Календарно-тематическое планирование по физике для 11 класса. Профильный уровень

Пояснительная записка

Календарно-тематическое планирование по физике для 11 «Б» класса составлена на основе рабочей программы по учебному курсу «Физика» для 10-11 классов (профильный уровень). Составитель Теплова М.Е., учитель физики муниципального автономного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа № 40».

Реализация календарно-тематического планирования проводится в условиях классно-урочной системы обучения, на ее освоение отводится 170 часов (5 часов в неделю, 34 рабочих недели).

Календарно-тематическое планирование

Формы и средства контроля

Основные формы контроля - лабораторные и контрольные работы.

В течение года в календарно-тематическом планировании предусмотрено проведение 5 контрольных и 5 лабораторных работ.

Контрольно-измерительные материалы, предназначенные для тематического контроля и оценки образовательных достижений учащихся по разделам курса, прилагаются.

Критерии оценивания.

Отметка «5» ставится, если учащийся выполнил правильно не менее 90% предложенных заданий.

Отметка «4» ставится, если учащийся выполнил правильно от 75% до 90% предложенных заданий.

Отметка «3» ставится, если учащийся выполнил правильно от 55% до 75% предложенных заданий.

Отметка «2» ставится, если учащийся выполнил правильно менее 55% предложенных заданий.

Зачет по теме «Магнитное поле»

Вариант 1

1. На каком из рисунков правильно показаны линии индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током?

Вариант 2

1. На каком из рисунков правильно показаны линии индукции магнитного поля, созданного постоянным магнитом?

2. Кольцевой проводник, расположенный в плоскости чертежа, подсоединен к источнику тока. Укажите направление вектора индукции магнитного поля, созданного внутри контура током, протекающим по проводнику.

А. От нас. Б. К нам В Г. Д.

2. Определите направление силы Ампера, действующей на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле.

А. Б., В. Г. Д. К нам

3. Рамка с током, помещенная в однородное магнитное поле, находится в положении устойчивого равновесия. Какой угол образуют линии индукции магнитного поля с плоскостью рамки?
А. 0° Б. 30°. В. 45°. Г. 90°. Д. 180°

3. Рамка с током, помещенная в однородное магнитное поле, находится в положении неустойчивого равновесия. Какой угол образуют при этом линии индукции внешнего магнитного поля с направлением собственной индукции на оси рамки?

А. 0°. Б. 30°. В. 45°. Г. 90°. Д. 180°.

4. Плоскость проволочной рамки площадью 20 см² расположена в магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции (рис. а). Найдите изменение магнитного потока сквозь рамку в результате ее поворота относи тельно оси ОО₁ на угол 60° (рис. б), если индукция магнитного поля равна 100 мТл.

A. -10^-2 Вб. Г. 4∙10^-5Вб.

Б. 10^-3 Вб. Д. -6•10^-5 Вб.

B.-10^-4 Вб

4. Плоскость проволочной рамки площадью S = 200 см² расположена в магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найдите изменение магнитного потока сквозь рамку в результате ее поворота относительно оси ОО₁ на угол 180°, если индукция магнитного поля В = 100 мТл.

А. -4 мВб. В. 0. Д. 4 мВб.

Б. -2 мВб. Г. 2 мВб

5. Энергия магнитного поля, запасенная в катушке при силе тока 60 мА, равна 25 мДж. Найдите индуктивность катушки. При какой силе тока в катушке запасенная энергия увеличится на 300% ?

A. 13,9 Гн; 100 мА. Г. 13,9 Гн; 120 мА.
Б. 6,95Гн; 120 мА. Д. 13,9 Гн; 240 мА.

B. 6,95 Гн; 100 мА

5. В катушке индуктивностью L = 13,9 Гн запасена энергия магнитного поля W = 25 мДж. Найдите силу тока, протекающего через катушку. Какая энергия магнитного поля будет соответствовать вдвое большей силе тока?

A. 30 мА; 50 мДж. Г. 30 мА; 100 мДж.

Б. 60 мА; 50 мДж. Д. 60 мА; 200 мДж.

