Лабораторный практикум по физике в 7-м классе

Аннотация

В работе представлены описания фронтальных лабораторных занятий по физике для учащихся 7 класса, не включенных в примерную программу по физике. Все работы проводятся с использованием типового учебного оборудования или не сложных самодельных приборов, а также есть работы, которые выполняются в интерактивном режиме с использованием ЕК ЦОР. Так как учащиеся первый год изучают физику, то даны чёткие указания по выполнению, в некоторых работах кратко даётся теория по  материалу.

В методической разработке собраны различные группы  лабораторных работ:

ü  Наблюдение и изучение физических явлений и процессов.

ü  Измерение физических величин.

ü  Ознакомление с различными методами измерения физических величин.

ü  Изучение физических законов и их следствий.

ü  Знакомство с устройством и действием различных физических приборов и приёмами обращения с ними.

ü  Изучение основных положений физических теорий.

Данный материал  предназначен для учащихся, желающих расширить свои знания по предмету, а также преподавателей физики при подготовке и проведении фронтальных лабораторных занятий в рамках факультатива.  Часть  работ можно выполнять в домашних условиях с использованием подручных средств и самодельных простейших приборов и приспособлений.

 

Темы работ.
Введение
1	Определение цены деления измерительных приборов.
2	Измерение размеров тела с помощью штангенциркуля.
3	Определение размеров малых тел.
Первоначальные сведения о строении вещества.
4	Наблюдение диффузии в воде и воздухе.
Взаимодействие тел.
5	Определение скорости равномерного движения.
6	Определение средней скорости неравномерного движения.
7	Измерение объёмов различных тел.
8	Прямые и косвенные измерения объёма тела.
9	Измерение массы на неуравновешенных рычажных весах.
10	Определение площади фигуры неправильной формы.
11	Определение плотности тел.
12	Использование и сравнение различных методов определения плотности тела.
13	Измерение плотности жидкости.
14	Определение внутреннего объёма тела.
15	Наблюдение зависимости результата действия силы на тело от её модуля, направления и точки приложения.
16	Нахождение центра тяжести плоской фигуры.
17	Определение коэффициента жёсткости пружины.
18	Выяснение зависимости силы трения от материала трущихся поверхностей.
Давление твёрдых тел, жидкостей и газов.
19	Определение давления человека на пол.
20	Измерение давления жидкости.
21	Определение плотности тела неправильной формы, методом Архимеда.
22	Определение плотности тела с помощью ареометра.
23	Определение выталкивающей силы.
24	Определение массы тела, плавающего в воде.
Работа и мощность. Энергия.
25	Определение работы, совершаемой при подъёме.
26	Определение  мощности, развиваемой при подъёме.
27	Условие равновесия рычага.
28	Расчёт выигрыша в силе различных механизмов.
29	Проверка «золотого правила» механики.
30	Измерение КПД подвижного блока.
31	Измерение потенциальной энергии поднятого тела.
32	Наблюдение зависимости кинетической энергии тела от его скорости и массы.

 

Рекомендуемая структура отчёта к каждой работе:

1. Название работы;
2. Цель работы;
3. Таблица измерений и расчётов;
4. Формулы и законы, используемые для расчётов.
5. Выводы по работе.

 

Определение цены деления шкалы и погрешности измерений.

           Цель: определить цену деления прибора (линейки, вольтметра, амперметра часов); рассчитать погрешности измерений.

Приборы и материалы: линейка ученическая, вольтметр, амперметр, секундомер.

Краткая теория:

Расстояние между двумя ближайшими штрихами называется ценой деления шкалы прибора, которую необходимо определить перед использованием самого оборудования.

Абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора ∆_иА (т.е. погрешность средств измерения; см. табл. 1).

        Абсолютная погрешность отсчёта  ∆_оА (получающаяся от недостаточно точного отсчёта показаний средств измерения); она равна в большинстве случаев половине цены деления, при измерении времени - цене деления секундомера или часов.

Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешности отсчёта при отсутствии других погрешностей:

Абсолютную погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры ()

        Указания к работе:

1. Определить цену деления линейки и её абсолютную погрешность. (см. табл. 1)
2. Определить цену деления вольтметра и его абсолютную погрешность.
3. Определить цену деления амперметра и его абсолютную погрешность.
4. Определить цену деления секундомера и её абсолютную погрешность.
5. Заполнить таблицу “Характеристики прибора”.

 

Характеристики приборов.

