Фізика 16.07.2014 09:47

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  1

ПОБУДОВА ДОВІРЧОГО ІНТЕРВАЛУ ВИМІРЬВАНЬ НА ПРИКЛАДІ ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОРЕННЯ ВІЛЬНОГО ПАДІННЯ.

 

        Мета роботи -  навчитися на практиці визначати прискорення вільного падіння, познайомитися з видами похибок які виникають під час  вимірювання, побудувати довірчій інтервал для дійсного значення вимірювальної величини.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. Виміряти довжину нитки математичного маятника відповідною точністю.

1. Виміряти величини, потрібні для визначення періоду коливань математичного маятника з точністю, яку допускають вимірювальний прилад. (Для вимірювання періоду коливань скористатися формулою ).

1. Провести вимірювання 10 разів. Результати вимірювання занести до таблиці.

№ досліду	Параметри тіла
	довжина l, м	, м	T, c	, c
1.
…
10.
середні значення

4. Обчислити середні значення для 5 перших значень виміряних величин.

4. Обчислити абсолютні відхилення виміряних величин від середніх значень.

4. Обчислити середнє значення прискорення вільного падіння: .

4. Обчислити середню відносну похибку скориставшись таблицею похибок.

4. Обчислити  середню абсолютну похибку: .

4. Записати довірчій інтервал для вимірювальної величини у вигляді:

 

10.  Пояснити отриманий результат.

10. Повторити пп. 4 – 10 для всіх 10 значень виміряних величин.

10. Порівняти отримані результати. Зробити висновок.

 

(При обчисленні похибки залишають дві значущі цифри, якщо це 1 чи 2, або 1 значущу цифру. якщо вона дорівнює 3 та більше. При обчислення середнього значення залишають стільки значущих цифр, скільки їх міститься у похибці, порядок середнього значення не повинен перевищувати порядок похибки).

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  2

ДОДАВАННЯ ПОВЗДОВЖНИХ ТА ПОПЕРЕЧНИХ КОЛИВАНЬ.

Мета роботи - навчитися визначати рівняння коливань, що виникають при додаванні поперечних та повздовжніх коливань, будувати векторну діаграму амплітуд, графічно відображувати отримані

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1.Нехай амплітуди та фази двох повздовжніх коливань визначаються за співвідношенням: ,  , ,  де - порядковий номер студента в групі. Необхідно:

1.1. Побудувати графіки коливань  та  на одному малюнку.

1.2. Знайти результуючу амплітуду та фазу коливань, отриманих при додаванні двох повздовжніх коливань за відомими формулами.

1.3. Побудувати векторну діаграму амплітуд, визначити отримане графічне значення результуючої амплітуди та порівняти з розрахованим.

1.4. Проаналізувати векторну діаграму амплітуд: при якому співвідношенні між фазами коливань результуюча амплітуда буде максимальною; при якій умові відбувається взаємне погашення коливань (якщо це можливо)?

1.5. Побудувати графік результуючих коливань на одному рисунку з початковими.

2. Нехай амплітуди та фази двох поперечних коливань визначаються за співвідношенням: ,  , ,  де - порядковий номер студента в групі. Необхідно:

2.1 Записати рівняння гармонічних коливань:  та .

2.2. Записати рівняння отримане при додаванні двох поперечних коливань.

2.3. Проаналізувати отриманий розв'язок згідно з співвідношеннями фаз початкових коливань.

2.4. Побудувати графіки отриманих коливань для випадків: , , .

2.5. Що відбудеться з результуючими коливання при різних частотах взаємно перпендикулярних коливань?

2.6. Зробити висновок .

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  3

ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ.

 

       Мета роботи - вивчити основні закономірності в електричному полі і

                        графічне зображення полів.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. Дослідження поля одного точкового заряду.

 1.1 У розділі «Електромагнетизм» обрати модель «Електричне поле точкових зарядів»

 1.2 На панелі «Конфігурація» вибрати опцію «один заряд», підвівши курсор та натиснувши  на ліву клавішу миші.

1.3  Установити значення заряду   залежно від номера робочого місця:

      

Номер робоч. місця	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
, мкКл	-3	4	5	-2	-4	-3	2	4	-5	3	-4	5
	5	4	3	5	3	4	3	5	4	4	3	5

 

1.4  На екрані вибрати опції: спочатку «силові лінії», потім «еквіпотенціальні поверхні». Вибрати одночасно обидві опції.

 1.5 Підводячи курсор до всіх доступних еквіпотенціальних поверхонь, виміряти  та , де  - номер еквіпотенціальної поверхні, рахуючи від заряду. Отримані данні занести до таблиці

             

1.
2.
…

 

1.6 Визначити значення радіусу еквіпотенціальних поверхонь за наближеною формулою , отримані розрахунки занести до таблиці.

1.7  Зробити висновок.

             

2. Дослідження поля двох точкових зарядів.

2.1   На панелі «Конфігурація» вибрати опцію «два заряд», підвівши курсор та натиснувши  на ліву клавішу миші.

2.2  Установити значення заряду   як в п 1.3, та відстань .

            2.3  Установити значення заряду = ,  замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно  форми еквіпотенціальних поверхонь.

     2.4 Для випадку =  міняти відстань між зарядами. Зробити висновок стосовно густини силових ліній та радіусу еквіпотенціальних поверхонь.

            2.5 Установити значення заряду = -  ,  замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форми еквіпотенціальних поверхонь.

2.6 Установити значення заряду > ,  замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форми еквіпотенціальних поверхонь.

2.7    Встановити на екрані параметри: =5 мкКл, =5 м, =5мкКл. Рухаючи курсор вздовж лінії, яка з’єднує заряди, спостерігати як міняється значення напруженості і потенціалу. Знайти точку де напруженість або (і) потенціал дорівнює нулю. Пояснити.

            2.8 Встановити значення =3мкКл  =5 м, =5мкКл і повторити дії з

            пп 2.7. Зробити висновок.

            2.9 Встановити значення = - 3мкКл =5 м, =5мкКл і повторити дії з 

            пп 2.7. Зробити висновок.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  4

ВИВЧЕННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ПРОВІДНИКА ЗІ СТРУМОМ.

