Лабораторные работы. Лабораторная работа №1. Определение цены деления измерительного прибора. Лабораторная работа №2. Измерение размеров малых тел. Цель работы: научиться выполнять измерения способом рядов.


Лабораторные работы.
Лабораторная работа №1.
Определение цены деления измерительного прибора.
Цель работы: определить цену деления измерительного цилинд-
ра (мензурки), научиться пользоваться им и определять с его помо-
щью объем жидкости.
Для определения цены деления прибора воспользуемся методом,
описанным в §4 учебника. Для этого разность двух ближайшихцифр над штрихами шкалы надо разделить на количество штрихов,
находящихся между ними. Для мензурки, изображенной на рис. 177
учебника, цена деления определяется следующим образом:
30 20
2
С −
= мл = 5 мл.
Если жидкость налита до верхнего штриха изображенной мензурки,
то ее объем равен 50 мл; если до первой, отличной от 0 метки, то ееобъем равен 5 мл. Между 2-м и 3-м штрихами, обозначенными циф-
рами, помещается 30 мл – 20 мл = 10 мл жидкости. Между самымиблизкими штрихами помещается 5 мл жидкости. Эта величина и
будет ценой деления прибора. При выполнении работы следует сле-
дить, чтобы глаза были направлены параллельно плоскости поверх-
ности воды, как это показано на рис. 177. Это необходимо для сня-
тия правильных данных.
Пример выполнения работы.
№ опыта Сосуд V, см3 Вместимостьсосуда, см3
1 Стакан 195 1952 Колба 50 503 Пузырек 25 25Лабораторная работа №2.
Измерение размеров малых тел.
Цель работы: научиться выполнять измерения способом рядов.
Измерить размер малых тел, например, таких как пшеничное зер-
но, с помощью линейки невозможно. Это связано с тем, что размерыпшена соизмеримы с размером цены деления линейки (обычно 1 мм),
а зачастую даже меньше. Для таких измерений требуются приборы с
меньшей ценой деления, т.е. с большей точностью измерения. Не-
смотря на это, имея пару десятков зернышек, можно измерить сред-
42
ний размер (диаметр) этих зерен с помощью линейки. Для этого не-
обходимо выложить, начиная от нулевого деления линейки, ряд зеренвплотную друг к другу вдоль ее шкалы. Средний диаметр зерна будетравен длине, разделенной на количество зернышек. Этот метод назы-
вается методом рядов (непрямое измерение величины).
Пример выполнения работы.
№ опыта Предмет Длина ря-
да, ммЧисло час-
тиц, шт. D, мм1 Пшено 28 24 1,67
2 Горох 41 20 2,05
3 Молекула 25 14 2,55⋅10-5
Вычисления.
nD = L , где L – длина ряда, n – число частиц.
1) пшено: 1,67 мм24
D = 28мм ≈ ;2) горох: 2,05 мм20
D = 41мм ≈ ;3) молекула (с учетом масштаба): 2,55 10 мм14 70000
25мм ≈ ⋅ −5