Прибор	Цена деления	∆иА	∆0А	∆А	Предел измерения и единицы измерения
Линейка
Вольтметр
Амперметр
секундомер

Таблица 1

Абсолютные  инструментальные  погрешности средств измерений.

 

№ п/п	Средства измерения	Абсолютная инструментальная погрешность
1	Линейка ученическая	±1мм
2	Вольтметр
3	Амперметр	±0,05А
4	Секундомер	±1 секунда за 30 минут

 

Измерение размеров  тел с помощью штангенциркуля

Цель: познакомиться с устройством штангенциркуля, научиться пользоваться штангенциркулем.

 Приборы и материалы: штангенциркуль, брусок, цилиндр.

Указания к работе:

1. Ознакомьтесь с устройством штангенциркуля.

 

Устройство штангенциркуля. Измерение длины нескольких предметов с помощью штангенциркуля.

Ресурс ЕК ЦОР: Работа с измерительными приборами. Работа со штангенциркулем (№ 205878)   http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b2b4c-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/lab1_2.swf

 

1. 2.  Рассмотрите внимательно прибор. Измерьте с помощью штангенциркуля длину (а), ширину (b) и высоту (c) бруска, полученные данные запишите в таблицу.

 

тело	а (мм)	b (мм)	c (мм)	D(мм)
брусок
цилиндр

 

1. 3.  Измерьте высоту (c) и диаметр (D) цилиндра, впишите данные в таблицу.

4. В чём преимущества измерений, сделанных штангенциркулем?

 

Определение размеров малых тел.

Цель работы: определить размер тела непрямым (косвенным) методом (способом рядов).

Приборы и материалы: линейка, тонкая проволока, монеты, книга.

Краткая теория:

Случаются ситуации, когда, например, ввиду малых размеров тела невозможно с желаемой точностью определить его размеры напрямую. Так с помощью простой линейки с ценой деления 1мм нельзя измерить толщину одного листа бумаги или макового зернышка.
Однако определить размеры малых тел посредством линейки можно. Для этого воспользуемся непрямыми (косвенными) измерениями (способом рядов). Для измерения способом рядов необходимо составить ряд из нескольких десятков малых тел, расположенных вплотную друг к другу. Чтобы определить размер тела(d), надо найти отношение длины ряда (L) к количеству тел (n) в этом ряду:

 d = L / n – формула для расчета размера тела.

Указания к работе:

1.Определите цену деления шкалы линейки.

2. Определите погрешность измерения линейкой. (cм.  работу №1)

3. Определите толщину листа книги. Для этого плотно сожмите книгу и измерьте ее толщину L  (без уче­та обложки). Разделив толщину L на число листов в книге N, найдите толщину одного листа d.

4. Определите диаметр тонкой проволоки. Для этого намотайте на карандаш вплотную 50 витков нити и измерьте длину на­вивки.

5.  Самостоятельно предложите способ измерения с помощью линейки толщины монетки. Выполните необходимые измерения и результаты занесите в таблицу.

  6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№	Малые тела	L, см	N	d, см	Δd=ΔL/N	d±∆d
1	Тонкая проволока
2	Лист бумаги
3	Mонеты

 

Изучение диффузии в жидкости и газе.

Цель: наблюдать явление диффузии, изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.

Приборы и материалы: 2 чайных пакетика, марганцовка, листок бумаги.

Указания к работе:

1. На лист бумаги, налейте немного воды из пробирки и в середину образовавшейся капли поместите кристаллик марганцовки. Наблюдайте окрашивание листа бумаги. Зарисуйте образовавшееся пятно. Какую форму имеет пятно?
2. Возьмите два стакана, один с холодной водой, другой с горячей. Опустите одновременно в каждый стакан пакетик с чаем. Пронаблюдайте, как происходит окрашивание воды. Зарисуйте окраску воды в стакане через 1 минуту, через 2 минуты, через 10 минут.
3. Почему скорость распространения окраски в стакане различна?

4.  Сделайте вывод по работе.

 

Определение скорости и характера движения пузырька воздуха

в стеклянной трубке.

            

Цель: научиться  измерять скорость тела при прямолинейном  равномерном движении.

Приборы и материалы: трубка стеклянная  с водой, стеариновый шарик (пузырек воздуха), таймер, маркер, линейка измерительная.

