Использование экспериментальных задач на уроке физики

- Зависит ли период колебаний от амплитуды (угла поворота)?

- Зависит ли период колебаний от длины подвеса маятника?

- Зависит ли период колебаний маятника от массы грузов?

- Зависит ли период колебаний маятника от положения грузов на стержне?

- Зависит ли период колебаний от диаметра проволоки?

Естественно, требуется не просто односложно отвечать на поставленные вопросы, но и исследовать характер ожидаемых зависимостей.

Пользуясь приёмом аналогий, выдвигаем гипотезы о колебаниях крутильного маятника, сравнивая его с математическим маятником, изучаемым по школьной программе. За основу берём период колебаний и его зависимость от различных параметров маятника. Намечаем следующие гипотезы. Период колебаний крутильного маятника:

- при малых углах поворота не зависит от амплитуды;

- пропорционален корню квадратному из длины подвеса - T;

- пропорционален корню квадратному из массы груза - T;

- пропорционален расстоянию от центра подвеса до центров грузов - Tr;

- обратно пропорционален квадрату диаметра проволоки - T1/d².

Кроме того, период колебаний зависит от материала подвеса: медь, сталь, нихром. Здесь также имеется ряд гипотез, предлагаем проверить их самостоятельно.

1. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от амплитуды (угла поворота). Результаты измерений представлены в таблице 3:

Таблица 3

Зависимость периода колебаний маятника от амплитуды

	30	60	90	120	150	180
Т, с	5,8	6,2	6,3	6,0	5,9	6,2

L = 60 см, m = 8,3 г, r = 12 см, d = 0,5 мм

Вывод. В пределах до 180 зависимость периода колебаний крутильного маятника от амплитуды не обнаруживается. Разброс результатов измерений можно объяснить погрешностями измерения периода колебаний и случайными причинами.

Чтобы «открыть» другие зависимости необходимо менять только один параметр, оставляя все другие неизменными. Математическую обработку результатов лучше всего проводить графически.

2. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от его длины: Т = f(l). При этом не меняем m, r, d. Результаты измерений представлены в таблице 4:

Таблица 4

Зависимость периода колебаний маятника от длины

l, м	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Т, с	3,6	4,9	6,2	7,0	8,2
Т2, с	13,0	24,0	38,4	49,0	67,2

m = 8,3 отн. ед., r = 12 см, d = 0,5 мм

Размещено на http://www.allbest.ru/

График зависимости Т от l представляет собой кривую возрастающую линию, похожую на зависимость , в соответствии с рисунком 13а. Чтобы убедиться в этом, строим зависимость T² = l, в соответствии с рисунком 13, б.

Вывод. Период колебаний крутильного маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины подвеса. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и длины маятника, а также случайными причинами.

3. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от массы грузов: Т=f(m). При этом не меняем l, r, d. Результаты измерений представлены в таблице 5:

Таблица 5

Зависимость периода колебаний маятника от массы грузов

m, отн.ед.	1,0	2,5	5,2	6,8	8,3
Т, с	2,1	3,6	4,7	5,9	6,2
Т2, с	4,4	13,0	22,1	34,8	38,4

l = 0,6 м, r = 12 см, d = 0,5 мм

Размещено на http://www.allbest.ru/

График зависимости Т от m представляет собой кривую возрастающую линию, похожую на зависимость , в соответствии с рисунком 14а. Чтобы убедиться в этом, строим зависимость T² =f(m), в соответствии с рисунком 14б.

Вывод. Период колебаний крутильного маятника прямо пропорционален корню квадратному из массы грузов. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и масс грузов, а также случайными причинами.

4. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от положения грузов: Т = f(r). При этом не меняем l, m, d. Результаты измерений представлены в таблице 6:

Таблица 6

Зависимость периода колебаний маятника от положения грузов

r, см	3,0	6,0	9,0	12,0	15,0
Т, с	1,6	3,2	4,6	6,2	7,7

m = 8,3 отн.ед., l = 0,6 м, d = 0,5 мм

Вывод. Период колебаний крутильного маятника прямо пропорционален расстоянию r. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и расстояния r, а также случайными причинами.

Размещено на http://www.allbest.ru/

5. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от диаметра проволоки: Т = f(d), в соответствии с рисунком 15. При этом не меняем m, r, l.

Результаты измерений представлены в таблице 7.

Таблица 7

Зависимость периода колебаний маятника от диаметра проволоки

Т, с	18,0	6,2	4,0	1,8
1/d2,(1/мм2)	11,1	4,0	2,4	1,0
d, мм	0,3	0,50	0,65	1,0

m = 8,3 отн.ед., r = 12 см, l = 0,6 м

Размещено на http://www.allbest.ru/

График зависимости Т от d представляет собой ниспадающую кривую, в соответствии с рисунком 16а. Можно предположить, что это зависимость , где n = 1, 2, 3 и т.д. Для проверки этих предположений необходимо строить графики и т. д. Из всех таких графиков наиболее линейным является график , в соответствии с рисунком 16б.

Вывод. Период колебаний крутильного маятника обратно пропорционален квадрату диаметра проволоки подвеса. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и диаметра проволоки d, а также случайными причинами.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что период колебаний крутильного маятника должен вычисляться по формуле , где k - коэффициент пропорциональности, зависящий также от упругих свойств материала подвеса - модуль кручения, модуль сдвига.

