Решебник по физике 9 класс Перышкин Лабораторные работы

Авторы:
Год:2022-2026
Тип:учебник
Нужно другое издание?
📍Тапни предложение — включится подсветка для легкого переноса текста в тетрадь.
§ Лабораторные работы
Лабораторная работа №1. Исследование равноускоренного движения без начальной скорости

Цель работы: определить ускорение движения бруска по наклонной плоскости и его мгновенную скорость в конце заданного пути.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

1. Соберите установку по рисунку 212. Направляющую закрепите в лапке штатива под углом ≈30–40° к плоскости столешницы.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

2. Прочитайте инструкцию на тыльной стороне секундомера и включите его.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

3. Разместите брусок на направляющей так, чтобы его пусковой магнит находился на 1,5 см выше верхнего датчика времени.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

4. Отпустите брусок. Определите расстояние s между датчиками и промежуток времени t, за который брусок прошёл это расстояние.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

5. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений и вычислений записывайте в таблицу 3.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

6. Не меняя расположения датчиков, проведите опыт ещё 2 раза.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

7. По результатам трёх опытов рассчитайте среднее время движения бруска: tср = (t₁ + t₂ + t₃)/3.

§ Лабораторные работы
Указания к работе

8. Вычислите ускорение движения бруска и его мгновенную скорость в конце пути по формулам: a = 2s/t²ср и v = atср.

t₁, t₂, t₃ — времена трёх опытов;

tср — среднее время;

s — расстояние между датчиками;

a — ускорение бруска;

v — скорость в конце участка.

tср = (t₁ + t₂ + t₃)/3; a = 2s/tср ²; v = atср = 2s/tср. Эти формулы предполагают пренебрежимо малую скорость в начале отсчитываемого участка; разгон до верхнего датчика создаёт систематическое отклонение, если оно не мало. Ожидается приблизительно постоянное ускорение; конкретные a и v без измеренных s и времён не определяются. Вывод о характере движения и результатах записывают после опыта.

№ опыта t, с tср, с s, м a, м/с² v, м/с
1
2
3
§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

1. Соберите установку по рисунку 213, а.

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

2. Прочитайте инструкцию на тыльной стороне секундомера и включите его.

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

3. Приложите брусок к направляющей так, чтобы его пусковой магнит находился выше первого датчика времени (рис. 213, б).

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

4. Отпустите брусок. Определите промежуток времени, за который брусок проходит расстояние s между датчиками.

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

5. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений и вычислений записывайте в таблицу 4.

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

6. Не меняя расположения датчиков, проведите опыт ещё 4 раза. Рассчитайте среднее время движения бруска: tср = (t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅)/5.

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

7. Вычислите ускорение свободного падения по формуле: g = 2s/tср².

§ Лабораторные работыСтр. 322
Указания к работе

8. Определите отклонение полученного вами значения g от действительного его значения g₀ = 9,8 м/с² (т. е. найдите разность между ними). Вычислите, какую часть (в %) составляет эта разность от значения g₀.

Примечание: при аккуратной работе с прибором можно добиться того, чтобы отклонение от табличного значения не превышало 10%.

t₁…t₅ — измеренные времена;

tср — среднее время;

s — расстояние между датчиками;

g — измеренное ускорение;

Δg — модуль отклонения;

ε — относительное отклонение в процентах.

Ход работы: собрать установку, измерить расстояние между датчиками и пять раз измерить время падения при отпускании из одного положения без толчка.

Обработка: tср = (t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅)/5; g = 2s/tср ²; Δg = |g − 9,8| м/с²; относительное отклонение ε = Δg/9,8·100%. Ожидается значение, близкое к 9,8 м/с² при малых потерях и правильном начале отсчёта; если брусок заметно разгоняется до первого датчика, формула без начальной скорости даёт систематическую ошибку. Численные g и ε и вывод о точности получают только после измерений.

№ опыта t, с tср, с s, м g, м/с²
1
2
3
4
5

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

1. Закрепите в лапке штатива конец пружины и линейку так, чтобы пружина была параллельна линейке.

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

2. Определите длину пружины l₀ в ненагруженном состоянии.

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

3. Подвешивая к пружине последовательно один груз, два, три, четыре груза, определите длину пружины l и удлинение x = l − l₀ для каждого случая.