Краткая теория:

Если тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути, то его движение называется равномерным. Величиной, характеризующей быстроту движения тел, является скорость. Скорость тела при равномерном движении - это величина, равная отношению пути ко времени, за который этот путь пройден. В Международной системе (СИ) скорость измеряется в метрах на секунду ().  Скорость тела можно измерять также в километрах в час ( 

Формула для расчёта скорости:

 

Указания к работе:

1.Расположите стеклянную трубку с водой вертикально и держите ее в таком положении до тех пор, пока стеариновый шарик не поднимется к верхнему концу трубки.

2.Одновременно с запуском таймера поверните трубку на 180⁰ и определите время, за которое шарик проходит всю длину трубки.

3. Отметьте маркером половину трубки и убедитесь, что за половину времени движения шарик проходит половину длины трубки.

4.Разделите трубку  на три, а затем на четыре равные части и, проведя опыты, убедитесь в том, что за треть и четверть времени шарик проходит третью и четвертую часть длины трубки.

5. Результаты измерений внесите в таблицу.

 

Таблица. (вся длина трубки принята за 1).

 

№ опыта	Путь  в долях от длины (см)	путь в метрах. (м)	время движения (с)	Скорость()
1	1
2	1/2
3	1/3
4	1/4

6.Измерьте величину скорости движения в каждом случае. Для этого воспользуйтесь формулой v = s/t. Убедитесь, что движение шарика (пузырька воздуха) равномерное.

 7..Сделайте вывод о зависимости пути от времени при равномерном прямолинейном движении.

 

Определение средней скорости бега.

Цель: ознакомление с методом определения скорости неравномерного движения.

Приборы и материалы: секундомер.

 

Вычисление средней скорости при неравномерном прямолинейном движении.

Ресурс: Скорость неравномерного прямолинейного движения. Средняя скорость (№ 205917)   http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b2b59-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_4.swf

 

        Указания к работе:

1. С помощью секундомера определите время, за которое вы пробегаете один круг

        (250 м)

       Запишите, полученный результат в таблицу. (t)

1. Определите время, за которое вы пробегаете второй круг. (t)
2. Найдите среднюю скорость на всём пути. υ=
3. Выразите скорость в  километрах в час.

 

t	S	t	S	υср()	υср()

 

Прямые и косвенные измерения объёма тела.

 

Цель: научиться определять объём тела,  как прямым измерением: с помощью мензурки, так и косвенным путём: при помощи вычислений.

Приборы и материалы: мензурка, линейка, небольшой брусок, нитки.

Краткая теория:

            Измерение - это нахождение числового значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений (линейки, вольтметра, часы и т.д.).

Измерения могут быть прямыми и косвенными.

Прямое измерение - это нахождение числового значения физической величины непосредственно средствами измерений. Например, длину - линейкой, атмосферное давление- барометром.

Косвенное измерение- это нахождение числового значения физической величины по формуле, связывающей искомую величину с другими величинами, определяемыми прямыми измерениями. Например, объём тела можно определить  по формуле V=abc, где a,b и c измеряются линейкой.

Указания к работе:

Определение объёма небольшого бруска.

1. Измерьте длину, ширину и высоту (a, в, c) в сантиметрах.
2. Найдите объём: V = a·b·c. Заполните таблицу №1

 

а, см	b, см	с, см	V, см	V, м

 

1. Определите объём бруска, используя мензурку. Заполните таблицу № 2

V1(воды), см	V2(воды+бруска), см	V(бруска)= V2 - V1, см	V,м

1. Сравните, полученные результаты и сделайте вывод.

 

Измерение объёма малых тел.

Цель: определить объём малых тел (горошины, капли воды).

Указания к  работе:

Приборы и материалы: мензурка, медицинская пипетка, стакан с водой, горох.

Определение объёма горошины.

1.Налейте в мензурку 100 мл воды (V₁₎

2. Насыпьте 50 (N) горошин.

3.Определите объём воды и горошин (V₂)

4.Найдите  изменение объёма воды, V₂  -V₁

5.Найдите объём одной горошины по формуле:

V₀=

Измерение объёма капли воды.

1. Медицинскую пипеткой  накапайте в мензурку 200 капель воды.(N)
2. Определите, какой объём воды будет в мензурке (V₁)
3. Найдите объём одной капли.

             V₀=

 

	V1	N	V2	V2  -V1	V0
горошины		50
капли воды		200

 

1. Сравните объём горошины и капли и сделайте вывод.

        

Измерение массы тела на неуравновешенных весах.

 

Цель работы: Изучить устройство рычажных весов и правила взвешивания. Измерить  массы некоторых предметов с помощью неуравновешенных рычажных весов.