2.3 Разноуровневые экспериментальные задачи по физике

В данном разделе представлен большой выбор интересных экспериментальных задач по различным разделам курса школьной физики. Все задачи проиллюстрированы фотографиями реальных физических экспериментов и опытов, проводимых на лабораторных работах, уроках по физике. Задачи разбиты по уровню сложности и, безусловно, будут полезны как ученикам, так и учителям физики. Задачи усложняются по мере перехода от уровня к уровню и требуют от учащихся очень глубоких знаний по физике, в том числе и по другим разделам, а также высокого уровня математических знаний.

Механика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1А. «Пузырьковая теория бермудского треугольника». Игрушечный кораблик плавает на поверхности насыщенного раствора соли в воде, в соответствии с рисунком 17. Почему, после того как в воду аккуратно налили 70% раствор уксусной кислоты, кораблик утонул?

Задача 2А. Платформа с грузом скатывается по наклонной плоскости, на которой установлены датчики. При движении мимо верхнего датчика включается электронный секундомер, который выключается в момент движения мимо нижнего датчика. Платформа с грузом начала движение из точки, находящейся очень близко к верхнему датчику, так что начальную скорость можно считать равной нулю. Используя данные из рисунка 18, определите ускорение бруска и его скорость в момент выключения секундомера.

Задача 3А. На весах стоит стакан с водой, в соответствии с рисунком 19. Весы находятся в равновесии. Как изменится равновесие весов при опускании эбонитовой палочки, закрепленной в лапке штатива, в стакан так, чтобы она не касалась дна и стенок. (Ответ объясните).

Задача 4А. Определите работу силы трения при движении бруска с грузом равномерно между датчиками, укрепленными по краям линейки, в соответствии с рисунком 20. Время движения фиксировалось электронным секундомером, который включался в тот момент, когда брусок двигался мимо левого датчика и выключался при движении мимо правого датчика. Сила воздействия на брусок с грузом при его движении измерялась с помощью динамометра.

Задача 5А. Определите по фотографии штангенциркуля, в соответствии с рисунком 21, высоту цилиндра, зажатого в губках для наружных измерений.

Задача 1В. Платформа с грузом общей массой 100 г под действием постоянной силы, измеряемой динамометром, переместилась равноускоренно между датчиками, установленными по краям линейки, в соответствии с рисунком 22. Время движения фиксировалось электронным секундомером. Определите коэффициент трения между платформой с грузом и линейкой и кинетическую энергию, которой обладала платформа в момент прохождения второго датчика, считая, что скорость платформы у первого датчика равна нулю.

Задача 2В. Деревянная каретка (1) массой 40 г приводится в движение электродвигателем постоянного тока (2) вдоль деревянной линейки, в соответствии с рисунком 23. Время движения каретки между датчиками (3) и (4) измеряется электронным секундомером (5), которые последовательно включают и выключают его. С помощью реостата (6) было подобрано такое значение силы тока в цепи электродвигателя, что движение каретки с большой точностью можно считать равномерным и прямолинейным. Соответствующие значения силы тока и напряжения на электродвигателе измерялись соответственно амперметром (7) и вольтметром (8). Определите КПД (коэффициент полезного действия) двигателя в данном эксперименте при перемещении каретки между датчиками, а также мощность силы тяги, развиваемой электродвигателем за это время. (Использовать таблицу коэффициента трения скольжения).

Задача 3В. Деревянный брусок, на котором закреплены два груза массой по 102 г каждый, перемещается прямолинейно по деревянной планке из состояния покоя под действием постоянной силы, измеряемой динамометром, в соответствии с рисунком 24. Показания динамометра в момент проведения опыта на рисунке 24. По линейке, укрепленной сбоку, было определено, что брусок переместился на расстояние 21 см. Для определения веса бруска он был подвешен за динамометр, укрепленный в лапке штатива. Посмотреть показания динамометра. Определите: 1) характер движения бруска; 2) сколько времени перемещали брусок? (Использовать таблицу коэффициента трения скольжения).

Молекулярная физика и термодинамика

Задача 1А. Определите с учетом погрешности измерительного прибора показания термометров, в соответствии с рисунком 25, и выразите полученные значения в Международной системе единиц.

Задача 2А. Ученик для определения относительной влажности воздуха обмотал резервуар с рабочим телом термометра тканью и погрузил в стакан с водой, укрепив его так, что часть ткани находилась в воде, в соответствии с рисунком 26. По истечении 20 минут была сделана фотография первого термометра и второго термометра, укрепленного на стене для определения температуры в лаборатории. Какое значение относительной влажности воздуха в помещении получил ученик и почему показания термометра, обмотанного тканью ниже, чем у того, который закреплен на стене? (Использовать психрометрическую таблицу).

Задача 3А. Если внимательно взглянуть на каплю воды, то Вы заметите, что капля всегда стремиться принять форму шара, в соответствии с рисунком 27. Почему капля не принимает форму других пространственных фигур, например, шара, куба, пирамиды, параллелепипеда и т.п. Объясните качественно данное явление.

Задача 1В. Резервуар термометра с рабочим веществом обмотали тканью, конец которой поместили в стакан с водой, в соответствии с рисунком 28. По истечении 30 мин была сделана фотография этого термометра и, кроме того, в помещении, где проводилась съемка, была сделана также фотография сухого термометра. Используя рисунок и таблицу зависимости давления насыщенных водяных паров от температуры, определите парциальное давление водяных паров, находящихся в помещении.