 

        Мета роботи -  вивчити закон Біо – Саварра – Лапласа. Експериментально перевірити основні закономірності магнітного поля прямолінійного провідника зі струмом.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1. 1.        У меню розділу «Електродинаміка» обрати модель «Магнітне поле провідника зі струмом».
2. 2.        За номером робочого місця обрати відстань від провідника:

 

номер робочого місця	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
м	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1	0,12	0,13	0,55	0,75

1. 3.        Підвести курсор до заданої точки і клацнути кнопкою миші.
2. 4.        Змінюючи силу струму, відповідно до  таблиці, заповнити значення індукції магнітного поля.

	20	15	10	5	0	-5	-10	-15	-20
Тл
С

1. 5.        Побудувати графік залежності . Впевнитися, що залежність лінійна. Зробити висновок.
2. 6.        Розрахувати циркуляцію вектора В усіх дослідах   і побудувати графік  функції . За тангенсом кута нахилу графіка розрахувати значення  . Порівняти з табличним, зробити висновок.
3. 7.        Встановити певне значення сили струму (відповідно до номера робочого місця)

номер робочого місця	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
А	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	15	5

9. Обираючи певну точку поля, записати виміряне значення вектора індукції поля. Заповнити таблицю.

Тл
С

10. Побудувати графік залежності    .

Зробити висновок .

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  5

РАМКА ЗІ СТРУМОМ В МАГНІТНОМУ ПОЛІ.

 

        Мета роботи - дослідити залежність моменту сил, що діють  на рамку зі струмом, яка розміщена в зовнішньому магнітному полі.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1. У меню розділу «Електродинаміка» обрати модель «рамка с током в магнитном поле».

1. Встановити значення індукції магнітного поля та кута залежно від номеру варіанту:

№ варіанту	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
В, Тл	-0,2	-0,15	-0,1	-0,05	0,05	0,1	0,15	0,2	01	0,15
S, 10-2м2	0,95	0,77	0,45	0,66	1,3	1,45	1,27	0,98	1,2	1,4
, 0	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65

(значення площі рамки встановлюємо за допомогою миші, клацнувши на одну зі сторін рамки і розтягуючи її чи стискаючи до потрібного значення)

3. Змінюючи площу рамки встановити залежність моменту сил від площі рамки. Заповнити таблицю:

№ досліду	1	2	…	10
S, 10-2м2
М, 10-3Н м

 

4. Зобразити залежність графічно. Зробити висновок, що до залежності моменту сил від площі рамки.

4. Змінюючи індукцію магнітного поля  встановити залежність моменту сил від величини поля. Заповнити таблицю:

№ досліду	1	2	…	8
В, Тл
М, 10-3Н м

 

6. Зобразити залежність графічно. Зробити висновок, що до залежності моменту сил від величини поля.

6. Змінюючи кут встановити залежність моменту сил від кута. Заповнити таблицю:

№ досліду	1	2	…	10
, 0
М, 10-3Н м

 

8. Зобразити залежність графічно. Зробити висновок, що до залежності моменту сил від розташування рамки в магнітному полі. Зазначити при якому значення момент сил набуває максимального, мінімального значення.

Зробити висновок по роботі.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  6

ВИВЧЕННЯ ІНДУКТИВНОСТІ СОЛЕНОЇДА.

 

    Мета роботи -  вивчити поле соленоїда, експериментально визначити індуктивність соленоїда.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. В меню розділу «Електрика і магнетизм» обрати модель «Магнітне поле соленоїда».

1. Установити значення струму в соленоїді згідно таблиці

Номер варіанта	1	2	3	4	5	6	7	8
І, А	20	15	10	5	-5	-10	-15	-20
х, см	10	-10	5	-5	2,5	-2,5	7,5	-7,5

 

3. Ознайомитися з розподілом поля у просторі. Розглянути випадки «залізні ошурки» та «силові лінії». Замалювати у звіт. Зробити висновок.

3. Перевірити правило «правого гвинта» для двох точок поля при  та . Для вибору точки поля підвести курсор до потрібного моменту і клацнути мишкою. Замалювати схему для обох випадків. Зробити висновок.

3.  Змінити струм на зворотній, повторити пункт 4.

3. Вибрати точку в полі відповідно до таблиці п. 2. Зняти залежність індукції в цій точці від сили струму. Результат занести до таблиці:

І, А	20	15	10	5	0	-5	-10	-15	-20
Всол

Побудувати графік залежності . Зробити висновок.

7. Установити струм відповідно до варіанту в п. 2. Зняти залежність індукції поля від координати. результати занести до таблиці:

Номер досліду	1	2	…	19	20
хі, см
Вісол, млТл

Побудувати графік залежності  . Зробити висновок.

8. За даними на екрані розрахуйте індуктивність соленоїда за формулою:

       , де   - площа зображення  на малюнку.

9. Зробити висновок по всій роботі.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  7

ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ РУХУ ЗАРЯДІВ В ЕЛЕКТРОМАГНІТНОМУ ПОЛІ.

 

    Мета роботи - експериментально дослідити дію магнітного поля на заряд, що рухається.

 

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. Вивчення дії сили Лоренца.

1.1. Встановити швидкість частинки відповідно до варіанта завдання (табл. 1) і розрахувати проекції швидкості  та . Для цього підвести курсор до клавіші «Выбор» і клацнути кнопкою мишки, далі підвести курсор до покажчика шкали , натиснути ліву клавішу мишки і рухати шкалу до потрібного положення. Аналогічно встановити .

Таблиця 1

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	8	8,5	9	9,5	10	10,5	11	11,2	8	9,5
рад
	-2,0	-1,9	-1,8	-1,7	1,7	1.8	1,9	2,0	1,8	1,7

 

1.2. Встановити значення індукції .

1.3. Клацнути клавішею мишки на клавіші «Старт» і повторним натисканням зупинити процес після двох – трьох витків спіралі.

1.4. Замалювати траєкторію руху частинки.

1.5. Встановити значення індукції  і повторити п. 1.3 – 1.4.