Ресурс: Измерение массы тела на неуравновешенных рычажных весах (№ 205938)   http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b5244-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/lab3_19.swf

 

Определение площади фигуры, неправильной формы.

Цель: научиться измерять площадь фигуры неправильной формы, используя весы с разновесами, ножницы и полоску бумаги шириной 1 см.

Приборы и материалы: весы с разновесами, фигура из картона, полоска из бумаги в клетку, ножницы.

Указания к работе:

1. Используя весы с разновесами, определите массу фигуры.

2. С помощью полоски бумаги, как «мерной единицы», следует начертить на фигуре прямоугольник с известными сторонами и вырезать его.

3. Определите массу этого прямоугольника.(m)

4. Определите площадь прямоугольника: s = a

5. Площадь всей фигуры S во столько раз больше площади прямоугольника s, во сколько раз масса всей фигуры М больше массы m прямоугольника.

6.  

Отсюда S= s

а, см	b, см	s, см	m, г	M, г		S, см

 

Сравнение плотностей мыла разных сортов

Цель работы: определить  плотности  хозяйственного, туалетного мыла и сравнить полученные значения.

Указания к работе:

Приборы и материалы: кусок хозяйственного и туалетного мыла, линейка.

1. Кусок хозяйственного мыла имеет массу, которая указана на нём или его упаковке. Найдите эту массу и занесите в таблицу.

2. Измерьте с помощью линейки длину, ширину и высоту куска мыла. Рассчитайте объём куска мыла  и занесите полученное значение в таблицу.

3. По формуле  вычислите плотность куска мыла и занесите в таблицу.

4. Проделайте те же измерения для туалетного мыла.

№	Масса m, г	Объём V, см3	Плотность  г/см3	Плотность  кг/м3

 

5. Сравните плотность хозяйственного и туалетного мыла, сделайте вывод.

 

                     Сравнение двух методов определения плотности

 

Цель работы: определение плотности твердого тела с помощью весов и мерного цилиндра. Сравнение разных методов определения плотности твердого тела.

Ресурс: Сравнение двух методов определения плотности (№ 205942)   http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b5248-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/lab3_23.swf

 

Измерение плотности жидкости.

Цель: познакомиться с методом измерения плотности жидкости и закрепить практические умения обращаться с весами и мензуркой.

Приборы и материалы: весы с гирями, цилиндр измерительный, стакан с водой, стакан с раствором поваренной соли,  колба коническая.

Указания к работе.

1. Измерьте с помощью весов массу чистой колбы.
2. Налейте в мензурку воду, измерьте ее объем   и перелейте в колбу.
3. Затем измерьте массу колбы с водой.
4. Вычислите массу воды.
5. По формуле вычислите плотность воды.
6. Таким же способом измерьте плотность раствора поваренной соли.
7. Заполните таблицу, сделайте вывод.

 

№	m(колбы) (г)	V (см3)	m(г) (колба с водой)	m(воды)(г)	ρ (г/см3 )	ρ(кг/м3 )
Вода
Раствор соли

 

 

Определение внутреннего объёма сосуда.

Цель: научиться определять внутренний объём сосуда.

Приборы и материалы: флакон (из-под духов, лекарства и т.д.), мензурка.

      Указания к работе.

1. Взвесьте на весах флакон.

2.Найдите объём стекла (плотность стекла известна)

3. Опустите в мензурку закрытый флакон и определите объём вытесненной воды, который равен внешнему объёму флакона.

4. Определите внутренний объём флакона

5. Заполните таблицу.

m, гр		V, см	V	V

 

Исследование зависимости результата действия силы на тело от её модуля, направления и точки приложения.

Цель: проверить на опыте зависимость результата действия силы на тело, от её модуля, направления и точки приложения.

Приборы и материалы: брусок деревянный, шнур резиновый.

Указания к работе:

1. Положите на стол брусок, к крючку которого привязан резиновый шнур. Тяните  за свободный конец шнура и  резко отпустите. Измерьте пройденный путь (s).
2. Повторите опыт при большей силе натяжения. Измерьте пройденный путь (s).

     Сделайте вывод о зависимости результата действия силы от ее модуля.

1. Теперь действуйте на брусок с одинаковой по модулю силой, но направленной в разные стороны:

а) вдоль бруска

б) поперек бруска

в) вверх.