Задача 2В. Алюминиевый сосуд с водой нагревается на электрической плите, в соответствии с рисунком 29. Внутренний диаметр сосуда 65 мм, толщина его стенки 1мм, высота 8 см. Высота водяного столба в сосуде 6 см. Для измерения температуры в сосуд опущен термометр. В ходе проведения эксперимента была составлена таблица, отражающая зависимость температуры воды в сосуде от времени. Пренебрегая теплопередачей с атмосферой, определите мощность электроплитки. (Использовать таблицу удельной теплоемкости некоторых веществ).

Электростатика и электродинамика

Задача 1А. Определите цену деления электроизмерительных приборов, в соответствии с рисунком 30.

Задача 2А. Определите с учетом абсолютной погрешности электроизмерительных приборов их показания, в соответствии с рисунком 30.

Задача 3А. Пренебрегая внутренним сопротивлением источника, рассчитайте напряжение на лампе. Схема включения показана на рисунке 31.

Задача 4А. Определите активное сопротивление электрической лампы, схему включения которой Вы видите на рисунке 32.

Задача 5А. На остриё иголки надета легкая алюминиевая пластина (1), подключенная к индуктору электрофорной машины (2), в соответствии с рисунком 33. При вращении ручки электрофорной машины пластина начинает вращаться. Объясните причину и определите направление её вращения.

Задача 1В. На рисунке 34 Вы видите участок цепи, подключенный к источнику постоянного напряжения 6 В. Сила тока в цепи измеряется амперметром, включенным последовательно с лампой, а напряжение на резисторе вольтметром. Определите количество теплоты, которую выделяет лампочка при прохождении по ней тока в течение 10 минут.

Задача 2В. На рисунке 35 Вы видите электроизмерительные приборы. Как называются приборы и для измерения какой величины они служат? Какова цена деления, предел измерения и абсолютная погрешность данных приборов? Переменный или постоянный ток должен протекать по приборам при измерении?

Задача 3В. К источнику постоянного напряжения 4В подключено три резистора, значение сопротивлений которых Вы можете видеть на рисунке 36. Пренебрегая внутренним сопротивлением источника тока и считая соединительные провода идеальными, определите: 1) сопротивление резистора R₂, 2) напряжение на резисторе R₃, 3) общее сопротивление цепи, 4) общее напряжение падающее на три резистора. Почему номинальное напряжение источника отличается от рассчитанного Вами?

Задача 4В. К источнику постоянного напряжения подключены три резистора, в соответствии с рисунком 37. Показания амперметра, измеряющего силу тока в цепи, и вольтметра Вы видите на рисунке. Что покажет амперметр и вольтметр, если цепь преобразовать? R₁ = 2 Ом, а R₃ = 1 Ом.

Электромагнетизм

Задача 1А. На рисунке 38 Вы видите опыт Томсона, который заключается в том, что при подключении катушки электромагнита к источнику переменного напряжения кольцо из диамагнетика (в нашем случае алюминиевое) начинает левитировать на железном сердечнике. Почему при подключении электромагнита к источнику постоянного напряжения кольцо не левитирует?

Задача 2А. По картинке, в соответствии с рисунком 39, определите направление вращения прибора Ленца при перемещении постоянного магнита в направлении указанном стрелкой.

Задача 3А. Алюминиевая пластина, совершает колебания в зазоре сердечника электромагнита, в соответствии с рисунком 40. Почему при включении источника переменного напряжения, к которому подключен электромагнит, колебания пластины резко затухают?

Задача 4А. На рисунке 41 Вы видите отклонение электронного луча осциллографа при поднесении к его экрану постоянного дугообразного магнита. Определите расположение магнитных полюсов магнита.

Задача 5А. Магнитная стрелка на подставке (1) находится в магнитном поле кругового витка (2), подключенного к источнику постоянного напряжения, в соответствии с рисунком 42. Определите направление вектора магнитной индукции в точке А (В центре кругового витка).

Задача 6А. Вы видите магнитную стрелку (1), установленную в точке А на подставке в магнитном поле кругового витка с током (2), силовые линии которого смоделированы мелкими железными опилками, в соответствии с рисунком 42. Изобразите на бумаге картину силовых линий магнитного поля с указанием векторов магнитной индукции.

Задача 1В. Учащиеся при проведении опыта Томсона, демонстрирующего левитацию алюминиевого кольца в переменном магнитном поле, установили, что среднее значение силы, действующей на кольцо со стороны магнитного поля, прямо пропорционально горизонтальной составляющей индукции магнитного поля, в соответствии с рисунком 43. В свою очередь модуль горизонтальной составляющей индукции магнитного поля зависит от высоты над электромагнитом так, как показано ниже на графике. На какой высоте кольцо будет находиться в устойчивом равновесии? Какая из точек А, В или С на графике соответствует этому положению кольца?

Задача 2В. Катушка (1) из медного провода подключена к клеммам источника постоянного напряжения (2), в соответствии с рисунком 44. Направление намотки провода на каркас указано черной стрелкой на левом торце катушки. При включении источника тока магнитная стрелка (3) ориентировалась в магнитном поле катушки так, как Вы видите на рисунке. Определите направление тока в катушке и сделайте поясняющий рисунок.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 3В. На осциллограф подается сигнал с колебательного контура. Используя полученное изображение на экране осциллографа, в соответствии с рисунком 45, определите частоту и период колебаний электрического тока в колебательном контуре, учитывая, что одно деление шкалы по оси абсцисс соответствует 10^-6 секунды. С чем связано затухание электромагнитных колебаний?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 4В. На рисунке 46 Вы видите осциллограмму электромагнитных колебаний напряжения в цепи. Используя настройки осциллографа, определите период, амплитуду и частоту колебаний электрического напряжения. (Примечание: при определении времени развертки, в силу технических неполадок осциллографа, полученное значение необходимо умножить на 10).