1.6. Пункти 1.2 – 1.4 повторити для ,  та , .

1.7. Зробити висновок про знак заряду (використати правило лівої руки).

2. Визначення параметрів траєкторії.

2.1. Встановити значення швидкості і індукції відповідно до варіантів завдань табл. 1.

2.2. Запустити процес, клацнувши мишкою на кнопці «Старт» і зупинити його через один виток спіралі. Результати вимірів занести в таблицю.

Параметр	Номер вимірювання, і					Середнє значення
	1	2	3	4	5
R, см
t, с
T, с
h, м
,

 

Формули для розрахунків:  , , .

2.3. Пункт 2.2 повторити 5 разів.

2.4. Зробити висновок (порівняти з питомим зарядом електрона).

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  8

КІЛЬЦЯ НЬЮТОНА.

 

       Мета роботи - вивчити явище інтерференції на прикладі кілець Ньютона, визначити залежність між радіусом кривини лінзи та радіусом кілець Ньютона.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результати .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. В розділлі «Моделі» обрати опцію «Кольца Ньютона».

1. Пояснити, що називається кільцями Ньютона. Записати формулу для визначення радіусу темного кільця.

1. Встановити значення радіусу кривини та . Для різних довжин хвиль (для всіх 7 кольорів видимого світла) записати отримане значення радіусу кілець Ньютона.

1. Змінивши радіус кривини лінзи повторити дослід.

1. Результати занести до таблиці.

 

	фіолет. обл.	синя обл.	блак. обл.	зелен. обл.	жовта. обл.	жовтогар. обл..	червона обл.
50 см +№
80 см +№
120 см +№
150 см +№
170 см +№

 

6. За результатами заповненої таблиці зробити висновок про залежність радіусу кривини лінзи та радіусу кілець Ньютона для певного кольору.

6. За результатами заповненої таблиці зробити висновок про залежність радіусу кривини та радіусу кілець Ньютона для різних кольорів видимого спектру (залежність від довжини хвилі).

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  9

ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА ДИФРАКЦІЇ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ДИФРАКЦІЙНОЇ РЕШІТКИ.

 

        Мета роботи – визначити сталу дифракційної решітки, роздільну здатність та дисперсію дифракційної решітки.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. Визначення сталої дифракційної решітки.

1.1    Зібрати установку для спостереження явища дифракції.

1.2    Спрямувати випромінювання джерела світла на дифракційну решітку й отримати на екрані дифракційну картину.

1.3    Виміряти на екрані за шкалою відлік, який відповідає першому максимуму праворуч і ліворуч від нульового для червоного та фіолетового кольорів.

1.4    Аналогічно виміряти на екрані за шкалою відлік, який відповідає другому  максимуму праворуч і ліворуч від нульового. Результати занести до таблиці 1.

	Лівий відлік	Правий відлік	, м	Відст. до екрану	Стала дифракційної решітки
					,м	, м	, м	,%
1 чер
1 фіол
2 чер
2 фіол

 

1.5    Відстань між дифракційними максимумами  визначається як сума правого і лівого відліків відповідно для максимумів кожного порядку.

1.6    Визначити сталу дифракційної решітки за формулою:

                                               

1.7    Обчислити середнє значення,  абсолютну і відносну похибку:                                            ,   , ,

1.8    Відповідь записати у вигляді: 

1.9    Порівняйте отриманий результат з дійсним значення періоду дифракційної решітки. Зробіть висновок.

 

2. Визначення кутової дисперсії та роздільної здатності дифракційної решітки.

2.1    Використовуючи дані попередньої таблиці обчислити кутову дисперсію за формулою:  .

2.2    Визначивши ширину дифракційної решітки  і за формулою обчислити роздільну здатність для двох порядків: . Дані вимірювань та обчислень занести до таблиці:

	Ширина дифракційної решітки, , м	Стала дифракційної решітки, , м	Кількість штрихів решітки,	Роздільна здатність дифракційної решітки,	Кутова дисперсія,
1
2

Зробити висновок.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  10

ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ЗОВНІШНЬОГО ФОТОЕФЕКТУ

 

Мета роботи – вивчити закони зовнішнього фотоефекту, визначити роботу виходу електрону та червону межу фотоефекту для речовини фотокатода, визначити сталу Планка.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1. 1.       Визначення залежності фотоструму насичення від освітленостіфотокатода Р та перевірка першого закону фотоефекту.

1.1.Установити максимальне значення напруги .

1.2.Установити значення , визначити фотострум при значеннях Р від 0 до 1,0 мВт із кроком 0,2 мВт.

1.3.Повторити вимірювання для довжин хвиль:  і .

1.4.Занести здобуті значення фотоструму до таблиці  1

Р, мВт		0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
І, мА

 

1.5. Використовуючи дані таблиці, побудувати графік залежності фотоструму насичення від освітленості фотокатода при різних довжинах хвиль.

1.6. Проаналізувати отриманий графік та зробити висновок.

2. Визначення червоної межі зовнішнього фотоефекту.

2.1. Задати значення потужності   та напруги .

2.2. Змінюючи довжину хвилі світла, визначити таке її значення, при якому фотострум дорівнює нулю.

2.3. Повторити пункт 2.2 при різних значеннях потужності та напруги.

Отримані данні занести до таблиці  2:

Р, мВт	U, B	,нм

 

       3.  Визначення залежності затримувального потенціалу від частоти світла.

3.1. Установити значення .

3.2. Установити значення . Змінюючи різницю потенціалів, визначити значення затримувального  потенціалу.

3.3. Повторити дослід з пункту 3.2 змінюючи довжину хвилі із кроком 20 нм до .

3.4. Занести значення затримувального потенціалу  до таблиці

,нм
,Гц
U0, B

 

3.5. Використовуючи дані таблиці 3 для кожної довжини хвилі світла обчислити частоту . Занести отримані дані до таблиці 3.

3.6. Використовуючи дані таблиці 3 побудувати графік залежності затримуючого потенціалу від частоти світла.

3.7. За цим графіком  за допомогою формули   розрахувати значення сталої Планка. Порівняйте його з відомим значенням сталої.

