Сведения о приближенных вычислениях

ОРЛОВСКИЙ БАЗОВЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ

 

 

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

Ч. 2

ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ
ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИКЕ
ДЛЯ ССУЗов

 

Г. Орел

Автор-составитель:

преподаватель физики

Горелова Л.Е.

Рецензент:

Заведующий кафедрой физики

и гуманитарных дисциплин

ГОУ ВПО «ОГУ» МИ

К.п.н., профессор                                        А.А.Тищенко

Цель настоящего пособия – оказать помощь студентам в подготовке и выполнении лабораторных и практических работ, а также облегчить работу преподавателя по организации и проведению самостоятельной работы студентов на занятиях.

Пособие содержит описание всех предусмотренных рабочей программой лабораторный и практических работ. Для более эффективного их выполнения в начале дается соответствующий теоретический материал и методические рекомендации. После окончания каждой работы студент делает вывод о тех практических навыках, которые он получил в ходе выполнения заданий, а также о тех вопросах, которые вызвали у него затруднения.

Все лабораторные и практические работы должны быть выполнены и оценены в сроки, определяемые рабочей программой и календарно-тематическим планом.

Студенты, не получившие зачет па лабораторным и практическим занятиям, не могут иметь положительной оценки по предмету.

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                        Стр.

 

Сведения о приближенных вычислениях……………...............................4

 

Практическая работа №6

Действие магнитного поля на движущуюся заряженную части цу.………………………………………………………… ……………..………..6

 

 

Лабораторная работа №10

Определение направления индукционного тока по закону Ленца……...11

 

Практическая работа №7

Расчет силы тока, напряжения, сопротивления в цепи

переменного тока…………………………………………………..………..16

 

Практическая работа №8

Расчет мощности в цепи переменного тока. Трансформация переменного тока……………………………………………………………………………………22

 

Лабораторная работа №11

Определение показателя преломления стекла………………….…………28

 

Лабораторная работа №12

Определение силы света свечи с помощью фотометра…………….……..33

 

Лабораторная работа №13

Определение длины световой волны……………………………………….37

 

Практическая работа №9

Расчет энергии кванта, работы выхода, максимальной кинетической

энергии электронов…………………………………………………………..43

 

Практическая работа №10

Расчет дефекта массы и энергии связи атомных ядер…………………….50

 

Практическая работа №12

Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям………….55

 

Таблица Менделеева Д.И……………………………….………………….62

 

Где х – любая физическая величина

Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах, что и ФВ.

Отношение абсолютной погрешности к табличному или точному значе­нию измеренной величины называется относительной погрешностью измерения ε:

Δx

ε = -------- · 100%

x _т

 

Если табличное или точное значение искомой величины неизвестно, то для его определения можно воспользоваться методом средне­го арифметического:

     х₁ + х₂+…+ х_п

х_ср  =  --------------------

п

Относительная погрешность измеряется в % и округляется до целого числа.

Если относительная погрешность ε ≤ 10, то результат, полученный в лабораторной работе, считается точным.

Числовое значение ФВ, полученное при вычислении по формулам, округляется до того же разряда, что и табличное значение этой ФВ.

 

Действия со степенями:

 

При вычислениях физических величин необходимо делать действия со степенями, для этого пользуются следующими правилами:

1. При умножении степеней показатели складываются.

2. При делении степеней показатели вычитаются.

3. При возведении степени в степень показатели перемножаются.

4. При извлечении корня показатель степени делится на показатель корня.

5. При вычитании или сложении степеней все числа должны быть записаны с одинаковыми показателями, степень как общий множитель выносится за скобки, и выполняют действия в скобках.

Практическая работа №6

Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу

Цель работы:

__________________________________________________________________________________________________________

Теория

Учебник стр.222-225, опорный конспект стр.68-69.

 

Вопросы для закрепления

1. От чего и как зависит величина силы Лоренца?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Как определить направление силы Лоренца?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Когда на заряд действует сила Лоренца?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Когда на заряд не действует сила Лоренца?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Когда заряд в магнитном поле движется по окружности и где это применяется?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Когда заряд в магнитном поле движется по винтовой линии и где это применяется?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

ЗАДАЧИ

1. Электрон влетает в однородное магнитное поле так, как показано на рисунке. Определить направление силы, действующей на электрон, в начальный момент. Какова траектория его движения?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Электрон движется в однородном магнитном поле со скоростью 1,0*10⁴ км/с, направленной перпендикулярно вектору индукции магнитного поля. Определить силу, действующую на электрон при напряженности поля 150 А/м.

 

Дано:                     СИ                    Решение:

1.

2.

3.

4.

5.

Определить:

 

Контрольные вопросы

Вывод:

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Лабораторная работа №10

Ход работы.

Опыт 1. Соединив катушку с гальванометром и внесем (вынесем) магнит ________________ в катушку (из катушки). Стрелка гальванометра отклоняется ________________

Начертить схему опыта и, пользуясь 3 правилами определить направление индукционного тона в катушке.

