Фізика і астрономія. Профільний рівень. 10 клас. Засєкіна
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
Фізичний практикум
ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОРЕННЯ ТІЛА В РІВНОПРИСКОРЕНОМУ РУСІ
Прилади та матеріали: вимірювальна стрічка; секундомір; жолоб; набір кульок однакового розміру та різної маси; штатив з муфтою та лапкою; металевий циліндр.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Закріпіть жолоб за допомогою штатива в похилому положенні під невеликим кутом α1 до горизонту. Біля нижнього кінця жолоба покладіть у нього металевий циліндр.
2. Пустіть по жолобу металеву кульку, одночасно увімкнувши секундомір, і вимкніть його в момент дотику кульки до циліндра. Виміряйте час руху кульки t.
3. Вимірювальною стрічкою виміряйте переміщення кульки s.
4. Повторіть дослід п’ять разів, змінюючи величину переміщення s. Величина переміщення змінюється в разі зміни положення циліндра в жолобі.
5. Визначте прискорення кульки для кожного з дослідів.
6 Обчисліть середнє значення прискорення αс як середнє арифметичне всіх прискорень, обчислених у кожному з дослідів.
У цих формулах Δt = ± 0,1 с — абсолютна похибка вимірювання часу, а Δs = ± 0,0005 м — абсолютна похибка вимірювання модуля переміщення.
8. Обчисліть абсолютну похибку вимірювання прискорення за формулою Δa = εa • ac.
9. Кінцеве значення прискорення подайте у вигляді ас ± Δа.
Додаткове завдання:
Визначте прискорення, змінивши кут нахилу жолоба на кут α2, а потім повторіть досліди з кулькою іншої маси. Зробіть розрахунки, запишіть значення прискорення у вигляді ас ± Δа для кожного випадку, проаналізуйте отримані результати та зробіть висновки про залежність прискорення від кута нахилу жолоба та маси кульки.
ДОСЛІДЖЕННЯ РУХУ ТІЛА ПО КОЛУ
Прилади та матеріали: кулька, підвішена на нитці; штатив з кільцем і муфтами; секундомір або годинник із секундною стрілкою; вимірювальна стрічка; аркуш паперу з накресленим колом (радіус 15 см).
Вказівки щодо виконання роботи
1. Закріпіть кульку на нитці завдовжки 45 см та прикріпіть нитку до кільця штатива.
2. Рухаючи нитку біля точки підвісу, доможіться обертання кульки по колу радіусом r, яке намальовано на аркуші паперу.
3. Виміряйте час t, за який кулька здійснює N обертів (наприклад, N = 15). Дослід повторіть п’ять разів.
4. Обчисліть період T обертання кульки.
5. Обчисліть середнє значення кутової та лінійної швидкостей руху кульки, а також доцентрового прискорення.
Додаткове завдання:
1. З’ясуйте, чи зміниться період обертання кульки, якщо рахувати не 15, а 30 обертів.
2. З’ясуйте, чи зміниться період обертання, якщо радіус обертання зменшити у 2 рази (довжину нитки залишити незмінною).
3. З’ясуйте, як зміниться модуль кутової та лінійної швидкостей кульки та її доцентрового прискорення, якщо радіус обертання збільшити у 2 рази.
ДОСЛІДЖЕННЯ РУХУ ТІЛА, КИНУТОГО ГОРИЗОНТАЛЬНО
Прилади та матеріали: лінійка з міліметровими поділками; штатив з муфтою та лапкою; металевий жолоб для пускання кульок; кулька; папір; висок; клейка стрічка (скотч); копіювальний папір.
Вказівки щодо виконання роботи
1. За допомогою штатива закріпіть жолоб. Загнутий кінець жолоба має бути розташований горизонтально на висоті h = 3 см від поверхні стола.
2. Зафіксуйте клейкою стрічкою на столі довгу смужку паперу. У місці можливого падіння кульки покладіть копіювальний папір. За допомогою виска визначте точку А, від якої виміряйте дальність польоту l.