3.8. За отриманим графіком залежності затримувального потенціалу від частоти світла, за допомогою формули   знайти значення роботи виходу фотокатода. Записати отримане значення як .

3.9. Використовуючи дані таблиці 2 обчислити для кожного досліду значення .

3.10. Визначити за отриманим графіком залежності затримувального потенціалу від частоти світла  визначити  . Записати це значення та обчислити роботу виходу .

3.11. Порівняти здобуті значення , , . Зробити висновок.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  11

ВИВЧЕННЯ ЕФЕКТУ КОМПТОНА.

       Мета роботи: дослідити залежність довжини хвилі розсіяного   випромінювання від кута розсіяння, визначити залежність  інтенсивності падаючого та розсіяного випромінювання.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 

1. Відкрити модель «Комптоновское рассеяние».

1. Обрати довільне значення довжини падаючої хвилі. Встановлюючи значення кута (30⁰ + N) записати отримані значення довжин хвиль падаючої та розсіяної, імпульсу електрону. Для кожного значення розсіяного кута замалювати векторну діаграму імпульсів, графік залежності інтенсивності від довжин хвиль та проаналізувати малюнок досліду. Провести 7 – 8 вимірювань. Зробити висновок.

1. Для одного з дослідів перевірити розрахунками виконання закону збереження імпульсу.

1. Встановити значення кута (90⁰ + N). Змінюючи  довжину хвилі від

(30 пм + N) (виконати 8 вимірювань) записати відповідні значення довжин розсіяної хвилі. Проаналізувати отримані дані та графік зміни інтенсивності, зробити висновок.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №  12

ВИВЧЕННЯ СПЕКТРУ АТОМУ ВОДНЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ СТАЛОЇ РІДБЕРГА.

 

        Мета роботи -  перевірити на практиці постулати Бора, дослідити спектру атому водню визначити сталу Ридберга.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1. 1.       Ознайомитися з програмою «Открытая фізика» та будовою вікна для виконання лабораторної роботи.
2. 2.       Помістити електрон в основний стан, тобто стан в якому він рухається по найближчій до ядра орбіті ( )
3. 3.       Підвівши мишу до орбіти 2 натиснути на кнопку миші, таким чином електрон переходить у збуджений стан, поглинаючи квант з довжиною хвилі  . Записати отримане значення. Навести миш на орбіту 1 і, натиснувши на клавішу миші, повернути електрон в основний стан. Записати відповідне значення . Порівняти отримані значення.
4. 4.       Аналогічно визначити довжини хвиль, які відповідають переходам: , , , , , , , . Записати відповідні довжини хвиль.
5. 5.       Провести аналогічні вимірювання для переходів: , , , , , , , , , .
6. 6.       На горизонтальній вісі відкласти отримані значення довжин хвиль і зобразити положення спектральних ліній вертикальними лініями однакової висоти (див. малюнок у вікні програми).
7. 7.       Позначити на графіку спектральні серії, пояснити розміщення спектральних ліній у спектрі.
8. 8.       Для кожного з отриманих значень довжин хвиль розрахувати сталу Ридберга, застосовуючи формулу Бальмера – Рітца: , де   - номер рівня на який переходить електрон,  - номер рівня з якого переходить електрон.
9. 9.       Обчислити середнє арифметичне  значення здобутих значень сталої Ридберга. Порівняти отримане середнє значення з табличним значенням 

Зробити висновки.

5.  ПЛАНИ КОНТАКТНИХ ЗАНЯТЬ ДЛЯ СТУДЕНТІВ ЗАОЧНОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ

 

Контактне заняття № 1

Тема 1. Вступ.

Мета заняття - набути знання про фундаментальний характер фізики та структуру її основних розділів, про зміну природньонаукових парадигм в історичному розвитку фізики, методи наукового пізнання, моделях, що застосовуються в різних розділах фізики, про основні методи проведення фізичних досліджень.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; вміння переходити від розрізнених теорій до узагальненої теорії.

Використання інноваційних технологій: інформаційна лекція, семінар – розгорнута бесіда.

Питання

1. Наукове пізнання світу та природознавство.

2. Математика, як універсальна мова природи.

3. Просторова та часова шкали у природі.

4. Ієрархія об’єктів в природі.

5. Роль моделей в процесі пізнання матеріального світу.

5.  Фундаментальні фізичні моделі об’єктів.

5. Розділи фізики.

5. Принцип мінімуму (економії) енергії.

5. Зв’язані стани.

5. Атомно – молекулярна будова речовини.

5. Будова атомів та атомних ядер.

[1; 4]

 

 

Контактне заняття № 2

Тема 2. Класична механіка.

Мета заняття – засвоїти основні поняття та закони кінематики та динаміки поступального та обертального руху.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція; семінар розв’язування вправ.

 

Питання

1. Границі застосування класичної механіки.

1. Дві фундаментальні моделі матерії: корпускулярна та континуальна.

1. Основні моделі класичної механіки.

1. Основні види руху.

1. Основні характеристики руху. Кінематичні характеристики обертального руху.

1. Основна задача кінематики.

1. Універсальні динамічні характеристики.

1. Основний закон динаміки матеріальної точки.

1. Основний закон динаміки обертального руху твердого тіла відносно осі.

1. Закон збереження імпульсу та моменту імпульсу.

1. Порівняльні характеристики поступального та обертального руху.

1. Робота і потужність.

1. Енергія, потенціальна та кінетична енергія.

1. Закон збереження.

1. Зв'язок законів збереження з симетрією простору і часу.

1. Хвильові та коливальні процеси: гармонічні коливання, рівняння плоскої біжучої хвилі.

 [1; 2; 3; 4]

Вправи.

Задача 1. Залежність пройденого тілом шляху від часу задається рівнянням , де А=6м, В=3 м/с, С=2 м/с². Знайти залежність швидкості від часу, відстань, швидкість та прискорення через 3 с після початку руху.

Задача 2. Колесо радіусом 0,1 м обертається так, що залежність кута повороту радіуса колеса від часу задається рівнянням: , де В=2 рад/с, С=1рад/с³. Для точок, що лежать на ободі колеса знайдіть через 2 с після початку руху кутову та лінійну швидкості.

