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.
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 Нmin і Нmax, у яких перебуває істинне значення Н, вважаючи, що Нmin=Н-ΔН, Нmax=Н+ΔН, де ΔН – ціна поділки шкали барометра.
7.Обчисліть межі, у яких перебувають істинні значення l і h, вважаючи, що lmin=l-Δl, lmax=l+Δl, hmin=h-Δh, hmax=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.
№ |
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=εсС.
Завдання: 1)Визначити Сс, 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, Сс≈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)