Экспериментальные задачи для самостоятельного решения

Принципиально изменились роль, место и функции самостоятельного эксперимента при обучении физики: учащиеся должны овладевать не только конкретными практическими умениями, но и основами естественнонаучного метода познания, а это может быть реализовано только через систему самостоятельных экспериментальных исследований.

Самостоятельное открытие известного в физике закона или изобретение способа измерения физической величины не является простым повторением известного. Это открытие или изобретение, обладающее лишь субъективной новизной, для ученика является объективным доказательством его способности к самостоятельному творчеству, позволяет приобрести необходимую уверенность в своих силах и способностях.

Изучив множество интересных и увлекательных книг, в которых было описание экспериментальных задач, мы создали небольшую копилку экспериментальных заданий, которые можно выполнять без специального лабораторного оборудования [28−36]. При решении экспериментальных задач самостоятельная работа учащихся носит не исполнительский, а исследовательский характер. Итогом работы становятся выводы, полученные ребятами, как ответы на поставленные вопросы.

1. Толщина листа бумаги. Измерьте толщину листа книжной бумаги и оцените погрешность измерения.

Оборудование: линейка ученическая.

2. Масса шарика. Определите массу шарика с небольшим отверстием.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с отверстием, шарик известной массы, нитка, миллиметровая бумага.

3. Пластилин. Измерьте плотность пластилина тремя разными способами.

Оборудование: брусок пластилина, миллиметровая бумага, пластмассовый стаканчик, стакан с водой, гирька известной массы, линейка 20−30 см, круглый карандаш, нитка.

Оборудование: пластилин, стакан с водой, цилиндрический стаканчик из алюминиевой фольги (от маленьких свечек), линейка, простая шариковая ручка, гирьки 1−5 г или монеты, медицинский шприц объемом 12 см³.

4. Плотность растительного масла. Измерьте плотность растительного масла.

Оборудование: растительное масло, шприц медицинский, линейка, круглый карандаш, груз известной массы, скотч.

5. Еще раз растительное масло. Измерьте плотность растительного масла.

Оборудование: растительное масло, стакан с водой, прозрачная трубочка (пустой стержень шариковой авторучки), линейка.

6. Плотности несмешивающихся жидкостей. Определите плотность растительного масла.

Оборудование: две стеклянные трубки, резиновая трубка, которую можно надеть на стеклянные трубки, вода, растительное масло, линейка.

7. Концентрация раствора. Измерьте концентрацию водного раствора поваренной соли.

Оборудование: химические стаканы с чистой водой, с 10% раствором соли, и с раствором соли неизвестной концентрации; транспортир, исписанная шариковая ручка, нитка, кусочек пластилина, линейка 20 см, шарики металлические, штангенциркуль, лазер-брелок.

• (10% раствор: 100 г соли на 900 г воды)
• 8. Сплав. Определите процентное содержание меди и цинка в латуни.

Оборудование: любой латунный предмет неправильной формы (корпус водопроводного вентиля), динамометр, сосуд с водой, нитка, таблицы физических величин.

9. Сахар. Сравните плотности сахара-песка и прессованного сахара.

Оцените объем мешка с сахарным песком, масса которого 50 кг.

Оборудование: стакан с водой, цилиндрический стаканчик из алюминиевой фольги (от маленьких свечек) или пластмассовый стаканчик, стакан с водой, линейка или миллиметровая бумага, сахар-песок, сахар прессованный.

10. Сила трения. Измерьте силу трения покоя большой книги о стол.

Оборудование: книга, динамометр школьный до 4 Н, прочная нить, линейка. (Сила трения должна быть больше 4 Н).

11. Трение. Измерьте коэффициент трения скольжения между поверхностью деревянного бруска и листом бумаги. Поверхность, по которой может скользить брусок, должна быть горизонтальной, наклонять подставку не разрешается!

Оборудование: деревянный брусок, грузы массой 100 г — 2 шт., миллиметровая бумага, кнопки, линейка.

12. Коэффициент трения. Измерьте коэффициент трения графита по бумаге.

