Скачать 3.23 Mb.
|
РАБОТА 9. ФИЗИКА АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА Цель данной работы – усвоить основные демонстрации по регистрации элементарных частиц, знать возможные варианты опытов по данной теме. Задание 1. Изучите по школьному учебнику тему «Атом и атомное ядро». Уясните вопросы: модель атома Резерфорда — Бора, постулаты Бора, природу -, -, -лучей, методы изучения элементарных частиц. Задание 2. Изучите по описанию камеру для наблюдения следов -частиц, индикатор ионизирующих частиц, повторите характеристики усилителя низкой частоты, выпрямителя ВУП-2, преобразователя «Разряд-1», проекционного аппарата ФОС-67. Задание 3. Продумайте ответы на вопросы: 1) Какие элементарные частицы можно обнаружить камерой Вильсона, счетчиком Гейгера — Мюллера? 2) Как подготовить к работе школьную камеру Вильсона? 3) Как подготовить к работе высоковольтный преобразователь «Разряд-1»? 4) Как устроена счетная трубка Гейгера— Мюллера? 5) Какие вещества применяют в качестве радиоактивных препаратов? Задание 4. Подготовьте план, в который включите номер и название работы, схемы установок описанных опытов. Оборудование к работе: проекционный аппарат ФОС-67, преобразователь высоковольтный «Разряд-1», выпрямитель универсальный ВУП-2, осветитель для теневого проецирования, камера для наблюдения следов -частиц, индикатор ионизирующих частиц, усилитель низкой частоты, бюретка с краном, шар полый от электрометра, штатив изолирующий, кювета, электрометры с двумя дисками, эбонитовая палочка, мех, громкоговоритель, источник радиоактивного излучения. Опыт 1. Модель опыта Резерфорда Установку собирают по рис. 9.1. В бюретку, укрепленную в штативе, наливают воду и опускают в нее проводник, который соединяют с зажимом «+» высоковольтного преобразователя.
Опыт повторяют, приблизив бюретку к шару на 1 см. Делают вывод о зависимости угла рассеяния от прицельного расстояния. Опыт 2. Ионизирующее действие радиоактивного излучения
Вопрос. Зависит ли скорость разряда электрометра от расстояния между пластинами? от интенсивности препарата? от рода заряда электрометра? Опыт 3. Наблюдение треков в камере Вильсона
Перед проведением опыта резиновую грушу снимают и набирают в нее 2—3 капли смеси (25% ацетона, 50% этилового спирта и 25% воды), после чего вновь грушу соединяют с резиновой трубкой. Несколько раз (6—8) сжимают и отпускают грушу (так вводят пары смеси в камеру).
(с помощью резиновой груши). При демонстрации опыта включают проекционный аппарат, добиваются на экране четкого изображения шарика с радиоактивным препаратом. Медленно сжимают резиновую грушу, а затем резко отпускают и наблюдают треки ос-частиц. Опыт повторяют несколько раз. Вопрос. Можно ли, применяя камеру Вильсона в научных целях, определить род заряда частицы? направление движения частицы? скорость движения частицы? Опыт 4. Действие индикатора ионизирующих частиц
Баллон заполнен газовой смесью (аргон с парами спирта). Попадающая в трубку ионизирующая частица ионизирует газ, в результате чего в трубке резко возрастает ток, создающий на высокоомном резисторе падение напряжения, которое подается на вход усилителя низкой частоты. После усиления в громкоговорителе слышен громкий щелчок.
