Решебник по физике за 7 класс (С.В Громов, Н.А. Родина, 2000 год),
задача №5
к главе «Лабораторные работы».
Цель работы: Определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене. Сравнить результаты.
Мы знаем, что внутреннюю энергию тела можно изменить не только за счет работы, но и за счет нагревания тела. При этом процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом. Изменение внутренней энергии при теплообмене называют полученной или
отданной теплотой. Мы знаем также, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при охлаждении), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры:
Измерить количество переданной теплоты можно в калориметрах. Это устройство мы будем использовать в этой работе.
Калориметр состоит из двух сосудов: внутреннего и внешнего. Внешний сосуд должен предохранять внутренний от потери тепла за счет теплообмена с окружающей средой. Сверху оба сосуда закрываются крышкой с установленным на ней термометром.
Если в калориметр налить воды массой m1 при температуре а затем еще добавить воды массой m2 при температуре t2 , то в сосуде начнется теплообмен, а спустя некоторое время установится состояние теплового равновесия. При этом обе части воды будут иметь одну и ту же температуру t, и количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученной холодной водой. Последнее утверждение составляет смысл уравнения теплового баланса:
Пример выполнения работы:
Количество теплоты, отданное горячей водой:
Лабораторная работа №1
Учени___ 8-го класса
«Сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры»
Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат.
Приборы и материалы: калориметр, мензурка, термометр, стакан.
1. Ответьте на вопрос: в каких единицах измеряется
· Количество теплоты __________
· Масса тела __________________
· Удельная теплоемкость _______
2. Напишите формулу для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания тела _________________________________________
Познакомьтесь с устройством и назначением калориметра:
Прибор состоит из двух сосудов (внутренний и внешний), разделенных воздушной прослойкой
Белая окраска внешнего сосуда
уменьшает теплообмен путем излучения
Назначение : калориметр уменьшает
теплообмен с окружающей средой
Выполните следующие действия:
1. Отмерьте с помощью мензурки 100г горячей воды и налейте ее во внутренний сосуд калориметра
2. Измерьте температуру горячей воды
3. Отмерьте 100г холодной воды и перелейте ее в стакан
4. Измерьте температуру холодной воды
5. Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, помешайте термометром полученную смесь и измерьте температуру
6. Рассчитайте по формуле Q=c m (t2 – t1) количество теплоты, отданное горячей водой при остывании, и количество теплоты, полученное холодной водой при нагревании
7. Результат измерений и вычислений запишите в таблицу. Сравните Q отданное и Q полученное
Масса горячей воды, m, кг
Начальная температура горячей воды, t1, 0C
Температура смеси, t1, 0C
Количество теплоты, отданное горячей водой, Q1, Дж
Масса холодной воды, m, кг
Начальная температура холодной воды, t2, 0C
Количество теплоты, полученное холодной водой, Q2, Дж
8. Сделайте вывод _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №2
Учени___ 8-го класса
«Измерение удельной теплоемкости твердого тела»
Цель работы: определить удельную теплоемкость металлического цилиндра.
Приборы и материалы: калориметр, мензурка, термометр, стакан, весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой.
Налейте в калориметр воду массой 100-150г комнатной температуры. Измерьте температуру воды. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте ее температуру ( эта температура и будет начальной температурой цилиндра). Затем опустите его в калориметр с водой. Измерьте температуру воды в калориметре после отпускания цилиндра. С помощью весов определите массу алюминиевого цилиндра, предварительно обсушив его. Все данные измерений запишите в таблицу:
Масса воды в калориметре
Начальная температура воды t1
Масса цилиндра m2
Начальная температура цилиндра t2
Общая температура воды и цилиндра t,
а) количество теплоты Q1 , которое получила вода при нагревании :
где с1- удельная теплоемкость воды.