1. 4.      Охарактеризуйте движение бруска в каждом случае и сделайте вывод о зависимости результата действия силы от ее направления.
2. Поставьте брусок на стол наименьшей гранью и попытайтесь переместить его, прикладывая одинаковую по модулю и направлению силу с начала к нижней, затем к верхней части бруска. Опишите поведение бруска в каждом случае. Что можно сказать о зависимости результата действия силы от точки приложения.
3. Изобразите графически силы, действующие на брусок в рассмотренных случаях.

 

Определение центра тяжести фигуры произвольной формы.

Цель: научиться  определять центр тяжести фигуры произвольной формы.

Приборы и материалы: фигура из картона произвольной формы, штатив с лапкой, пробка, булавки.

Краткая теория:

У каждого предмета есть центр тяжести. Изучение этого свойства тел необходимо для понимания понятия равновесия тел, при решении конструкторских задач, расчете устойчивости сооружений и во многих других случаях. В своем труде "О равновесии плоских тел" Архимед употреблял понятие центра тяжести, оно впервые было введено неизвестным предшественником Архимеда или же им самим, но в более ранней, не дошедшей до нас работе. Прошло 17 веков, и Леонардо да Винчи сумел найти центр тяжести тетраэдра. Он же, размышляя об устойчивости итальянских "падающих" башен, в том числе – Пизанской. Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение».

Центр тяжести фигур правильной формы.

Указания к работе:

1. Вырежьте из картона фигуру произвольной формы.
2. Проделайте по краям фигуры три отверстия.
3. Зажмите пробку в лапке штатива.
4. Вставив булавку в одно из отверстий, подвесьте фигуру к пробке, закреплённой в лапке     штатива.  К той же булавке прикрепите отвес.
5. С помощью карандаша отметьте на нижнем и верхнем краях фигуры точки, лежащие на линии отвеса.
6. Сняв фигуру, проведите через отмеченные точки прямую линию.
7. Повторите опыт, используя два других отверстия в фигуре.
8. Получив точку пересечения трёх линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив фигуру в горизонтальной плоскости, поместите её центр тяжести на острие заточенного карандаша.

 

Измерение жёсткости пружины.

Цель: измерить жёсткость пружины.

Приборы и материалы: динамометр, набор грузов.

Указания к работе:

1.  Для измерений используйте  динамометр, шкала которого закрыта листом бумаги. К крючку пружины подвесьте 1 груз из набора по механике.
2.  Измерьте  удлинение пружины (x).
3.  Повторите  пункты 1 и 2 последовательно подвешивая 2, 3, 4 груза.
4.  Результаты измерений занесите в таблицу.

 

№ опыта	Масса m, (кг)	Сила упругости F, (Н)	Удлинение х, (м)	k, (Н/м)
1
2
3
4

   

1. Модуль силы упругости в каждом опыте равен модулю силы тяжести. F_упр= mg,

Отсюда , где к- жёсткость пружины.

1. Проанализируйте  результаты измерения жёсткости и сделайте вывод.

 

Изучение зависимости силы трения от материала трущихся поверхностей.

Цель работы: выяснить зависимость силы трения от материала трущихся поверхностей. Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок, набор грузов, наждачная бумага, гладкая бумага.

Указания к работе:

1. Измерьте силу трения скольжения бруска с двумя грузами:

а) по поверхности деревянной поверхности (стола)
б) по гладкой бумаге;
в) по наждачной бумаге.

2. Заполните таблицу.

№ опыта	Вид поверхности, по которой скользит брусок	Сила трения F, Н
1	Дерево
2	Гладкая бумага
3	Наждачная бумага

 

4. Проанализируйте результаты измерений и сделайте вывод.

 

 

Расчёт давления человека на опору при ходьбе и стоя на месте.

Цель: научиться  рассчитывать давление твёрдого тела на опору, убедиться, что давление зависит от площади опоры.

Приборы и материалы: двойной тетрадный листок в клетку, напольные весы.

Краткая теория:

Давлением называется физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

 

Единица давления - ньютон на квадратный метр () называется паскалем (Па).

   Указания к работе:

1. Используя напольные весы, определите свою массу.
2. Рассчитай силу тяжести, действующую на вас. F= m
3. Определите площадь ботинка.

Указание. Площадь опоры ботинка определите следующим образом. Поставьте ногу на лист клетчатой бумаги и обведите контур той части подошвы, на которую опирается нога. Сосчитайте число полных квадратиков (N), попавших внутрь контура, и прибавьте к нему половину числа неполных квадратиков(N), через которые прошла линия контура. N=N+N

Полученное число умножьте на площадь одного квадратика. (площадь квадратика на листе, взятом из школьной тетради, равна ) и найдите площадь подошвы.(S)

1. Зная силу, действующую перпендикулярно поверхности (п.2) и площадь определите давление, которое вы производите стоя и при ходьбе.