D = .
Лабораторная работа №3.
Измерение массы тела на рычажных весах.
Цель работы: научиться пользоваться рычажными весами и с ихпомощью определять массу тел.
Рычажные весы — очень простой и точный прибор. Ими пользо-
вались наши предки еще несколько тысячелетий назад. Суть изме-
рений на них состоит в уравновешивании тела, лежащего на однойчашечке весов, грузами известной массы, кладя их на другую ча-
шечку. Сумма масс этих грузов (при условии равновесия весов) бу-
дет равна массе взвешиваемого тела. Перед использованием весынадо уравновесить, кладя на более легкую чашечку кусочки бумаги.
Пример выполнения работы.
№ опыта Тело Масса тела: m, г
1 Колпачок авторучки 2,55
2 Ластик 13,6
3 Металлический брусок 57,9
43
Лабораторная работа №4.
Измерение объема тела.
Цель работы: научиться определять объем тела с помощью из-
мерительного цилиндра (мензурки).
Объемы тел неправильной формы нельзя найти с большой точ-
ностью, измеряя их линейные размеры. Легче сделать это с помо-
щью мензурки, с которой вы уже работали в работе №1. Известно,
что тело, полностью погруженное в жидкость, вытесняет объемжидкости, равный объему самого тела. Данный способ заключаетсяв следующем: в мензурку наливается вода в достаточном количест-
ве, после чего замеряется ее объем. Тело, объем которого надо из-
мерить, подвешивается на ниточке и полностью погружается в воду.
Замеряется новый уровень жидкости (он поднимется, т.к. объемувеличится). Разность этих объемов будет равна объему тела.
Пример выполнения работы.
№ ТелоНачальныйобъем жидко-
сти V1, см3
Объем жидко-
сти с телом V2,
см3
Объем тела,
V = V2 – V1,
см3
1 Брусок 50 80 30
2 Цилиндр 45 80 35
3 Шарик 45 65 20
Вычисления.
V = Vнач – Vкон.
1) Vбр = 80 см3 – 50 см3 = 30 см3;
2) Vцил = 80 см3 – 45 см3 = 35 см3;
3) Vшар = 65 см3 – 45 см3 = 20 см3.
Лабораторная работа №5.
Определение плотности вещества твердого тела.
Цель работы: научиться определять плотность твердого тела спомощью весов и измерительного цилиндра.
Для определения плотности вещества твердого тела необходимознать его массу и объем, ведь, как известно: ρ = m/V. Эта работа ос-
нована на предыдущих, поскольку массу мы определим с помощьюрычажных весов (см. работу №3), а объем тела — посредством мен-
зурки (см. работу №4). Измерив массу и объем тела и рассчитав поним плотность его вещества, мы сможем определить название этоговещества. Для этого надо сравнить вычисленную плотность с таб-
личным значением.
44
Пример выполнения работы.
Вещество m, г V, см3 Плотность вещества, ρ г/см3 кг/см3
Медь 89,0 10 8,9 8900
Алюминий 40,65 15 2,71 2710
Вычисления.
Плотность: ρ = m/V.
1) Алюминий: ρал = 3
40,65г
15см= 2,71 г/см3 = 2710 кг/м3.
2) Медь: ρмед = 10см3
89г = 8,9 г/см3 = 8900 кг/м3.
Лабораторная работа №6.
Градуирование пружины и измерение сил динамометром.
Цель работы: научиться градуировать пружину, получать шкалус любой (заданной) ценой деления и с ее помощью измерять силы.
Градуировка прибора представляет собой нанесение на его шка-
лу штрихов с заданной ценой деления. Ход работы подробно описанв учебнике. Грузы, имеющие известные массы (а, соответственно,известные веса), подвешиваются к пружине, растягивая ее по законуГука на одинаковые расстояния при изменении массы груза на оди-
наковые величины. Груз массой 102 г будет растягивать пружину ссилой 1 Н, массой 51 г — с силой 0,5 Н. Постепенно добавляя грузына пружине и отмечая на шкале значения, мы сможем ее проградуи-
ровать. Проградуированная пружина является динамометром и с еепомощью можно измерить различные силы и веса.
Пример выполнения работы.
Вес груза, изображенного на рисунке, приближенно равен 2,7 Н.
0
2
45
Лабораторная работа№7.
Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное
в жидкость тело.
Цель работы: обнаружить на опыте выталкивающее действие жид-
кости на погруженное в нее тело и определить выталкивающую силу.
На все тела, погруженные в жидкость или газ, действует выталки-
вающая сила, называемая силой Архимеда. Эта сила направленапротив силы тяжести и уменьшает вес погруженного в жидкостьили газ тела. Разность весов тела в жидкости и вне нее численноравна модулю выталкивающей силы. В этой работе мы будем взве-
шивать тела с помощью динамометра в воздухе и в жидкости и изполученных данных вычислять силу Архимеда.
Пример выполнения работы.
Вес тела в воз-
духе Р, Н
Вес тела в жидко-
сти Р1, Н
Сила Архимеда:
Жидкость FА = Р – Р1, Н
PV1 PV2 P1V1 P1V2 FV1 FV2
Вода 2,7 1,9 2,5 1,85 0,2 0,05
Растворсоли в воде2,7 1,9 2,3 1,6 0,5 0,3
Вывод: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающаясила, прямо пропорциональная объему тела и плотности жидкости.
Лабораторная работа №8.
Выяснение условий плавания тела в жидкости.
Цель работы: на опыте выяснить условия, при которых телоплавает и при которых тонет.
Как известно, на тело, погруженное в жидкость, действует вы-
талкивающая сила — сила Архимеда FА = ρжgVт. Она не зависит отмассы тела и может быть как больше, так и меньше силы тяжести —
Fт = mg. Если FА>Fт, то тело плавает на поверхности жидкости, еслиFА<Fт, то тело тонет в жидкости, если FА = Fт, то тело плавает вжидкости. Эти утверждения вам предстоит проверить на опыте спо-
собом, описанным в учебнике.
Пример выполнения работы.
№ опыта FА = ρжgVт, Н
Вес пробирки спескомP = mg, Н
Поведение про-
бирки в воде1 0,45 0,39 Всплывает2 0,45 0,45 Плавает на од-
ном уровне3 0,45 0,57 Тонет
46
Вычисления.
Полностью опущенная в воду пробирка вытесняет 23 см3 воды.
FА = ρжgV = 0,001 кг/см3 ⋅ 10 Н/кг ⋅ 45 см3 = 0,45 Н.
1) Масса пробирки: m1 = 39 г.
P1 = m1g = 0,039 кг ⋅ 10 Н/кг = 0,39 Н.
2) Масса пробирки: m2 = 45 г.
P2 = m2g = 0,045 кг ⋅ 10 Н/кг = 0,45 Н.
3) Масса пробирки: m3 = 57 г.
P3 = m3g = 0,057 кг ⋅ 10 Н/кг = 0,57 Н.
Лабораторная работа №9.
Выяснение условий равновесия рычага.
Цель работы: проверить на опыте, при каком соотношении сил
рычаг находится в равновесии. Проверить на опыте правило моментов.
Если силы, действующие на рычаг, обратно пропорциональны пле-
чам этих сил, то рычаг будет находиться в равновесии:
1
2
2
1
L
L
F
F = (1)
Произведение силы на ее плечо называется моментом силы: M = Fl.
Учитывая это, выражение (1) можно переписать в виде:
М1 = М2 (2)
где М1 = F1l1; М2 = F2l2. Тождество (2) называется правилом момен-
тов, при его выполнении рычаг находится в равновесии.
Пример выполнения работы.