Схема

1 ________________________________________________

_________________________________________________

__________________________________________________

2 ________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

3 ________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

 

                        

 

 

Опыт 2. Маленькую катушку соединяем с источником тока, ток протекает                                                  ________________________________, большую катушку соединяем с гальванометром и вносим (выносим) в нее (из нее) маленькую катушку. Стрелка гальванометра отклоняется _______________.

Начертить схему опыта и, пользуясь 3 правилами определить направление индукционного тона в катушке.

Схема

1 ________________________________________________

_________________________________________________

__________________________________________________

2 ________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

3 ________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

 

 

Опыт 3. Возьмем прибор для демонстрации закона Ленца, внесем магнит в разрезанное кольцо. Кольцо не движется, т.к. ___________________________________________________________________________________________________________________________

Внесем (вынесем) магнит ___________________ в сплошное кольцо(из кольца).

Кольцо...________ _____________________________________________

Начертить схему опыта и, пользуясь 3 правилами определить направление индукционного тона в кольце.

Схема

1 ________________________________________________

_________________________________________________

__________________________________________________

2 ________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

3 ________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

 

 

Вывод:

 

В ходе работы я научилась (научился) измерять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

определять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Легче всего мне удалось:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Наибольшее затруднение вызвали:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Практическая работа №7

Цель работы:

__________________________________________________________

__________________________________________________________

__________________________________________________________

Теория

  Сопротивление R, в котором выделяется теплота при прохождении по нему тока, называется активным. Если замкнуть рамку на нагрузку с активным сопротивлением, то по нему будет проходить переменный электрический ток, а на концах появится переменное напряжение:

 

i = I_m sin ωt;          и = U_m sin ωt.

При этом и = iR.

Переменный ток эквивалентен постоянному току такой же мощности, тогда эффективные (действующие) значения напря­жения и силы переменного тока будут равны:

Цепь переменного тока, содержащая катушку индуктив­ностью L, обладает индуктивным сопротивлением

X_L =ω L.

Цепь переменного тока, содержащая конденсатор емкостью С, обладает емкостным сопротивлением

Величины X_L и Хс называются реактивным сопротивлением.

Для последовательно соединенных конденсатора, резистора и катушки индуктивности реактивное сопротивление равно

X = X_L — Х_с,

а полное сопротивление равно

 

Используя амплитудные или действующие значения, можно записать закон Ома для переменного тока:

U_m = I_mZ;   U= IZ.

Переменные токи и напряжения нельзя суммировать алгебраически, как в случае с постоянным током. Сложение производится с помощью векторных диаграмм, на которых значения ЭДС, напряжения и силы тока изображаются векторами, выходящими из нуля под углом к оси абсцисс, равным начальной фазе.

 

Вопросы для закрепления

 

1. Что такое переменный ток?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2. Активное сопротивление и его определение:

____________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

 

3. Индуктивное сопротивление и его определение:

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

 

4. Емкостное сопротивление и его определение:

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

5. Полное сопротивление и его определение:

______________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________

 

6. Расчет силы тока в цепи переменного тока:

______________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

 

7. Расчет напряжения в цепи переменного тока:

______________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

 

ЗАДАЧИ

 

1. В цепи переменного тока с частотой 400 Гц последовательно включены катушка индуктивностью 0,15 Гн, резистор сопротивлением 500 Ом и конденсатор емкостью 2 мкФ. Определить полное сопротивление цепи.

 

Дано:                     СИ                         Решение:

1.

2.

3.

4.

Определить:

 

2. Переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц подано на последовательно соединенные элементы: R=5 Ом, L= 0,135 Гн, C=75 мкФ. Определить полное сопротивление, силу тока и напряжения на участках цепи. Построить векторную диаграмму.

 

Дано:                     СИ                         Решение:

1.

2.

3.

4.

5.

Определить:

 

 

3. К цепи переменного тока с частотой 40 Гц и напряжением 60 В подключили резистор и катушку. Сила тока в цепи 3 А, разность фаз между напряжением и током 30°. Определить сопротивление резистора и индуктивность катушки.

Дано:                     СИ                         Решение:

1.

2.

3.

4.

Определить:

 

 

Вывод:

 

В ходе работы я научилась (научился) измерять:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

определять:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Легче всего мне удалось:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Наибольшее затруднение вызвали:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Практическая работа №8

Расчет мощности в цепи переменного тока. Трансформация переменного тока

Цель работы:

_____________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________

Теория

Опорный конспект стр.318-319.

