Експериментальні задачі з фізики
1. Визначити масу вантажу.
Устаткування: динамометр, досліджуваний вантаж, нитка, масштабна лінійка.
Рішення: Встановимо лінійку АВ так, щоб момент сили тяжіння, що діє на лінійку, дорівнював нулю. Для цього опора повинна знаходитися на одній вертикалі з центром тяжкості лінійки. У разі однорідності матеріалу лінійки центр ваги збігається з її географічним центром О. На відстані l від Про розташуємо досліджуваний вантаж, на відстані d зміцнимо динамометр і з його допомогою встановимо лінійку горизонтально.
Тоді з умови рівноваги отримаємо такий вираз:
Тут F - сила, з якою динамометр діє на лінійку, а m - маса досліджуваного вантажу. З цього виразу отримаємо:
2. Визначити масу кульки.
Обладнання: кулька невідомої маси, прищіпка для білизни, сірники, лінійка, кулька відомої маси.
Рішення: Сірники будемо використовувати в якості Важок. Встановимо приблизно масу одного сірника. Для цього врівноважити одну прищіпку на лінійці деякою кількістю сірників. Маса прищіпки m П дорівнюватиме. де m с - маса прищіпки, n 1 - число сірників, необхідне для того, щоб врівноважити прищіпку. Знаючи n 1. можемо врівноважити кулька відомої маси m, закріплений прищіпкою на лінійці (інакше він буде скочуватися), деякою кількістю сірників n 2. Вважаючи, що маса кожної сірники однакова, знаходимо її. У всіх випадках плече сили тяжіння, що діє на уравновешаемие предмети і сірники, необхідно брати однаковим, тоді m c n 2 = m c n 1 + m. звідси
Знаючи масу сірники і прищіпки, врівноважити перуку невідомої маси деякою кількістю сірників. Тоді, якщо число сірників n 3. маємо:. звідси
3. Визначити масу лінійки.
Устаткування: учнівська лінійка, п'ятикопійковими монета або лінійка і важок.
Рішення: врівноважити систему, що складається з лінійки і п'ятикопійкової монети, на будь-якої опори. Так як сила тяжіння лінійки прикладена до її середині, то умова рівноваги системи лінійка - монета (разновесок) має вигляд:. звідки:
Тут m - маса п'ятикопійкової монети, m Л - маса лінійки, l - відстань від точки О до центра ваги монети,. де l 1 - Відстань про точки Про до центра ваги ділянки АТ. l 2 - половина довжини ділянки ОВ.
4. Визначити масу водяної краплі.
Устаткування: відро з водою, маленький посудину з широким горлом, кілька однокопієчної монет, піпетка, м'який олівець.
Рішення: занурити посудину в відро з водою так, щоб горлечко його було направлено вгору і знаходилося над водою. Тепер почнемо наповнювати посудину монетами, поки він не буде плавати в вертикальному положенні. Помістимо в посудину іще одну-дві монети, на зовнішньої боці його відміряв олівцем рівень води. Дістанемо з посудини монету, при цьому рівновагу порушено, і він трохи спливе. Додаючи з піпетки по краплях в посудину воду і вважаючи число крапель (нехай воно дорівнює п), доб'ємося, щоб посудину опустився до колишнього рівня. Неважко помітити, що маса води m B. додається в посудину, дорівнює масі копійки m K. Тоді маса однієї краплі буде дорівнює
5. Придумати спосіб визначення потенційної енергії розтягнутого гумового шнура.
Устаткування: гумовий шнур, штатив, вантаж відомої маси, лінійка.
Рішення: Потенційна енергія гумового шнура E p дорівнює
Щоб знайти жорсткість шнура, необхідно до нього підвісити вантаж відомої маси m. Умова рівноваги запишеться в такий спосіб де Δl 0 - величина подовження гумового шнура при підвісі до неї маси m. Звідси:
Підставивши значення k в першу формулу, матимемо:
6. Визначити щільність каменю.
Устаткування: камінь, динамометр, нитка, посудину з водою.