б) К счетчику подносят радиоактивный препарат, закрепленный в лапке штатива на расстоянии ~50 см от счетчика. Подсчитывают число щелчков за одну минуту. в) Между счетчиком и радиоактивным препаратом помещают кусок картона и вновь подсчитывают число щелчков в минуту. Между счетчиком и радиоактивным препаратом помещают лист алюминия толщиной 1—3 мм и снова подсчитывают число щелчков в минуту. Делают общий вывод. Вопрос. Расположите ниже перечисленные вещества по степени убывания их поглощающей способности заряженных частиц: алюминий, картон, свинец, стекло. РАБОТА 10. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Цель данной работы – научиться демонстрировать опыты с применением комплекта приборов для изучения свойств электромагнитных волн. Задание 1. Изучите по школьному учебнику тему «Электромагнитные волны». Уясните понятия: электромагнитное поле, электромагнитные волны, вибратор Герца, когерер, модуляция, детектирование. Задание 2. Изучите по описанию комплект приборов для изучения свойств электромагнитных волн ПЭВ-1 и набор радиотехнический; повторите основные сведения о высоковольтном преобразователе «Разряд-1», гальванометре демонстрационном М1032, усилителе низкой частоты. Набор радиотехнический предназначен для демонстрации опытов по усилению электрических колебаний, приему радиовещательных станций и опытов, иллюстрирующих действие и применение вакуумного триода. В набор сходят детекторный приемник, усилитель низкой частоты, громкоговоритель, вакуумный триод. Все приборы смонтированы на вертикальных панелях. Расположение входов и выходов (с зажимами) позволяет сравнительно быстро собрать установки, в которые может входить 2—3 прибора. Детекторный приемник, например, собран по схеме, показанной на рисунке 274. Катушка состоит из двух секций, позволяющих принимать сигналы в разных диапазонах. Чтобы перейти с одного диапазона на другой, необходимо вынуть катушку из гнезд, повернуть и поставить на место с другой парой штекеров. Для приема сигналов мощной местной радиостанции можно применить комнатную антенну, а для приема дальних станций — наружную.
позволяет получать модулированные колебания звуковой частоты 300—600 Гц. Генератор снабжен экранированным трехжильным шнуром, имеющим на конце штекерный разъем для подключения к выпрямителю ВУП-2. Приемник 2 с рупорной антенной расположен на одном конце волновода прямоугольной формы. Па другом конце волновода смонтирован кремниевый детектор типа ДК-С7М. К детектору подходит экранированный провод, снабженный двумя наконечниками. Приемник и генератор снабжены приспособлением на стойке, позволяющим поворачивать прибор вокруг горизонтальной оси и фиксировать его в любом положении. Приемник с дипольной антенной 3 смонтирован на пластмассовом держателе. Между бортиками держателя в горизонтальном положении укреплен кремниевый детектор ДК-С7М, имеющий контакты с экранированным проводом, оканчивающимся наконечниками. Прямоугольная 4 и треугольная 5 призмы изготовлены из пластмассовых пластин. Внутренняя полость призм залита парафином. Поляризационные решетки 6 представляют собой пластмассовые кольца с параллельными металлическими стержнями. Кольца могут скользить между металлическими скобами, что позволяет поворачивать их рукой вокруг горизонтальной оси. Плосковыпуклая линза 7 изготовлена из диэлектрика. Металлические пластины 8 прямоугольной формы, изготовленные из алюминия, и диэлектрическую пластину можно устанавливать в держателях 9. В комплект входят также металлический диск и четыре подставки. Рис. 10.2 Основная установка с комплектом показана на рис. 10.2. Штепсельный разъем генератора соединяют с разъемом выпрямителя ВУП-2. После включения ВУП-2 и прогрева ламп генератора он начинает излучать электромагнитные волны. Провод приемника с рупорной или дипольной антенной подключают на вход усилителя низкой частоты, на выходе которого может быть включен громкоговоритель, гальванометр переменного тока или осциллограф. При включенных приборах громкоговоритель издает звук частотой 500—600 Гц, громкость которого можно регулировать ручкой усиления УНЧ. Настройка генератора и приемника выполняется на заводе, поэтому практически никаких регулировок не требует. Комплект позволяет продемонстрировать разные варианты дифракции волн, стоячие волны, преломление волн, излучение и прием электромагнитных волн. Задание 3. Продумайте ответы на следующие вопросы: 1) Дайте определения понятий, которые перечислены в задании 1. 2) Как ориентированы векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции в электромагнитной волне? 3) В результате каких процессов возникают электромагнитные волны? 4) Начертите и объясните работу лампового генератора, позволяющего получить модулированные колебания. 5) Начертите и объясните работу детекторного приемника. 6) Изобразите графически электромагнитные колебания на входе и выходе детекторного приемника. 7) Какие приборы входят в состав комплекта ПЭВ-1? Каково их назначение? 8) Какие опыты можно демонстрировать с комплектом ПЭВ-1? 9) Какие опыты можно демонстрировать с применением гальванометра М1032? Задание 4. Подготовьте план, в который включите номер и название работы, краткие сведения по комплекту приборов для изучения свойств .электромагнитных волн и по гальванометру М1032. Начертите схемы для описанных ниже опытов. Оборудование к работе: комплект приборов ПЭВ-1, гальванометр демонстрационный М1032, усилитель низкой частоты УНЧ-5, преобразователь высоковольтный «Разряд-1», детекторный приемник, громкоговоритель, приемный диполь, выпрямитель ВС-4-12 (или ВС-24М), металлические стержни, проводники, линейка. Опыт 1. Обнаружение электромагнитных волн Установку собирают по рисунку 268, схема установки дана на рисунке 269. Источником электромагнитных волн является высоковольтный преобразователь «Разряд-1», на выходе которого установлен вибратор Герца с искровым промежутком 2—4 мм. Индикатором электромагнитных волн служит приемный диполь, подключенный к входу демонстрационного гальванометра М1032. Перед демонстрацией опыта длину вибратора и приемного диполя подбирают одинаковой. Приемный диполь располагают параллельно вибратору на расстоянии 20—30 см. Чувствительность гальванометра М1032 должна быть наибольшей. При включении высоковольтного преобразователя «Разряд-1» световой штрих отклоняется на несколько делений шкалы демонстрационного гальванометра. Если изменить длину приемного диполя, то отклонение светового штриха заметно уменьшится.