B. 60 мА; 100 мДж

Контрольная работа № 1 «Электромагнитная индукция»

Вариант 1

1. Проводник АВ длиной I = 0,2 м движется со скоростью v = 0,2 м/с по двум параллельным проводникам малого сопротивления. Вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости чертежа к нам. Найдите разность потенциалов U между точками А и В, если индукция магнитного поля В = 0,5 Тл.

А. -40 мВ. Б. -20 мВ. В. 0. Г. 20 мВ. Д. 40 мВ.

Вариант 2

1. Полосовой магнит удаляется от катушки с постоянной скоростью v. Каков знак разности потенциалов U_AB между точками А и В и как изменяется с течением времени ее значение по абсолютной величине?

A. U_AB > 0, возрастает. Б. U_AB > 0, убывает.

B. U_AB < 0, возрастает. Г. U_AB < 0, убывает.

Д. U_AB < 0, не изменяется.

2. Полосовой магнит приближается к катушке с постоянной скоростью v. Каков знак разности потенциалов U_AB между точками А и В и как изменяется с течением времени ее значение по абсолютной величине?

A. U_AB > 0, возрастает. Б. U_AB < 0, возрастает.

B. U_AB < 0, убывает. Г. U_AB > 0, убывает.

Д. U_AB < 0, не изменяется.

2. Проволочное кольцо расположено в магнитном поле, индукция которого линейно возрастает с течением времени. Определите знак разности потенциалов между точками А и В, характер ее зависимости от времени.

A. U_AB > 0, возрастает. Б. U_AB < 0, возрастает.

B. U_AB > 0, убывает. Г. U_AB < 0, убывает.

Д. U_AB < 0, постоянна.

3. Первичная обмотка L1 трансформатора соединена через ключ К с батареей ε, а вторичная L2 замкнута на гальванометр G. В каком из четырех вариантов использования ключа гальванометр фиксирует ток через вторичную обмотку?

I. Ключ замыкают. II. Ключ замкнут постоянно. III. Ключ размыкают.

IV. Ключ разомкнут постоянно.

А. Только I. В. II и III. Д. III и IV.

Б. Только II. Г. I и III.

3. Определите время релаксации цепи при замыкании ключа К. Индуктивность катушки L = 0,2 мГн, сопротивление резистора R = 200 Ом, ЭДС источника тока ε = 100 В.

A. 1 мкс. Б. 10 мс. B.1с. Г. 10 с. Д. 100 с.

4. Плоскость проволочной рамки площадью 20 см² расположена перпендикулярно линиям магнитной индукции В, изменяющейся с течением времени (см. рис.). Какой из графиков зависимости ε_i(t) соответствует зависимости B(t)?

5. Металлический проводник, согнутый под углом 90°, помещен в однородное магнитное поле индукцией В = = 0,4 Тл. Перемычка АВ, скользящая по проводнику со скоростью v = 0,5 м/с, в момент времени t проходит вершину угла в направлении биссектрисы. Определите направление и силу тока, протекающего по пе­ремычке. Сопротивление единицы длины проводника R₁ = 1,4 Ом/м. Сопротивлением перемычки можно пренебречь.

А. От Б к А; 0,1 А. В. От В к А; 0,2 А.

Д. От Б к А; 0,4 А. Б. От А к В; 0,1 А.

Г. От А к Б; 0,2 А

4. Сила электрического тока, протекающего через катушку индуктивностью L = 6 Гн, изменяется со временем, как показано на рисунке. Найдите ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке в моменты времени t = 1с;3с;7с.

A. 18 кВ; -12 кВ; 3 кВ. Б. 18 кВ; 3 кВ; -12 кВ.

B. -18 кВ; 3 кВ; -12 кВ. Г. -12 кВ; 3 кВ; 18 кВ.

Д. -18 кВ; 3 кВ; 12 кВ

5. Перемычка свободно скользит под действием силы тяжести по параллельным вертикальным проводникам малого сопротивления, замкнутым на конденсатор емкостью С = 1000 мкФ. Длина перемычки L = 1 м, масса т = 5 г, индукция магнитного поля В = 1 Тл. Найдите ускорение перемычки.

А. 11,2м/с². В. 9,2м/с². Д. 7,2м/с².

Б. 10,2 м/с². Г. 8,2 м/с².