Оборудование: карандаш, лист бумаги, линейка, нитка, гайка.

13. Цепочка. Измерьте коэффициент трения цепочки по поверхности стола.

Оборудование: металлическая цепочка, линейка.

14. Две линейки. Одна линейка скользит по другой. Измерьте коэффициент трения.

Оборудование: Три одинаковые линейки.

15. Катапульта. Измерьте коэффициент трения скольжения игральной шашки по поверхности стола.

Оборудование: игральная шашка, линейка, желательно пластмассовая.

16. Скорость вылета. Измерьте, с какой скоростью начинает двигаться небольшой предмет после сильного щелка пальцем.

Оборудование: игральная шашка, измерительная лента (рулетка).

17. Трение качения. На предложенном наборе оборудования проведите экспериментальные исследования и обобщите их в виде «законов трения качения».

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, линейки ученические 20 и 30 см, цилиндрические тела — сплошные и трубчатые, разного диаметра, материала и формы; шарики разного диаметра и материала, скрепки канцелярские, монеты разного достоинства, лист плотной бумаги, пластилин, миллиметровая бумага.

18. Закон сохранения энергии. По широкому желобу, укрепленному на высоте h в штативе, скатываются шарики одинаковых размеров: для настольного тенниса, сплошные стальной и пластиковый шарики. Измерьте конечные скорости всех шариков. Проверьте, выполняется ли в этом случае закон сохранения энергии. Объясните результаты опыта.

Оборудование: штатив с муфтой, желоб длиной 40−50 см, лист копировальной бумаги, шарики диаметром 3−4 см, линейка или рулетка.

19. Тяжелая гиря. Взвесьте тяжелую гирю (массой больше 500 г).

Оборудование: штатив с лапкой, прочная нить, школьный динамометр до 4 Н, длинная линейка.

20. Центр тяжести. Найти теоретически центр тяжести плоской однородной пластины, вырезанной, например, из картона.

Оборудование: линейка, карандаш.

Возможные формы пластин представлены на рисунке 52.

Примечание. Правильность нахождения центра тяжести можно проверить, пытаясь уравновесить фигуру на кончике карандаша.

21. Ложка. Что массивнее — «черпало» или «держало».

Оборудование: ложка алюминиевая, ложка чайная, штатив с муфтой, линейка 40 см, нитка длиной около 1 м, стакан с водой 250 мл, монеты по 10 тнг., плотная бумага, ножницы.

22. Шприц с иглой. Оцените внутренний диаметр иглы медицинского шприца.

Оборудование: медицинский шприц с иглой (3 мл), стакан с водой, метровая линейка или рулетка, секундомер.

23. Игла. Измерьте внутренний диаметр иголки для шприца и оцените погрешность измерения.

Оборудование: шприц с иглой, линейка, миллиметровая бумага, штатив с лапкой, стаканчик с водой. Можно использовать скотч и измерительную ленту (рулетку).

24. Атмосферное давление. Измерьте атмосферное давление.

Оборудование: штатив с лапкой, стеклянная трубка длиной 100−150 см и внутренним диаметром 3−5 мм, стакан с водой, измерительная лента (рулетка).

25. Вертушка. Узкая полоска бумаги, падая свободно, начинает вращаться и перемещаться в горизонтальном направлении. Исследуйте особенности такого движения «вертушки».

Оборудование: листы бумаги разной плотности (3−4 типа) размером с тетрадный лист, ножницы, линейка с миллиметровыми делениями.

26. Поверхностное натяжение. Измерьте коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: стаканчик с водой, шприц с иглой, миллиметровая бумага, ножницы, кусочек плотной бумаги.

27. Теплоемкость. Измерьте удельную теплоемкость материала, из которого изготовлена пятирублевая монета.

Оборудование: два пластмассовых стаканчика, стаканчики с горячей и холодной водой, термометр, линейка, простая шариковая авторучка, гирьки массой 1−5 г, медицинский шприц.

28. Мокрый снег. В комнату принесли снег. Через некоторое время снег частично растаял и пропитался водой. Определите процентное содержание воды в снеге.