Вопрос. Можно ли в опыте вместо гальванометра Ml032 применить гальванометр от демонстрационного амперметра? вольтметра? Опыт 2. Дифракция электромагнитных волн Установку собирают по рисунку 10.5. Приемник располагают на расстоянии 0,5—0,8 м от передатчика. Между ними устанавливают металлический экран с двумя щелями шириной каждая около 3 см. Медленно перемещая приемник поперек распространения волн, наблюдают участки громкого и тихого приема. Обращают внимание на то, что ширина боковых участков громкого приема больше ширины центральной полосы. Вопрос. Можно ли в опытах с комплектом ПЭВ-1 вместо громкоговорителя применять демонстрационный вольтметр? осциллограф? Рис. 10. 5 Опыт 3. Стоячие электромагнитные волны Установку собирают по рис. 10.6. Генератор и экран располагают на расстоянии 1—1,5 м друг от друга. Между ними помещают приемный диполь. Включив генератор, медленно перемещают диполь вдоль распространения электромагнитных волн до момента наступления максимального сигнала. Затем по той же линии перемещают экран в пределах 1—2 см, добиваясь максимального сигнала. При перемещении приемного диполя вдоль выбранной линии наблюдают ярко выраженные минимумы и максимумы сигнала. Рис. 10.6 Для определения длины электромагнитной волны диполь устанавливают в точке максимума (или минимума) сигнала. Замечают его положение. Затем перемещают диполь вдоль линии распространения электромагнитных волн, отсчитывая одновременно 20 максимумов. Замечают положение диполя при двадцатом максимуме. Измеряют расстояние между выделенными положениями и подсчитывают длину волны. Вопрос. Чему равна частота генератора, входящего в комплект ПЭВ-1? Данные для расчета частоты получите экспериментально. Опыт 4. Преломление электромагнитных волн а) Установку собирают по рисунку 272. Приемный диполь располагают на расстоянии 0,8—1 м от генератора. При включенном генераторе наблюдают слабый сигнал. Между генератором и диполем помещают плосковыпуклую линзу. Передвигая линзу по столу, находят положение, при котором сигнал будет максимальным. Перемещение диполя в другое место приводит к уменьшению сигнала. Рис. 10.7 б) Между линзой и приемным диполем помещают треугольную призму (рис.10.8) и наблюдают исчезновение сигнала. При опускании диполя сигнал вновь появляется. Делают вывод по наблюдаемым явлениям. Вопрос. Можно ли подобрать материал для плоско-выпуклой линзы, чтобы она оказалась рассеивающей при распространении плоских электромагнитных волн в воздухе? в диэлектрической жидкости? Рис. 10.8 Опыт 5. Прием сигнала радиовещания Установку собирают по рис. 10.9. Приемник настраивают на любую станцию. Переносят антенну на вход УНЧ и убеждаются, что сигнал пропадает. Сигнал будет отсутствовать также и при замыкании диода. Рис. 10.9 Вопрос. Если в установке, собранной по рис. 10.9, прослушивается сильный фон, то как следует его уменьшить? Контрольные вопросы 1. В опыте 1 в приемном диполе вместо диода можно применить когерер, а в цепь гальванометра включить источник низкого напряжения и резистор. Как объяснить работу полученной установки? 2. Каковы достоинства и недостатки опытов с комплектом приборов для изучения свойств электромагнитных волн? 3. Как иначе можно продемонстрировать опыты 2 и 3, применяя комплект ПЭВ-1? 4. Что будем наблюдать в опыте 4, если вместо линзы из комплекта применить наливную линзу? 5. Почему в опыте 5 приемник имеет плохую избирательность?