Задача 3.З вежі висотою 25 м горизонтально кинутий камінь з початковою швидкістю 15 м/с. Знайти час руху каменя .

Задача 4. Диск вагою 10 Н та діаметром 60 см обертається навколо вісі, що проходить через його центр перпендикулярно його площині, роблячи 20 об/с. Яку роботу треба здійснити, щоб зупинити диск?

Задача 5. Снаряд масою 10 кг мав швидкість 200 м/с в верхній точці траєкторії. В цій точці він розірвався на дві частини. Менша масою 3 кг отримала швидкість 400 м/с в попередньому напрямку. Визначити швидкість другої частини снаряду.

 

Контактне заняття № 3

 

Тема 3. Макросистеми.

Мета заняття - вивчити основні закономірності теплового руху молекул, розподіл молекул за швидкостями, термодинамічні та статистичні методи вивчення макросистем, приклади розподілу частинок за станами..

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розвязувааня вправ та проблемних задач.

 

Питання

1. Число Лошмідта.

1. Приклад Шредінгера.

1. Термодинамічні та статистичні методи вивчення макросистем.

1. Статистичний метод опису макросистем.

1. Класична та квантова статистики.

1. Приклади розподілу частинок за станами в різних статистиках.

1. Ідеальний газ.

1. Молекулярно – кінетичне  трактування температури та тиску.

1. Рівняння стану ідеального газу.

1. Реальні гази.

 [1; 2; 4]

Вправи

Завдання 1.    У балоні ємністю 15 л  міститься 7 г азоту та 4,5 г водню. Температура 270С. Визначити тиск суміші.

Завдання 2.    За якої температури молекули гелію мають таку саму середню квадратичну швидкість, як і молекули водню за температури 150С?

Завдання 3.    У закритій посудині ємністю 3 м3 знаходяться 1.4 кг азоту та 2 кг гелію. Визначте парціальний тиск гелію, якщо парціальний тиск азоту становить 1,3 атм.

Завдання 4. Колба ємністю 4 л містить 0,6 кг водню під тиском 2 атм. Визначте середню квадратичну швидкість молекул газу.

Завдання 5. Який тиск здійснює газ на стінки посудини, якщо в кожному кубічному сантиметрі об’єму, зайнятому газом, міститься 1 мрд молекул, а температура газу становить 300 К?

 

Контактне заняття № 4.

 

Тема 3. Макросистеми.

Мета заняття - вивчення початків термодинаміки, термодинамічних функцій, що характеризують стани системи, нерівноважної термодинаміки.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розв’язування вправ

Питання

1. Термодинаміка.

1. 2.      Внутрішня енергія. 
2. 3.      Робота газу. Перший початок термодинаміки.
3. 4.      Теплоємність.
4. 5.      Другий початок термодинаміки.
5. 6.      Ентропія.
6. 7.      Статистичне трактування ентропії та другого початку термодинаміки. 
7. 8.      Ентропія і суспільство.

[1; 2; 4]

Вправи.

Завдання 1. Аргон за тиску 0,8 атм змінив об’єм з 1 л  до 2 л. Як змінилася величина внутрішньої енергії, якщо розширення газу було ізобаричним?

Завдання 2. Виконуючи цикл Карно, газ отримав від нагрівача 4190 Дж тепла й виконав роботу в 1245 Дж. Температура холодильника 0⁰С. Визначити температуру нагрівача та ККД циклу.

Завдання 3. За ізобаричного розширення 2 г гелію об’єм зменшився в 10 разів. Яка зміна ентропії?

Завдання 4. Чому дорівнюватиме зміна ентропії за ізотермічного розширення 10 г кисню від об’єму 25 л до об’єму 100 л?

Завдання 5. Якою буде питома теплоємність при сталому тиску та сталому об’ємі деякого двоатомного газу, якщо його густина за нормальних умов становить 1,43 кг/м³?

 

Контактне заняття 5

.

Тема 4. Електромагнетизм.

 

Мета заняття -  навчитися визначати характеристики полів, що створюються неідеальними джерелами (реальними зарядами та провідниками зі струмами різних форм),вивчення законів Ома для однорідної та неоднорідної ділянок кола

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розв’язування вправ.

 

Питання

 

1. 1.     Електричні заряди. Властивості електричних зарядів.
2. 2.     Силова дія електричних та магнітних полів.Графічне представлення електричних та магнітних полів.
3. 3.     Потенціальний характер електростатичного поля.
4. 4.     Розрахунок електричних полів. Принцип суперпозиції.
5. 5.     Вихровий характер магнітного поля.
6. 6.     Теорема Гаусса для електричних полів та  магнітних полів.
7. 7.     Постійний електричний струм.
8. 8.     Закони постійного електричного струму. 
9. 9.     Закон Ома в диференціальній формі.
10. 10.                Закон Ома для неоднорідної ділянки кола.

[1; 2; 4]

Вправи

Завдання 1. Точкові заряди -20 мкКл і 10 мкКл знаходяться на відстані 5 см один від одного . Визначити напруженість поля в точці , що знаходиться на відстані 3 см від першого заряду та 6 см від другого заряду . Яка сила буде діяти в цій точці на заряд 1 мкКл ?

Завдання 2.  Дві кульки однакової ваги та розмірів підвішені на нитки так , що їх поверхні дотикаються . Після того як кулькам надали заряди по 4·10^-7 Кл вони відштовхнулися і розійшлися на кут 60º. Знайти масу кульок . Довжина нитки 20 см .

Завдання 3. Знайти роботу по переміщенню заряду 10 нКл з точки 1 в точку 2 , які знаходяться між двома паралельними різнойменно зарядженими пластинами з поверхневою густиною заряду 0,4 мкКл/м² , відстань між пластинами 3 см .

Завдання 4. Зовнішнє коло, що споживає потужність 100 Вт, підключено до батареї з ерс 80 В та внутрішнім опором 5 Ом. Визначити силу струму в колі, напругу на зовнішньому колі та її опір.

