Laboratoriotyö 2 fysiikan peryshkin. "mekaanisen energian säilymislain tutkimus"

Tämän laboratorion suorittaminen edellyttää myös yhteistyötä näiden kahden ryhmän välillä. Suorita seuraavat vaiheet:

1. Irrota jatkokaapeli liitäntäkortista ja liitä se modeemiin.

2. Varmista, että modeemin puhelinkaapeli on kytketty puhelinlinjaan.

3. Liitä oskilloskoopin testijohdot puhelinlinjaan.

4. Kytke verkon modeemit päälle. Tarkista, että toinen modeemeista on merkitty A:lla ja toinen B:llä (vastaavia näppäimiä on painettava modeemien etupaneelissa). Kirjoita muistiin, mikä modeemista on kytketty joukkueen käyttämään tietokoneeseen. Modeemiyhteys toimii, kun kaikki kolme modeemien edessä olevaa LED-valoa palavat.

5. Ohjelmassa Tera Term aseta seuraavat sarjaportin asetukset (valikko Asetukset --> Sarjaportti): baudinopeus 300 bit/s, databittien määrä - 7 , pariteetti - jopa, pysäytysbittien määrä - 2 . Varmista, että tietoja siirretään tietokoneiden välillä.

6. Aseta oskilloskooppi mittaamaan vaihtojännitettä ("CH1-valikossa": "Cupling AC", 1 pystyjako = 500 mV, 1 vaakajako = 1,0 ms).

7. Korjaa signaalin ajallinen esitys linjalla lähetyksen aikana molemmin puolin mikä tahansa merkki tai kirjain, kuten @. Tallenna tuloksena oleva kuva.

8. Kytke oskilloskooppi toimimaan spektrianalysaattoritilassa - punainen painike MATH MENU, Toiminta = FFT, 1 jako 250 Hz.

9. Kiinnitä signaalin tehospektri linjaan, kun dataa ei lähetetä ja kun @-symboli lähetetään molemmilla puolilla. Määritä kahden tai neljän erillisen piikin taajuudet ja tallenna saadut käyrät. Kuva 3 on pieni vihje.

Kuva 3. Kommunikoivien V.21-modeemien signaalispektri


Modeemi: A tai B
Tiedonsiirtoa ei tapahdu
2 piikin taajuus

Kansiossa on 5 laboratoriotyötä. Jokainen työ sisältää:

1. Suoritetun työn päivämäärä.

2. Laboratoriotyö ja sen numero.

3. Laboratoriotyön nimi.

4. Teoksen tarkoitus.

5. Laitteet ja materiaalit.

6. Työn teoreettinen osa.

7. Piirustus tai kaavio asennuksesta.

8. Mittaus- ja laskentatulostaulukko.

9. Summien ja virheiden laskelmat.

10. Kaaviot tai piirustukset.

11. Johtopäätökset.


"10clLR nro 1"

Laboratoriotyö nro 1 aiheesta:

"VAROIN LIIKKUMISEN TUTKIMUS YMPYRÄSSÄ JOUSTAVUUDEN JA PAINOVOIMEN TOIMINNASSA".

Tavoite: pallon keskikiihtyvyyden määrittäminen sen tasaisen ympyrän liikkeen aikana.

Laitteet: kolmijalka kytkimellä ja jalalla, mittanauha, kompassit, dynamometri

laboratorio, vaaka painoilla, paino lankoilla, paperiarkki, viivain, korkki.

Työn teoreettinen osa.

Kokeet suoritetaan kartiomaisella heilurilla. Pieni pallo liikkuu ympyrää, jonka säde on R. Tässä tapauksessa kierre AB, johon pallo on kiinnitetty, kuvaa oikeanpuoleisen pyöreän kartion pintaa. Palloon vaikuttaa kaksi voimaa: painovoima
ja langan kireys (Kuva a). Ne luovat keskikiihtyvyyttä suunnattu sädettä pitkin kohti ympyrän keskustaa. Kiihtyvyysmoduuli voidaan määrittää kinemaattisesti. Se on yhtä suuri kuin:

.

Kiihtyvyyden määrittämiseksi on tarpeen mitata ympyrän säde ja pallon kiertoaika ympyrän ympäri.

Keskipisteinen (normaali) kiihtyvyys voidaan määrittää myös dynamiikan lakien avulla.