Контрольная работа № 2 «Электромагнитные колебания»

Вариант 1

1. Напряжение меняется с течением времени по закону и = 40sin(107ii + л/6) В. Определите амплитуду, действующее значение, круговую частоту колебаний и начальную фазу колебаний напряжения

Вариант 2

1. Контур радиоприемника с конденсатором емкостью 20 пФ настроен на волну 5 м. Определите индуктивность катушки контура

2. Какова емкость конденсатора колебательного контура, если известно, что при индуктивности 50 мкГн контур настроен в резонанс с электромагнитными колебаниями, длина волны которых равна 300 м?

2. ЭДС индукции, возникающая в рамке при вращении в однородном магнитном поле, изменяется по закону е = 12sin100πt В. Определите амплитуду ЭДС, действующее значение ЭДС, круговую частоту колебаний и начальную фазу колебаний.

3. В катушке входного контура приемника индуктивностью 10 мкГн запасается при приеме волны максимальная энергия 4•10^-15 Дж. На конденсаторе контура максимальная разность потенциалов 5•10^-4 В. Найдите длину волны, на которую настроен приемник

3. В колебательном контуре индуктивность катушки равна 0,2 Гн, а амплитуда колебаний силы тока 40 мА. Найдите энергию электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки в момент, когда мгновенное значение силы тока в 2 раза меньше амплитудного значения

4. При изменении силы тока в катушке индуктивности на 1 А за время 0,6 с в ней возбуждается ЭДС, равная 0,2 В. Какую длину волны будет иметь радиоволна, излучаемая генератором, контур которого состоит из этой катушки и конденсатора емкостью 14 100 пФ

4. Контур радиоприемника настроен на радиостанцию, частота которой 9 МГц. Как нужно изменить емкость переменного конденсатора колебательного контура приемника, чтобы он был настроен на длину волны 50 м?

5. Конденсатор емкостью 250 мкФ включается в сеть переменного тока. Определите емкостное сопротивление конденсатора при частоте 50 Гц

5. Катушка с индуктивностью 35 мГн включается в сеть переменного тока. Определите индуктивное сопротивление катушки при частоте 60 Гц.

Контрольная работа № 3 «Геометрическая оптика»

Вариант 1

1. Для получения в собирающей линзе изображения, равного по размеру предмету, предмет должен располагаться...

A. в фокусе линзы.

Б. в двойном фокусе линзы.

B. между фокусом и линзой.

Г. между фокусом и двойным фокусом линзы. Д. за двойным фокусом линзы.

Вариант 2

1. Чтобы получить мнимое, увеличенное, прямое изображение в собирающей линзе, предмет надо расположить...

A. между фокусом и двойным фокусом линзы.
Б. за двойным фокусом линзы.

B. между фокусом и линзой.
Г. в фокусе линзы.

Д. в двойном фокусе линзы.

2. Чтобы получить действительное, увеличенное, перевернутое изображение в собирающей линзе, предмет надо расположить...

A. в фокусе линзы.

Б. в двойном фокусе линзы.

B. между фокусом и линзой.

Г. между фокусом и двойным фокусом линзы. Д. за двойным фокусом линзы.

2.2. Чтобы получить действительное, уменьшенное, перевернутое изображение в собирающей линзе, предмет надо расположить...

A. между фокусом и двойным фокусом линзы.
Б. за двойным фокусом линзы.

B. между фокусом и линзой.
Г. в фокусе линзы.

Д. в двойном фокусе линзы.

3. Предмет находится между фокусом и двойным фокусом рассеивающей линзы. Изображение предмета в линзе...

A. действительное, перевернутое, уменьшенное.
Б. действительное, прямое, уменьшенное.

B. мнимое, прямое, уменьшенное.
Г. мнимое, прямое, увеличенное.

Д. действительное, прямое, увеличенное.

3. Изображение предмета в рассеивающей линзе является...

A. мнимым, прямым, уменьшенным.

Б. действительным, прямым, уменьшенным.

B. мнимым, прямым, увеличенным.

Г. действительным, перевернутым, уменьшенным. Д. действительным, перевернутым, увеличенным.

4. Какое увеличение можно получить при помощи проекционного фонаря, объектив которого имеет главное фокусное расстояние 40 см, если расстояние от объектива до экрана 10 м?