Завдання 5. Скільки кіловат – годин електричної енергії потрібно витратити. Щоб отримати 1 кг електролітичної міді, якщо напруга на затискачах ванни дорівнює 6В? Мідь двохвалентна.

Завдання 6.  В однорідне електричне поле напруженістю 200 В/м влітає вздовж силової лінії електрон зі швидкістю 2Мм/с. Визначити відстань, яку пройде електрон до точки, в якій його швидкість буде дорівнювати половині від початкової.

Завдання 7. Сила струму в металевому провіднику дорівнює 0,8 А, переріз провідника 4 мм². Вважаючи, що в кожному кубічному сантиметрі металу міститься   вільних електронів, визначити середню швидкість їх упорядкованого руху.

Завдання 8. Нескінченно довга прямолінійна нитка несе заряд рівномірно розподілений по всій її довжині. Обчислити лінійну густину заряду, якщо напруженість поля на відстані 0,5 м від проволоки дорівнює 200 В/м.

Завдання 9. В центрі сфери радіусом 20- см знаходиться точковий заряд 10 нКл. Визначити потік вектора напруженості через частину сферичної поверхні площею 20 см².

Завдання 10.  Плоский повітряний конденсатор з електроємністю 1,11 нФ зарядили до різниці потенціалів  300 В. Після відключення від джерела відстань між пластинами збільшили в 5 разів. Визначити різницю потенціалів на обкладках конденсатора після того, як хїх розсунули та роботу зовнішніх сил по їх розсуненню.

 

Контактне заняття 6.

 

Тема 4. Електромагнетизм.

 

Мета заняття - вивчення співвідношень між електричним та магнітним полями, закономірностей електромагнітних коливань та електромагнітних хвиль, явищ, що пояснюються хвильовими властивостями електромагнітного випромінювання.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розв’язування вправ.

 

Питання

1. 1.     Робота в електричних та магнітних полях.
2. 2.     Явище електромагнітної індукції.
3. 3.     Рівняння Максвелла.
4. 5.     Електромагнітне випромінювання
5. 6.     Оптика. Наближення геометричної оптики (закони відбивання та заломлення)
6. 7.     Наближення хвильової оптики (інтерференція, дифракція).
7. 8.     Наближення квантової оптики

4.     Електромагнітні хвилі.

[1; 2; 4]

Вправи

Завдання 1.  Замкнута коротко котушка, що має опір 2 Ом, містить 100 витків площею 5 см² кожний, знаходиться між полюсами магніту в магнітному полі з напруженістю 9600 А/м. Площина витків котушки перпендикулярна до ліній індукції поля. Яка кількість електрики протече по котушці, якщо забрати її з поля?

Завдання 2. Протон рухається по колу в однорідному магнітному полі, що має напруженість 48000 А/м. Знайдіть період обертання протона.

Завдання 3. Два когерентні джерела, відстань між якими 0,2 мм, розташовані від екрану на 1,5 м. Знайдіть довжину світлової хвилі, якщо третій мінімум розташований на екрані на відстані 2 мм від центру інтерференційної картинки.

Завдання 4. Монохроматичне світло з довжиною хвилі 0,5750 мкм падає нормально на дифракційну решітку з періодом 2,4 мкм. Визначити найбільший порядок спектру й загальну кількість головних максимумів у дифракційній картині.

 

Контактне заняття 7

.

Тема 5. Квантова механіка.

 

Мета заняття - вивчення явища Комптона, усвідомлення фізичної суті хвиль де Бройля, використання співвідношення невизначеностей для оцінки параметрів реальних фізичних об’єктів.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розв’язування вправ

 

Питання

1. 1.      Корпускулярно – хвильовий дуалізм.
2. 2.      Квантові властивості світла.
3. 3.      Фотони. Характеристики фотонів.
4. 4.      Фотоефект. 
5. 5.      Ефект Кмптона.
6. 6.      Гіпотеза де Бройля.
7. 7.      Довжина хвилі де Бройля. 
8. 8.      Співвідношення невизначеностей Гейзенберга.

[1; 2; 3]

Вправи

Завдання 1.  На поверхню літія падає монохроматичне випромінювання з довжиною хвилі 310 нм. Що припинити емісію електронів необхідно прикласти затримуючий потенціал 1,7 В. Визначити роботу виходу.

Завдання 2. Знайти енергію розсіяного фотона, якщо розсіяння відбулося під кутом 120⁰ і енергія падаючого фотона була 250кеВ.

Завдання 3. Яку кінетичну енергію повинен мати електрон, щоб довжина хвилі де Бройля для нього дорівнювала довжині його хвилі Комптона?

Завдання 4. Електрон пройшов прискорюючи різницю потенціалів 100 В. Визначити довжину хвилі де Бройля.

Завдання 5. Знайдіть похибку у визначенні швидкості електрона, протона та порошинки масою 0,1 нг, якщо їх координати встановлено з невизначеністю 1 мкм.

Завдання 6. Обчислити довжину хвилі де Бройля для молекул азоту, що рухаються із середньою арифметичною  швидкістю за температури 20⁰С.

 

Контактне заняття 8.

 

Тема 5. Квантова механіка.

 

Мета заняття - вивчення поняття щільності ймовірності знаходження мікрочастинки в певному стані, поняття тунелбвання, проходження через барєр, розраховувати вих. хвильвої функції для частинок. що займають різні енергетичні рівні.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розв’язування вправ

 

Питання

 

1. 1.      Хвильова функція.
2. 2.      Квантування фізичних величин.
3. 3.      Принцип нерозрізненості однакових мікрочастинок. 
4. 4.      Вплив досліду на стан мікрочастинок.

[1; 2; 4]

Вправи

Завдання 1. Електрон знаходиться в потенціальному ящику. Визначити щільність ймовірності знаходження електрона на другому енергетичному рівні в інтервалі 0< x ≤ l/2.

Завдання 2. Електрон знаходить в потенціальному ящику, ширина якого набуває значень: 0,1 нм, 1 нм, 10 нм, 0,02 м і 0,1 м. Визначити різницю енергій на першому й другому енергетичних рівнях. Оцініть отримані результати з позиції квантової структури енергетичного спектра системи, що розглядається.