Newtonin toisen lain mukaan
. Jaetaan voima komponentteihin ja , suunnattu sädettä pitkin ympyrän keskelle ja pystysuunnassa ylöspäin.

Sitten Newtonin toinen laki kirjoitetaan seuraavasti:

.

Valitsemme koordinaattiakselien suunnan kuvan b mukaisesti. O 1 y -akselin projektioissa pallon liikeyhtälö saa muotoa: 0 = F 2 - mg. Tästä syystä F 2 \u003d mg: komponentti tasapainottaa painovoimaa
pallolla toimiminen.

Kirjoitetaan Newtonin toinen laki projektioissa O 1 x -akselille: ma n = F 1 . Täältä
.

Moduulikomponentti F1 voidaan määrittää eri tavoin. Ensinnäkin tämä voidaan tehdä kolmioiden OAB ja FBF 1 samankaltaisuudesta:

.

Täältä
ja
.

Toiseksi komponentin F 1 moduuli voidaan mitata suoraan dynamometrillä. Tätä varten vedämme palloa vaakasuoralla dynamometrillä ympyrän säteen R mukaiseen etäisyyteen (kuva c) ja määritämme dynamometrin lukeman. Tässä tapauksessa jousen kimmovoima tasapainottaa komponenttia .

Verrataan kaikkia kolmea lauseketta n:lle:

,
,
ja varmista, että ne ovat lähellä toisiaan.

Työskentelyprosessi.

1. Määritä vaa'an pallon massa 1 g:n tarkkuudella.

2. Kiinnitä lankaan ripustettu pallo jalustan jalkaan käyttämällä korkkipalaa.

3 . Piirrä paperille ympyrä, jonka säde on 20 cm. (R = 20 cm = _______ m).

4. Asetamme jalustan heilurin kanssa siten, että johdon jatke kulkee ympyrän keskikohdan läpi.

5 . Ota lanka sormillasi ripustuskohdasta ja aseta heiluri pyörivään liikkeeseen

paperiarkin päälle niin, että pallo kuvaa samaa ympyrää kuin paperille piirretty.

6. Laskemme ajan, jonka aikana heiluri tekee 50 täyttä kierrosta (N = 50).

7. Laske heilurin kierrosaika kaavalla: T = t / N .

8 . Laske keskikiihtyvyyden arvo kaavalla (1):

=

9 . Määritä kartiomaisen heilurin korkeus (h ). Mittaa tätä varten pystysuora etäisyys pallon keskustasta ripustuspisteeseen.

10 . Laske keskipetaalisen kiihtyvyyden arvo kaavalla (2):

=

11. Vedä pallo vaakasuoraan dynamometrillä ympyrän säteen verran ja mittaa komponentin moduuli .

Sitten lasketaan kiihtyvyys kaavalla (3):
=

12. Mittausten ja laskelmien tulokset kirjataan taulukkoon.

Ympyrän säde

R , m

Nopeus

N

t , kanssa

Kiertojakso

T = t / N

heilurin korkeus

h , m

Pallon massa

m , kg

Keskikiihdytys

neiti 2

Keskikiihdytys

neiti 2

Keskikiihdytys

neiti 2

13 . Vertaa saatua keskikiihtyvyysmoduulin kolmea arvoa.

__________________________________________________________________________ PÄÄTELMÄ:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Lisäksi:

Etsi epäsuoran mittauksen a u suhteellinen ja absoluuttinen virhe (1) ja (3):

Formula 1).
_______ ; Δa c =
a c = ________;

Kaava (3).
_____________; Δa c =
a c = _______.

ARVOSANA _________

Näytä asiakirjan sisältö
"10clLR nro 2"

Päivämäärä__________ FI______________________________________________ luokka 10_____

Laboratoriotyö nro 2 aiheesta:

"MEKAANISEN ENERGIAN SÄILYTYSLAIN TUTKIMUS".

Tavoite: oppia mittaamaan maan yläpuolelle nostetun kappaleen ja elastisesti muotoaan muuttavan jousen potentiaalienergiaa; vertaa kahta järjestelmän potentiaalienergian arvoa.

Laitteet: kolmijalka kytkimellä ja jalalla, laboratoriodynamometri, viivain, m-massakuorma noin 25 cm pitkälle langalle, pahvisarja, noin 2 mm paksu, maali ja sivellin.

Teoreettinen osa.

