Урок №7. Лабораторна робота № 1. «Дослідження одного з ізопроцесів»

Мета: формувати навички роботи з фізичними приладами, перевірити засвоєння учнями газових законів, зокрема закону Бойля – Маріотта.

Тип уроку: Застосування ЗУН.

Обладнання: комп’ютер, презентація, скляний циліндр заввишки 50 см, скляна трубка довжиною 50 – 60 см, закрита з одного кінця, склянка, пластилін, термометр, лінійка, барометр – анероїд (один на клас), штатив із лапкою, холодна й гаряча вода.

1.  Актуалізація опорних знань «Хмара тегів» (рис. 32).

 

Рис. 32. Хмара тегів

2.  Тестові завдання (документ Flash Movie).

3.  Інтерактивна вправа «Гра слова».

4.  Дослідна перевірка закону Бойля - Маріотта.

Якщо в циліндр із водою опустити відкритим кінцем униз трубку, то повітря в ній буде перебувати під тиском р, що дорівнює сумі атмосферного й гідростатичного тиску стовпчика води висотою h. Для спрощення розрахунків можна вимірювати атмосферний тиск у міліметрах ртутного стовпчика. З урахуванням того, що густина h

води в 13,6 разу менша від густини ртуті, тиск повітря в трубці  p H , де Н - 13 ,6 атмосферний тиск, мм рт. ст.

Стовпчик повітря довжиною l у трубці з поперечним перерізом S буде займати об'єм V. Оскільки S=const, то V ~ l. Тому для перевірки закону Бойля - Маріотта досить перевірити справедливість твердження H const .

 

Достатній рівень.

1.Зберіть установку (рис. 33).

2.Виміряйте барометром атмосферний тиск у мм рт. ст.

3.Занурюючи у воду трубку відкритим кінцем униз, виміряйте h (дослід повторіть не менше трьох разів).

4.Результати           вимірювань і           обчислень     занесіть         у таблицю.

Рис. 33. Лабораторна робота №1

№	Н, мм рт. ст.	h, мм	l, см	С= H l
1
2
3

5.Запишіть висновок: що ви вимірювали та який здобуто результат.

 

 

 

Високий рівень.

6.Обчисліть межі Н_min і Н_max, у яких перебуває істинне значення Н, вважаючи, що Н_min=Н-ΔН, Н_max=Н+ΔН, де ΔН – ціна поділки шкали барометра.

7.Обчисліть межі, у яких перебувають істинні значення l і h, вважаючи, що l_min=l-Δl, l_max=l+Δl, h_min=h-Δh, h_max=h+Δh, де Δl=1мм і Δh=1мм.

8.Користуючись методом оцінки похибки непрямих вимірювань, знайдіть

C max                                                                                         H min     lmin .

9.Знайдіть середнє значення й абсолютну похибку вимірювання за формулами:

10.Визначте відносну похибку вимірювання _c 100 % . C _c

Hmin	Hmax	lmin	lmax	hmin	hmax	Cmin	Cmax	Cc	ΔC	εc

11.Накреслити за експериментальними даними графік залежності р(V).

Контрольні запитання:

1)Чому під час досліду не слід тримати трубку руками?

2)Від чого залежить стала С в законі Бойля – Маріотта.

3)Чи має суттєве значення для експерименту площа поперечного перерізу трубки?

2. Дослідна перевірка закону Гей-Люссака.

Помістимо трубку в циліндр із гарячою водою на 5 хвилин. Закриємо відкритий кінець трубки пластиліном, тим самим зафіксувавши масу повітря в трубці. Параметри газу в цьому стані: т – маса; р – тиск, що дорівнює атмосферному; T₁ – температура повітря, що дорівнює температурі гарячої води; V₁- об'єм повітря. Вийнявши трубку із посудини, швидко поміщаємо її закритий пластиліном кінець у склянку з холодною водою. Під водою знімаємо пластилін. Вода почне підніматися в трубку. Почекавши, поки трубка остигне й процес підйому припиниться, занурюємо трубку в склянку на таку глибину, щоб рівні води в трубці й склянці вирівнялися. Новий стан повітря характеризується такими параметрами: т - маса залишилася тією ж самою; р – тиск знову дорівнює атмосферному; Т₂ – температура, що дорівнює кімнатній; V₂ – об'єм.

Враховуючи те, що ^{V1              Sl        l1} , перевіряємо справедливість співвідношення:

                                                              V 2        Sl 2        l2

l1 T1 .

l2            T2

Домашнє завдання: [1] с. 141.

Лабораторна робота № 1. «Вивчення одного з ізопроцесів.»

№	Н, мм рт. ст.	h, мм	l, см	p 13 ,6	С=	H 13,6	l	ΔC	C
1	760	160	260	771	200460			2245,9337	1,12039
2	760	111	265	768	203520			2320,2908	1,14007
3	760	80	267	765	204253			2363,248	1,15702

 

3,5 мм рт. ст., Δh=Δl=1,5мм, ΔС=ε_сС.

Завдання: 1)Визначити С_с, ΔС і ΔС/С для мінімального і максимального значень добутку р на V.

2)Накреслити за експериментальними даними графік залежності р(V) (рис. 34).

ΔС≈2309, С_с≈202744,33, ΔС/С≈0,0113887

 

 

 

Рис. 34. Графік залежності p(V)

 

Через малу глибину занурення трубки р стовпа води ↓, ðвода входить на невелику відстань ðДовжина повітря стовпа не більше 2см при довжині 45смð Похибка дуже велика

,       l=450мм,     Н=760мм,     h=400мм,     Δl=ΔН=1мм,

ΔН=1мм, ΔС=1578,8(мм²), С≈3,5∙10⁵ якщо не занурити р=760мм рт. ст., l=450мм: рl=С=3,42∙10⁵мм² , ΔС/С>5%

Висновок: Експериментально перевірили закон Бойля – Маріотта. Вияснили, що при використаному в роботі обладнання добуток об'єму газу на тиск (закон Бойля – Маріотта) залишається незмінним з точністю до 2%.

Контрольні запитання:

1)Чому під час досліду не слід тримати трубку руками?

-Якщо дотикатися трубки рукою, то повітря в ній буде нагріватися. Теплове розширення може вплинути на результати.

2)Від чого залежить стала С в законі Бойля – Маріотта?

-С від вибору одиниць вимірювання і довжини трубки l.

3)Чи має суттєве значення для експерименту площа поперечного перерізу трубки?

-Так, дуже. Чим ↓d трубки, тим сильніше вплив капілярних явищ.

Список використаних джерел

1.               Коршак Є. В. Фізика : 10 кл. : [підруч. для загальноосвіт. навч. закл. : рівень стандарту] / Є. В. Коршак, О. І. Ляшенко, В. Ф. Савченко. – К. : «Генеза», 2010. – 192 с.

2.               Педагогічний програмний засіб «Бібліотека електронних наочностей. Фізика 10-11 кл.». – К.: Квазар- Мікро, 2004. (БН)

3.               Педагогічний програмний засіб «Віртуальна фізична лабораторія, 10-11 кл.». – К.: Квазар- Мікро, 2004. (ВФЛ)