Цель работы: научиться выполнять измерение способом рядов.

Измерительным инструментом в этой работе является линейка. Цену ее деления вы легко можете определить. Обычно цена деления линейки - 1 мм. Определить простым измерением с помощью линейки точный размер какого-либо маленького предмета (например, зернышка пшена) невозможно.

Если просто приложить линейку к зерну (см. рисунок), то и можно сказать, что диаметр его больше 1 мм и меньше 2 мм. Это измерение очень не точное. Чтобы получить более точное значение можно использовать другой инструмент (например, штангенциркуль

или даже микрометр). Наша же задача получить более точное измерение при помощи той же самой линейки. Для этого можно поступить следующим образом. Положим некоторое количество зернышек вряд вдоль линейки, чтобы между ними не оставалось промежутков.

Так мы измерим длину ряда зерен. Зерна имеют одинаковый диаметр. Следовательно, чтобы получить диаметр зерна нужно разделить длину ряда на количество зерен его составляющих.

27 мм: 25 шт = 1,08 мм

На глаз видно, что длина ряда несколько больше 27 миллиметров, поэтому ее можно считать 27,5 мм. Тогда: 27,5 мм: 25 шт = 1,1 мм

При отличии первого измерения от второго на 0,5 миллиметра результат отличается всего на 0,02 (две сотых!) миллиметра. Для линейки с ценой деления в 1 мм результат измерения очень точный. Это и называется способом рядов.

Пример выполнения работы:

Вычисления:

где d - диаметр

l - длина ряда

n - число частиц в ряду

В папке 5 лабораторных работ. Каждая работа содержит:

1. Дата выполняемой работы.

2. Лабораторная работа и ее номер.

3. Название лабораторной работы.

4. Цель работы.

5. Приборы и материалы.

6. Теоретическая часть работы.

7. Рисунок или схема установки.

8. Таблица результатов измерений и вычислений.

9. Расчеты величин и погрешностей.

10. Графики или рисунки.

11. Выводы.

«10клЛР№1»

Лабораторная работа № 1 по теме:

«ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПО ОКРУЖНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ УПРУГОСТИ И ТЯЖЕСТИ».

Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр

лабораторный, весы с разновесами, груз на нити, лист бумаги, линейка, пробка.

Теоретическая часть работы.

Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиуса R . При этом нить АВ, к которой прикреплен шарик, описы­вает поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести
и натяжение ни­ти (рис. а). Они создают центростремительное ускорение , направленное по радиусу к центру окруж­ности. Модуль ускорения можно определить кинематиче­ски. Он равен:

.

Для определения ускорения надо измерить радиус окружности и период обращения шарика по окружности.

Центростремительное (нормальное) ускорение можно определить также, используя законы динамики.

Согласно второму закону Ньютона
. Разло­жим силу на составляющие и , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх.

Тогда второй закон Ньютона запишется следующим об­разом:

.

Направление координатных осей выберем так, как показано на рисунке б. В проекциях на ось О 1 у уравнение движения ша­рика примет вид: 0 = F 2 - mg . От­сюда F 2 = mg : составляющая уравновешивает силу тяжести
, действующую на шарик.

Запишем второй закон Нью­тона в проекциях на ось О 1 х: ma n = F 1 . Отсюда
.

Модуль составляющей F 1 мож­но определить различными спосо­бами. Во-первых, это можно сде­лать из подобия треугольников ОАВ и FBF 1 :

.

Отсюда
и
.

Во-вторых, модуль составляю­щей F 1 можно непосредственно из­мерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально располо­женным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности (рис. в), и опре­деляем показание динамометра. При этом сила упругости пружи­ны уравновешивает составляющую .

Сопоставим все три выражения для а n :

,
,
и убедимся, что они близки меж­ду собой.

Ход работы.

1. Определите массу шарика на весах с точностью до 1 г.

2. Шарик, подвешенный на нити, закрепите в лапке штатива, используя кусок пробки.

3 . Вычертите на листе бумаги окружность радиусом 20 см (R = 20 см = ________ м).