Оптика

Задача 1А. На рисунке 47 Вы видите ход лазерного луча в жидкостях. Согласно законам геометрической оптики луч свет должен распространяется в среде по прямой линии. Как Вы думаете, с чем может быть связано отступление от данного закона?

Задача 2А

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рисунке 48 Вы видите двояковыпуклую линзу. Как соотносятся между собой показатели преломления окружающей линзу среды и вещества, из которого сделана линза?

Задача 3А

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рисунке 49 Вы видите двояковогнутую линзу. Почему же линза является собирающей?

Задача 1В. Луч лазерного излучения распространяется в неоднородной среде, в соответствии с рисунком 50. Определите, где будет видимое местоположение источника лазерного излучения при наблюдении из точки А?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 2В. На рисунке 51 Вы видите интерференционную картину в виде колец Ньютона, получаемую при освещении плосковыпуклой линзы красным монохроматическим светом с длиной волны л = 760 нм. Радиус линзы 40 см. Кольца Ньютона рассматриваются при помощи измерительного микроскопа с двукратным увеличением, цена деления окулярной шкалы которого 0.1 мм. Определите толщину воздушного зазора в том месте где наблюдается 3 темное кольцо. (Нумерацию производить от центра интерференционной картины).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 3В. На рисунке 52 Вы видите лабораторную установку по изучению дифракционных спектров. Установка состоит из дифракционной решетки (1) и подвижного экрана (2) с узкой щелью в центре, который расположен на расстоянии 37 см от решетки. Кроме того, Вашему вниманию представлена фотография наблюдаемой дифракционной картины. Определите период дифракционной решетки. (Длину волны красного света считать равной л = 760нм).

2.4 Экспериментальные задачи для самостоятельного решения

Принципиально изменились роль, место и функции самостоятельного эксперимента при обучении физики: учащиеся должны овладевать не только конкретными практическими умениями, но и основами естественнонаучного метода познания, а это может быть реализовано только через систему самостоятельных экспериментальных исследований.

Самостоятельное открытие известного в физике закона или изобретение способа измерения физической величины не является простым повторением известного. Это открытие или изобретение, обладающее лишь субъективной новизной, для ученика является объективным доказательством его способности к самостоятельному творчеству, позволяет приобрести необходимую уверенность в своих силах и способностях.

Изучив множество интересных и увлекательных книг, в которых было описание экспериментальных задач, мы создали небольшую копилку экспериментальных заданий, которые можно выполнять без специального лабораторного оборудования [28-36]. При решении экспериментальных задач самостоятельная работа учащихся носит не исполнительский, а исследовательский характер. Итогом работы становятся выводы, полученные ребятами, как ответы на поставленные вопросы.

1. Толщина листа бумаги. Измерьте толщину листа книжной бумаги и оцените погрешность измерения.

Оборудование: линейка ученическая.

2. Масса шарика. Определите массу шарика с небольшим отверстием.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с отверстием, шарик известной массы, нитка, миллиметровая бумага.

3. Пластилин. Измерьте плотность пластилина тремя разными способами.

Оборудование: брусок пластилина, миллиметровая бумага, пластмассовый стаканчик, стакан с водой, гирька известной массы, линейка 20-30 см, круглый карандаш, нитка.

Оборудование: пластилин, стакан с водой, цилиндрический стаканчик из алюминиевой фольги (от маленьких свечек), линейка, простая шариковая ручка, гирьки 1-5 г или монеты, медицинский шприц объемом 12 см³.

4. Плотность растительного масла. Измерьте плотность растительного масла.

Оборудование: растительное масло, шприц медицинский, линейка, круглый карандаш, груз известной массы, скотч.

5. Еще раз растительное масло. Измерьте плотность растительного масла.

Оборудование: растительное масло, стакан с водой, прозрачная трубочка (пустой стержень шариковой авторучки), линейка.

6. Плотности несмешивающихся жидкостей. Определите плотность растительного масла.

Оборудование: две стеклянные трубки, резиновая трубка, которую можно надеть на стеклянные трубки, вода, растительное масло, линейка.

7. Концентрация раствора. Измерьте концентрацию водного раствора поваренной соли.

Оборудование: химические стаканы с чистой водой, с 10% раствором соли, и с раствором соли неизвестной концентрации; транспортир, исписанная шариковая ручка, нитка, кусочек пластилина, линейка 20 см, шарики металлические, штангенциркуль, лазер-брелок.

(10% раствор: 100 г соли на 900 г воды)

8. Сплав. Определите процентное содержание меди и цинка в латуни.

Оборудование: любой латунный предмет неправильной формы (корпус водопроводного вентиля), динамометр, сосуд с водой, нитка, таблицы физических величин.

9. Сахар. Сравните плотности сахара-песка и прессованного сахара.

Оцените объем мешка с сахарным песком, масса которого 50 кг.

