«Открытая физика 1.1»
Раздел «Механика», модель «Равноускоренное движение»
Лабораторная работа 1 «Изучение равномерного движения» (этот бланк дан в качестве примера в методических рекомендациях)
Класс............. Фамилия...................................... Имя............................
1. Откройте в разделе «Механика» окно модели «Равноускоренное движение».
2. Установите следующее значение параметра a = 0 м/с2.
3. Нажмите кнопку «Старт» и понаблюдайте за происходящим на экране.
4. Прервите движение спортсмена нажатием кнопки «Стоп». Обратите внимание на то, что на экране компьютера отображаются значения координаты спортсмена и пройденного им пути.
5. Для продолжения эксперимента снова нажмите кнопку «Старт».
6. Проведите компьютерные эксперименты.
Эксперимент №1
· Выясните, что означает знак «-» перед значением скорости. Для этого установите, нажав кнопку «Выбор», отрицательное значение скорости спортсмена и нажмите кнопку «Старт».
· Напишите, как изменяется движение спортсмена при изменении знака его скорости. …………...........……………………………………………………..
|
|
· Напишите, какие графики вы наблюдали на экране компьютера:
· график зелёного цвета – это график...............................……,
· график красного цвета – это график...............................……,
· график синего цвета – это график................................……....
Эксперимент №2
Установите V = 0,6 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы:
· Какова координата спортсмена при t = 0? x =............................
· Какова координата спортсмена через 40 с? x =............................
· Какова координата спортсмена через 60 с? x =............................
· Как выглядит график координаты спортсмена? ………………………….
..................................................………………………………………………….
· Как выглядит график скорости спортсмена? ……………………………..
……...…............................................................………………………………....
· Изменяется ли скорость спортсмена при движении?.................................
· Как называется такое движение?...........................................................…..
Эксперимент №3
Установите V = –0,8 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы:
· Какова координата спортсмена при t = 0? x =............................
· Какова координата спортсмена через 40 с? x =............................
· Какова координата спортсмена через 60 с? x =............................
· Какой путь проходит спортсмен за 60 с? s =.............................
· Как выглядит график координаты спортсмена? …………………………
…..............................................…………………………………………………
· Как выглядит график пути спортсмена? ………………………….…
……………........................................................………………………………...
Приложение 2
Лабораторная работа
|
|
«Исследование движения тела, брошенного под углом к горизонту»
10 класс
Цель работы: исследовать зависимость дальности полета тела от начальной скорости тела и угла бросания.
Оборудование: компьютерная модель «Максимальная дальность».
Ход работы.
1. Откройте в разделе «Механика» программы Физикона окно модели «Максимальная дальность» (Пуск – Программы – Программы Физикона – Готово – Лаборатории – Механика – Максимальная дальность).
2. Ознакомьтесь с работой данной модели при заданных параметрах
(V0=5 м/с, α =54 0), пронаблюдайте за траекторией движения тела. Какую форму имеет траектория?
3. Рассчитайте, какое значение угла бросания обеспечивает максимальную дальность полета при заданной начальной скорости (V0=5 м/с). (см. теоретическую справку)
4. Установите этот угол, нажмите «старт» и измерьте дальность полета.
5. Нажмите «сброс».
6. Изменяя значение угла бросания, повторите шаги 4 - 5 и проверьте, верен ли ваш расчет.
7. Установите значение начальной скорости (V0=10 м/с) и повторите шаги 3-6.
8. Установите значение начальной скорости (V0=3 м/с) и повторите шаги 3-6.
9. Сделайте выводы из проведенных исследований.
Теоретическая справка:
При описании движения систему координат выберем так, чтобы её начало совпало с точкой бросания, а оси были направлены вдоль поверхности Земли и по нормали к ней в сторону начального смещения тела
Движение тела, брошенного под углом к горизонту с определенной начальной высоты можно описать рядом уравнений:
в момент времени t, когда тело упадет на землю, его координаты равны:
x = s; y = - h. (5).
Результирующая скорость в момент падения равна:
Из уравнений (4) и (5) можно найти время полета:
(7)
Решая уравнения (2), (4) и (5) относительно начального угла бросания α, получим:
(8), поскольку угол бросания не может быть мнимым, то это выражение имеет смысл лишь при условии, что
, т.е. откуда следует, что максимальное перемещение тела по горизонтальному направлению равно (9). Подставляя выражение для s = s max в формулу (8), получим для угла α, при котором дальность полета наибольшая следующее выражение:
(10)
Приложение 3
Практическая работа
«Исследование магнитного поля кругового витка с током»
Класс
Цель работы: исследовать магнитное поле кругового витка с током в зависимости от силы тока в проводнике и от расстояния до проводника.