4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.

5 . Взяв нить пальцами у точки подвеса, приведите маятник во вращательное движение

над листом бумаги так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.

6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает 50 полных оборотов (N = 50).

7. Рассчитайте период обращения маятника по формуле: T = t / N .

8 . Рассчитайте значение центростремительного ускорения по формуле (1):

=

9 . Определите высоту конического маятника (h ). Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.

10 . Рассчитайте значение центростремительное ускорение по формуле (2):

=

11. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль составляющей .

Затем вычисляем ускорение по формуле (3):
=

12. Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу.

Радиус окружности R , м	Число оборотов N	t , с	Период обращения T = t / N	Высота маятника h , м	Масса шарика m , кг	Центр-ое ускорение м/с 2	Центр-ое ускорение м/с 2	Центр-ое ускорение м/с 2

13 . Сравните полученные три значения модуля центростремительного ускорения.

__________________________________________________________________________ ВЫВОД:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дополнительно :

Найдите относительную и абсолютную погрешность косвенного измерения а ц (1) и (3):

Формула (1).
________ ; Δа ц =
· а ц = ________;

Формула (3).
_________; Δа ц =
· а ц = _______.

ОЦЕНКА _________

Просмотр содержимого документа
«10клЛР№2»

Дата__________ ФИ_____________________________________ Класс 10_____

Лабораторная работа № 2 по теме:

«ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ».

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упругодеформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный, линейка, груз массой m на нити длиной около 25 см, набор картонок, толщиной порядка 2 мм, краска и кисточка.

Теоретическая часть.

Эксперимент проводится с грузом, прикрепленным к одному концу нити длиной l . Другой конец нити привязан к крючку динамометра. Если поднять груз, то пружина динамометра становится недеформированной и стрелка динамометра показывает ноль, при этом потенциальная энергия груза обусловлена только силой тяжести. Груз отпускают, и он падает, вниз растягивая пружину. Если за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии взаимодействия тела с Землей взять нижнюю точку, которую он достигает при падении, то очевидно, что потенциальная энергия тела в поле силы тяжести переходит в потенциальную энергию деформации пружины динамометра:

где Δl – максимальное удлинение пружины, k - ее жесткость.

Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т.к. тело движется быстро.

Ход работы:

P = F Т = mg . Р = ______________.

С помощью линейки измерьте длину нити l , на которой привязан груз. l = _______________.

На нижний конец груза нанесите немного краски.

Поднимите груз до точки закрепления нити.

Отпустите груз и убедитесь по отсутствию краски на столе, что груз не касается его при падении.

Повторяйте опыт, каждый раз подкладывая картонки до тех пор. Пока на верхней картонке не появятся следы краски.

Взявшись за груз рукой, растяните пружину до его соприкосновения с верхней картонкой и измерьте динамометром максимальную силу упругости F упр и линейкой максимальное растяжение пружины Δ l пр , отсчитывая его от нулевого деления динамометра. F упр = ________________, Δ l пр = ________________.

Вычислите высоту, с которой падает груз: h = l + Δl пр (это высота, на которую смещается центр тяжести груза).

h = __________________________________________________________

Вычислите потенциальную энергию поднятого груза (т.е. перед началом падения):

__________________________________________________________________

Вычислите потенциальную энергию деформированной пружины:

Подставив выражение для k в формулу для энергии получим:

__________________________________________________________________

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Вес груза P, (Н)	Длина нити l , (м)	Максимальное растяжение пружины Δ l пр , (м)	Максимальная сила упругости F упр , (Н)	Высота, с которой падает груз h = l + Δl (м)	Потенциальная энергия поднятого груза (Дж)	Энергия деформированной пружины: , (Дж)

Сравните значения потенциальной энергии в первом и во втором состояниях

системы: ____________________________________________________________________

ВЫВОД :

______

Дополнительно:

1. От чего зависит потенциальная энергия системы? ______________________________

2. От чего зависит кинетическая энергия тел? ____________________________________

3. В чем состоит закон сохранения полной механической энергии? __________________

___________________________________________________________________________

4. Отличия и сходства силы тяжести от силы упругости (определения, обозначения, направление, единицы измерения в СИ).