Koe suoritetaan painolla, joka on kiinnitetty pituisen nauhan toiseen päähän l. Langan toinen pää on sidottu dynamometrin koukkuun. Jos kuormaa nostetaan, dynamometrin jousi muuttuu epämuodostumaksi ja dynamometrin neula näyttää nollaa, kun taas kuorman potentiaalienergia johtuu vain painovoimasta. Paino vapautuu ja se putoaa alas venyttäen jousta. Jos kehon ja Maan vuorovaikutuksen potentiaalienergian nollapiste otetaan alemmaksi pisteeksi, jonka se saavuttaa putoaessaan, niin on selvää, että kehon potentiaalienergia painovoimakentässä muuttuu potentiaaliksi. dynamometrin jousen muodonmuutosenergia:

missä Δl - jousen maksimi pidennys, k - sen jäykkyys.

Kokeen vaikeus on jousen suurimman muodonmuutoksen tarkka määrittäminen, koska keho liikkuu nopeasti.

Työskentelyprosessi:

P = F T = mg . P = __________________.

    Mittaa langan pituus viivaimella l johon kuorma on kiinnitetty. l = _______________.

    Levitä hieman maalia painon alaosaan.

    Nosta kuorma kiinnityskohtaan asti.

    Vapauta paino ja tarkista, ettei pöydällä ole maalia, jotta paino ei kosketa sitä putoaessaan.

    Toista koe asettamalla pahvia aina siihen asti. Kunnes päällimmäiselle kartongille ilmestyy maalin jälkiä.

    Pidä kuormasta kädelläsi, venytä jousta, kunnes se koskettaa ylälaatikkoa ja mittaa suurin kimmovoima dynamometrillä F esim ja viivain jousen maksimipidennys Δ l jne , laskemalla se dynamometrin nollajaosta. F esim = ________________, Δ l jne = ________________.

    Laske korkeus, josta kuorma putoaa: h = l + Δl jne (tämä on korkeus, jolla kuorman painopiste siirtyy).

h = ______________________________________________________________________

    Laske nostetun kuorman potentiaalienergia (eli ennen putoamisen alkamista):

__________________________________________________________________

    Laske epämuodostuneen jousen potentiaalienergia:

Korvaa lauseke sanalla k energian kaavaan, jonka saamme:

__________________________________________________________________

    Syötä mittausten ja laskelmien tulokset taulukkoon.

Lastin paino

P,

(H)

Langan pituus

l ,

(m)

Jousen maksimipidennys

Δ l jne ,

(m)

Suurin kimmovoima

F esim ,

(H)

Korkeus, josta kuorma putoaa

h = l + Δl

(m)

Nostetun kuorman potentiaalinen energia

(J)

Epämuodostuneen jousen energia:

,

(J)

    Vertaa potentiaalisen energian arvoja ensimmäisessä ja toisessa tilassa

järjestelmät: _____________________________________________________________________________

PÄÄTELMÄ:

______

Lisäksi:

1. Mistä systeemin potentiaalienergia riippuu? ___________________________________

2. Mistä kappaleiden liike-energia riippuu? ________________________________

3. Mikä on mekaanisen kokonaisenergian säilymislaki? __________________

___________________________________________________________________________

4. Painovoiman ja kimmovoiman väliset erot ja yhtäläisyydet (määritelmät, symbolit, suunta, SI-mittayksiköt).

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

5. Laske energiamittauksen suhteelliset ja absoluuttiset virheet:

___________; __________;

_________; ________.

6. Ratkaise ongelma:

100 g:n palloa heitetään pystysuoraan ylöspäin nopeudella 20 m/s. Mikä on sen potentiaalienergia korkeimmassa nousupisteessä? Ilmanvastus jätetään huomiotta.

Annettu: SI: Ratkaisu:

ARVOSANA ____________

Näytä asiakirjan sisältö
"10clLR nro 3"

Päivämäärä__________ FI______________________________________________ luokka 10_____

Laboratoriotyö nro 3 aiheesta:

"GAY-LUSSACIN LAIN KOKEELLINEN TARKASTUS".

Tavoite: tarkista kokeellisesti suhteen pätevyys.

Laitteet: lasiputki, sinetöity toisesta päästä, pituus 6600 mm ja halkaisija 8-10 mm; sylinterimäinen astia, jonka korkeus on 600 mm ja halkaisija 40-50 mm, täytetty kuumalla vedellä (t ≈ 60 - 80 °C); lasillinen vettä huoneenlämpötilassa; muovailuvaha.

