Десять экспериментальных заданий с линейкой

Учебный физический эксперимент – один из важнейших компонентов обучения физике. С его помощью и на его основе реализуется диалектический путь познания истины: “От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике”. Он выступает, с одной стороны, как источник первоначальных знаний, а с другой – как критерий истинности наших представлений о природе; он – средство, иллюстрирующее открытые человеком физические закономерности, и средство, помогающее понять устройство технических установок; он облегчает формирование научных представлений и вместе с тем обеспечивает отработку умений.

В своей практике я широко использую кратковременные экспериментальные работы. Провожу их на всех этапах урока, индивидуально и фронтально. Предлагаю несколько экспериментальных заданий, в которых используется один измерительный прибор – линейка.

Задание 1

Можно сформулировать по-другому “С помощью линейки определить массу воздуха в кабинете.

Для этого необходимо найти линейные размеры физкабинета, найти в таблице плотность воздуха и вычислить массу воздуха m по формуле m = ·l·d·h.

Задание 2

Взять мензурку, налить в нее воду, измерить линейкой высоту столба жидкости h и по формуле Р = ·g·h рассчитать давление этого столба жидкости на дно сосуда.

Линейкой “измерить” внутреннюю энергию куска угля прямоугольной формы

Измерить линейные размеры куска угля, по формуле V=l·d·h найти объем.

По таблице определить плотность угля, используя формулу m=·V найти массу угля. По таблице найти теплоту сгорания топлива (угля) q и посчитать по формуле Q=m·q, какое количество внутренней энергии выделит уголь во время сгорания.

Линейкой “определить” время падения шарика с лабораторного стола

Измерить линейкой высоту стола, используя формулу для расчета высоты свободного падения тела и из нее определить время t= . Полученный результат можно проверить с помощью секундомера.

Линейкой “определить” начальную скорость свободно падающего тела

Положим резинку на край стола. Щелчком приведем ее в движение в горизонтальном направлении и заметим место, в котором резинка достигает пола. Измерим высоту стола и расстояние до точки падения резинки на полу. Так как горизонтальная составляющая скорости во время движения не изменилась, поэтому находим ее по формуле .

Зная высоту падения, из формулы находим время t= .

Следовательно, начальная скорость равна

Линейкой “измерить” жесткость пружины

Возьмем пружину и подвесим к пружине тело (например калориметрический цилиндр), на пружину будет действовать сила равная . Кроме того пружина деформируется и возникает сила упругости , которая по величине будет равна весу тела. Измеряем линейкой удлинение пружины и, используя закон Гука, определяем по формуле жесткость пружины.

Определить с помощью линейки коэффициент трения

Под линейку подложить брусок и сделать из нее наклонную плоскость. У нижней части наклонной плоскости ровным слоем насыпать песок. Удерживая шарик на вершине наклонной плоскости, измерить его высоту над столом и вычислить потенциальную энергию по формуле . Отпустить шарик, он скатится и затормозится в песке. Его энергия перейдет в работу по преодолению силы трения на тормозном пути . По закону сохранения энергии имеем откуда . Если измерить линейкой длину наклонной плоскости, то легко рассчитать коэффициент трения .

Определить с помощью линейки число молекул в теле

Для работы использую алюминиевый брусок из набора для определения плотности вещества. Измеряем линейные размеры бруска и рассчитываем его объем и массу. По таблице Менделеева находим молярную массу алюминия и вычисляем массу одной молекулы по формуле . Количество молекул определяем, разделив массу вещества на массу одной молекулы .

Узнать, используя линейку, удельное сопротивление материала, из которого выполнена обмотка реостата

Измеряем линейкой часть обмотки лабораторного реостата, состоящую из 10 витков. Разделив полученное число на 10, определим толщину проволоки, то есть ее диаметр. Площадь поперечного сечения проволоки найдем по формуле . Измерим линейкой диаметр витка проволоки обмотки, по формуле найдем длину витка . Используя формулу ,определим удельное сопротивление проводника.

Линейкой определить длину световой волны

Используем прибор для определения длины световой волны, состоящий из дифракционной решетки с известным периодом и линейки. На линейке располагается черный экран с узкой вертикальной щелью посредине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света, то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры. Длина волны определяется по формуле

Так как углы под которыми наблюдаются максимумы 1 и 2 порядков не превышают 5 градусов, то можно вместо синусов углов использовать их тангенсы .

Окончательная формула для определения длины волны имеет вид .