерений с учетом
границ погрешностей измерений. Результаты измерений и вычислений
занесите в отчетную таблицу.
Отчетная таблица
U, в
ν, Гц
С, Ф
ХС,
Ом
R, Ом
Iэ,А
Iт,А
έэ
έт
Контрольные вопросы:
1 Что значит – частота переменного тока 50 Гц?, 100 Гц?
2 Можно ли использовать конденсатор в цепи постоянного тока? Почему?
3 Как изменится сила тока в цепи если Конденсатор заменить на другой
большей ёмкости?
Лабораторная работа №12
Измерение индуктивности катушки
Оборудование
1
2
3
4
5
6
источник переменного напряжения 6 В
катушка школьного разборного трансформатора
вольтметр и миллиамперметр переменного тока
соединительные провода
ключ однополюсный
омметр.
Ход работы
Задание: вычислите индуктивное сопротивление катушки и ее
индуктивность по результатам измерений напряжения на катушке и силы
тока в цепи.
Содержание и метод выполнения работы
Индуктивное сопротивление катушки переменному току с частотой ω
равно
XL = ω*L = 2nvL.
Если активное сопротивление обмотки катушки значительно меньше
индуктивного сопротивления катушки переменному току (R<CXL ), то
зависимость между действующими значениями силы тока I в катушке и
напряжения U, приложенного к концам ее обмотки, определяется
выражением
Цель данной лабораторной работы - измерить индуктивное
сопротивление и определить индуктивность катушки. Эта задача
осложняется тем обстоятельством, что наряду с индуктивным
сопротивлением катушка обычно обладает еще активным сопротивлением R.
.
Для определения индуктивного сопротивления катушки ХL можно
определить ее полное сопротивление переменному току Z измерив
действующие значения переменного напряжения на концах катушки U и
силы тока I в ней:
Z=U/I
Затем, используя выражение
1
(так как Xс=0), можно найти индуктивное сопротивление
катушки
Активное сопротивление катушки R можно измерить в отдельном опыте
с помощью омметра.
Порядок выполнения работы
1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке
10.2. Подайте переменное напряжение 6 В и измерьте силу тока в цепи.
Вычислите полное сопротивление катушки.
2. Выключите переменное напряжение и измерьте активное
сопротивление катушки R омметром.
3. По результатам измерений полного Z и активного R сопротивлений
катушки вычислите ее индуктивное сопротивление XL и индуктивность L.
4. Оцените границы, относительной погрешности измерений
индуктивности. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную
таблицу.
ν, Гц
U, в
I,А
Z, Ом
R, Ом
ХL,Ом
L,Ом
έ
Контрольные вопросы:
1 Каков физический смысл индуктивности проводника?
2 Как изменится индуктивность катушки если уменьшить число витков в 2
раза? В 10 раз?
3 Влияет ли частота переменного тока в цепи на индуктивность проводника?
На индуктивное сопротивление проводника? И почему.
Лабораторная работа № 13
Определение длины световой волны с помощью дифракционной
решетки
Цель работы: научиться пользоваться дифракционной решёткой и
определить длину световой волны.
Оборудование
1 Прибор для определения длины световой волны.
2 Дифракционная решетка.
3 Лампа накаливания на стойке.
Ход работы
1 Расположить прибор так, чтобы при наблюдении через дифракционную
решетку в прорезь экрана была видна нить накаливания лампы.
2 Регулировкой прибора и перемещением экрана со шкалой по продольной
линейке добиться на экране четкого изображения спектров первого порядка.
Измерить расстояние от решетки до экрана (1).
3 По шкале на экране отсчитать смещение (а) от прорези до середины
красной, желтой и фиолетовой частей спектра.
4 Вычислить значения длин волн различных цветов по формуле
ad
 = ------------l
где d - период дифракционной решетки (указан на решетке в мм).
5 Для каждой длины волны определить относительную погрешность:
a
l
 = ---------- + --------------  100 %
a
l
где a = 0,5 мм и l = 0,5 мм - абсолютные погрешности измерения
смещения и расстояния от решетки до экрана соответственно.
6 Результаты измерений и вычислений записать в таблицу и сделать вывод.
Желтая часть
спектра
Фиолетовая часть
спектра
Период решетки,
d
Расстояние от
решетки до экрана
l
Смещение,
а
Длинна
волны,

Погрешность
,

Смещение,
а
Длинна
волны,

Погрешность
,

Смещение,
а
Длинна
волны,

Погрешность
,

№ опыта
Красная часть
спектра
м
м
м
нм
%
м
нм
%
м
нм
%
1
Контрольные вопросы:
1 Что такое дифракция?
2 Связаны ли между собой частота света и длина световой волны? Как
изменится длина волны при переходе света из воздуха в стекло?
3 Изменяется ли частота света при переходе из одной среды в другую?
Рекомендуемая литература: Дмитриева В.Ф. Физика, Высшая школа 1999.,
стр. 293, 296-298.