3. Змінюючи висоту жолоба (h2 = 12 см, h3 = 27 см, h4 = 48 см), виміряйте відповідні дальності польоту l2, l3, l4. У кожному випадку дослід повторюйте п’ять разів, пускаючи кульку з того самого місця жолоба й вимірюючи щоразу дальність польоту l. Обчисліть середнє значення дальності польоту для кожного випадку.
4. Доведіть, що під час руху тіла в полі земного тяжіння виконується співвідношення l1 : l2 : l3 : l4 = 1 : 2 : 3 : 4.
ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПРУЖНОСТІ
Прилади та матеріали: гумова смужка довжиною 20-30 см із дротяною петелькою на одному кінці; набір важків по 100 г; динамометр; лінійка; штангенциркуль; штатив.
Вказівки щодо виконання роботи
ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ
Прилади та матеріали: динамометр; дерев’яний брусок; дерев’яна дошка; набір тягарців масою по 100 г.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Покладіть брусок на горизонтально розміщену дерев’яну дошку. На брусок поставте один тягарець. Прикріпивши до бруска динамометр, рівномірно тягніть його вздовж дошки. Запишіть покази динамометра (це буде значення сили Fтер).
2. Визначте вагу бруска з тягарцем (зрозуміло, що цьому значенню дорівнює і сила нормального тиску N бруска з тягарцем на дошку).
3. Визначте коефіцієнт тертя ковзання.
4. До першого тягарця додайте по черзі другий, третій і проведіть вимірювання.
5. За результатами вимірювань побудуйте графік залежності сили тертя від сили нормального тиску. Визначте середній коефіцієнт тертя ковзання за тангенсом кута нахилу графіка.
7. Обчисліть абсолютну похибку Δμ = εμμс.
8. Результат обчислень запишіть у вигляді: μ = μс ± Δμ.
ДОСЛІДЖЕННЯ РІВНОВАГИ ТІЛ ПІД ДІЄЮ КІЛЬКОХ СИЛ
Прилади та матеріали: лінійка; динамометр; штатив з муфтою; важіль; набір тягарців масою по 100 г.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Встановіть важіль на штативі і зрівноважте його в горизонтальному положенні за допомогою пересувних гайок, розміщених на його кінцях.
2. Підвісьте тягарець у певній точці одного з пліч важеля.
3. Підвісьте тягарці до однієї або декількох точок іншого плеча важеля так, щоб важіль залишився в рівновазі. Виміряйте лінійкою довжини плечей (l1, l2, ...) сил (ваги тягарців P = Fm = mg), прикладених до плечей важеля.
4. Повторіть дослід три рази, змінюючи положення й кількість тягарців.
5. Визначте значення всіх моментів сил, що діють на важіль; суму моментів сил Мза, що обертають важіль за годинниковою стрілкою, та суму моментів сил Мпроти, що обертають важіль проти годинникової стрілки.
ВИЗНАЧЕННЯ ЦЕНТРА ТЯЖІННЯ ПЛАСКИХ ФІГУР
Прилади та матеріали: фігури, вирізані з картону; лінійка; висок; шпилька; дерев’яний корок; штатив з муфтою та затискачем.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Виріжте з картону три фігури: центрально-симетричну (круг, квадрат або ромб); таку, що має форму нерівностороннього трикутника, і фігуру неправильної форми.
2. Закріпіть у затискачі штатива дерев’яний корок. Проколіть одну з фігур шпилькою і встроміть її в корок. Злегка похитуючи фігуру, переконайтеся, що вона перебуває у стані стійкої рівноваги.
3. На шпильку надіньте петельку нитки виска.
4. По лінії виска поставте мітки. Зніміть фігуру зі штатива й наведіть лінію відвісу олівцем під лінійку.
5. Повторіть дослід двічі, проколовши фігуру в інших місцях. Визначте центр тяжіння фігури (точку перетину проведених прямих).
6. Визначте центр тяжіння для двох інших фігур.
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРУЖНОГО УДАРУ ДВОХ ТІЛ
Прилади та матеріали: лінійка з міліметровими поділками; штатив з муфтою і лапкою; жолоб для пускання кульок; металеві кульки різної маси; лоток з піском; терези.