Ohjeita työhön.

Tietyn massaisen kaasun tilavuuden suhde lämpötilaan on vakio, jos kaasun paine ei muutu.

Siksi kaasun tilavuus riippuu lineaarisesti lämpötilasta vakiopaineessa: .

Gay-Lussacin lain täyttymisen tarkistamiseksi riittää, että mitataan kaasun tilavuus ja lämpötila kahdessa tilassa vakiopaineessa ja tarkistetaan tasa-arvo. Se voi olla tehty. Ilmanpaineen käyttö kaasuna.

Ensimmäinen tila: lasiputki avoin pää ylöspäin asetetaan 3-5 minuutiksi lieriömäiseen astiaan, jossa on kuumaa vettä (Kuva a). Tässä tapauksessa ilmamäärä V 1 on yhtä suuri kuin lasiputken tilavuus ja lämpötila on yhtä suuri kuin kuuman veden lämpötila T 1 . Jotta ilma siirtyy toiseen tilaan, sen määrä ei muutu, lasiputken avoin pää kuumassa vedessä peitetään plastiliinilla. Tämän jälkeen putki poistetaan astiasta kuumalla vedellä ja tahriintunut pää lasketaan nopeasti huoneenlämpöiseen vesilasiin. (Kuva b). Sitten plastiliini poistetaan suoraan veden alla. Kun ilma putkessa jäähtyy, siinä oleva vesi nousee. Putkessa olevan veden nousun lopettamisen jälkeen (kuva c) siinä olevan ilman tilavuus on V 2 V 1 , ja paine p = p atm - ρ gh . Jotta putken ilmanpaine muuttuisi jälleen ilmakehän paineeksi, on tarpeen lisätä putken upotussyvyyttä lasiin, kunnes vesitasot putkessa ja lasissa ovat yhtä suuret. (Kuva d). Tämä on ilman toinen tila putkessa lämpötilassa T 2 ympäröivä ilma. Putken ilmatilavuuksien suhde ensimmäisessä ja toisessa tilassa voidaan korvata putkessa olevien ilmapylväiden korkeuksien suhteella näissä tiloissa, jos putken poikkileikkaus on vakio koko pituudelta . Siksi työssä on tarpeen vertailla suhteita

Ilmapylvään pituus mitataan viivaimella, lämpötila lämpömittarilla.

Työskentelyprosessi:

Tuo putkessa oleva ilma ensimmäiseen tilaan (kuva a):

    Mittaa pituus ( l 1 = __________) Lasiputki.

    Kaada kuumaa vettä (t ≈ 60 - 80 °C) sylinterimäiseen astiaan.

    Upota putki (avoin pää ylöspäin) ja lämpömittari astiaan, jossa on kuumaa vettä 3-5 minuutiksi, kunnes lämpötasapaino on saavutettu. Ota lämpötilalukemat lämpömittarilla ( t 1 = ________) .

Tuo putkessa oleva ilma toiseen tilaan (kuvat b, c ja d):

    Sulje putken avoin pää muovailuvahalla, siirrä se ja lämpömittari huoneenlämpöiseen vesilasiin. Ota lämpötilalukemat ( t 2 = ________) , kun putki lakkaa täyttymästä vedellä plastiliinin poistamisen jälkeen.

    Mittaa pituus ( l 2 = __________) ilmapylväs putkessa.

Täytä taulukko numero 1.

Lasiputken pituus

l 1 , mm

Ilmapylvään pituus putkessa

l 2 , mm

Ilman lämpötila putkessa ensimmäisessä tilassa

t 1 , °С

Ilman lämpötila putkessa toisessa tilassa

t 2 , °С

Ehdoton viivaimen virhe

Δ ja l , mm

Viivaimen absoluuttinen lukuvirhe

Δ noin l , mm

Suurin absoluuttinen viivaimen virhe

Δ l = Δ ja l + Δ noin l , mm

    Laske arvot T 1 ja T 2 käyttämällä kaavaa T(K) =t (°C) + 273 (°C):

T 1 \u003d t 1 + 273 ° C \u003d _____________________; T 2 \u003d t 1 + 273 ° C \u003d _____________________.

Täytä taulukko numero 2.