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

5. Вычислите относительные и абсолютные погрешности измерения энергии:

___________; __________;

_________; ________.

6. Решить задачу:

Мяч массой 100г брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равна потенциальная энергия его в высшей точке подъема? Сопротивление воздуха не учитывать.

Дано: СИ: Решение:

ОЦЕНКА ____________

Просмотр содержимого документа
«10клЛР№3»

Дата__________ ФИ_____________________________________ Класс 10_____

Лабораторная работа № 3 по теме:

«ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА ГЕЙ − ЛЮССАКА».

Цель работы: экспериментально проверить справедливость соотношения .

Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца, длиной 6600 мм и диаметром 8-10 мм; цилиндрический сосуд высотой 600 мм и диаметром 40-50 мм, наполненный горячей водой (t ≈ 60 - 80 °С); стакан с водой комнатной температуры; пластилин.

Указания к работе.

Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется.

Следовательно, объем газа линейно зависит от температуры при постоянном давлении: .

Чтобы проверить, выполняется ли закон Гей – Люссака, достаточно измерить объем и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить справедливость равенства . Это можно осуществить. Используя в качестве газа воздух при атмосферном давлении.

Первое состояние: стеклянная трубка открытым концом вверх помещается на 3-5 минут в цилиндрический сосуд с горячей водой (рис.а). В этом случае объем воздуха V 1 равен объему стеклянной трубки, а температура – температуре горячей воды T 1 . Чтобы при переходе воздуха во второе состояние его количество не изменилось, открытый конец стеклянной трубки, находящейся в горячей воде, замазывают пластилином. После этого трубку вынимают из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опускают в стакан с водой комнатной температуры (рис. б). Затем прямо под водой снимают пластилин. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После прекращения подъема воды в трубке (рис. в) объем воздуха в ней станет равным V 2 V 1 , а давление p = p атм - ρ gh . Чтобы давление воздуха в трубке вновь стало равным атмосферному, необходимо увеличить глубину погружения трубки в стакан до тех пор, пока уровни воды в трубке и стакане не выровняются (рис. г). Это будет второе состояние воздуха в трубке при температуре Т 2 окружающего воздуха. Отношение объемов воздуха в трубке в первом и во втором состояниях можно заменить отношением высот воздушных столбов в трубке в этих состояниях, если сечение трубки постоянно по всей длине . Поэтому в работе следует сравнить отношения

Длина воздушного столба измеряется линейкой, температура - термометром.

Ход работы:

Приведите воздух в трубке в первое состояние (рис. а):

Измерьте длину ( l 1 = __________) стеклянной трубки.

Налейте в цилиндрический сосуд горячую воду (t ≈ 60 - 80 °С).

Опустите в сосуд с горячей водой трубку (открытым концом вверх) и термометр на 3-5 мин до установления теплового равновесия. По термометру снять показания температуры ( t 1 = ________) .

Приведите воздух в трубке во второе состояние (рис. б, в и г):

Закройте открытый конец трубки пластилином, перенесите ее и термометр в стакан с водой комнатной температуры. Снимите показания температуры ( t 2 = ________) , когда трубка перестанет заполняться водой, после удаления пластилина.

Измерьте длину ( l 2 = __________) воздушного столба в трубке.

Заполните таблицу № 1.

Длина стеклянной трубки l 1 , мм	Длина воздушного столба в трубке l 2 , мм	Температура воздуха в трубке в первом состоянии t 1 , °С	Температура воздуха в трубке во втором состоянии t 2 , °С	Абсолютная инструм-ая погрешность линейки Δ и l , мм	Абсолютная погрешность отсчета линейки Δ о l , мм	Максимальная абсолютная погрешность линейки Δ l = Δ и l + Δ о l , мм

Рассчитайте значения Т 1 и Т 2 используя формулу Т(К) = t (°С) + 273(°С ):

Т 1 = t 1 + 273°С = _____________________ ; Т 2 = t 1 + 273°С = _____________________.