Рішення: Визначимо вагу каменя Р за допомогою динамометра. Підвішений до динамометру камінь погрозами в воду і також відзначимо показання динамометра Р 1. визначає вагу каменя в воді. Відповідно до закону Архімеда де ρ - щільність води, V - об'єм каменю, g - прискорення вільного падіння. Звідси
тоді щільність каменю
7. Визначити щільність дерев'яного бруска.
Обладнання: дерев'яний брусок, стакан з водою, лінійка.
Рішення: Помістивши друсок в мензурку, наповнену водою, знайдемо обсяг води V 1. витевненний бруском. Запишемо тепер умова рівноваги бруска:
де m - маса бруска, a F A - архимедова (виштовхує) сила, що діє на брусок. Так як де ρ - щільність, V - об'єм бруска, а то з умови рівноваги легко отримати:
8. Виконати досвід, що дозволяє підняти картоплину з дна посудини, наповненого водою, і визначити щільність картоплини, не вдаючись до її зважування.
Устаткування: підібрати самостійно.
Рішення: Для того щоб картоплина спливла, необхідно збільшити щільність рідини, в якій вона знаходиться. Це можна здійснити, насипавши в воду кухонної солі і розчинивши її шляхом перемішування. Щоб визначити щільність картоплини, зважимо кількість солі, необхідне для створення концентрації, при якій картоплина спливе. З умови плавання тіл випливає, що щільність картоплини дорівнює:
де ρ B - щільність води, m-маса кухонної солі в розчині, V - об'єм води.
9. Визначити кількість теплоти, що виділяється при ковзанні тіла по похилій площині без початкової швидкості.
Устаткування: похила площина, тіло відомої маси, лінійка, секундомір.
Рішення: Кількість теплоти, що виділяється при зісковзування тіла з похилій площині, дорівнюватиме Q = -ΔE. де ΔE - зміна механічної енергії тіла ΔE = E 2 - E 1; E 2 = E k2 (E p2 = 0). a E 1 = E p1 (E k1 = 0). Таким чином,
де h - висота похилій площині, швидкість тіла біля основи похилій площині v 2 = at. Довжина площині l = at 2/2. звідси l = v 2 t / 2. т. е.
Підставляючи значення швидкості з другої формули в першу, остаточно отримаємо:
10. Виміряти коефіцієнт поверхневого натягу води.
Обладнання: дві скляні пластинки, ванночка з водою, штангенциркуль.
Рішення: занурити пластинки в ванночку з водою, зблизити їх до невеликої відстані. Пластинки повинні бути паралельні один одному. Вода буде підніматися між пластинками, так як на неї не діють сили поверхневого натягу.
Запишемо умову рівноваги для води, що знаходиться між пластинками: F ПН = F T. де F ПН = 2σl. тут l - довжина пластини (двійка з'явилася тому, що вода стикається з обома пластинами). Сила тяжіння F T = mg. де m = ρV. a V = dlh; тут h - висота підйому води між пластинами, d - зазор між пластинами. Таким чином маємо: 2σl = ρdlhg. звідси
11. Визначити площу столу.
Устаткування: гирька, годинник, нитки.
Рішення: Прив'яжемо гирьку до нитки. Так як маса нитки мала, то отриманий маятник можна вважати математичним, т. Е. Можна скористатися формулою, що зв'язує період коливань Т з довжиною маятника l і прискоренням сили тяжіння g:
Визначивши за допомогою годинника період коливання маятника (для цього необхідно підрахувати число коливань п за досить великий проміжок часу t) расчитаем довжину нитки: Знаючи довжину нитки, можна визначити ширину і довжину столу, а тим самим і його площа.
12. Визначити показник заломлення води.
Устаткування: стакан з водою, дві скляні пластинки, транспортир, джерело світла (свічка або лампа розжарювання), аркуш білого паперу.