Оборудование: два пластмассовых стаканчика объемом 100−150 см³, вода комнатной температуры, термометр, шприц (10−20 мл), термометр.

29. Количество теплоты. Оцените количество теплоты, которое выделяется при сгорании головки спички.

Оборудование: цилиндрический стакан, блюдце, вода, спички.

30. Испарение. Снимите зависимость температуры остывающей в стакане горячей воды от времени в диапазоне температур не уже 85 -50С и нарисуйте полученную кривую. По результатом измерений определить отношение давлений насыщенных паров воды при температурах +60С и +75С.

Оборудование: термометр, пластиковый стаканчик для горячей воды, часы (секундомер), штатив с лапкой, нитка, миллиметровая бумага.

31. Сопротивление резистора. В «Черном ящике» находится два элемента — маленькая лампочка и резистор, соединенные между собой. Определите схему соединения и сопротивление резистора.

Оборудование: «черный ящик» с двумя выводами, батарейка, миллиамперметр, вольтметр, еще одна лампочка, потенциометр (реостат с тремя выводами), соединительные провода.

32. Черный ящик. Три резистора соединены между собой и помещены в «черный ящик» с тремя выводами. Точно такие же резисторы соединены между собой по-другому и помещены во второй «черный ящик» с тремя выводами. Определите сопротивление каждого резистора.

Оборудование: мультиметр, перемычки применять запрещено.

Пример. Измерение сопротивления между выводами дали результаты:

• 1 ящик: R₁₋₂ = 25 Ом, R₂₋₃ =12 Ом, R₁₋₃ =37 Ом
• 2 ящик: R₁₋₂ = 6 Ом, R₂₋₃ =12 Ом, R₁₋₃ = 18 Ом
• 33. Колебания шарика. Выведите формулу для определения периода колебаний маленького шарика по дну сосуда со сферическим дном и проверьте ее на опыте.

Оборудование: сосуд со сферическим дном (ваза, тарелка, изогнутый кабель-канал для электропроводки и т. п.), маленький шарик, секундомер, линейка.

34. Связанные маятники. Два или несколько нитяных маятников, соединенные на некоторой высоте нитью, образуют так называемые связанные маятники. Исследуйте особенности колебаний такой системы.

Оборудование: штатив с муфтой, стержень длиной около 30 см, нить, шарики металлические или пластмассовые диаметром 2−3 см с возможность подвешивать их на нить (свинцовые рыболовные грузила), скрепки, линейка, секундомер.

35. Качели. Линейка, уравновешенная на боковой поверхности лежащего цилиндра, обладает всеми свойствами маятника. Исследуйте характерные особенности колебаний такой системы.

Оборудование: линейка ученическая 20−30 см, пластина металлическая 2Ч15Ч250 мм, штатив школьный с муфтой и кольцом, нить длиной около 1 м, пластилин, 4−5 тел цилиндрической формы диаметром от 3 до 100 мм, секундомер, набор 8−10 одинаковых монет.

36. Физический маятник. Металлическая пластина, уравновешенная на ребре призмы, обладает всеми свойствами маятника. Исследуйте особенности колебаний такой системы. Пластину можно сгибать.

Оборудование: металлическая пластина длиной 20−25 мм, штатив с муфтой и кольцом, нить длиной около 1 м, линейка ученическая, пластилин, секундомер, набор из 8−10 одинаковых монет.

37. Пробой. В «черном ящике» находится моток двухжильного медного провода, например, телефонного. Четыре конца провода выведены наружу. Из-за повреждения изоляции в одном месте между жилами образовался контакт с небольшим сопротивлением. Определить место повреждения, т. е. расстояние от концов провода.

Оборудование: мультиметр, небольшой кусок аналогичного провода, очищенный от изоляции, линейка.

38. Бермудский" треугольник. Три резистора соединены по схеме «треугольник» и помещены в «черный ящик». Снаружи ящика находятся три вывода. Определите величины сопротивлений каждого резистора.

Оборудование: мультиметр, источник питания — батарейка на 4,5 В.