Заполните таблицу № 2.

Абсолютная температура воздуха в трубке в первом состоянии Т 1 , К	Абсолютная температура воздуха в трубке во втором состоянии Т 2 , К	Абсолютная инструментальная погрешность термометра Δ и Т = Δ и t + 273° C , К	Абсолютная погрешность отсчета термометра Δ о Т = Δ о t + 273° C , К	Максимальная абсолютная погрешность термометра ΔТ = Δ и Т + Δ о Т, К

Заполните таблицу № 3.

	: ,	:		Относительная погрешность измерения отношения : ,	Абсолютная погрешность измерения отношения :

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ОЦЕНКА ___________

Просмотр содержимого документа
«10клЛР№4»

Дата__________ ФИ_____________________________________ Класс 10_____

Лабораторная работа № 4 по теме:

« ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЙ ПРОВОДНИКОВ ».

Цель работы: проверить следующие законы соединения:

Оборудование : батарейка (4,5 В), два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, реостат.

Ход работы:

Прибор	Класс точности вольтметра (на приборе), K V	Предел измерений вольтметра (по шкале), U max , В	Цена деления прибора C , B	Абсолютная погрешность · В	Относительная погрешность · 100% %
Вольтметр

Последовательное соединение проводников.

( I общ = __________), ( I 1 = ___________), ( I 2 =___________).

ВЫВОД: ____________________________________ _____ _

__________________________________________________ _

Измерьте вольтметром напряжение на участке, состоящем из двух

резисторов (U общ ) и напряжение на концах каждого резистора (U 1 , U 2 ).

( U общ = ____________), ( U 1 = _____________), ( U 2 =____________).

ВЫВОД: ___________________________________________________________________

Используя закон Ома (I = U / R → R = U / I ), определите полное сопротивление участка (R общ )

состоящем из двух последовательно соединенных резисторов с сопротивлениями R 1 и R 2 .

R 1 = U 1 / I 1 = ________________________, R 2 = U 2 / I 2 = ___________________________.

R = R 1 + R 2 = ________________________________.

ВЫВОД :____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Для выполнения данного пункта лабораторной работы также необходимо сотрудничество двух бригад. Выполнить следующие действия:

1. Отсоединить удлинительный кабель от платы зажимов и соединить его с модемом.

2. Убедиться, что телефонный кабель модема соединен с телефоной линией.

3. Подсоединить измерительные щупы осциллографа к телефонной линии.

4. Включить модемы в сеть. Проверить, чтобы один из модемов был обозначен как А, а другой - как B (на передней панели модемов должны быть нажаты соответствуюшие клавиши). Записать, какой из модемов подключен к используемому бригадой компьютеру. Межмодемное соединение работает, если на передней панели модемов горят все три сигнальные лампочки.

5. В программе Tera Term задать следующие настройки последовательного порта (меню Setup --> Serial Port): скорость передачи данных 300 bit/s , количество бит данных - 7 , контроль четности - Even , количество стоповых битов - 2 . Удостовериться, что между компьютерами происходит передача данных.

6. Настроить осциллограф на измерение переменного напряжения (в меню "CH1 menu": "Coupling AC", 1 вертикальное деление = 500 mV, 1 горизонтальное деление = 1,0 ms).

7. Зафиксировать временнόе представление сигнала в линии во время передачи с обоих сторон какого-либо символа или буквы, например @. Сохранить полученное изображение.

8. Переключить осциллограф на работу в режиме анализатора спектра - красная кнопка MATH MENU, Operation = FFT, 1 деление 250 Hz.

9. Зафиксировать спектр мощности сигнала в линии, когда передача данных не происходит, и когда с обоих сторон передается символ @. Определить частоты двух или четырех явно выраженных пиков и сохранить полученные графики. Небольшой подсказкой служит рисунок 3.

Рисунок 3. Спектр сигналов взаимодействующих модемов V.21

Модем: А или В
Передача данных не происходит, частоты 2-х пиков