Завдання 3. В одновимірній потенціальній ямі з розміром 10^-10м в стані з n = 2 знаходиться електрон, який може випромінювати фотон і перейти в стан з найменшою енергією. Чому дорівнює довжина хвилі фотона?

Завдання 4. Знайти вираз для обчислення коефіцієнту прозорості потенціального бар’єра заввишки l для  частинки з потенціальною енергією U та повною енергією Е.

 

Контактне заняття 9

.

Тема 6. Релятивістська механіка.

 

Мета заняття – осмислення уявлення про лоренцеве скорочення довжини тіла та уповільнення часу, при релятивістський імпульс та енергію, користуючись поняттям інтервалу при розв’язуванні задач, застосовувати релятивістський закон додавання швидкостей.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; розв’язання практичних задач.

Використання інноваційних технологій: міні-лекція, семінар – розв’язування вправ

 

Питання

1. Спеціальна теорія відносності.  Постулати СТО.

2. Перетворення координат Галілея та Лоренца. Відносність одночасності.

3. Просторово – часовий інтервал.

4. Релятивістська динаміка. Основний закон релятивістської механіки.

5. Загальна теорія відносності – теорія простору – часу – тяжіння..

6. Принцип еквівалентності Ейнштейна.

7. Основна ідея теорії тяжіння Ейнштейна.

[1; 2; 4]

Вправи

Завдання 1. При якій швидкості руху релятивістське скорочення довжини тіла складає 40%?

Завдання 2. При якій швидкості руху кінетична енергія релятивістської частинки вдвічі більша за її енергію спокою?

Завдання 3. Два електрони рухаються вздовж однієї прямої зі швидкостями 0,8с та 0,9с відносно нерухомого спостерігача. Яка відносна швидкість електронів при їх русі в одному напрямку?

Завдання 4. З якою швидкістю рухається тіло, маса якого для нерухомого спостерігача дорівнює 4 кг, якщо його маса спокою 2,4 кг?

 

 

Контактне заняття 10.

 

Тема7. Фізична картина світу.

 

Мета заняття - вивчення основних фундаментальних взаємодій в природі та їх властивостей

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; уміння узагальнювати розріненні теоретичні відомості.

Використання інноваційних технологій: лекція візуалізація.

Питання

 

1. Фундаментальна будова матерії. Проблема елементарних частинок.

2. Основні характеристики елементарних частинок.

3. Фундаментальні ферміони – лептони та кварки.  Античастинки.

4. Фундаментальні взаємодії.

5. Роль фундаментальних взаємодій в природі.

6. Характеристики фундаментальних взаємодій.

7. Стандартна модель взаємодій.

8.  Об'єднання взаємодій.

[1; 2; 4]

 

Контактне заняття № 11.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

ДОДАВАННЯ ПОВЗДОВЖНИХ ТА ПОПЕРЕЧНИХ КОЛИВАНЬ.

Мета роботи - навчитися визначати рівняння коливань, що виникають при додаванні поперечних та повздовжніх коливань, будувати векторну діаграму амплітуд, графічно відображувати отримані

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань.

ЗМІСТ РОБОТИ

1.Нехай амплітуди та фази двох повздовжніх коливань визначаються за співвідношенням: ,  , ,  де - порядковий номер студента в групі. Необхідно:

1.1. Побудувати графіки коливань  та  на одному малюнку.

1.2. Знайти результуючу амплітуду та фазу коливань, отриманих при додаванні двох повздовжніх коливань за відомими формулами.

1.3. Побудувати векторну діаграму амплітуд, визначити отримане графічне значення результуючої амплітуди та порівняти з розрахованим.

1.4. Проаналізувати векторну діаграму амплітуд: при якому співвідношенні між фазами коливань результуюча амплітуда буде максимальною; при якій умові відбувається взаємне погашення коливань (якщо це можливо)?

1.5. Побудувати графік результуючих коливань на одному рисунку з початковими.

2. Нехай амплітуди та фази двох поперечних коливань визначаються за співвідношенням: ,  , ,  де - порядковий номер студента в групі. Необхідно:

2.1 Записати рівняння гармонічних коливань:  та .

2.2. Записати рівняння отримане при додаванні двох поперечних коливань.

2.3. Проаналізувати отриманий розв'язок згідно з співвідношеннями фаз початкових коливань.

2.4. Побудувати графіки отриманих коливань для випадків: , , .

2.5. Що відбудеться з результуючими коливання при різних частотах взаємно перпендикулярних коливань?

2.6. Зробити висновок .

 

Контактне заняття12.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ ПОЛІВ.

Мета заняття – вивчити основні закономірності полів, що створюються одним  та двома точковими зарядами, та магнітного поля прямолінійного провідника зі струмом.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

 1. Дослідження поля одного точкового заряду.

 1.1 У розділі «Електромагнетизм» обрати модель «Електричне поле точкових зарядів»

 1.2 На панелі «Конфігурація» вибрати опцію «один заряд», підвівши курсор та натиснувши  на ліву клавішу миші.

1.3  Установити значення заряду   залежно від номера робочого місця

1.4  На екрані вибрати опції: спочатку «силові лінії», потім «еквіпотенціальні поверхні». Вибрати одночасно обидві опції.

 1.5 Підводячи курсор до всіх доступних еквіпотенціальних поверхонь, виміряти  та , де  - номер еквіпотенціальної поверхні, рахуючи від заряду.

1.6 Визначити значення радіусу еквіпотенціальних поверхонь за наближеною формулою , отримані розрахунки занести до таблиці.

1.8   Зробити висновок.

2. Дослідження поля двох точкових зарядів.

2.2   На панелі «Конфігурація» вибрати опцію «два заряд», підвівши курсор та натиснувши  на ліву клавішу миші.

2.2  Установити значення заряду   як в п 1.3, та відстань .

2.3  Установити значення заряду = ,  замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно  форми еквіпотенціальних поверхонь.

2.4   Для випадку =  міняти відстань між зарядами. Зробити висновок стосовно густини силових ліній та радіусу еквіпотенціальних поверхонь.