Putkessa olevan ilman absoluuttinen lämpötila ensimmäisessä tilassa

T 1 , TO

Putkessa olevan ilman absoluuttinen lämpötila toisessa tilassa

T 2 , TO

Lämpömittarin absoluuttinen instrumentaalivirhe

Δ ja T = ∆ ja t +273° C , TO

Absoluuttinen virhe lämpömittarin lukemassa

Δ noin T = ∆ noin t +273° C , TO

Maksimi absoluuttinen lämpömittarivirhe

ΔT = Δ ja T + Δ noin T,

Vastaanottaja

Täytä taulukko numero 3.

:

,

:

Suhteellinen mittausvirhesuhde :

,

Absoluuttisen suhteen mittausvirhe :

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ARVOSANA ___________

Näytä asiakirjan sisältö
"10clLR nro 4"

Päivämäärä__________ FI______________________________________________ luokka 10_____

Laboratoriotyö nro 4 aiheesta:

« JOHTIMIEN SARJA- JA RINNAKKAKYTKENNÖIDEN TUTKIMUS».

Tavoite: tarkista seuraavat yhteyssäännöt:

Laitteet : akku (4,5 V), kaksi johdinvastusta, ampeerimittari, volttimittari, reostaatti.

Työskentelyprosessi:

laite

Volttimittarin tarkkuusluokka (laitteessa),

K V

Volttimittarin mittausraja

(asteikolla),

U max , AT

Instrumentin jaon arvo

C , B

Absoluuttinen virhe

·

AT

Suhteellinen virhe

· 100 %

%

Volttimittari

Johtimien sarjaliitäntä.

( minä yleinen = __________), ( minä 1 = ___________), ( minä 2 =___________).

PÄÄTELMÄ: __________________________________________________ _

__________________________________________________ _

    Mittaa jännite volttimittarilla kahdesta osasta

vastukset (U yleinen ) ja jännite kunkin vastuksen päissä (U 1 , U 2 ).

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

PÄÄTELMÄ: ____________________________________________________________________________

    Ohmin lain käyttö (minä = U / R R = U / minä ), määrittää osan impedanssin (R yleinen )

koostuu kahdesta sarjaan kytketystä vastuksesta R 1 jaR 2 .

R 1 = U 1 / minä 1 = ____________________________, R 2 = U 2 / minä 2 = ___________________________.

R = R 1 + R 2 = ________________________________.

PÄÄTELMÄ:____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Työn tarkoitus: oppia mittaamaan rivimenetelmällä.

Mittaustyökalu tässä työssä on viivain. Voit helposti määrittää sen jaon hinnan. Tyypillisesti viivaimen jakoasteikko on 1 mm. Pienen esineen (esimerkiksi hirssinjyvän) tarkkaa kokoa on mahdotonta määrittää yksinkertaisella mittauksella viivaimen avulla.


Jos laitat vain viivaimen rakeen (katso kuva), voit sanoa, että sen halkaisija on yli 1 mm ja alle 2 mm. Tämä mittaus ei ole kovin tarkka. Tarkemman arvon saamiseksi voit käyttää toista työkalua (esimerkiksi jarrusatulaa

tai jopa mikrometri). Tehtävämme on saada tarkempi mittaus käyttämällä samaa viivainta. Voit tehdä tämän seuraavasti. Laitamme tietyn määrän jyviä viivaimen varrelle, jotta niiden väliin ei jää rakoja.

Joten mittaamme jyvän rivin pituuden. Jyvillä on sama halkaisija. Siksi jyvien halkaisijan saamiseksi on tarpeen jakaa rivin pituus sen ainesosissa olevien jyvien lukumäärällä.

27 mm: 25 kpl = 1,08 mm

Silmällä näkee, että rivin pituus on hieman yli 27 mm, joten sen voidaan katsoa olevan 27,5 mm. Sitten: 27,5 mm: 25 kpl = 1,1 mm

Jos ensimmäinen mittaus eroaa toisesta 0,5 millimetriä, tulos eroaa vain 0,02 (kaksi sadasosaa!) millimetriä. Viivaimella, jonka jakoarvo on 1 mm, mittaustulos on erittäin tarkka. Tätä kutsutaan rivimenetelmäksi.

Esimerkki työstä:


Laskelmat:

missä d on halkaisija

l - rivin pituus

n - hiukkasten lukumäärä rivissä