4. Рисунок на диапозитиве имеет высоту 2 см, а на экране - 80 см. Определите оптическую силу объектива, если расстояние от объектива до диапозитива равно 20,5 см.

5. На поверхности озера находится круглый плот, радиус которого равен 8 м. Глубина озера 2 м. Определите радиус полной тени от плота на дне озера при освещении воды рассеянным светом. Показатель преломления воды 4/3.

5. В сосуде с сероуглеродом на глубине 20 см от поверхности расположен точечный источник света. Вычислите площадь круга на поверхности жидкости, в пределах которого возможен выход лучей в воздух. Показатель преломления сероуглерода равен 1,6.

Контрольная работа № 4 «Волновая оптика»

Вариант 1

Вариант 2

I уровень

1. Две когерентные световые волны приходят в некоторую точку пространства с разностью хода 2,25 мкм. Каков результат интерференции в этой точке, если свет красный (λ = 750 нм)?

•

2. Разность хода между волнами от двух когерентных источников в воздухе 2 мкм. Найдите разность хода между этими же волнами в воде.

3. Найдите длину волны монохроматического света, если при нормальном падении на дифракционную решетку разность хода волн, образующих максимум третьего порядка, равна 1,35 мкм.

I уровень

1. Две когерентные световые волны приходят в некоторую точку пространства с разностью хода 2,25 мкм. Каков результат интерференции в этой точке, если свет зеленый (λ = 500 нм)?

2. Дифракционная решетка, постоянная которой равна 0,004 мм, освещается светом с длиной волны 687 нм, падающим перпендикулярно решетке. Под каким углом к решетке нужно производить наблюдение, чтобы видеть изображение спектра второго порядка?

3. Найдите наибольший порядок спектра для желтой линии натрия с длиной волны 589 нм, если период дифракционной решетки 2 мкм.

II уровень

II уровень

4. Для определения периода дифракционной решетки на нее направили световые лучи с длиной волны 760 нм. Каков период решетки, если на экране, отстоящем от решетки на 1 м, расстояние между максимумами первого порядка равно 15,2 см?

4. Дифракционная решетка имеет 100 штрихов на каждый миллиметр длины. Рассчитайте длину волны монохроматического света, падающего перпендикулярно на дифракционную решетку, если угол между двумя максимумами первого порядка равен 8°.

5.Два когерентных источника света S_t и S₂ испускают монохроматический свет с длиной волны 600 нм. Рассчитайте, на каком расстоянии от точки О на экране будет первый максимум освещенности, если ОС = 4 м и S₁S₂ = 1 мм.

4. При наблюдении интерференции света от двух когерентных источников монохроматического света Sj и S₂ с длиной волны 600 нм расстояние на экране между двумя соседними максимумами освещенности составляет 1,2мм. Рассчитайте расстояние между источниками света, если ОА = 2 м.

Контрольная работа № 5

«Световые кванты», «Атомная физика»

Вариант 1

Вариант 2

I уровень

I уровень

1. Найдите длину волны света, энергия кванта которого равна 3,6 • 10^-19 Дж.

2. Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 2,76∙10^-7м. Рассчитайте работу выхода электрона из вольфрама.

1. Какова наибольшая длина волны света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода из металла 3,3•10^-19 Дж?

2. Энергия фотона равна 6,4 • 10^-19 Дж. Определите частоту колебаний для этого излучения и массу фотона.

II уровень

II уровень

3. Найдите запирающее напряжение для электронов при освещении металла светом с длиной волны 330 нм, если красная граница фотоэффекта для металла 620 нм.

4. Какой длины волны следует направить лучи на поверхность цинка, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2000 км/с? Красная граница фотоэффекта для цинка равна 0,35 мкм.

3. Какова максимальная скорость электронов, вырванных с поверхности платины при облучении ее светом с длиной волны 100 нм? Работа выхода электронов из платины равна 5,3 эВ.

4. Фотоэффект у данного металла начинается при частоте света 6•10¹⁴ Гц. Найдите частоту излучения, падающего на поверхность металла, если вылетающие с поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В.

III уровень

III уровень

3. Сколько фотонов видимого света испускает за 1 с электрическая лампочка мощностью 100 Вт, если средняя длина волны излучения 600 нм, а световая отдача лампы 3,3%?

