Механика (3 год обучения)

Задача «Коэффициент трения»

Имеется железный лист, прибитый к полу, легкий деревянный цилиндрический стержень (палка) и линейка. Разработайте способ определения коэффициента трения дерева о железо.

Цель: определить коэффициент трения.

Оборудование: железный лист, деревянный стержень (палка), линейка.

Решение: при некотором угле наклона α палка начнет скользить по желобу.

Это произойдет в тот момент, когда горизонтальная составляющая силы F, станет больше максимальной силы трения покоя.

Молекулярная физика. (4 год обучения)

Задача «Измерение атмосферного давления».

Предложите способ измерения атмосферного давления с помощью данного оборудования.

Цель: научиться измерять атмосферное давление.

Оборудование: стеклянная трубка с пробкой, резиновый шланг, воронка стек­лянная, линейка ученическая, метр демонстрационный, штатив лабораторный, вода.

Решение:

Примечание: для определения атмосферного давления можно осуществить изотермическое расширение воздуха, заключенного в стеклянной трубке между поверхностью воды и резиновой пробкой.

Выполнение работы.

Соединим стеклянную трубку и воронку резиновой труб­кой, укрепим её в штативе. (См. рис 1). Установим перемещением ворон­ки, уровень годы в стеклянной трубке на расстоянии X от ее верхнего конца, закроем трубку пробкой. Воздух, заключенный в трубке занимает объем V при атмосферном давлении Р.

При опускании воронки давление
воздуха в трубке уменьшится на
величину , где h - разность уровней воды в трубке и воронке, ρ - плотность воды, g – ускорение свободного падения (рис.2). Воздух, находящийся под пробкой, занимает новый объем V+ΔV. Процесс
расширения воздуха под пробкой можно считать изотермическим. Для изотермического процесса можно записать уравнение: PV=(P-ΔP)(V+ΔV)/ Bp этого уравнения атмосферное давление Р равно: .

Так как , V=LS и ΔV=S, где S - площадь поперечного сечения стек­лянной трубки, L - первоначальная длина столба воздуха, ΔL - изменение длины стол­бика воздуха, то Р=ρgh(L+ΔL)/ΔL.

Следовательно, для измерения атмосферного давления необходимо измерить первоначальную длину L столба воздуха в трубке при одинаковой высоте уровней воды: в трубке и воронке, длину L+ΔL столба воздуха в трубке после опускания воронки и разность h высот уровней воды в трубке и воронке во втором опыте.

Оптика (5 год обучения)

Задача «Скорость света»

Определить скорость света в воде, приняв скорость света в воздухе с=3·10⁸ом/с.

Цель: предложить способ для расчета скорости света (в воде).

Оборудование: стакан с водой, бумага, источник света (свеча или лампа накали­вания), линейка, карандаш.

Решение:

Заполним наполовину стакан водой и оклеим его по периметру бума­гой, в которой вырезана узкая щель вдоль образующей стакана. На некотором рас­стоянии расположим источник света S так, чтобы он, центр стакана О и изображение источника В лежали на одной прямой. Очевидно, что |АО| = |ОВ| = г. Повернем стакан на некоторый угол. При этом луч света, исходящий из источника S, проходит в стакане над поверхностью воды по направлению SAD. Точка D - изображение щели на ста­кане над поверхностью воды (помечаем ее карандашом). Луч света, проходящий внутри стакана через слой жидкости, преломляется и дает изображение щели в точке К. Из рисунка видно, что угол α является углом падения, угол β - углом преломления.

На основании закона преломления имеем: , ADB=АКB = 90° (углы опираются на диаметр). Из ΔАDВ находим, что BD= АВ sinα=2r sinα, т.е. sinα= .

Из ΔАКВ получаем: sinα= Тогда и, наконец, , т. е., .

Таким образом, определение скорости света в воде сводится к определению рас­стояний ВК и ВD, т. е. смещений изображений щели по сравнению с первоначальным положением. Эти расстояния легко определить с помощью линейки.

Информация о педагоге