 

N опыта	N	N	N	S, см	S, м	m, кг	P, Па
1
2

1. Сравните полученные давления и сделайте вывод (как зависит давление от площади опоры)

 

Расчёт давления и силы давления жидкости на дно сосуда.

Цель: научиться рассчитывать давление и силу давления жидкости на дно сосуда.

Приборы и материалы: стакан с водой, линейка.

Краткая теория:

Давление жидкости на дно сосуда можно рассчитать по формуле:

 

Из этой формулы видно, что давление жидкости на дно сосуда зависит только от плотности и высоты столба жидкости.

Указания к работе:

1. Наполните стакан водой.
2. С помощью измерительной линейки измерьте высоту столба жидкости в стакане
3. Найдите радиус дна стакана. , D -диаметр
4. Определите площадь дна стакана по формуле: , где R - радиус дна,
5. Плотность воды найдите по таблице.
6. Рассчитайте давление воды на дно сосуда.
7. Найдите силу давления воды на дно по формуле: F= pS

 

№ опыта	h (м)		Р (Па)	S (м)	F (Н)
1
2

1. Сделайте все расчёты для случая, если стакан до этого же уровня заполнить молоком.

 

 

Определение плотности тела неправильной формы.

Цель работы: определение плотности тела неправильной формы, методом Архимеда.

Приборы и материалы: отливной сосуд, стакан, тело неправильной формы

Указания к работе:

1. Уравновесьте чашки весов.
2. Взвесьте исследуемое тело, запишите массу тела.
3. Наполните отливной сосуд водой, подставьте химический стакан (100 мл) под отлив, медленно опустите тело в воду.
4. Убедившись, что вся вытесненная вода перетекла в стакан, вылейте эту воду в мензурку объемом 100 мл. Определите объем вытесненной жидкости.
5. Вычислите плотность тела по формуле:

 

Масса m,(г)	Объём V,(см3)	Плотность ()	Плотность ()

6. Почему данный метод измерения носит имя Архимеда?

 

Определение плотности жидкости с помощью ареометра.

Цель работы: определение плотности тела неправильной формы с помощью ареометра.

Приборы и материалы: тело неправильной формы, ареометр, стакан с водой, стакан с раствором поваренной соли.

Краткая теория:

Метод безразличного плавания: «…если вес тела в точности равен весу вытесненной жидкости, оно будет находиться в равновесии внутри жидкости. Например, куриное яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Можно сделать раствор соли, концентрация которого постепенно уменьшается кверху, так что выталкивающая сила внизу сосуда больше, а вверху – меньше веса тела. В таком растворе тело держится на такой глубине, где его вес равен выталкивающей силе. Если твердое тело однородно, т.е. во всех точках имеет одну и ту же плотность, то тело будет тонуть, всплывать или оставаться в равновесии внутри жидкости в зависимости от того, больше ли плотность тела плотности жидкости, меньше или равна ей. В случае неоднородных тел нужно сравнивать с плотностью жидкости среднюю плотность тела. Значит, можно подобрать такой однородный раствор соли в воде, в котором тело плавает на некоторой глубине. Плотность раствора можно измерить с помощью ареометра.

Указания к работе:

1. Убедитесь, что ареометр предназначен для измерения плотностей жидкостей, которые больше 1 г/см³. Определите цену деления ареометра.
2. Положите тело  на дно мерного стакана (400 мл), налейте чистой воды до половины.
3. Начните доливать крепкий раствор поваренной соли, слегка помешивая стеклянной палочкой, до тех пор, пока тело не начнет отрываться от дна. Убедитесь, что тело  не всплывает на поверхность. Если тело  всплыло, долейте чистой воды, чтобы уменьшить плотность раствора.
4. Перелейте раствор в мензурку. Аккуратно опуская ареометр в мензурку, измерьте плотность раствора. Запишите полученное значение

 

Определение выталкивающей силы.

Цель работы: сравнение расчётной и экспериментальных значений выталкивающей силы, действующей на тело в жидкости.

Приборы и материалы: мензурка, цилиндр, динамометр.

Указания к работе:

1. С помощью мензурки измерьте объём тела (цилиндр) V_т , Vт=V₂ – V₁
2.  Вычислите выталкивающую силу, которая будет действовать на него при погружении в воду. Fа=rgV_т
3. Запишите данные в таблицу.