6. При облучении ультрафиолетовыми лучами пластинки из никеля запирающее напряжение оказалось равным 3,7 В. При замене пластинки из никеля пластинкой из другого металла запирающее напряжение потребовалось увеличить до 6 В. Определите работу выхода электрона с
поверхности этой пластинки. Работа выхода электронов из никеля равна 5 эВ.

5. До какого максимального потенциала зарядится металлический шарик, удаленный от других тел, если он облучается монохроматическим излучением, длина волны которого 200 нм? Работа выхода электрона с поверхности шарика равна 4,5 эВ.

6. Источник света мощностью 40 Вт испускает 5,6•10¹⁷ фотонов в 1 с. Какова длина волны излучения, если световая отдача источника составляет 5% ?

Контрольная работа № 6 «Физика ядра и элементы ФЭЧ»

Вариант 1

Вариант 2

1. При испускании ядром ос-частицы образуется дочернее ядро, имеющее...

A. большее зарядовое и массовое число.

Б. меньшее зарядовое и массовое число.

B. большее зарядовое и меньшее массовое число.

Г. меньшее зарядовое и большее массовое число.

Д. меньшее зарядовое и неизменное массовое число.

1. В результате естественного радиоактивного распада образуются...

A. только ос-частицы.
Б. только электроны.

B. только у-кванты.

Г. ос-частицы и электроны.

Д. ос-частицы и электроны, у-кванты, нейтрино.

2. На рисунке представлен график изменения массы радиоактивного образца с течением времени. Определите период полураспада материала образца.

A.1 год. Б. 1,5 года. B.2 года.

Г. 2,5 года. Д. 3 года.

2. На рисунке представлен график изменения массы радиоактивного образца с течением времени. Найдите период полураспада материала образца.

A. 2 мс. Б. 2,5мс. B. 3 мс.
Г. 3,5 мс. Д. 4 мс.

3. При радиоактивном распаде урана протекает следующая ядерная реакция:

Какой при этом образуется изотоп?

3. Какая частица X образуется в результате ядерной реакции:

4. При делении одного ядра урана ²³⁵₉₂U на два осколка выделяется 200 МэВ энергии. Какое количество энергии освобождается при сжигании в ядерном реакторе 1 г этого изотопа урана? Какое количество каменного угля необходимо сжечь для получения такого же количества энергии? Удельная теплота сгорания каменного угля равна 2,9 • 10⁷ Дж/кг.

5. Определите энергетический выход следующей ядерной
реакции:

6. Период полураспада радиоактивного изотопа хрома ₂₄Сг⁵¹ равен 27,8 сут. Через какое время распадается 80% атомов?

4. Рассчитайте энергетический выход следующей ядер­ной реакции:

5. Атомная электростанция мощностью 1000 МВт имеет КПД 20%. Рассчитайте массу расходуемого за сутки ура-на-235. Считайте, что при каждом делении одного ядра урана выделяется энергия 200 МэВ.

6. Найдите, какая доля атомов радиоактивного изотопа

кобальта ₂₇С⁵⁸ распадается за 20 сут, если период его полураспада 72 сут.

Лабораторные работы.

1. Наблюдение действия магнитного поля на ток

Оборудование: проволочный моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, дугообразный магнит.

Подготовка к проведению работы

Подвесьте проволочный моток к штативу, подсоедините его к источнику тока последовательно с реостатом и ключом. Предварительно ключ должен быть разомкнут, движок реостата установлен на максимальное сопротивление.

Проведение эксперимента

1. Поднесите к висящему мотку магнит и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение мотка.

2. Выберите несколько характерных вариантов относительного расположения мотка и магнита и зарисуйте их, указав направление магнитного поля, направление тока и предполагаемое движение мотка относительно магнита.

3. Проверьте на опыте правильность предположений о характере и направлении движения мотка.

2. Изучение явления электромагнитной индукции

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, дугообразный магнит, выключатель кнопочный, соединительные провода, магнитная стрелка (компас), реостат.