Оборудование: стакан с водой, цилиндрический стаканчик из алюминиевой фольги (от маленьких свечек) или пластмассовый стаканчик, стакан с водой, линейка или миллиметровая бумага, сахар-песок, сахар прессованный.

10. Сила трения. Измерьте силу трения покоя большой книги о стол.

Оборудование: книга, динамометр школьный до 4 Н, прочная нить, линейка. (Сила трения должна быть больше 4 Н)

11. Трение. Измерьте коэффициент трения скольжения между поверхностью деревянного бруска и листом бумаги. Поверхность, по которой может скользить брусок, должна быть горизонтальной, наклонять подставку не разрешается!

Оборудование: деревянный брусок, грузы массой 100 г - 2 шт., миллиметровая бумага, кнопки, линейка.

12. Коэффициент трения. Измерьте коэффициент трения графита по бумаге.

Оборудование: карандаш, лист бумаги, линейка, нитка, гайка.

13. Цепочка. Измерьте коэффициент трения цепочки по поверхности стола.

Оборудование: металлическая цепочка, линейка.

14. Две линейки. Одна линейка скользит по другой. Измерьте коэффициент трения.

Оборудование: Три одинаковые линейки.

15. Катапульта. Измерьте коэффициент трения скольжения игральной шашки по поверхности стола.

Оборудование: игральная шашка, линейка, желательно пластмассовая.

16. Скорость вылета. Измерьте, с какой скоростью начинает двигаться небольшой предмет после сильного щелка пальцем.

Оборудование: игральная шашка, измерительная лента (рулетка).

17. Трение качения. На предложенном наборе оборудования проведите экспериментальные исследования и обобщите их в виде «законов трения качения».

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, линейки ученические 20 и 30 см, цилиндрические тела - сплошные и трубчатые, разного диаметра, материала и формы; шарики разного диаметра и материала, скрепки канцелярские, монеты разного достоинства, лист плотной бумаги, пластилин, миллиметровая бумага.

18. Закон сохранения энергии. По широкому желобу, укрепленному на высоте h в штативе, скатываются шарики одинаковых размеров: для настольного тенниса, сплошные стальной и пластиковый шарики. Измерьте конечные скорости всех шариков. Проверьте, выполняется ли в этом случае закон сохранения энергии. Объясните результаты опыта.

Оборудование: штатив с муфтой, желоб длиной 40-50 см, лист копировальной бумаги, шарики диаметром 3-4 см, линейка или рулетка.

19. Тяжелая гиря. Взвесьте тяжелую гирю (массой больше 500 г).

Оборудование: штатив с лапкой, прочная нить, школьный динамометр до 4 Н, длинная линейка.

20. Центр тяжести. Найти теоретически центр тяжести плоской однородной пластины, вырезанной, например, из картона.

Оборудование: линейка, карандаш.

Возможные формы пластин представлены на рисунке 52.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Примечание. Правильность нахождения центра тяжести можно проверить, пытаясь уравновесить фигуру на кончике карандаша.

21. Ложка. Что массивнее - «черпало» или «держало».

Оборудование: ложка алюминиевая, ложка чайная, штатив с муфтой, линейка 40 см, нитка длиной около 1 м, стакан с водой 250 мл, монеты по 10 тнг., плотная бумага, ножницы.

22. Шприц с иглой. Оцените внутренний диаметр иглы медицинского шприца.

Оборудование: медицинский шприц с иглой (3 мл), стакан с водой, метровая линейка или рулетка, секундомер.

23. Игла. Измерьте внутренний диаметр иголки для шприца и оцените погрешность измерения.

Оборудование: шприц с иглой, линейка, миллиметровая бумага, штатив с лапкой, стаканчик с водой. Можно использовать скотч и измерительную ленту (рулетку).

24. Атмосферное давление. Измерьте атмосферное давление.

Оборудование: штатив с лапкой, стеклянная трубка длиной 100-150 см и внутренним диаметром 3-5 мм, стакан с водой, измерительная лента (рулетка).

25. Вертушка. Узкая полоска бумаги, падая свободно, начинает вращаться и перемещаться в горизонтальном направлении. Исследуйте особенности такого движения «вертушки».

Оборудование: листы бумаги разной плотности (3-4 типа) размером с тетрадный лист, ножницы, линейка с миллиметровыми делениями.

26. Поверхностное натяжение. Измерьте коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: стаканчик с водой, шприц с иглой, миллиметровая бумага, ножницы, кусочек плотной бумаги.

27. Теплоемкость. Измерьте удельную теплоемкость материала, из которого изготовлена пятирублевая монета.

Оборудование: два пластмассовых стаканчика, стаканчики с горячей и холодной водой, термометр, линейка, простая шариковая авторучка, гирьки массой 1-5 г, медицинский шприц.

28. Мокрый снег. В комнату принесли снег. Через некоторое время снег частично растаял и пропитался водой. Определите процентное содержание воды в снеге.

Оборудование: два пластмассовых стаканчика объемом 100-150 см³, вода комнатной температуры, термометр, шприц (10-20 мл), термометр.

29. Количество теплоты. Оцените количество теплоты, которое выделяется при сгорании головки спички.

Оборудование: цилиндрический стакан, блюдце, вода, спички.

30. Испарение. Снимите зависимость температуры остывающей в стакане горячей воды от времени в диапазоне температур не уже 85 -50С и нарисуйте полученную кривую. По результатом измерений определить отношение давлений насыщенных паров воды при температурах +60С и +75С.