б) количество теплоты Q2 , отданное металлическим цилиндром при охлаждении :
где с2 – удельная теплоемкость вещества цилиндра, значение которой надо рассчитать.
Зная, что количество теплоты, полученное водой при нагревании. Равно количеству теплоты, отданному цилиндром при охлаждении, можно записать
Q1= Q2 , или c1 m1( t – t1 ) = c2 m2( t2 – t )
Из полученного уравнения выразим неизвестную величину удельную теплоемкость с2
Лабораторная работа №3
Учени___ 8-го класса
Цель работы : научить пользоваться измерительным электрическим прибором –амперметром, убедиться на опыте, что сила тока в различных последовательной соединенных участках цепи одинакова.
Оборудование: источник тока, электрическая лампочка на подставке, электрический ключ, соединительные провода, амперметр
Ответьте на вопросы: 1.Чему равна цена деления амперметра? _________________
2. Каков предел измерения прибора?_________________________________________
3. Чему равна погрешность измерения? _______________________________________
4. Каковы правила включения амперметра в цепь?
5. Где должна находиться стрелка амперметра до включения его в цепь?___________
Условное обозначение на схемах
Выполните следующие действия
1. Соберите электрические цепи по схемам, изображенным на рисунках
2. Запишите показания амперметра во всех трех случаях под схемой электрической цепи.
3. Сравните полученные результаты. Сделайте вывод. _______________________________________________________________________________
4. Определите, какой заряд прошел через электрическую лампу, если ключ был замкнут в течение 1 минуты.
5.Соберите цепь, состоящую из источника тока, двух электрических ламп, ключа, амперметра, соединительных проводов. Измерьте силу тока в лампах, показания запишите и сделайте вывод. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №4
Учени___ 8-го класса
Тема: Измерение напряжения на различных участках электрической цепи
Цель работы : научиться пользоваться измерительным электрическим прибором –вольтметром, убедиться на опыте, научиться измерять напряжение на различных участках цепи.
Оборудование: источник тока, электрическая лампочка на подставке, электрический ключ, соединительные провода, вольтметр, амперметр.
Ответьте на вопросы: 1. Из каких основных частей состоит вольтметр? _________________________________________________________________________ 1.Чему равна цена деления вольтметра? _________________
2. Каков предел измерения прибора?_________________________________________
3. Чему равна погрешность измерения? _______________________________________
4. Каковы правила включения вольтметра в цепь?
5. Где должна находиться стрелка вольтметра до включения его в цепь?___________
Условное обозначение на схемах
Выполните следующие действия
Соберите цепь, состоящую из источника тока, двух электрических лампочек, ключа, амперметра, соединительных проводов. Начертите в тетради схему соединения приборов, укажите точки подключения вольтметра. С помощью лабораторного вольтметра измерьте напряжение (U1 и U2 ) на каждой лампочке и на клеммах источника тока (U ). Вычислите сумму напряжений U1 + U2 на обеих лампах и сравните ее с напряжением U. Сделайте вывод.
Лабораторная работа № 5
Учени___ 8-го класса
Тема: «Регулирование силы тока реостатом»
Цель работы: изучить устройство реостата, научиться пользоваться прибором для
регулирования силы тока в электрической цепи.
Оборудование: амперметр, реостат, источник тока, ключ, соединительные провода.
Рассмотрите полученный лабораторный реостат и прочитайте описание устройства реостата в тексте учебника $47.
Ответьте на вопросы:
1. Для чего предназначен реостат? _____________________________________________________________________________
2. Как условно изображают реостат на схемах электрических цепей?
3. Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Назовите основные детали реостата? _____________________________________________________________________________
Выполните следующие действия:
1. Соберите электрическую цепь, включив последовательно реостат на полное сопротивление, амперметр, источник тока, ключ.
2. Запишите показания амперметра и зарисуйте схему собранной цепи
3. Плавно передвигайте ползунок до середины реостата, запишите показания амперметра в этом положении ползунка. Начертите схему цепи.