39. Лампа. Оцените температуру светящейся лампы накаливания.

Оборудование: лампочка накаливания 2,5−3,5 В, источник тока — батарейка 4,5 В, мультиметр, соединительные провода, таблицы физических величин.

40. Лимон или яблоко. Измерьте величину сопротивления предложенного резистора.

Оборудование: резистор неизвестного номинала, мультиметр с проводами-«крокодилами», пластинки из меди и оцинкованного жести, шлифовальная бумага, лимон или яблоко, соединительные провода.

41. Компакт-диск. С точки зрения оптики компакт-диск представляет собой с отражательную дифракционную решетку. Измерьте период d и число дорожек n на 1 мм на компакт-диске.

Оборудование: лазер-брелок, кусочки компакт-диска (лучше СD), линейка, лист плотной белой бумаги.

42. Показатель преломления. Измерьте показатель преломления воды.

Оборудование: сосуд с плоскими стенками, сосуд с исследуемой водой, линейка, лист бумаги.

43. Показатель преломления. Измерьте показатель преломления предложенной жидкости.

Оборудование. Сосуд стеклянный круглый, сосуд с исследуемой прозрачной жидкостью, линейка, лист бумаги.

44. Высота здания. Измерьте высоту многоэтажного здания.

Оборудование: два сотовых телефона.

45. Колебания и цвет. Исследуйте зависимость периода колебаний нитяного маятника от цвета груза.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, нить длиной около 1 м, секундомер, пластилин разных цветов.

• 46. Электромагнитная пушка. Соленоид можно использовать для стрельбы маленькими шариками. В качестве источника питания примените конденсатор, заряженный до напряжения не более 50 В. Исследуйте существенные параметры и сконструируйте устройство, обеспечивающее максимальную скорость шариков на вылете.
• 47. Сверкающий узор. Капля воды удерживается на нижнем конце трубки и освещается с помощью лазерной указки. Исследуйте узоры, получающиеся на экране, и объясните причину их возникновения.
• 48. Стальные шары. Если поместить тонкий лист бумаги между двумя сталкивающимися стальными шарами, то в листе может образоваться отверстие. Исследуйте этот эффект для разных материалов.
• 49. Мыльная плёнка. Сделайте мыльную плёнку на круглой проволочной петле. Плёнка будет деформироваться при приближении к ней электрически заряженного предмета. Исследуйте, как зависит форма плёнки от положения и существенных характеристик заряженного предмета.
• 50. Сито. Закройте пластиковой сеткой открытый конец цилиндрического сосуда с водой. Накройте сетку крышкой и переверните сосуд вверх дном, затем уберите крышку. Определите, каков максимальный размер отверстий сетки, при котором вода ещё не выливается из сосуда.
• 51. Лёд. Прикрепите грузы к концам проволоки, лежащей на поверхности куска льда. Проволока может пройти через лёд без его разрушения. Исследуйте этот эффект.
• 52. Две колбы. Две одинаковые колбы (одна из них пустая, другая частично заполнена водой) закройте пробками с трубками. Соедините каждую из колб гибкими трубками с открытым сосудом с водой, находящимся ниже колб. Нагрейте колбы до 100^оС и прогревайте их некоторое время. При последующем остывании колб вода из нижнего сосуда начнёт подниматься по трубкам. Исследуйте, в какой трубке вода будет подниматься быстрее и где будет больше высота подъёма. Как этот эффект зависит от времени прогревания колб?
• 53. «Жидкий световод». Прозрачный сосуд с отверстием в нижней части боковой стенки заполните прозрачной жидкостью, например, водой. Направьте световой луч в струю жидкости с о стороны, противоположной отверстию. Исследуёте, при каких условиях вытекающая из сосуда струя жидкости будет вести себя как световод.
• 54. «Липкая» вода. Направьте вертикальный поток воды на боковую поверхность горизонтально расположенного цилиндра. При определённых условиях вода будет подниматься по противоположной поверхности цилиндра. Исследуйте этот эффект и влияние на него существенных параметров.
• 55. Спокойная поверхность. Ветер вызывает волны на поверхности воды. Масло, налитое на поверхность воды, уменьшает волнение. Исследуйте этот эффект и влияние на него существенных параметров.
• 56. Песок. При хождении по песку, сухой песок кажется мягче, чем влажный. При дальнейшем увеличении влагосодержания он опять становится мягчен. Исследуйте параметры, влияющие на «мягкость» песка.
• 57. Мокрое полотенце. Если встряхнуть мокрое полотенце, можно услышать звук, похожий на щелчок хлыста. Исследуйте этот эффект. Почему звук от мокрого полотенца громче, чем от сухого?
• 58. Звучащие стержни. Возьмите металлический стержень двумя пальцами и ударьте по нему. Исследуйте, как зависит звук от места удержания стержня и удара по нему.
• 59. «Магнитная пружина». Два магнита ориентированы так, что верхний из них может двигаться вертикально относительно неподвижного нижнего. Исследуйте колебания верхнего магнита.
• 60. Бумажный анемометр. Если поместить лист бумаги, разрезанный на тонкие полоски, в воздушный поток, можно услышать шум трепещущих полосок. Исследуйте, как можно измерить скорость потока воздуха, анализируя характеристики звука.
• 61. Вращающаяся пружина. Раскрутите спиральную пружину вокруг вертикальной оси, проходящей через конец пружины. Исследуйте, как изменяется длина пружины от времени при различных значениях массы, присоединённой к другому её концу.
• 62. Капельница Кельвина. Сконструируйте капельницу Кельвина. Исследуйте зависимость полученной разности потенциалов от существенных параметров. Насколько большую разность потенциалов удалось получить?
• 63. Гидростатическое взвешивание. Измерьте
• — плотность пластилина;
• — плотность мела;
• — массу деревянной линейки.