Рекомендуемая литература Основная:
Дополнительная:
Полезные электронные адреса в сети Интернет 1. Творческая Интернет-лаборатория учителя физики основной школы http://som.fio.ru/item.asp?id=10003688 2. Методические материалы http://schools.tsu.ru/~sch-mssh/FISIKA/physis.htm 3. Лаборатория экспериментальной и инновационной деятельности ОМЦ ЮОУО http://metodcenter.ru/LID/lid.htm 4. Лаборатория естественно - математического цикла УМЦ ЮОУО http://metodcenter.ru/LEM/fiz3.htm 5. Конгресс конференций "Информационные технологии в образовании" XIV Международная конференция-выставка "Информационные технологии в образовании" ("ИТО-2004") http://ito.edu.ru/2004/Moscow 6. Решение задач по физике с помощью интерактивных технологий. http://www.vipkro.wladimir.ru/elkursy/html/phisic/shaab.htm. (2007 г.) 7. Интернет-технологии в преподавании физики и астрономии. http://center.fio.ru/som/RESOURCES/KIRICHENKOAV/2003/10/SEMKE.HTM. (2007 г.) 8. Форма организации учебного процесса http://pedsovet.perm.ru/sections /doc_view.php?did=539 9. Опыт использования компьютерных моделей на уроках физики / http://center.fio.ru/vio/vio_03/cd_site/Articles/art_5_5.htm# 10. Компьютерные технологии в обучении / http://www.psu.by/index.php?option=com_content&task=view&id=650&Itemid=92 (2007) 11. Персональный компьютер в подготовке учителя физики и математики /www.edu.ru/modules.php?op=modload&name=Web_Links&file=index&l_op=NewLinksDat (2007) 12. Творческая Интернет-лаборатория учителя физики основной школы http://som.fio.ru/item.asp?id=10003688 13. http://schools.tsu.ru/~sch-mssh/FISIKA/KR/kr.htm
|
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Основы социологии»... Основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению подготовки бакалавра | Методические рекомендации по изучению дисциплины б. 5 Физика основная... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины б7 архитектура компьютеров... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Методические рекомендации по изучению дисциплины основная образовательная... Цели освоения дисциплины содействовать развитию профессиональной компетентности бакалавра в области психолого педагогического образования... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины сд. М. Ф3 Физическая... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Методические рекомендации дисциплины в. 2 Информационные системы... Целями и задачами освоения дисциплины (модуля) в. 2 Информационные системы и технологии в экономике являются | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «семьеведение» Основная... Цель освоения дисциплины «Семьеведение» ввести студентов в область теоретических и прикладных наук, изучающих семью, ее проблемы,... | Методические рекомендации по изучению дисциплины «семьеведение» Основная... Цель освоения дисциплины «Семьеведение» ввести студентов в область теоретических и прикладных наук, изучающих семью, ее проблемы,... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «теория измерений... Цель освоения дисциплины «Теория измерений в социологии» формирование у студентов навыков практического использования наиболее эффективных... | Методические рекомендации к изучению дисциплины б. 15 Социальная... Пк-3: быть готовым к посреднической, социально-профилактической, консультационной и социально-психологической деятельности по проблемам... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Социальная работа»... Цели освоения дисциплины «Социальная работа» формирование системных знаний о теории и методологии социальной работы как науки и практики,... | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Современные теории... Цель освоения дисциплины «Современные теории социального благополучия» изучение различных аспектов современных теорий социального... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Теория социальной... «Теория социальной работы» является формирование системных знаний по теории и методологии социальной работы как области познания... | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Теория организаций»... | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины «Научно-исследовательская... | Методические рекомендации по изучению дисциплины дв 2 Научная организация... Б дв организация научно-исследовательской работы студентов являются формирование системы знаний об организации и проведении различных... |