Оборудование: компьютерная модель «Магнитное поле кругового витка с током»
Ход работы.
1. Откройте в разделе «Электродинамика» программы Физикона окно модели «Магнитное поле кругового витка с током» (Пуск – Программы – Программы Физикона – Готово – Лаборатории – Электродинамика – Магнитное поле кругового витка с током).
2. Изучите изображение магнитного поля кругового витка с током при заданных параметрах I=5A и х=5 см.
3. Перечертите изображение данного поля в тетрадь и объясните почему вектор В направлен в указанную на чертеже сторону (вправо).
4. Установите переключатель в положение пункта «Железные опилки» и пронаблюдайте качественную структуру магнитного поля.
5. Измените параметры тока I=10A (I=5A) оставив параметр х без изменения. Как изменилось магнитное поле при заданных значениях тока? Изобразите магнитные поля при заданных значениях тока. Чему равно значение В при заданных значениях тока?
6. Пронаблюдайте за изменениями длины вектора В и его значения по мере приближения или удаления от проводника с током (т.е. в зависимости от координаты х).
7. Сделайте выводы.
Приложение 4
Лабораторная работа
«Изучение явления электромагнитной индукции»
Класс
Цель работы: качественно проверить зависимость ЭДС индукции от скорости движения проводника, от модуля магнитной индукции, площади и угла наклона рамки.
|
|
Оборудование: миллиамперметр; катушка – моток; магниты; провод соединительный; компьютерная модель «Явление электромагнитной индукции».
Ход работы.
1. Подключить катушку – моток к зажимам миллиамперметра;
2. Надевайте и снимайте катушку на один из полюсов магнита, изменяя скорость движения и полюса магнита, при этом отмечайте для каждого случая максимальную силу индукционного тока. Сделайте вывод о зависимости ЭДС от скорости движения проводника.
3. Запустите программу «Физика 7-11 кл. БНП». Опишите установку, используемую в компьютерной модели (состав используемых устройств в компьютерном эксперименте)
4. Исследуя работу компьютерной модели «Явление электромагнитной индукции» установите способы изменения магнитного потока.
5. Изменяя модуль магнитной индукции от 0 до 5 Тл, определите, как изменяется ЭДС индукции.
6. Изменяя площадь рамки от 3 до 5 ед. и наклон рамки (от 0 до 45 0 и от 0 до -450) установите зависимость ЭДС от данных параметров. Сделайте вывод.
7. Смените направление тока в обмотках и выполните пункты 5 и 6.
8. Сделайте вывод.
Приложение 5
Практическая работа
«Генератор переменного тока».
Класс
Цель работы: исследовать зависимость магнитного потока Ф и ЭДС индукции, вращающейся рамки в магнитном поле (простейшего генератора)от индукции магнитного поля, частоты вращения и её площади.
Ход работы.
1. Запустите программу «Физикон» виртуальную лабораторию раздела электродинамики, компьютерную модель «Генератор переменного тока».
2. Нажмите кнопку «Старт» и пронаблюдайте работу модели при заданных параметрах (В=0,1 Тл, f = 10 Гц).
3. Нажимая кнопку «Стоп» в моменты когда магнитный поток равен нулю, Ф = 10 -3 Вб, Ф = -10-3 Вб проследите изменение положения рамки к направлению вектора магнитной индукции В,
4. Обратите внимание, что изменение ЭДС индукции отстает от изменения магнитного потока по фазе на угол π / 2. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.
|
|
5. Измените значение магнитной индукции В = 0,2 Тл и установите как при этом изменились амплитуда магнитного потока и ЭДС. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.
6. Установите значение магнитной индукции В = - 0,2 Тл., установите как при этом изменились графики зависимости магнитного потока Ф и ЭДС от времени. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.
7. Изменяя значение частоты обращения рамки от f =20 Гц до f =2 Гц, установите, как изменялись амплитуды магнитного потока и ЭДС и начертите данные графики.
8. Изменяя площадь рамки от S = 0,5 *10 -2 м 2 до S = 1,2*10-2 м 2 , установите, как изменялись амплитуды магнитного потока и ЭДС и начертите данные графики
9. Сделайте вывод.
Приложение 6