Подготовка к проведению работы

1. Вставить в одну из катушек железный сердечник, закрепив его гайкой. Подключить эту катушку через миллиамперметр, реостат и ключ к источнику питания. Замкнуть ключ и с помощью магнитной стрелки (компаса) определить расположение магнитных полюсов катушки с током. Зафиксировать, в какую сторону отклоняется при этом стрелка миллиамперметра. В дальнейшем при выполнении работы можно будет судить о расположении магнитных полюсов катушки с током по направлению отклонения стрелки миллиамперметра.

2. Отключить от цепи реостат и ключ, замкнуть миллиамперметр на катушку, сохранив порядок соединения их клемм.

Проведение эксперимента

1. Приставить сердечник к одному из полюсов дугообразного магнита и вдвинуть внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой миллиамперметра.

2. Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.

3. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.

4. Расположить вторую катушку рядом с первой так, чтобы их оси совпадали.

5. Вставить в обе катушки железные сердечники и присоединить вторую катушку через выключатель к источнику питания.

6. Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.

7. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца.

3. Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента с погрешностью Δ_л = 0,5 см, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Подготовка к проведению работы

Для измерения ускорения свободного падения применяются разнообразные гравиметры, в частности маятниковые приборы. С их помощью удается измерить ускорение свободного падения с абсолютной погрешностью порядка 10^-5 м/с².

В работе используется простейший маятниковый прибор - шарик на нити. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебания равен

Для увеличения точности измерения периода нужно измерить время t достаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период , и ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле

Проведение эксперимента

1. Установить на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и подвесить к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1-2 см от пола.

2. Измерить лентой длину l маятника.

3. Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8 см и отпустив его.

4. Измерить в нескольких экспериментах время t 50 колебании маятника и вычислить t_{cp. ,} где п - число опытов по измерению времени.

5. Вычислить среднюю абсолютную погрешность измерения времени и результаты занести в таблицу.

.

6. Вычислить ускорение свободного падения по формуле

7. Определить относительную погрешность измерения времени ε_t.

8. Определить относительную погрешность измерения длины маятника . Значение Δl складывается из погрешности мерной ленты и погрешности отсчета, равной половине цены деления ленты: Δl= Δl_л+Δl_отсч.

9. Вычислить относительную погрешность измерения g по формуле

учитывая, что погрешностью округления π можно пренебречь, если π=3,14; также можно пренебречь ε_l,, если она в 4 (и более) раз меньше 2ε_t

10. Определить Δg = ε_gg_ср и записать результат измерения в виде

    1. 

Убедиться в достоверности измерений и проверить принадлежность известного значения § полученному интервалу

4. Измерение показателя преломления стекла

Оборудование, необходимые измерения. В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому-либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле

где α - угол падения пучка света на грань пластины из воздуха в стекло; β- угол преломления светового пучка в стекле.

Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела сред воздух- стекло. Тонко очинённым карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло-воздух. После этого, не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очинённым карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4 (рис. 1).

После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи (рис. 2). Через точку В границы раздела сред воздух-стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения а и преломления р. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники ABE и CBD.

Так как , и АВ = ВС, то формула для определения показателя преломления стекла примет вид (1).

Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка.

Максимальную относительную погрешность ε измерения показателя преломления определяют по формуле

.

Максимальная абсолютная погрешность определяется по формуле Δn= п_прε.

(Здесь п_пр - приближенное значение показателя преломления, определяемое по формуле (1)).

Окончательный результат измерения показателя пре­ломления записывается так:

п = п_лр ± Δп.

Подготовка к проведению работы

Подготовить бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

Подключить лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана со щелью получить тонкий световой пучок.

Проведение эксперимента, обработка результатов измерений.

1. Измерить показатель преломления стекла относительно воздуха при каком-нибудь угле падения. Результат измерения записать с учетом вычисленных погрешностей.

2. Повторить то же при другом угле падения.

3. Сравнить результаты, полученные по формулам

4. Сделать вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения. (Метод сравнения результатов измерений изложен во введении к лабораторным работам в учебнике физики для X класса.)

Контрольный вопрос.

Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы α и βи вычислить отношение их синусов. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе?

5. Определение оптической силы и фокусно­го расстояния собирающей линзы

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, источник тока, выключатель, со­единительные провода, экран, направляющая рейка.

Подготовка к проведению работы

Простейший способ измерения оптической силы и фокусного расстояния линзы основан на использовании формулы линзы или .