V1 (cм3)	V2(cм3)	Vт(cм3)	Vт(м3)	Fарх (Н)

1. С помощью динамометра измерьте выталкивающую силу, действующую на груз со стороны воды.

         F_арх = Р_{в возд} - Р_{в воде}

 

Вес тела в воздухе	Вес тела в воде	Fарх (Н)

1.  Сравните рассчитанное и измеренное на опыте значения выталкивающей силы. Сделайте вывод.

 

Определение массы тела, плавающего в воде.

Цель: научиться определять массу тела без весов.

Приборы и материалы: пластмассовая бутылка с отрезанным верхом, тело, плавающее в воде, линейка.

Указания к работе:

1. Возьмите пластмассовую бутылку с отрезанным верхом. Налейте в неё воду. Отметьте уровень воды в бутылке.

2. Опустите в воду тело (плавающее в воде), определите высоту подъёма воды h

3. Измерьте диаметр D бутылки с помощью линейки.

4. Определите площадь сечения бутылки и объём вытесненной телом воды.

,  V=S 

5. Найдите  массу тела, используя условие плавания тел

F= F 

g     g=9.8    

m =

6. Сделайте вывод о работе.

 

Измерение работы, совершаемой человеком при подъёме по лестнице.

Цель работы: вычислить  работу силы тяжести, совершаемую при подъёме по лестнице.

Приборы и материалы: рулетка.

Указания к работе.

1. С помощью рулетки измерьте  высоту одной ступеньки: h_о.
2. Вычислите число ступенек: n
3. Определите высоту лестницы: H = h_о ^. n;   H=S
4. Вычислите силу тяжести, действующую на ваше тела: F = mg, g=9,8
6. Определить работу: А = -F ^. S при подъёме на 2 этаж школы.

6. Определите работу силы тяжести при подъёме на 3 этаж школы.
7. Заполните таблицу.

№	hо, м	n, шт.	H, м	m, кг	F, Н	А, Дж
1
2

 

8.Сравните работу силы тяжести в 1 и 2 опытах и сделайте вывод.

9. Объясните, почему в формуле работы стоит знак минус.

 

Определение мощности,  развиваемой при подъёме тела.

Цель работы: Определить мощность, развиваемую при подъёме тела.

Приборы и материалы: секундомер

Краткая теория:

Мощностью N называют величину, равную отношению работы А к промежутку времени t, в течение которого эта работа была совершена:

N=A/t  

Указания к работе.
1. С помощью секундомера определите время, затраченное на медленное поднятие по лестнице: t₁.
2. С помощью секундомера определите время, затраченное на быстрое поднятие по лестнице: t₂.

3. Определите, работу, совершаемую при подъёме.

4. Вычислите мощность в обоих случаях: N₁, N₂,

;   
5. Результаты запишите в таблицу:

№ опыта	A, Дж	t, с	N, Вт
1
2

6. Сравните, развиваемую вами мощность при подъёме по лестнице и сделайте вывод.

 

Условие равновесия рычага.

В Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов найдите игру «Равноплечий рычаг».

Ресурс:

Игра "Равноплечий рычаг" (№ 189509)

 (http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c200d762-acfd-11db-ad09-0050fc69ce6f/%5BPH-SED-07_1-2-03%5D_%5BIG_001-01%5D.swf)

Изучите правила игры. Вспомните физическую закономерность, положенную в её основу. Попытайтесь «победить» компьютер и сформулировать выигрышную стратегию.

 

Определение выигрыша в силе, даваемого различными инструментами.

Цель работы: научиться определять выигрыш в силе, даваемый ножницами, кусачками. Определять, примерно в каких пределах может изменяться выигрыш в силе при пользовании данными инструментами.

Приборы и материалы: ножницы, кусачки, линейка

Краткая теория:  Необходимо найти отношение сил по формулам: ,, где  и - силы, приложенные на дужки ножниц; -плечо силы от центра заклепки ножниц до начала режущей части лезвий; - плечо силы от центра заклепки ножниц до конца кромок ножниц, при этом =const.

Точку приложения силы руки взять там, где удобно держать инструмент.

Указания к работе.

1. Определите выигрыш в силе для ножниц.  

где max - максимальный выигрыш в силе при использовании данных ножниц,

 

где min - минимальный выигрыш в силе при использовании данных ножниц.

1. Определите выигрыш в силе для кусачек.
2. Заполните таблицу.