 

Вопросы для закрепления

1. Какие виды мощности существуют в цепи переменного тока и в чем их физический смысл?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Какое значение имеет коэффициент мощности и как его можно определить?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Назначение трансформатора и его устройство.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Принцип действия трансформатора.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Какая зависимость между напряжениями в обмотках и числом витков в них?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Как зависят токи в обмотках трансформатора от напряжения в них?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Как осуществляется передача электроэнергии на большие расстояния?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

ЗАДАЧИ

1. Переменный ток течет через последовательно соединенные резистор, конденсатор и катушку, сопротивления которых 2 Ом, 3 Ом и 5,67 Ом. Определить активную, реактивную и полную мощности, если сила тока 6 А. Чему равен коэффициент мощности? Каково напряжение, поданное в цепь?

Дано:               СИ Решение:

1.

2.

3.

4.

Определить

 

 

2. В последовательно соединенной цепи действует переменное напряжение 90 В при силе тока 2 А. Цепь состоит из конденсатора, катушки и резистора. Коэффициент мощности 0,6. Чему равны активная и реактивная мощности? Каковы сопротивления элементов цепи, если сопротивление конденсатора в два раза больше, чем сопротивление катушки?

 

3. Источник переменного напряжения u = 180 sin ɷ t замкнут на неразветвленную цепь, содержащую активное и реактивное сопротивления. Реактивные сопротивления Х_L=8 Ом, Х_С=12 Ом. Определить коэффициент мощности, активную и реактивную мощности, если сила тока в цепи 3А.

 

4. Трансформатор включен в сеть с напряжением 120 В. Первичная обмотка его содержит 300 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы напряжение на ее концах было 6,4 В?

 

Дано:               СИ Решение:

1.

2.

3.

4.

Определить

Контрольный вопрос

 

 

Вывод:

 

В ходе работы я научилась (научился) измерять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

определять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Легче всего мне удалось:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Наибольшее затруднение вызвали:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Лабораторная работа №11

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Лабораторная работа № 12

Теория

 

Фотометр - это прибор, с помощью которого можно определить силу света

источника путем сравнения с известной силой света другого источника.

Слева и справа от фотометра помещают два источника света и уравнивают

освещенности обеих половинок матового стекла, двигая свечу ближе или

дальше от фотометра.    Е₁ = Е₂

Е₁ - освещенность, создаваемая лампочкой левой половины матового

стекла.                Е₁=                  

Е₂ - освещенность, создаваемая свечой правой половины матового

стекла.

               Е₂=                  

 

Методические рекомендации:

Свет от обоих источников должен попадать точно в середины граней трехгранной призмы фотометра, чтобы, отражаясь от них, лучи света падали на матовое стекло перпендикулярно.

Оборудование: источник тока, лампочка, свеча, фотометр, линейка, соединительные провода.    

Ход работы

1. Слева от фотометра помещаю зажженную лампочку, измеряю расстояние от лампочки до фотометра R₁ = ___________________________

2. Справа от фотометра помешаю зажженную свечу, уравниваю осве­щенность обеих половинок матового стекла и измеряю расстояние от свечи до фотометра R₂ = _________________________________.

3.Вывести формулу для расчета силы сета свечи и вычислите силу света свечи, считая силу света лампочки равной 1кд.

Дано:               СИ Решение:

1.

2.

3.

Определить

Контрольный вопрос:

Решите задачу, указанную учителем и покажите на чертеже, как падают световые лучи в точках, где нужно рассчитать освещенность поверхности.

Дано:               СИ                         Чертеж:             

 

Определить

Решение:

Вывод:

В ходе работы я научилась (научился) измерять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

определять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Легче всего мне удалось:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Наибольшее затруднение вызвали:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

Ход работы

1. Измеряю расстояние от дифракционной решетки до экрана,

ℓ = ________________________________________________________

2. Смотрю сквозь дифракционную решетку на источник света и измеряю расстояние от центра экрана до начала (конца) первой (второй) цветной ______________полосы

x _min= _{__________________________________________________________________________}

x _max= _{__________________________________________________________________________}

 

3. По формуле определяю длину световой волны, считая для первого спектра К = 1, а для второго - К = 2.

λ _min=    ^min

λ _max=    ^max

 

_____________________________________________________________

4. Определяю абсолютную и относительную погрешность

 Δλ=__________________________________________________________

ε=__________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы.

 

 

5. Чему равна разность хода светового излучения (λ=0,49мкм), дающего 2-й максимум в дифракционном спектре? Определите частоту этого излучения.

Дано:               СИ                        Решение:

1.

2.

3.

Определить

 

Вывод:

 

В ходе работы я научилась (научился) измерять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

определять:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Легче всего мне удалось:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Наибольшее затруднение вызвали:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Практическая работа № 9

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Практическая работа № 10

Работа над ошибками

Почему допущена ошибка?	Правильный ответ

Практическая работа № 12

Оборудование

1. Фотографии косых столкновений частиц.

2. Транспортир.

3. Линейка.

4. Тонко отточенный карандаш.

 

Ход работы:

 

На фотографии треков частиц в толстослойной эмульсии (рис.) след с — трек рассеянной частицы. Зная, что d — трек протона, определить неизвестную частицу.

 

1. Используя рис., продол­жить трек нале­тающей част