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

4. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений запишите в таблицу 5 с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы линейки. Учтите, что абсолютная погрешность измерения удлинения пружины складывается из погрешностей измерения начальной длины пружины и длины пружины в нагруженном состоянии. Сила упругости пружины равна по модулю силе тяжести, действующей на груз, подвешенный к пружине (тело находится в равновесии под действием двух сил, значит, эти силы равны по модулю и направлены в противоположные стороны).

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

5. Используя результаты опытов, постройте график зависимости силы упругости пружины от её удлинения.

Примечание: для построения графика с учётом погрешности необходимо на координатной плоскости по оси x отметить не точки, а отрезки, соответствующие интервалу возможных значений удлинения. Прямую следует провести так, чтобы она проходила через начало координат и пересекала все построенные отрезки.

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

6. Сделайте вывод, подтверждают ли ваши результаты справедливость закона Гука.

§ Лабораторные работыСтр. 324
Указания к работе

7. Определите жёсткость пружины.

l₀, l — длины пружины без груза и с грузом;

x — удлинение;

m — общая масса грузов;

g — ускорение свободного падения;

Fупр — сила упругости;

Δl₀, Δl, Δx — погрешности измерений;

k — жёсткость;

ΔFупр, Δxграф — изменения координат между двумя точками графика.

Ход работы: измерить ненагруженную длину l₀, затем длину l при одном, двух, трёх и четырёх грузах; вычислить x = l − l₀ и Fупр = mg. При g ≈ 10 м/с² силы равны 1,2,3,4 Н; длины и удлинения остаются для измерения. Погрешность удлинения Δx = Δl + Δl₀; на графике Fупр(x) каждому измерению соответствует горизонтальный интервал погрешности. Провести прямую через начало координат и интервалы, затем определить k = ΔFупр/Δxграф по двум хорошо разнесённым точкам этой прямой, выражая удлинение в метрах. Ожидается линейная зависимость при упругих деформациях; численную жёсткость и вывод о выполнении закона Гука получают по реальному графику.

№ l₀, см l, см x = l − l₀, см Fупр, Н
1 1
2 2
3 3
4 4

§ Лабораторные работыСтр. 326
Цель работы: выяснить, как зависят период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикреплённой к нему нитью длиной 130 см, протянутой сквозь кусочек резины, линейка, часы с секундной стрелкой или секундомер мобильного телефона.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

1. Соберите установку по рисунку 214. При этом длина маятника l (измеряйте от точки подвеса до середины шарика) должна быть равна 5 см, как указано в таблице 6 для первого опыта. Штатив следует ставить на край стола, чтобы колебания маятника происходили над полом.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

2. Отклоните шарик от положения равновесия на 1–2 см (амплитуда колебаний) и отпустите. Измерьте промежуток времени t, за который маятник совершит 30 полных колебаний.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы прибора (линейки и секундомера), и вычислений записывайте в таблицу 6.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

4. Проведите ещё четыре опыта, каждый раз устанавливая длину l маятника в соответствии с её значением, указанным в таблице 6 для данного опыта.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

5. Для каждого опыта вычислите период T колебаний маятника.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

6. Для каждого опыта рассчитайте частоту ν колебаний маятника по формуле: ν = 1/T или ν = N/t.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Указания к работе

7. Сделайте выводы о том, как зависят период и частота свободных колебаний маятника от его длины.

l — длина маятника;

t — время 30 колебаний;

T — период;

ν — частота;

g — ускорение свободного падения;

π — математическая постоянная.

N — число полных колебаний;

Ход работы: установить последовательно длины 5,20,45,80 и 125 см, измеряя их до центра шарика; при малых отклонениях для каждой длины измерить время 30 колебаний.

Обработка: T = t/30, ν = 30/t; записать длины и времена с их погрешностями. Ожидается увеличение периода и уменьшение частоты при увеличении длины: T = 2π√(l/g), ν = 1/T. Таблицу измерений и экспериментальный вывод заполняют после опыта.

Величина Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4 Опыт 5
l, см 5 20 45 80 125
N 30 30 30 30 30
t, с
T, с
ν, Гц
§ Лабораторные работыСтр. 326
Выясните, какая математическая зависимость существует между длиной маятника и периодом его колебаний.

1. Пользуясь данными таблицы 6, вычислите отношения периодов колебаний (округляйте результаты до целых чисел) и длин маятников.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Выясните, какая математическая зависимость существует между длиной маятника и периодом его колебаний.