 

инструменты	d2	d1min	d1max	max	min
ножницы
кусачки

1. В каких пределах может меняться выигрыш в силе для ножниц?
2. В каких пределах может меняться выигрыш в силе для кусачек?

 

 

Проверка «золотого правила» механики.

Цель работы: доказать равенство работ сил, действующих на рычаг, и подтвердить справедливость «золотого правила» механики.

Приборы и материалы: штатив, рычаг, набор грузов, линейка.

Указания к работе:

1. Подвесьте рычаг на оси, закреплённой в муфте штатива. Вращая гайку на концах рычага, устанавливают его в горизонтальном направлении.

2. К левой части рычага подвесьте 3 груза, а к правой 1. Перемещая грузы добейтесь равновесия рычага.

3. Рычаг поверните на некоторый угол в вертикальной плоскости и измерьте пути, пройденные точками приложения сил тяжести. (за длину пути принимают не длину дуг, которые описывают точки приложения сил при вращении рычага, а их проекции на вертикальную линию).

Отметьте положение точек приложения сил при горизонтальном, а затем при отклонённом положении рычага.

4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

F (Н)	F(Н)	h(м)	h(м)	A(Дж)	A(Дж)

5. Сравните А и А.

6. Сделайте вывод.

 

 

Расчет КПД подвижного блока.

Цель работы: рассчитать КПД подвижного блока.

Приборы и материалы: блок, штатив, нить, набор грузов.

Указания к работе:

Для выполнения работы соберите установку с подвижным блоком. Через блок перебросьте нить. Один конец нити закрепите к лапке штатива, второй - к крючку динамометра.

1. К обойме блока подвесьте 3 груза массой по 100г.
2. Динамометр расположите  вертикально так, чтобы блок с грузами повис на нитях.
3. Измерьте  модуль силы натяжения нити.(F)
4. Поднимите равномерно грузы на некоторую высоту и измерьте перемещение грузов (S) и динамометра относительно стола.(S)
5. По полученным данным вычислите полезную A= P S.
6.  Вычислите совершённую работу по поднятию грузов относительно стола. A= FS
7. Вычислите КПД подвижного блока.

P (Н)	S, м	S, м	F, H	A, Дж	A, Дж

8. Сравните полезную и совершённую работу и сделайте вывод.

 

Измерение потенциальной энергии поднятого тела.

Цель: научиться вычислять потенциальную энергию поднятого тела.

Приборы и материалы: динамометр, лента измерительная, брусок деревянный.

Указания к работе:

1. Измерьте вес бруска.
2. Поднимите брусок на высоту 10 см относительно стола.
3. Вычислите энергию, равную работе, затраченной на подъем бруска на данную высоту.
4. Затем равномерно поднимите брусок на высоту 20 см над столом и снова вычислите его потенциальную энергию относительно стола.
5. Затем равномерно поднимите брусок на высоту 30 см над столом и снова вычислите его потенциальную энергию относительно стола по формуле:
6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

№ опыта	Р, Н	h,  м	Е,  Дж

7. Сделайте вывод о зависимости потенциальной энергии от высоты.

 

Исследование зависимости кинетической энергии тела от его скорости и массы.

Цель: выяснить на опыте зависимость кинетической энергии тела от его скорости и массы.

Приборы и материалы: шары пластмассовый и железный, желоб, брусок деревянный, лента измерительная, штатив.

Указания к работе:

1. Укрепите желоб в наклонном положении при помощи штатива.

К нижнему краю желоба приставьте брусок.

Положите  на середину желоба пластмассовый шарик, и отпустите его.

2. Измерьте расстояние, на которое переместился брусок.(S)

3. Повторите опыт, пустив шарик с верхнего конца желоба. Измерьте расстояние на которое переместился брусок в данном опыте. (S)

4. Повторите опыты п.3 и п. 5 с железным  шариком, измерьте расстояние на которое переместился брусок в данных опытах.

5. Результаты измерений запишите в таблицу.

Шарики	S, м	S, м
пластмассовый
железный

 

6.На основании результатов опытов сделайте вывод о зависимости кинетической энергии от массы и скорости шариков.

 

 

Используемые источники

1. Буров В.А., Никифоров Г.Г. Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7-11 классах. М., 1996
2. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 7-8 классах средней школы. М.,1985
3. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (ЕК ЦОР) http://school-collection.edu.ru
4. Социальная сеть работников образования nsportal.ru

 

Смирнова Елена Николаевна, учитель физики МАОУ «СОШ № 2» р.п. Крестцы

 

Комментарии

Оставить комментарий