Вказівки щодо виконання роботи
1. За допомогою штатива закріпіть жолоб. Загнутий кінець жолоба має бути розташовано горизонтально. На стіл, у місці можливого падіння кульки, покладіть лоток з піском.
2. За допомогою терезів виміряйте маси кульок m1 та m2.
3. Пустіть кульку більшої маси вільно котитися по жолобу. Повторіть дослід п’ять разів, пускаючи кульку з того самого місця жолоба.
ДОСЛІДЖЕННЯ ІЗОПРОЦЕСУ
Прилади та матеріали: скляний циліндр висотою 60 см і діаметром 40-50 мм; скляна трубка довжиною 60 см і діаметром 8-10 мм, закрита з одного кінця; лінійка; склянка; пластилін; холодна й гаряча вода; термометр.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Скляну трубку опустіть відкритим кінцем догори на 3-5 хв у циліндричну посудину з гарячою водою (мал. 225, а). Виміряйте довжину скляної трубки l1 і температуру води Т1 у циліндричній посудині. У цьому випадку об’єм повітря V1 дорівнює об’єму скляної трубки, а температура повітря — температурі гарячої води.
Мал. 225
2. Щоб під час зміни фізичних властивостей повітря його кількість не змінилась, відкритий кінець скляної трубки, що міститься в гарячій воді, закрийте пластиліном. Опустіть у склянку з водою кімнатної температури (мал. 225, б) трубку закритим кінцем униз і зніміть під водою пластилін (мал. 225, в). Щоб тиск повітря в трубці знову дорівнював атмосферному, потрібно збільшувати глибину занурення трубки в склянку доти, поки рівні води в трубці та склянці не будуть збігатися (мал. 225, г). Виміряйте довжину l2 повітряного стовпа в трубці й температуру навколишнього повітря Т2, результати вимірювань запишіть у таблицю.
ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ТЕПЛОЄМНОСТІ ТІЛА
Прилади та матеріали: металеве тіло; калориметр; мензурка; термометр; посудина з водою; електроплитка; терези навчальні з набором важків.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Визначте за допомогою терезів масу металевого тіла m2. Опустіть тіло в посудину з киплячою водою.
2. Налийте в калориметр 100 см3 води за кімнатної температури. Виміряйте початкову температуру води і калориметра t1 °С. Опустіть у калориметр тіло, нагріте до температури 100 °С, і визначте температуру tс °С в калориметрі після встановлення теплової рівноваги.
3. Змініть воду в калориметрі й повторіть вимірювання.
ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ
Прилади та матеріали: бюретка звичайна з краном; лійка хімічна; терези навчальні з набором важків; посудина з дистильованою водою; штангенциркуль; склянка.
Вказівки щодо виконання роботи
1. За допомогою штангенциркуля виміряйте діаметр отвору бюретки.
2. Підставте під отвір бюретки посудину з водою і, поступово відкриваючи кран, доможіться повільного відривання крапель від бюретки, щоб краплі падали одна за одною через 1-2 с.
3. Зважте порожню склянку з точністю до десятих часток грама. Поставте її під краплі, що рівномірно падають, і відрахуйте 50-100 крапель.
4. Зважте склянку знову й визначте масу води.
5. Повторіть дослід для інших кількостей крапель, визначаючи щоразу їхню масу.
ВИЗНАЧЕННЯ МОДУЛЯ ПРУЖНОСТІ ГУМИ
Прилади та матеріали: гумовий шнур з гачком; штатив; набір важків; лінійка; штангенциркуль.
Вказівки щодо виконання роботи
1. Олівцем (або ручкою) нанесіть на гумовий шнур дві мітки. Лінійкою виміряйте відстань (l0) між мітками.
2. До нижнього кінця шнура підвісьте два важки. Виміряйте відстань (l) між мітками на розтягнутому шнурі.
3. Якщо шнур має круглий переріз, то виміряйте діаметр шнура (D) штангенциркулем. Якщо шнур має прямокутний переріз, то виміряйте лінійкою довжину (а) і штангенциркулем ширину (b) прямокутного перерізу шнура в розтягнутому стані.