2. Обработка результатов измерений. Результаты вычислений запишите в таблицу 7.

§ Лабораторные работыСтр. 326
Выясните, какая математическая зависимость существует между длиной маятника и периодом его колебаний.

3. Сравните результаты всех четырёх столбцов таблицы 7 и сделайте вывод о зависимости между периодом колебаний маятника T и его длиной l.

По заданным длинам точно вычисляются отношения l₂/l₁ = 4, l₃/l₁ = 9, l₄/l₁ = 16, l₅/l₁ = 25. Согласно теории T ∝ √l ожидаются отношения периодов 2,3,4,5 соответственно, но они не являются измеренными результатами. В экспериментальную строку нужно подставить периоды, найденные в основной работе. Вывод: период пропорционален квадратному корню из длины, а квадрат периода — длине: T²/l = const при одинаковом g и малых колебаниях.

Отношение Опыт 2 к 1 Опыт 3 к 1 Опыт 4 к 1 Опыт 5 к 1
lᵢ/l₁ (из условия) 4 9 16 25
Tᵢ/T₁ (из измерений)
Tᵢ/T₁ (теория, не измерение) 2 3 4 5
§ Лабораторные работыСтр. 328
Лабораторная работа №5. Изучение свойств изображения в собирающей линзе. Измерение оптической силы линзы

Цель работы: измерить фокусное расстояние и оптическую силу линзы. Изучить на опыте свойства изображения в собирающей линзе.

Приборы и материалы: лабораторный источник питания (ЛИП), лампа на подставке, собирающая линза на подставке, колпачок с прорезью (для лампы), экран, ключ, соединительные провода, измерительная лента.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

1. Расположите линзу и экран так, чтобы на экране получилось чёткое изображение рамы окна. Начертите ход лучей.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

2. Измерьте расстояние между линзой и экраном. Это расстояние приблизительно равно фокусному расстоянию линзы.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений и вычислений записывайте в таблицу 8.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

4. Найдите оптическую силу линзы.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

5. Соберите электрическую цепь, соединив последовательно лампу, источник тока и ключ.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

6. Располагая лампу на разных расстояниях d от линзы: 1) d > 2F; 2) d = 2F; 3) F < d < 2F; 4) d < F, — добейтесь, перемещая экран, чёткого изображения нити накала лампы на нём во всех тех случаях, когда это возможно.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

7. Начертите ход лучей для каждого случая.

§ Лабораторные работыСтр. 328
Указания к работе

8. Сделайте вывод об изменении характера изображения в зависимости от расстояния между лампой и линзой.

F — фокусное расстояние;

D — оптическая сила;

d — расстояние от предмета до линзы.

Ход работы: получить резкое изображение далёкого окна на экране; измеренное расстояние от линзы до экрана приближённо равно F, если окно достаточно далеко. Вычислить D = 1/F с F в метрах; собрать последовательную цепь из источника питания, ключа и лампы, затем менять расстояние от лампы до линзы и проверять свойства изображения. Ожидаемые результаты приведены в таблице; при d < F изображение мнимое, и на экране его получить нельзя. Численные F и D определяют по собственным измерениям.

Фокусное расстояние F, м Оптическая сила линзы D, дптр
Положение предмета Изображение Положение изображения
d > 2F Действительное, перевёрнутое, уменьшенное Между F и2F с другой стороны
d = 2F Действительное, перевёрнутое, равное предмету В2F с другой стороны
F < d < 2F Действительное, перевёрнутое, увеличенное За 2F с другой стороны
d < F Мнимое, прямое, увеличенное Со стороны предмета

§ Лабораторные работыСтр. 329
Цель работы: наблюдать сплошной спектр от источника света, линейчатые спектры от разряда в разреженных газах.

Приборы и материалы: проекционный аппарат, раздвижная щель, набор спектральных трубок (например, с водородом, кислородом и неоном) с источником питания (рис. 215), плоскопараллельная пластина со скошенными гранями или однотрубный спектроскоп.

§ Лабораторные работыСтр. 329
Указания к работе

1. Расположите стеклянную пластину горизонтально перед глазом. Сквозь скошенные грани пластины, образующие угол 45°, наблюдайте спектр света выбранного источника (лампа, солнечный свет).