Оборудование: термометр, пластиковый стаканчик для горячей воды, часы (секундомер), штатив с лапкой, нитка, миллиметровая бумага.

31. Сопротивление резистора. В «Черном ящике» находится два элемента - маленькая лампочка и резистор, соединенные между собой. Определите схему соединения и сопротивление резистора.

Оборудование: «черный ящик» с двумя выводами, батарейка, миллиамперметр, вольтметр, еще одна лампочка, потенциометр (реостат с тремя выводами), соединительные провода.

32. Черный ящик. Три резистора соединены между собой и помещены в «черный ящик» с тремя выводами. Точно такие же резисторы соединены между собой по-другому и помещены во второй «черный ящик» с тремя выводами. Определите сопротивление каждого резистора.

Оборудование: мультиметр, перемычки применять запрещено.

Пример. Измерение сопротивления между выводами дали результаты:

1 ящик: R_1-2 = 25 Ом, R_2-3 =12 Ом, R_1-3 =37 Ом

2 ящик: R_1-2 = 6 Ом, R_2-3 =12 Ом, R_1-3 = 18 Ом

33. Колебания шарика. Выведите формулу для определения периода колебаний маленького шарика по дну сосуда со сферическим дном и проверьте ее на опыте.

Оборудование: сосуд со сферическим дном (ваза, тарелка, изогнутый кабель-канал для электропроводки и т.п.), маленький шарик, секундомер, линейка.

34. Связанные маятники. Два или несколько нитяных маятников, соединенные на некоторой высоте нитью, образуют так называемые связанные маятники. Исследуйте особенности колебаний такой системы.

Оборудование: штатив с муфтой, стержень длиной около 30 см, нить, шарики металлические или пластмассовые диаметром 2-3 см с возможность подвешивать их на нить (свинцовые рыболовные грузила), скрепки, линейка, секундомер.

35. Качели. Линейка, уравновешенная на боковой поверхности лежащего цилиндра, обладает всеми свойствами маятника. Исследуйте характерные особенности колебаний такой системы.

Оборудование: линейка ученическая 20-30 см, пластина металлическая 2Ч15Ч250 мм, штатив школьный с муфтой и кольцом, нить длиной около 1м, пластилин, 4-5 тел цилиндрической формы диаметром от 3 до 100 мм, секундомер, набор 8-10 одинаковых монет.

36. Физический маятник. Металлическая пластина, уравновешенная на ребре призмы, обладает всеми свойствами маятника. Исследуйте особенности колебаний такой системы. Пластину можно сгибать.

Оборудование: металлическая пластина длиной 20-25 мм, штатив с муфтой и кольцом, нить длиной около 1 м, линейка ученическая, пластилин, секундомер, набор из 8-10 одинаковых монет.

37. Пробой. В «черном ящике» находится моток двухжильного медного провода, например, телефонного. Четыре конца провода выведены наружу. Из-за повреждения изоляции в одном месте между жилами образовался контакт с небольшим сопротивлением. Определить место повреждения, т.е. расстояние от концов провода.

Оборудование: мультиметр, небольшой кусок аналогичного провода, очищенный от изоляции, линейка.

38. Бермудский» треугольник. Три резистора соединены по схеме «треугольник» и помещены в «черный ящик». Снаружи ящика находятся три вывода. Определите величины сопротивлений каждого резистора.

Оборудование: мультиметр, источник питания - батарейка на 4,5 В.

39. Лампа. Оцените температуру светящейся лампы накаливания.

Оборудование: лампочка накаливания 2,5-3,5 В, источник тока - батарейка 4,5 В, мультиметр, соединительные провода, таблицы физических величин.

40. Лимон или яблоко. Измерьте величину сопротивления предложенного резистора.

Оборудование: резистор неизвестного номинала, мультиметр с проводами-«крокодилами», пластинки из меди и оцинкованного жести, шлифовальная бумага, лимон или яблоко, соединительные провода.

41. Компакт-диск. С точки зрения оптики компакт-диск представляет собой с отражательную дифракционную решетку. Измерьте период d и число дорожек n на 1 мм на компакт-диске.

Оборудование: лазер-брелок, кусочки компакт-диска (лучше СD), линейка, лист плотной белой бумаги.

42. Показатель преломления. Измерьте показатель преломления воды.

Оборудование: сосуд с плоскими стенками, сосуд с исследуемой водой, линейка, лист бумаги.

43. Показатель преломления. Измерьте показатель преломления предложенной жидкости.

Оборудование. Сосуд стеклянный круглый, сосуд с исследуемой прозрачной жидкостью, линейка, лист бумаги.

44. Высота здания. Измерьте высоту многоэтажного здания.

Оборудование: два сотовых телефона.

45. Колебания и цвет. Исследуйте зависимость периода колебаний нитяного маятника от цвета груза.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, нить длиной около 1 м, секундомер, пластилин разных цветов.

46. Электромагнитная пушка. Соленоид можно использовать для стрельбы маленькими шариками. В качестве источника питания примените конденсатор, заряженный до напряжения не более 50 В. Исследуйте существенные параметры и сконструируйте устройство, обеспечивающее максимальную скорость шариков на вылете.

47. Сверкающий узор. Капля воды удерживается на нижнем конце трубки и освещается с помощью лазерной указки. Исследуйте узоры, получающиеся на экране, и объясните причину их возникновения.