В качестве предмета используется светящаяся рассеянным светом буква в колпачке осветителя. Действительное изображение этой буквы получают на экране.

Проведение эксперимента

1. Собрать электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.

2. Поставить лампочку на край стола, а экран - у другого края. Между ними поместить линзу, включить лампочку и передвигать линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое изображение светящейся буквы.

Для уменьшения погрешности измерений, связанной с настройкой на резкость, целесообразно получить уменьшенное (и следовательно, более яркое) изображение.

3. Измерить расстояния d и l, обратив внимание на необходимость тщательного отсчета расстояний.

При неизменном d повторить опыт несколько раз, каждый раз заново получая резкое изображение. Вычислить l_ср, D_cp, F_cp. Результаты измерений расстояний (в миллиметрах) занести в таблицу.

Абсолютную погрешность ΔD измерения оптической силы линзы можно вычислить по формуле ,

где Δ1 и Δ2 - абсолютные погрешности в измерении d и f.

При определении Δ1 и Δ2 следует иметь в виду, что измерение расстояний d и f не может быть проведено с погрешностью, меньшей половины толщины линзы h.

Так как опыты проводятся при неизменном d, то Δ1= h/2. Погрешность измерения l будет больше из-за неточности настройки на резкость примерно еще на h/2.

Поэтому .

Измерить толщину линзы h (см. рис. 274) и вычислить ΔD по формуле

Записать результат в форме D_ср- ΔD ≤ D ≤ D_ср+Δ D.

5. Измерение длины световой волны

Оборудование, необходимые измерения. В работе для определения длины световой волны используется дифракционная решетка с периодом 1/100 мм или 1/50 мм (период указан на решетке). Она является основной частью измерительной установки, показанной на рисунке 275. Решетка 1 устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же располагается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посредине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе 6.

Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света (лампу накаливания или свечу), то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т. д. порядков.

Длина волны λ определяется по формуле ,

где d - период решетки; k - порядок спектра; φ - угол, под которым наблюдается максимум света соответствующего цвета.

Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 5°, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы. Из рисунка видно, что .

Расстояние а отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние Ъ - по шкале экрана от щели до вы­бранной линии спектра.

Окончательная формула для определения длины вол­ны имеет вид

.

В этой работе погрешность измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределенности выбора середины части спектра данного цвета.

Подготовка к проведению работы

1. Подготовить бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Собрать измерительную установку, установить экран на расстоянии 50 см от решетки.

3. Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установить ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.

Проведение эксперимента, обработка результатов измерений

1. Вычислить длину волны красного цвета в спектре 1-го порядка справа и слева от щели в экране, определить среднее значение результатов измерения.

2. Проделать то же для фиолетового цвета.

3. Сравнить полученные результаты с длинами волн красного и фиолетового цвета на цветной вклейке V, 1.

Контрольный вопрос.

Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?

7. Наблюдение сплошного и линейчатого спектров

Оборудование: проекционный аппарат, спектральные трубки с водородом, неоном или гелием, высоковольтный индуктор, источник питания, штатив, соединительные провода (эти приборы являются общими для всего класса), стеклянная пластина со скошенными гранями (выдается каждому).

Проведение эксперимента

1. Расположить пластину горизонтально перед глазом. Сквозь грани, составляющие угол 45°, наблюдать светлую вертикальную полоску на экране - изображение раздвижной щели проекционного аппарата.

2. Выделить основные цвета полученного сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности.

3. Повторить опыт, рассматривая полоску через грани, образующие угол 60°. Записать различия в виде спектров.

Наблюдать линейчатые спектры водорода, гелия или неона, рассматривая светящиеся спектральные трубки сквозь грани стеклянной пластины. Записать наиболее яркие линии спектров.

Критерии оценивания работ

Отметка «5» ставится, если учащийся выполнил правильно не менее 90% предложенных заданий.

Отметка «4» ставится, если учащийся выполнил правильно от 75% до 90% предложенных заданий.

Отметка «3» ставится, если учащийся выполнил правильно от 55% до 75% предложенных заданий.

Отметка «2» ставится, если учащийся выполнил правильно менее 55% предложенных заданий.

22