§ Лабораторные работыСтр. 329
Указания к работе

2. Запишите, какой вид спектра вы наблюдаете, сколько в нём основных цветов и в какой последовательности они расположены.

§ Лабораторные работыСтр. 329
Указания к работе

3. Пронаблюдайте спектр того же источника, рассматривая свет сквозь скошенные грани пластины, образующие угол 60°. Запишите, чем этот спектр отличается от предыдущего. Сделайте вывод о зависимости протяжённости спектра от преломляющего угла призмы, в которой преломляется пучок белого света.

§ Лабораторные работыСтр. 329
Указания к работе

4. При наличии однотрубного спектроскопа пронаблюдайте спектр через него. Отличается ли спектр, полученный с помощью спектроскопа, от спектров, полученных с помощью плоскопараллельной пластины?

§ Лабораторные работыСтр. 329
Указания к работе

5. Пронаблюдайте через скошенные грани пластины или через однотрубный спектроскоп спектры, полученные от светящихся газоразрядных трубок. Какой вид спектров вы наблюдали? Нарисуйте примерный вид спектра от разряда в каждом из газов.

Ход работы: наблюдать свет лампы накаливания через призматические грани 45° и 60°, затем через спектроскоп; после этого исследовать имеющиеся газовые трубки. Для лампы накаливания ожидается непрерывная последовательность цветов; условно выделяют семь основных цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый; при большем преломляющем угле той же призмы спектр обычно растянут сильнее. У разреженных возбуждённых атомарных газов ожидаются отдельные линии, причём их набор зависит от газа; спектроскоп даёт более чёткое разделение. Для сравнения приведён спектр водорода из рисунка 193, б. Спектры исследованных газов зарисовывают по собственным наблюдениям. Вывод: тип спектра связан с состоянием источника, а набор линий позволяет различать элементы.

Источник/способ Ожидаемый вид Результат наблюдения
Лампа накаливания,45° Сплошной
Та же лампа,60° Сплошной, обычно более растянутый
Лампа через спектроскоп Более чёткий сплошной спектр
Водород Линейчатый
Другой имеющийся газ Характерный набор линий

§ Лабораторные работыСтр. 330
Приборы и материалы: дозиметр «Сосна» (рис. 216).

Примечание: В зависимости от высоты над уровнем моря и содержания естественных радионуклидов в окружающей среде радиационный фон колеблется в значительных пределах. Для его измерения используют счетчики Гейгера-Мюллера. В бытовых дозиметрах используется счетчик жесткого (т. е. высокоэнергетического) β- и γ-излучения, способный регистрировать мощность дозы в диапазоне 0,004-40 мкР/с (микрорентген в секунду).

§ Лабораторные работыСтр. 330
Указания к работе

1. Положите дозиметр на стол и включите его.

§ Лабораторные работыСтр. 330
Указания к работе

2. Запустите отсчёт импульсов нажатием кнопки «Пуск».

§ Лабораторные работыСтр. 330
Указания к работе

3. Через 40 с подсчёт импульсов будет прекращён (перестанут мерцать точки), на экране высветится значение мощности дозы фонового излучения (в мкР/ч).

Ход работы: включить прибор, запустить отсчёт кнопкой «Пуск», через 40 с записать показание в мкР/ч и при необходимости повторить измерение в тех же условиях. Наблюдение: прибор должен зарегистрировать фоновое ионизирующее излучение; численное показание без опыта неизвестно. Вывод формулируют по реальным результатам и характеристикам прибора.

№ измерения Место и условия Показание, мкР/ч
1
2
3
§ Лабораторные работыСтр. 330
Лабораторная работа №8. Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков

Цель работы: применить закон сохранения импульса для объяснения движения двух ядер, образовавшихся при делении ядра атома урана.

Примечание: на данной фотографии вы видите треки двух осколков, образовавшихся при делении ядра атома урана, захватившего нейтрон. Ядро урана находилось в точке g, указанной стрелкой. По трекам видно, что осколки ядра урана разлетелись в противоположных направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии, в которой он двигался).

Задание 1. Пользуясь законом сохранения импульса, объясните, почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в противоположных направлениях.

Задание 2. Известно, что осколки ядра атома урана представляют собой ядра атомов двух разных химических элементов (например, бария, ксенона и др.) из середины таблицы Д. И. Менделеева.