48. Стальные шары. Если поместить тонкий лист бумаги между двумя сталкивающимися стальными шарами, то в листе может образоваться отверстие. Исследуйте этот эффект для разных материалов.

49. Мыльная плёнка. Сделайте мыльную плёнку на круглой проволочной петле. Плёнка будет деформироваться при приближении к ней электрически заряженного предмета. Исследуйте, как зависит форма плёнки от положения и существенных характеристик заряженного предмета.

50. Сито. Закройте пластиковой сеткой открытый конец цилиндрического сосуда с водой. Накройте сетку крышкой и переверните сосуд вверх дном, затем уберите крышку. Определите, каков максимальный размер отверстий сетки, при котором вода ещё не выливается из сосуда.

51. Лёд. Прикрепите грузы к концам проволоки, лежащей на поверхности куска льда. Проволока может пройти через лёд без его разрушения. Исследуйте этот эффект.

52. Две колбы. Две одинаковые колбы (одна из них пустая, другая частично заполнена водой) закройте пробками с трубками. Соедините каждую из колб гибкими трубками с открытым сосудом с водой, находящимся ниже колб. Нагрейте колбы до 100^оС и прогревайте их некоторое время. При последующем остывании колб вода из нижнего сосуда начнёт подниматься по трубкам. Исследуйте, в какой трубке вода будет подниматься быстрее и где будет больше высота подъёма. Как этот эффект зависит от времени прогревания колб?

53. «Жидкий световод». Прозрачный сосуд с отверстием в нижней части боковой стенки заполните прозрачной жидкостью, например, водой. Направьте световой луч в струю жидкости с о стороны, противоположной отверстию. Исследуёте, при каких условиях вытекающая из сосуда струя жидкости будет вести себя как световод.

54. «Липкая» вода. Направьте вертикальный поток воды на боковую поверхность горизонтально расположенного цилиндра. При определённых условиях вода будет подниматься по противоположной поверхности цилиндра. Исследуйте этот эффект и влияние на него существенных параметров.

55. Спокойная поверхность. Ветер вызывает волны на поверхности воды. Масло, налитое на поверхность воды, уменьшает волнение. Исследуйте этот эффект и влияние на него существенных параметров.

56. Песок. При хождении по песку, сухой песок кажется мягче, чем влажный. При дальнейшем увеличении влагосодержания он опять становится мягчен. Исследуйте параметры, влияющие на «мягкость» песка.

57. Мокрое полотенце. Если встряхнуть мокрое полотенце, можно услышать звук, похожий на щелчок хлыста. Исследуйте этот эффект. Почему звук от мокрого полотенца громче, чем от сухого?

58. Звучащие стержни. Возьмите металлический стержень двумя пальцами и ударьте по нему. Исследуйте, как зависит звук от места удержания стержня и удара по нему.

59. «Магнитная пружина». Два магнита ориентированы так, что верхний из них может двигаться вертикально относительно неподвижного нижнего. Исследуйте колебания верхнего магнита.

60. Бумажный анемометр. Если поместить лист бумаги, разрезанный на тонкие полоски, в воздушный поток, можно услышать шум трепещущих полосок. Исследуйте, как можно измерить скорость потока воздуха, анализируя характеристики звука.

61. Вращающаяся пружина. Раскрутите спиральную пружину вокруг вертикальной оси, проходящей через конец пружины. Исследуйте, как изменяется длина пружины от времени при различных значениях массы, присоединённой к другому её концу.

62. Капельница Кельвина. Сконструируйте капельницу Кельвина. Исследуйте зависимость полученной разности потенциалов от существенных параметров. Насколько большую разность потенциалов удалось получить?

63. Гидростатическое взвешивание. Измерьте

- плотность пластилина;

- плотность мела;

- массу деревянной линейки.

Оборудование: линейка деревянная длиной 40 см, пластилин, кусок мела, мерный стакан с водой, нитки, лезвие бритвы, штатив с держателем.

Примечания:

1. Кусок мела желательно не мочить - может развалиться.

2. Плотность воды считать равной 1000 кг/м³.

64. Удельная теплота растворения гипосульфита. При растворении гипосульфита в воде температура раствора сильно понижается. Измерьте удельную теплоту растворения данного вещества. Под удельной теплотой растворения понимают количество теплоты, необходимое для растворения единицы массы вещества. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг•K), плотность воды 1000 кг/м³. Оборудование: калориметр; мензурка или мерный стакан; весы с разновесами; термометр; гипосульфит кристаллический; теплая вода.

65. Математический маятник и ускорение свободного падения. Измерить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

Оборудование: штатив с лапкой, секундомер, кусок пластилина, линейка, нить.

66. Показатель преломления материала линзы. Измерьте показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза.

Оборудование: двояковыпуклая линза на подставке, источник света (лампочка на подставке с источником тока и соединительными проводами), экран на подставке, штангенциркуль, линейка.

67. «Колебания стержня».

- Исследуйте зависимость периода колебаний получившегося физического маятника от длины верхней части спицы. Постройте график полученной зависимости. Проверьте выполнимость формулы в вашем случае.

- Определите с максимально возможной точностью минимальный период колебаний полученного маятника.

- Определите значение ускорения свободного падения.

Оборудование: штатив с лапкой, секундомер, спица вязальная, ластик, иголка, линейка, пробка пластиковая от пластиковой бутылки.