Рішення: Покладемо між пластинками вирізану у вигляді рамки картонну прокладку. Повапниш краю пластинок і картону пластиліном так, щоб в утворену між пластинками повітряну порожнину не потрапляла рідина. Отриману систему погрозами в стакан з водою, який стоїть на листку паперу. Подивимося через стакан і пластинки на джерело світла (пластинки перпендикулярні напрямку спостереження), відзначимо початкове положення I пластинок на аркуші паперу. Будемо повертати пластинки в склянці до тих пір, поки замість джерела світла ми не побачимо блискучу поверхню пластинки, що пояснюється явищем повного внутрішнього відображення. Відзначимо нове положення II пластинок і виміряємо кут між початковим і кінцевим положеннями пластинок, нехай він дорівнює φ. Тоді, як видно з першого малюнка:
Для кордону розділу скло - повітря, де спостерігається повне внутрішнє віддзеркалення, маємо: З попередніх рівностей випливає, що З другого малюнка видно, що α = φ (кути із взаємно перпендикулярними сторонами), тоді.
13. Визначити роздільну здатність очі.
Обладнання: аркуш білого паперу, аркуш міліметрового паперу, голка, лінійка, екран.
Рішення: Як об'єкт спостереження візьмемо аркуш білого паперу з двома точками на відстані d = 1 мм один від одного. Закріпивши цей лист вертикально, виміряємо максимальна відстань l. з якого ще можна розрізнити ці точки. Роздільну здатність очі визначимо за формулою:
14. Визначити швидкість світла у воді, прийнявши швидкість світла в повітрі з = 300 000 км / с.
Устаткування: стакан з водою, папір, джерело світла (свічка або лампа розжарювання), лінійка, олівець.
Рішення: Заповнимо наполовину стакан водою і оклеим його по периметру папером, в якій вирізана вузька щілину вздовж котра утворює склянки. На деякій відстані розташуємо джерело світла S так, щоб він, центр склянки О і зображення джерела В лежали на одній прямій. Очевидно, що | АТ | = | ОВ | = R. Повернемо стакан на деякий кут. При цьому промінь світла, що виходить із джерела S. проходить в склянці над поверхнею води у напрямку SAD. Точка D - зображення щілини на склянці над поверхнею води (помічаємо її олівцем). Промінь світла, що проходить всередині склянки через шар рідини, заломлюється і дає зображення щілини в точці К. З малюнка видно, що кут α є кутом падіння, кут β - кутом заломлення. На підставі закону заломлення маємо:
(Кути спираються на діаметр). З Δ ADB знаходимо, що BD = AB sin α = 2r sin α. т. е. З Δ AKB отримуємо: Тоді і, нарешті, т. е.
Таким чином, визначення швидкості світла в воді зводиться до визначення відстаней ВК і BD. т. е. зсувів зображень щілини в порівнянні з первоначельним становищем. Ці відстані легко визначити за допомогою лінійки.
По темі: методичні розробки, презентації та конспекти
Елективний курс з фізики «Експериментальні задачі з фізики»
Програма курсу за вибором: «Експериментальні задачі з фізики» призначена для учнів 9 класу незалежно від профілю, а також цікавляться предметом учнів і спрямована на підвищення познават.
Творчі дослідницькі завдання, експериментальні завдання з фізики з профспрямування
Для прищеплення учням стійкого інтересу до предмета і своєї майбутньої професії, як на уроках, так і в якості домашнього завдання, можна використовувати творчі дослідницькі завдання, ек.
Елективний курс "Експериментальні задачі з фізики"
Урок є поповнюють і узагальнюючим знання учнів по темі «Атмосферний тиск», розроблений в рідко практикується формі, через свою складність, - рішення експериментальних нестандартних з.
Презентація розроблена до узагальнюючого уроку по темі «Рішення експериментальних завдань з фізики за темою« Атмосферний тиск ». Містить 11 барвистих слайдів, що ілюструють досліди, передбачені на у.
цікавий узагальнюючий урок в 7 класі в рідко практикується формі, через свою складність, - рішення експериментальних нестандартних завдань з області цікавої фізики, що вимагає володіння в сові.