Пользуясь законом сохранения электрического заряда и таблицей Д. И. Менделеева, определите, ядро атома какого элемента обозначено символом ZX.

p⃗₁, p⃗₂ — импульсы осколков;

Z — зарядовое число второго осколка;

X — обозначение неизвестного элемента.

Ход анализа: отметить исходную точку g и направления двух треков; левый трек после излома связан со столкновением осколка с ядром фотоэмульсии.

Задание 1: начальный импульс тяжёлого ядра мал, поэтому при пренебрежении импульсами испущенных нейтронов p⃗₁ + p⃗₂ ≈ 0; осколки разлетаются в противоположные стороны с приблизительно равными по модулю импульсами.

Задание 2: из сохранения заряда 92 = 56 + Z, откуда Z = 36; X — криптон Kr. Массовые числа осколков в записи не заданы, поэтому их нельзя определить только по этому балансу. Вывод: фотография согласуется с сохранением импульса, а зарядовый баланс определяет элемент второго осколка.

§ Лабораторные работыСтр. 331
Цель работы: объяснить характер движения заряженных частиц.

Приборы и материалы: фотографии треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона, пузырьковой камере и фотоэмульсии.

в) при движении заряженной частицы в магнитном поле трек ее получается искривлённым, причём радиус кривизны трека тем больше, чем больше масса и скорость частицы и чем меньше её заряд и модуль индукции магнитного поля;

г) частица двигалась от конца трека с большим радиусом кривизны к концу с меньшим радиусом кривизны (радиус кривизны трека по мере движения уменьшается, так как из-за сопротивления среды уменьшается скорость частицы).

Задание 1. На двух из трёх представленных вам фотографий (рис. 218) изображены треки частиц, движущихся в магнитном поле. Укажите на каких. Ответ обоснуйте.

§ Лабораторные работыСтр. 331
Задание 2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 218, а), и ответьте на вопросы:

а) В каком направлении двигались α-частицы?

§ Лабораторные работыСтр. 331
Задание 2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 218, а), и ответьте на вопросы:

б) Длина треков α-частиц примерно одинакова. О чём это говорит?

§ Лабораторные работыСтр. 331
Задание 2. Рассмотрите фотографию треков α-частиц, двигавшихся в камере Вильсона (рис. 218, а), и ответьте на вопросы:

в) Как менялась толщина трека по мере движения частиц? Что из этого следует?

Задание 3. На рисунке 218, б дана фотография треков α-частиц в камере Вильсона, находившейся в магнитном поле. Определите по этой фотографии:

Задание 4. На рисунке 218, в дана фотография трека электрона в пузырьковой камере, находившейся в магнитном поле. Объясните, почему трек имеет форму спирали. Определите по этой фотографии:

б) что могло послужить причиной того, что трек электрона на рисунке 218, в гораздо длиннее треков α-частиц на рисунке 218, б.

Задание 1. Магнитное поле присутствует на фотографиях б и в: треки заметно искривлены; прямые радиальные треки а этому признаку не соответствуют.

Задание 2. а) α-частицы двигались от общего источника слева наружу по расходящимся направлениям.

б) Близкая длина треков указывает на близкие начальные энергии одинаковых частиц в одной среде.

в) К концу пробега треки становятся толще: частицы тормозятся и сильнее ионизируют вещество на единицу пути.

Задание 3. а) При потере скорости радиус кривизны уменьшается, поскольку для одной частицы в данном поле он пропорционален импульсу. Толщина при торможении должна возрастать; слова условия об одновременном уменьшении радиуса и толщины противоречат правилу, данному на стр. 331.

б) На фотографии б направление определяется от тонкого участка с большим радиусом к более толстому с меньшим радиусом; по представленным следам — справа налево.

Задание 4. Электрон теряет энергию, его скорость и радиус кривизны уменьшаются, поэтому след закручивается в спираль.

а) Он двигался от наружной части спирали к центру.

б) Более длинный трек мог быть связан с большей начальной энергией и меньшими потерями энергии на единицу пути; у электрона модуль заряда вдвое меньше, чем у α-частицы, поэтому сравнение длин требует учитывать также условия ионизации и среду.

Вывод: форма, длина и толщина трека дают сведения о заряде, изменении импульса и энергии частицы.

Скачать ответ

Поделись с друзьями