68. Определите с максимально возможной точностью сопротивление резистора.

Оборудование: источник тока, резистор с известным сопротивлением, резистор с неизвестным сопротивлением, стаканчик (стеклянный, на 100 мл), термометр, часы (можно использовать свои наручные), миллиметровая бумага, кусок пенопласта.

69. Определите коэффициент трения бруска о стол.

Оборудование: брусок, линейка, штатив, нитки, гиря известной массы.

70. Определите вес плоской фигуры.

Оборудование: плоская фигура, линейка, гирька.

71. Исследуйте зависимость скорости истечения струи, вытекающей из сосуда, от высоты уровня воды в этом сосуде.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, стеклянная бюретка со шкалой и резиновой трубкой; пружинный зажим; винтовой зажим; секундомер; воронка; кювета; стакан с водой; лист миллиметровой бумаги.

72. Определите температуру воды, при которой ее плотность максимальна.

Оборудование: стакан с водой, при температуре t = 0 єС; металлическая подставка; термометр; ложечка; часы; маленький стакан.

73. Определите силу разрыва Т нити, mg T.

Оборудование: планка, длина которой 50 см; нить или тонкая проволока; линейка; груз известной массы; штатив.

74. Определите коэффициент трения металлического цилиндра, масса которого известна, о поверхность стола.

Оборудование: два металлических цилиндра приблизительно одинаковой массы (масса одного из них известна (m = 0,4-0,6 кг)); линейка длины 40-50 см; динамометр Бакушинского.

75. Исследуйте содержимое механического «черного ящика». Определите характеристики твердого тела, заключенного в «ящике».

Оборудование: динамометр, линейка, миллиметровая бумага, «черный ящик» - закрытая банка, частично заполненная водой, в которой находятся твердое тело с прикрепленной к нему жесткой проволокой. Проволока выходит из банки сквозь малое отверстие в крышке.

76. Определите плотность и удельную теплоемкость неизвестного вам металла.

Оборудование: калориметр, пластмассовый стакан, ванночка для проявки фотографий, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, нитки, 2 цилиндра из неизвестного металла, сосуд с горячей (t_г = 60-70) и холодной (t_х = 10-15) водой. Удельная теплоемкость воды c_в = 4200 Дж/(кг•K).

77. Определите модуль Юнга стальной проволоки.

Оборудование: штатив с двумя лапками для крепления оборудования; два стальных стержня; стальная проволока (диаметром 0,26 мм); линейка; динамометр; пластилин; булавка.

Примечание. Коэффициент жесткости проволоки зависит от модуля Юнга и геометрических размеров проволоки следующим образом k = ES/l, где l - длина проволоки, a S - площадь ее поперечного сечения.

78. Определите концентрацию поваренной соли в выданном вам водном растворе.

Оборудование: стеклянная банка объемом 0,5 л; сосуд с водным раствором поваренной соли неизвестной концентрации; источник переменного тока с регулируемым напряжением; амперметр; вольтметр; два электрода; соединительные провода; ключ; набор из 8 навесков поваренной соли; миллиметровая бумага; емкость с пресной водой.

79. Определите сопротивления милливольтметра и миллиамперметра для двух диапазонов измерений.

Оборудование: милливольтметр (50/250 мВ), миллиамперметр (5/50 мА), два соединительных провода, медная и цинковая пластины, соленый огурец.

80. Определите плотность тела.

Оборудование: тело неправильной формы, металлический стержень, линейка, штатив, сосуд с водой, нить.

81. Определите сопротивления резисторов R₁, …, R₇, амперметра и вольтметра.

Оборудование: батарейка, вольтметр, амперметр, соединительные провода, переключатель, резисторы: R₁ - R₇.

82. Определите коэффициент жесткости пружины.

Оборудование: пружина, линейка, лист миллиметровой бумаги, брусок, груз массой 100 г.

Внимание! Не подвешивайте груз на пружине, так как при этом вы превысите предел упругой деформации пружины.

83. Определите коэффициент трения скольжения спичечной головки о шероховатую поверхность спичечного коробка.

Оборудование: коробка со спичками, динамометр, груз, лист бумаги, линейка, нить.

84. «Черный сосуд». В «черный сосуд» с водой на нити опущено тело. Найдите плотность тела с_m, его высоту l уровень воды в сосуде с погруженным телом (h) и когда тело находится вне жидкости (h_o).

Оборудование: «Черный сосуд», динамометр, миллиметровая бумага, линейка. Плотность воды 1000 кг/м³. Глубина сосуда Н = 32 см.

85. Трение. Определите коэффициенты трения скольжения деревянной и пластмассовой линеек о поверхность стола.

Оборудование: Штатив с лапкой, отвес, деревянная линейка, пластмассовая линейка, стол.

86. Заводная игрушка. Определите энергию, запасенную пружиной заводной игрушки (машинки), при фиксированном «заводе» (числе поворотов ключа).

Оборудование: заводная игрушка известной массы, линейка, штатив с лапкой и муфтой, наклонная плоскость.

Примечание. Заводите игрушку так, чтобы ее пробег не превышал длину стола.

87. Определение плотности тел. Определите плотность груза (резиновой пробки) и рычага (деревянной рейки), используя предложенное оборудование.

Оборудование: груз известной массы (пробка маркированная); рычаг (деревянная рейка); цилиндрический стакан (200-250 мл); нить (1 м); деревянная линейка, сосуд с водой.

...