Оборудование: линейка деревянная длиной 40 см, пластилин, кусок мела, мерный стакан с водой, нитки, лезвие бритвы, штатив с держателем.

Примечания:

• 1. Кусок мела желательно не мочить — может развалиться.
• 2. Плотность воды считать равной 1000 кг/м³.
• 64. Удельная теплота растворения гипосульфита. При растворении гипосульфита в воде температура раствора сильно понижается. Измерьте удельную теплоту растворения данного вещества. Под удельной теплотой растворения понимают количество теплоты, необходимое для растворения единицы массы вещества. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг•K), плотность воды 1000 кг/м³. Оборудование: калориметр; мензурка или мерный стакан; весы с разновесами; термометр; гипосульфит кристаллический; теплая вода.
• 65. Математический маятник и ускорение свободного падения. Измерить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

Оборудование: штатив с лапкой, секундомер, кусок пластилина, линейка, нить.

66. Показатель преломления материала линзы. Измерьте показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза.

Оборудование: двояковыпуклая линза на подставке, источник света (лампочка на подставке с источником тока и соединительными проводами), экран на подставке, штангенциркуль, линейка.

• 67. «Колебания стержня».
• — Исследуйте зависимость периода колебаний получившегося физического маятника от длины верхней части спицы. Постройте график полученной зависимости. Проверьте выполнимость формулы в вашем случае.
• — Определите с максимально возможной точностью минимальный период колебаний полученного маятника.
• — Определите значение ускорения свободного падения.

Оборудование: штатив с лапкой, секундомер, спица вязальная, ластик, иголка, линейка, пробка пластиковая от пластиковой бутылки.

68. Определите с максимально возможной точностью сопротивление резистора.

Оборудование: источник тока, резистор с известным сопротивлением, резистор с неизвестным сопротивлением, стаканчик (стеклянный, на 100 мл), термометр, часы (можно использовать свои наручные), миллиметровая бумага, кусок пенопласта.

69. Определите коэффициент трения бруска о стол.

Оборудование: брусок, линейка, штатив, нитки, гиря известной массы.

70. Определите вес плоской фигуры.

Оборудование: плоская фигура, линейка, гирька.

71. Исследуйте зависимость скорости истечения струи, вытекающей из сосуда, от высоты уровня воды в этом сосуде.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, стеклянная бюретка со шкалой и резиновой трубкой; пружинный зажим; винтовой зажим; секундомер; воронка; кювета; стакан с водой; лист миллиметровой бумаги.

72. Определите температуру воды, при которой ее плотность максимальна.

Оборудование: стакан с водой, при температуре t = 0 єС; металлическая подставка; термометр; ложечка; часы; маленький стакан.

73. Определите силу разрыва Т нити, mg T.

Оборудование: планка, длина которой 50 см; нить или тонкая проволока; линейка; груз известной массы; штатив.

74. Определите коэффициент трения металлического цилиндра, масса которого известна, о поверхность стола.

Оборудование: два металлических цилиндра приблизительно одинаковой массы (масса одного из них известна (m = 0,4−0,6 кг)); линейка длины 40−50 см; динамометр Бакушинского.

75. Исследуйте содержимое механического «черного ящика». Определите характеристики твердого тела, заключенного в «ящике».

Оборудование: динамометр, линейка, миллиметровая бумага, «черный ящик» — закрытая банка, частично заполненная водой, в которой находятся твердое тело с прикрепленной к нему жесткой проволокой. Проволока выходит из банки сквозь малое отверстие в крышке.

76. Определите плотность и удельную теплоемкость неизвестного вам металла.

Оборудование: калориметр, пластмассовый стакан, ванночка для проявки фотографий, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, нитки, 2 цилиндра из неизвестного металла, сосуд с горячей (t_г = 60−70) и холодной (t_х = 10−15) водой. Удельная теплоемкость воды c_в = 4200 Дж/(кг•K).

77. Определите модуль Юнга стальной проволоки.

Оборудование: штатив с двумя лапками для крепления оборудования; два стальных стержня; стальная проволока (диаметром 0,26 мм); линейка; динамометр; пластилин; булавка.

Примечание. Коэффициент жесткости проволоки зависит от модуля Юнга и геометрических размеров проволоки следующим образом k = ES/l, где l — длина проволоки, a S — площадь ее поперечного сечения.

78. Определите концентрацию поваренной соли в выданном вам водном растворе.

Оборудование: стеклянная банка объемом 0,5 л; сосуд с водным раствором поваренной соли неизвестной концентрации; источник переменного тока с регулируемым напряжением; амперметр; вольтметр; два электрода; соединительные провода; ключ; набор из 8 навесков поваренной соли; миллиметровая бумага; емкость с пресной водой.

79. Определите сопротивления милливольтметра и миллиамперметра для двух диапазонов измерений.

Оборудование: милливольтметр (50/250 мВ), миллиамперметр (5/50 мА), два соединительных провода, медная и цинковая пластины, соленый огурец.

80. Определите плотность тела.

Оборудование: тело неправильной формы, металлический стержень, линейка, штатив, сосуд с водой, нить.

81. Определите сопротивления резисторов R1, …, R7, амперметра и вольтметра.

Оборудование: батарейка, вольтметр, амперметр, соединительные провода, переключатель, резисторы: R₁ — R₇.

82. Определите коэффициент жесткости пружины.

Оборудование: пружина, линейка, лист миллиметровой бумаги, брусок, груз массой 100 г.

Внимание! Не подвешивайте груз на пружине, так как при этом вы превысите предел упругой деформации пружины.

83. Определите коэффициент трения скольжения спичечной головки о шероховатую поверхность спичечного коробка.

Оборудование: коробка со спичками, динамометр, груз, лист бумаги, линейка, нить.

84. «Черный сосуд». В «черный сосуд» с водой на нити опущено тело. Найдите плотность тела сm, его высоту l уровень воды в сосуде с погруженным телом (h) и когда тело находится вне жидкости (ho).

Оборудование: «Черный сосуд», динамометр, миллиметровая бумага, линейка. Плотность воды 1000 кг/м³. Глубина сосуда Н = 32 см.

85. Трение. Определите коэффициенты трения скольжения деревянной и пластмассовой линеек о поверхность стола.

Оборудование: Штатив с лапкой, отвес, деревянная линейка, пластмассовая линейка, стол.

86. Заводная игрушка. Определите энергию, запасенную пружиной заводной игрушки (машинки), при фиксированном «заводе» (числе поворотов ключа).

Оборудование: заводная игрушка известной массы, линейка, штатив с лапкой и муфтой, наклонная плоскость.

Примечание. Заводите игрушку так, чтобы ее пробег не превышал длину стола.

87. Определение плотности тел. Определите плотность груза (резиновой пробки) и рычага (деревянной рейки), используя предложенное оборудование.

Оборудование: груз известной массы (пробка маркированная); рычаг (деревянная рейка); цилиндрический стакан (200−250 мл); нить (1 м); деревянная линейка, сосуд с водой.

88. Изучаем движение шарика.

Приподнимем на некоторую высоту над поверхностью стола шарик. Отпустим его и понаблюдаем за его движением. Если бы соударения были абсолютно упругими (иногда говорят упругими), то шарик всё время подскакивал бы на одну и ту же высоту. В действительности же, высота подскоков постоянно уменьшается. Уменьшается и интервал времени между последовательными подскоками, что явно ощутимо на слух. Спустя некоторое время подскоки прекращаются, и шарик остаётся на столе.

• 1 задание — теоретическое.
• 1.1. Определите долю теряемой (коэффициент энергетических потерь) энергии после первого, второго, третьего отскока.
• 1.2. Получите зависимость времени от количества отскоков.
• 2 задание — экспериментальное.
• 2.1. Прямым методом, используя линейку, определите коэффициент энергетических потерь после первого, второго, третьего удара. Можно определить коэффициент энергетических потерь, используя метод, основанный на измерении суммарного времени движения шарика с момента его бросания с высоты H до момента прекращения подскоков. Для этого вам предстоит установить зависимость общего времени движения с коэффициентом энергетических потерь.
• 2.2. Определите коэффициент энергетических потерь, используя метод, основанный на измерении суммарного времени движения шарика.
• 3. Погрешности.
• 3.1. Сравните погрешности измерений коэффициента энергетических потерь в п. 2.1 и 2.2.
• 89. Устойчивая пробирка.
• — Найдите массу выданной вам пробирки и её внешний и внутренний диаметры.
• — Вычислите теоретически, при какой наименьшей высоте h_min и наибольшей высоте h_max налитой в пробирку воды она будет устойчиво плавать в вертикальном положении, и найдите численные значения, используя результаты первого пункта.
• — Определите h_min и h_max экспериментально и сравните с результатами пункта 2.

Оборудование: Пробирка неизвестной массы с наклеенной шкалой, сосуд с водой, стаканчик, лист миллиметровой бумаги, нитка.

Примечание. Отклеивать шкалу от пробирки запрещается!

90. Угол между зеркалами. Определите двугранный угол между зеркалами с наибольшей точностью.

Оборудование: Система из двух зеркал, измерительная лента, 3 булавки, лист картона.

91. Шаровой сегмент. Шаровым сегментом называется тело, ограниченное сферической поверхностью и плоскостью. При помощи данного оборудования постройте график зависимости объёма V шарового сегмента единичного радиуса r = 1 от его высоты h.

Примечание. Формула объёма шарового сегмента не предполагается известной. Плотность воды принять равной 1,0 г/см³.

Оборудование: Стакан с водой, теннисный шарик известной массы m с проколом, шприц с иглой, лист миллиметровой бумаги, скотч, ножницы.

92. Снег с водой. Определите массовую долю снега в смеси снега и воды на момент выдачи.

Оборудование: Смесь снега со льдом, термометр, часы.

Примечание. Удельная теплоёмкость воды с = 4200 Дж/(кг•С), удельная теплота плавления льда л = 335 кДж/кг.

93. Регулируемый «чёрный ящик». В «черном ящике», имеющем 3 вывода, собрана электрическая цепь, состоящая из нескольких резисторов с постоянным сопротивлением и одного переменного резистора. Сопротивление переменного резистора можно изменять от нуля до некоторого максимального значения Ro с помощью регулировочной ручки, выведенной наружу.

С помощью омметра исследуйте схему «черного ящика» и, предполагая, что число находящихся в нем резисторов минимально,.

• — изобразите схему электрической цепи, заключенной в «черном ящике»;
• — вычислите сопротивления постоянных резисторов и величину R_o;
• — оцените точность вычисленных вами значений сопротивлений.
• 94. Измерение электрических сопротивлений. Определите сопротивления вольтметра, батарейки и резистора. Известно, что реальную батарейку можно представлять как идеальную, последовательно соединенную с некоторым резистором, а реальный вольтметр — как идеальный, параллельно которому включен резистор.

Оборудование: батарейка, вольтметр, резистор с неизвестным сопротивлением, резистор с известным сопротивлением.

95. Взвешивание сверхлёгких грузов. Определить с помощью предложенного оборудования массу m кусочка фольги.

Оборудование: банка с водой, кусок пенопласта, набор гвоздей, деревянные зубочистки, линейка с миллиметровыми делениями или миллиметровая бумага, остро отточенный карандаш, фольга, салфетки.

96. ВАХ ЧЯ. Определите вольт-амперную характеристику (ВАХ) «чёрного ящика» (ЧЯ). Опишите методику снятия ВАХ и постройте её график. Оцените погрешности.

Оборудование: ЧЯ, ограничивающий резистор известным сопротивлением R, мультиметр в режиме вольтметра, регулируемый источник тока, соединительные провода, миллиметровая бумага.

Внимание. Подключать ЧЯ к источнику тока в обход ограничивающего резистора строго запрещается.

• 97. Мягкая пружина.
• — Экспериментально исследуйте зависимость удлинения мягкой пружины под действием ее собственного веса от числа витков пружины. Дайте теоретическое объяснение найденной зависимости.
• — Определите коэффициент упругости и массу пружины.
• — Исследуйте зависимость периода колебания пружины от ее числа витков.

Оборудование: мягкая пружина, штатив с лапкой, рулетка, часы с секундной стрелкой, шарик из пластилина массой m = 10 г, миллиметровая бумага.

98. Плотность проволоки. Определите плотность проволоки. Ломать проволоку не разрешается.

Оборудование: кусок проволоки, миллиметровая бумага, нить, вода, сосуд.

Примечание. Плотность воды 1000 кг/м³.

99. Коэффициент трения. Определить коэффициент трения скольжения материала шпульки по дереву. Ось шпульки должна быть горизонтальна.

Оборудование: шпулька, нить длиной 0,5 м, деревянная линейка, закрепленная под углом в штативе, миллиметровая бумага.

Примечание. Во время проведения работы запрещается изменять положение линейки.

100. Доля механической энергии. Определите долю механической энергии, теряемой шариком при падении без начальной скорости с высоты 1 м.

Оборудование: теннисный шарик, линейка длиной 1,5 м, лист белой бумаги формата А4, лист копировальной бумаги, стеклянная пластинка, линейка; кирпич.

Примечание: при малых деформациях шарика можно (но не обязательно) считать справедливым закон Гука.

101. Сосуд с водой «черный ящик». «Черный ящик» представляет собой сосуд с водой, в который опущена нить, на которой закреплены два груза на некотором расстоянии друг от друга. Найдите массы грузов и их плотности. Оцените размеры грузов, расстояние между ними и уровень воды в сосуде.

Оборудование: «черный ящик», динамометр, миллиметровая бумага.

102. Оптический «черный ящик». Оптический «черный ящик» состоит из двух линз, одна из которых является собирающей, а другая — рассеивающей. Определите их фокусные расстояния.

Оборудование: трубка с двумя линзами (оптический «черный» ящик), лампочка, источник тока, линейка, экран с листом миллиметровой бумаги, лист миллиметровой бумаги.

Примечание. Допускается использование света удаленного источника. Приближать лампочку вплотную к линзам (то есть ближе, чем позволяют стойки) не разрешается.