2.5    Установити значення заряду = -  ,  замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форми еквіпотенціальних поверхонь.

2.6    Установити значення заряду > ,  замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форми еквіпотенціальних поверхонь. 

2.7    Встановити на екрані параметри: =5 мкКл, =5 м, =5мкКл. Рухаючи курсор вздовж лінії, яка з’єднує заряди, спостерігати як міняється значення напруженості і потенціалу. Знайти точку де напруженість або (і) потенціал дорівнює нулю. Пояснити.

2.8 Встановити значення =3мкКл  =5 м, =5мкКл і повторити дії з

            пп 2.7. Зробити висновок.

             

2.9 Встановити значення = - 3мкКл =5 м, =5мкКл і повторити дії з 

            пп 2.7. Зробити висновок.

             3. Дослідження поля прямолінійного провідника зі струмом.

            3.1. У меню розділу «Електродинаміка» обрати модель «Магнітне поле провідника зі струмом».

            3.2. За номером робочого місця обрати відстань від провідника.

3.3.            Підвести курсор до заданої точки і клацнути кнопкою миші.

3.4.            Змінюючи силу струму, відповідно до  таблиці, заповнити значення індукції магнітного поля.

3.5.            Побудувати графік залежності . Впевнитися, що залежність лінійна. Зробити висновок.

3.6.            Розрахувати циркуляцію вектора В усіх дослідах   і побудувати графік  функції . За тангенсом кута нахилу графіка розрахувати значення  . Порівняти з табличним, зробити висновок.

3.7.            Встановити певне значення сили струму (відповідно до номера робочого місця)

3.8.            Обираючи певну точку поля, записати виміряне значення вектора індукції поля. Заповнити таблицю.

3.9.            Побудувати графік залежності    .

Зробити висновок.

 

Контактне заняття 13.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3.

РАМКА ЗІ СТРУМОМ В МАГНІТНОМУ ПОЛІ.

Мета заняття - дослідити залежність моменту сил, що діють  на рамку зі струмом, яка розміщена в зовнішньому магнітному полі.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1. 1.      У меню розділу «Електродинаміка» обрати модель «рамка с током в магнитном поле».
2. 2.      Встановити значення індукції магнітного поля та кута залежно від номеру варіанту:
3. 3.      Змінюючи площу рамки встановити залежність моменту сил від площі рамки.
4. 4.      Зобразити залежність графічно. Зробити висновок, що до залежності моменту сил від площі рамки.
5. 5.      Змінюючи індукцію магнітного поля  встановити залежність моменту сил від величини поля.
6. 6.      Зобразити залежність графічно. Зробити висновок, що до залежності моменту сил від величини поля.
7. 7.      Змінюючи кут встановити залежність моменту сил від кута
8. 8.      Зобразити залежність графічно. Зробити висновок, що до залежності моменту сил від розташування рамки в магнітному полі. Зазначити при якому значення момент сил набуває максимального, мінімального значення.
9. 9.      Зробити висновок по роботі.

 

Контактне заняття 14.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4.

ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ЗОВНІШНЬОГО ФОТОЕФЕКТУ

 

Мета роботи - вивчити закони зовнішнього фотоефекту, визначити роботу виходу електрону та червону межу фотоефекту для речовини фотокатода, визначити сталу Планка.

Заняття спрямоване на здобування компетентностей: критично мислити і генерувати креативні ідеї та вирішувати важливі проблеми на інноваційній основі; здатність застосовувати теоретичні знання на практиці, вміння аналізовувати та інтерпретовувати.отримані практичні результаи .

Використання інноваційних технологій: вирішення ситуаційних вправ, розв’язання проблемних завдань, практикум з використанням комп’ютерних програм.

 

ЗМІСТ РОБОТИ

1. 2.       Визначення залежності фотоструму насичення від освітленостіфотокатода Р та перевірка першого закону фотоефекту.

2.1.Установити максимальне значення напруги .

2.2.Установити значення , визначити фотострум при значеннях Р від 0 до 1,0 мВт із кроком 0,2 мВт.

2.3.Повторити вимірювання для довжин хвиль:  і .

2.4.Занести здобуті значення фотоструму до таблиці  1

Р, мВт		0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
І, мА

 

1.5. Використовуючи дані таблиці, побудувати графік залежності фотоструму насичення від освітленості фотокатода при різних довжинах хвиль.

1.6. Проаналізувати отриманий графік та зробити висновок.

2. Визначення червоної межі зовнішнього фотоефекту.

2.1. Задати значення потужності   та напруги .

2.2. Змінюючи довжину хвилі світла, визначити таке її значення, при якому фотострум дорівнює нулю.

2.3. Повторити пункт 2.2 при різних значеннях потужності та напруги.

Отримані данні занести до таблиці  2:

Р, мВт	U, B	,нм

 

       3.  Визначення залежності затримувального потенціалу від частоти світла.

3.1. Установити значення .

3.2. Установити значення . Змінюючи різницю потенціалів, визначити значення затримувального  потенціалу.

3.3. Повторити дослід з пункту 3.2 змінюючи довжину хвилі із кроком 20 нм до .

3.4. Занести значення затримувального потенціалу  до таблиці

,нм
,Гц
U0, B

 

3.5. Використовуючи дані таблиці 3 для кожної довжини хвилі світла обчислити частоту . Занести отримані дані до таблиці 3.

3.6. Використовуючи дані таблиці 3 побудувати графік залежності затримуючого потенціалу від частоти світла.

3.7. За цим графіком  за допомогою формули   розрахувати значення сталої Планка. Порівняйте його з відомим значенням сталої.

3.8. За отриманим графіком залежності затримувального потенціалу від частоти світла, за допомогою формули   знайти значення роботи виходу фотокатода. Записати отримане значення як .

3.9. Використовуючи дані таблиці 2 обчислити для кожного досліду значення .

3.10. Визначити за отриманим графіком залежності затримувального потенціалу від частоти світла  визначити  . Записати це значення та обчислити роботу виходу .

3.11. Порівняти здобуті значення , , . Зробити висновок.