Продолжайте плавно передвигать ползунок реостата, уменьшая его сопротивление, но не выводя его из реостата полностью ( если вывести полностью ползунок, сопротивление станет равным нулю, сила тока резко возрастет и амперметр может испортиться).
Начертите схему электрической цепи и запишите показания амперметра.
Сделайте вывод о том, в какую сторону надо двигать ползунок, чтобы увеличить или уменьшить сопротивление реостата.
Как изменилось сопротивление реостата в выполненной вами лабораторной работе?
Лабораторная работа № 7
Учени___ 8-го класса
Тема: «Измерение мощности и работы тока в электрической лампе»
Цель работы: научиться определять мощность и работу тока в лампе, используя амперметр, вольтметр и часы.
Оборудование: низковольтная лампа на подставке, амперметр, секундомер, источник тока, ключ, соединительные провода.
1. Чтобы определить работу электрического тока, надо ____________________________________
2. Напишите формулу работы электрического тока, которой удобно пользоваться при расчетах
4. В каких единицах измеряется работа электрического тока? ___________________________
5. Чему равна мощность электрического тока? Напишите формулу
6. В каких единицах измеряется мощность?____________________________________________
Указания к работе.
Соберите цепь из источника питания, лампы, амперметра и ключа, соединив все последовательно (см. рис 68). Измерьте вольтметром напряжение на лампе. Начертите схему собранной цепи и запишите показания приборов. Вычислите мощность тока в лампе. Заметьте время включения и выключение лампы. По времени ее горения и мощности определите работу тока в лампе. Заполните таблицу:
Время горения лампы, t
Работа электрического тока
Проверьте, совпадает ли полученное значение мощности с мощностью, обозначенной на лампе. Если значения не совпадают, объясните причину этого.
Лабораторная работа № 8
Учени___ 8-го класса
Тема: «Сборка электромагнита и испытание его действия»
Цель работы: собрать электромагнит и на опыте проверить, от чего зависит его магнитное действие.
Оборудование: источник тока, ключ, соединительные провода, компас, детали для сборки электромагнита.
Повторите по учебнику п. 58.
Составьте электрическую цепь из источника тока, катушки, реостата и выключателя, соединив все последовательно. Замкните цепь и с помощью компаса определите полюсы у катушки. Отодвиньте компас вдоль оси катушки на такое расстояние, на котором действие магнитного поля катушки на стрелку будет едва заметно. Вставьте железный сердечник в катушку. Изменилось ли действие электромагнита на стрелку? Как? Сделайте вывод. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Изменяйте с помощью реостата силу тока в цепи и наблюдайте действие электромагнита на стрелку. Сделайте вывод. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Сравните магнитное действие одной катушки и двух катушек, соединенных последовательно. Сделайте вывод. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Как построить сильный электромагнит, если конструктору дано условие, чтобы сила тока в электромагните была наибольшей? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Нужно построить электромагнит, подъемную силу которого можно менять, не меняя его конструкции. Как это сделать? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 9
Учени___ 8-го класса
Тема: «Изучение электрического двигателя постоянного тока (на модели)»
Цель работы: ознакомиться с основными деталями электрического двигателя постоянного тока.
Оборудование: источник тока, ключ, соединительные провода, модель электродвигателя постоянного тока.
Какое физическое явление положено в основу устройства электродвигателя?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Назовите основные части электродвигателя ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ С помощью каких деталей осуществляется подвод тока от источника к подвижной рамке? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Почему через каждые пол-оборота ток в рамке изменяет направление на противоположное? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Зачем нужно изменять направление тока в рамке? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Примечание: Подвижная часть электродвигателя называется якорем. Электромагнит, создающий магнитное поле, называется индуктором.
Порядок выполнения работы
Соберите электродвигатель. Подключите к нему источник тока и приведите электродвигатель во вращение. Если двигатель не работает, найдите причины