опыта
Сила
F1, Н
Плечо
l1, см
Сила F2,
Н
Плечо
l2, см F1/F2 L2/l1
1 3 15 6 7,5 0,5 0,3
2 3 15 3 15 1 13 3 15 1 45 3 3Вычисления.
1) 0,5
5 H
3 H
2
1 = =
F
F ; 0,5
15 см
7,5 см
1
2 = =
ll .
М1 = F1l1 = 3 Н ⋅ 15 см = 45 Н⋅см; М2 = F2l2 = 6 Н ⋅ 7,5 см = 45 Н⋅см.
Следовательно, М1 = М2.
2) 1
3 H
3 H
2
1 = =
F
F ; 1
15 см
15 см
1
2 = =
ll .
Следовательно, М1 = М2 = 3 Н ⋅ 15 см = 45 Н⋅см.
3) 3
1 H
3 H
2
1 = =
F
F ; 3
15 см
45 см
1
2 = =
ll .
М1 = 3 Н ⋅ 15 см = 45 Н⋅см; М2 = 1 Н ⋅ 45 см = 45 Н⋅см.
Следовательно, М1 = М2.
47
Дополнительное задание.
Динамометр покажет величину силы F2 = 1 Н, сила эта будет на-
правлена вертикально вниз.
3
5 см
15 см
1 Н
3 Н
1
2
2
1 = = = =
llF
F .
Рычаг будет находиться в равновесии.
Лабораторная работа №10.
Определение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости.
Цель работы: убедится на опыте в том, что полезная работа, вы-
полненная с помощью простого механизма (наклонной плоскости),
меньше полной.
Как известно из «золотого правила» механики, работа по равно-
мерному перемещению тела по наклонной плоскости без трения навысоту h равна работе, совершенной при подъеме тела на высоту hпо вертикали. При подъеме по вертикали на высоту h полезная ра-
бота выражается формулой: Ап = mgh. При подъеме по плоскости
работа равна: А3 = Fl, где F — сила, с которой груз поднимается
равномерно, l — пройденный телом путь, А3 — затраченная работа.
В отсутствии силы трения выполнялось бы «золотое правило» ме-
ханики: Ап = А3. Но, поскольку при движении тела по плоскости
возникает трение, то всегда Ап<А3. Найдем КПД наклонной плоско-
сти, выразив его в процентах:
η КПД 100% 100%
3
= ⋅ = п ⋅
А
А
.
Подробно ход работы описан в учебнике.
Пример выполнения работы.
h, м P, Н Ап = Ph,
Дж l, м F, Н А3 = Fl,
Дж η, %
0,3 2 0,6 0,9 1,2 1,08 83
Вычисления.
Ап = 0,3 м ⋅ 2 Н = 0,6 Дж; А3 = 0,9 м ⋅ 1,2 Н = 1,08 Дж;
100% 83%
1,08 Дж
η 100% 0,6 Дж
3
= п ⋅ = ⋅ ≈
А
А
.
Дополнительное задание.
«Золотое правило» механики:
Ап = А3 ⇒ Ph = Fl ⇒ 3
0,3 м
= = 0,9 м =
hlF
P .
Наклонная плоскость в отсутствии трения дала бы выигрыш в силев 3 раза.

Приложенные файлы

  • docx 2123252
    Размер файла: 37 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий