LABORATÓRNE LISTY PRE ŢIAKA

Transkript

1 Kód ITMS projektu: Kvalitou vzdelávania otvárame brány VŠ LABORATÓRNE LISTY PRE ŢIAKA Vzdelávacia oblasť: Predmet: Ročník, triedy: Tematický celok: Vypracoval: Človek a príroda Fyzika tercia Svetlo, Sila a pohyb, Práca, Energia RNDr. Marián Koreň Dátum: december - marec 2014 Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ

2 Obsah Pracovný list č. 1- Absorpcia svetla... 2 Pracovný list č. 2 - Meranie sily... 3 Pracovný list č. 3 - Meranie trecej sily... 4 Pracovný list č. 4 - Pohyb telesa... 5 Pracovný list č. 5 - Meranie rýchlosti... 6 Pracovný list č. 6 - Meranie intenzity osvetlenia... 7 Pracovný list č. 7 - Ohnisková vzdialenosť šošovky... 9 Pracovný list č. 8 - Premeny mechanickej energie Pracovný list č. 9 - Sila potrebná na natiahnutie gumičky Pracovný list č Vztlaková sila Použité zdroje: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 1 z 18

3 Pracovný list č. 1- Absorpcia svetla 1. Praktické cvičenie Pracovný postup: Absorpcia svetla Porovnajte pohlcovanie tepla bielym, čiernym a zeleným povrchom papier (čierny, biely, zelený), lampa, teplotný senzor, 1. Na stôl položíme vedľa seba biely, čierny a zelený papier, pod ktoré dáme postupne teplotný senzor - nerezový teplomer TMP-BTA. 2. Senzor pripojíme na LabQuest. Senzor meria s presnosťou 0,3 o C pri teplote 30 o C. 3. Nad obidva papiere umiestnime postupne stolnú lampu v rovnakej výške (cca 15 cm). 4. Pred rozsvietením lampy odčítame počiatočnú teplotu. Čas merania nastavíme na 5-10 minút podľa príkonu žiarovky. Pri 100W žiarovke stačí 1 minúta, pri 40W 3 minúty. 5. Spustíme meranie a rozsvietime lampu. 6. Po skončení merania si prezrieme graf závislosti teploty od času a odčítame koncové teploty. 7. Namerané hodnoty zapíšeme do pripravenej tabuľky. čierny papier biely papier zelený papier čas teplota t ( o C) 0 min t 1 = t 1 = t 1 = 5 až 10 min t 2 = t 2 = t 2 = rozdiel teplôt ( o C) t č = t b = t z = Rozdiel teplôt pri bielom, čiernom a zelenom papieri: Biely papier: t b = t 2 - t 1 =... Čierny papier: t č = t 2 - t 1 =... Zelený papier: t z = t 2 - t 1 =... Záver: Ktorý papier sa zohrial viac? Ktorá "farba" pohlcuje najviac žiarenia, ktorá najmenej? Akej farby by mal byť vak na záhradnej solárnej sprche? Akej farby by malo byť oblečenie počas letného horúceho slnečného dňa? Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 2 z 18

4 Pracovný list č. 2 - Meranie sily 2. Praktické cvičenie Pracovný postup: Meranie sily 1. Určiť veľkosti konštanty gravitačného zrýchlenia g. 2. Určiť hmotnosť závaží, ktoré sú priťahované k zemi silou 1N. silomer - dvojrozsahový senzor sily DFS-BTA, sada pomôcok pre mechaniku, sada závaží, digitálne váhy 1. Silomer DFS-BTA zapojíme do konektoru Vernier LabQuestu. Silomer prepneme na citlivejší rozsah 0-10 N a upevníme ho na stojan do zvislej polohy. 2. Zapneme LabQuest. 3. Na silomer zaves postupne rôzne závažia (100 g, 150 g, 200 g,...) Namerané údaje zapisujeme do tabuľky. 4. Po skončení merania zostroj graf závislosti sily od hmotnosti závaží. 5. Z grafu sa pokús určiť hodnotu konštanty gravitačného zrýchlenia g. 6. Na silomer zaves prázdnu misku a silomer vynuluj. 7. Na misku postupne prikladaj závažia tak, aby silomer ukazoval presne hodnotu sily 1N. 8. Hodnoty závaží spočítaj. Pokús sa vysvetliť, ako súvisí táto hmotnosť s hodnotou gravitačného zrýchlenia. hmotnosť (g) sila (N) Nameraná hodnota gravitačného zrýchlenia g =... N/kg Tabuľková hodnota gravitačného zrýchlenia g =... N/kg Hmotnosť závaží, ktoré sú priťahované silou 1N m =... g Záver: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 3 z 18

5 Pracovný list č. 3 - Meranie trecej sily 3. Praktické cvičenie Pracovný postup: Merania trecej sily Odmerajte treciu silu (statického a dynamického trenia). Určte koeficient šmykového trenia na danom povrchu. LabQuest, silomer - senzor sily DFS-BTA, súprava na meranie trecej sily, 1. Silomer DFS-BTA zapojíme do konektoru Vernier LabQuestu. Silomer prepneme na citlivejší rozsah 0-10 N. 2. V programe podľa inštrukcií vyučujúceho nastavíme trvanie 10 s a vzorkovaciu frekvenciu 20 zápisov za sekundu. 3. Vynulujeme silomer. Spustíme zber údajov a silomerom pripevneným ku kvádru rovnomerne ťaháme kváder po podložke. V ďalších meraniach použijeme stále tú istú podložku. 4. Pomocou grafického znázornenia sily na LabQueste určíme silu statického a dynamického trenia. 5. Pomocou silomeru DFS-BTA určíme gravitačnú silu, ktorou je kváder priťahovaný k zemi. 6. Meranie opakujeme pre dve a tri na seba položené kvádre. 7. Všetky údaje zapisujeme do tabuľky. 8. Z nameraných údajov určíme koeficient statického a dynamického trenia. n 1 statické trenie F t N dynamické trenie F t N gravitačná sila F g N koeficient statického trenia f s = F t/f g koeficient dynamického trenia f d = F t /F g 2 3 Záver: Priemerná hodnota koeficientu statického trenia: f s =... Priemerná hodnota koeficientu dynamického trenia: f d =... Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 4 z 18

6 Pracovný list č. 4 - Pohyb telesa 4. Praktické cvičenie Pracovný postup: Pohyb telesa Odmerať dráhu pomocou senzora pohybu MD-BTD. Nakresliť graf dráhy v závislosti na čase. ultrazvukový senzor pohybu MD-BTD, LabQuest, dĺžkové meradlo 1. Ultrazvukový senzor MD-BTD je schopný merať vzdialenosti objektov od 15 cm až do 6m. Senzor má výklopnú hlavicu, čo napomáha presnému zamiereniu detektora. 2. Senzor pohybu pripojíme do LabQuestu, ktorý automaticky identifikuje senzor. 3. Môžeme začať merať. 4. Merajte rôzne vzdialenosti: od stola k stropu, vzdialenosť senzora od tabule. 5. V menu Senzory potom nastavíme režim časová základňa, nastavíme vzorkovaciu frekvenciu na 20 zápisov za sekundu a trvanie 3-10s. Zvolíme zobrazenie graf. Na LabQueste stlačíme tlačidlo štart. a) Merajte vzdialenosti osoby, ktorá sa k senzoru približuje (od senzora vzďaľuje). b) Podobne monitorujte pohyb malého autíčka na vodorovnej a naklonenej rovine. c) Merajte vzdialenosť telesa, ktoré koná periodický pohyb. Merajte vzdialenosť závažia, kmitajúceho na pružine, od stola. V závere odpovedzte na otázky: 1. Ako vyzerá graf dráhy telesa, ktoré sa od senzora vzďaľuje alebo sa k senzoru približuje? 2. Ako vyzerá graf dráhy rovnomerne sa pohybujúceho sa telesa? Prekreslite grafy dráh, namerané v úlohe č.5. Záver: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 5 z 18

7 Pracovný list č. 5 - Meranie rýchlosti 5. Praktické cvičenie Pracovný postup: l Meranie rýchlosti Určte rýchlosť vozíka na jednotlivých úsekoch dráhy fotobrána VPG-BTD, LabQuest, guľôčka, naklonená rovina, súprava pre mechaniku 1. Zostavte experiment podľa obrázka: fotobrána s 2. Fotobránu umiestnite na začiatok a na koniec vodorovnej roviny s dĺžkou s. Pomocou fotobrány merajte čas, za ktorý vozík prejde vodorovnú vzdialenosť s. 3. Guľôčku púšťame z naklonenej roviny. Meranie opakujte päťkrát, guľôčku púšťajte vždy z inej výšky naklonenej roviny (iná dĺžka l). 4. Pre každé meranie určte rýchlosť guľôčky na vodorovnej rovine. 5. Namerané údaje a vypočítané rýchlosti zapíš do tabuľky. 6. Dĺžku a čas meraj v základných jednotkách (meter a sekunda) 7. Rýchlosť určte v metroch za sekundu a potom premeň na kilometre za hodinu. meranie číslo l (m) dráha s (m) čas t (s) rýchlosť v (m/s) rýchlosť v(km/h) Záver: Vzorový výpočet: Doplň: Rýchlosť guľôčky na naklonenej rovine sa.... Vozík sa pohybuje.... Rýchlosť guľôčky na vodorovnej rovine je takmer.... Vozík sa pohybuje.... Rýchlosť guľôčky na vodorovnej rovine je tým..., čím z... výšky naklonenej roviny ho púšťame. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 6 z 18

8 Pracovný list č. 6 - Meranie intenzity osvetlenia 6. Praktické cvičenie Pracovný postup: Meranie intenzity osvetlenia Určiť intenzitu osvetlenia rôznych druhov svetelných zdrojov. Určiť intenzitu osvetlenia v tieni a polotieni. senzor svetla LS-BTA, LabQuest, rôzne zdroje svetla, plošný zdroj svetla (lampa s tienidlom), teleso, tienidlo Senzor svetla pracuje s rôznymi rozsahmi. Najcitlivejší rozsah je lux, ktorý je vhodný pre slabé intenzity osvetlenia. Rozsah lux je vhodný pre bežné osvetlenie v miestnosti. Rozsah lux je vhodný pre merania na slnečnom svetle. Tieň a polotieň 1. Pomocou plošného zdroja svetla a telesa vytvoríme na tienidle tieň a polotieň. 2. Na LabQueste spustíme meranie. 3. Senzorom plynule pohybujeme z oblasti plného osvetlenia cez polotieň až do oblasti tieňa. Porovnajte ako sa zmení intenzita osvetlenia v úplnom tieni oproti plnému osvetleniu. Porovnanie rôznych druhov svetla 1. Zdroj svetla upevníme a v určitej vzdialenosti umiestnime tienidlo. 2. Svetelný senzor LS_BTA zapojíme do LabQuestu a v menu Senzory nastavíme režim časová základňa, zvolíme vzorkovaciu frekvenciu na 20 zápisov za sekundu a trvanie 10 s. Zvolíme zobrazenie graf. Na LabQueste stlačíme tlačidlo štart. 3. Senzor umiestnime pred tienidlo vo vzdialenosti 15 cm a zaznamenáme hodnotu osvetlenia. 4. Meranie opakujeme pre rôzne zdroje svetla a porovnáme ich intenzitu osvetlenia. (žiarovka, sviečka, kahan, LED). 1. Graf 1 závislosti intenzity osvetlenia od času pre rôzne zdroje svetla. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 7 z 18

9 Graf 2 závislosti intenzity osvetlenia od času pre tieň a polotieň. Záver: é a valivé trenie Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 8 z 18

10 Pracovný list č. 7 - Ohnisková vzdialenosť šošovky 7. Praktické cvičenie Pracovný postup: Ohnisková vzdialenosť šošovky Určte ohniskovú vzdialenosť spojnej šošovky. senzor svetla LS-BTA, LabQuest, zdroj svetla, spojné šošovky, dĺžkové meradlo Senzor svetla nastavíme na rozsah lux, ktorý je vhodný pre bežné osvetlenie v miestnosti. V nutnom prípade použijeme rozsah do luxov. 1. Zdroj svetla upevníme do stojana, v dostatočnej vzdialenosti umiestnime spojku a umiestnime k nej dĺžkové meradlo. 2. Svetelný senzor LS_BTA zapojíme do LabQuestu a v menu Zber dát zvolíme Udalosti so vstupmi, kde zadáme parametre: názov stĺpca - vzdialenosť, značka - r, jednotka - cm. 3. Rozsvietime žiarovku a na LabQueste stlačíme tlačidlo zber dát. 4. Senzor postupne vzďaľujeme od šošovky, posúvame sa po úsekoch 1 cm a klikáme na ikonu zachovať nameranú hodnotu osvetlenia. Dopĺňame údaj o vzdialenosti a údaj uložíme. 5. Z grafu závislosti osvetlenia od vzdialenosti určíme ohniskovú vzdialenosť šošovky. Najväčšiu hodnotu osvetlenia dosiahneme práve v ohnisku šošovky. Zobrazené grafy prekreslite do jedného obrázka a farebne odlíšime. Graf závislosti osvetlenia od vzdialenosti Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 9 z 18

11 Záver: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 10 z 18

12 Pracovný list č. 8 - Premeny mechanickej energie 8. Praktické cvičenie Pracovný postup: Premeny mechanickej energie Analyzujte pohyb skákajúcej lopty: 1. Pomocou sonaru merajte polohu lopty pri skákaní (odrazoch od zeme) 2. Polohu lopty graficky znázornite. 3. Určte približne v percentách, koľko mechanickej energie sa pri odraze premení na inú formu. sonar - ultrazvukový senzor pohybu a polohy MD-BTD, LabQuest, dĺžkové meradlo Pri odraze lopty od zeme dochádza k stratám energie pri jej deformácii. Následne sa jej maximálna výška po opakujúcich sa odrazoch zmenšuje. 1. Ultrazvukový senzor MD-BTD je schopný merať vzdialenosti objektov od 15 cm až do 6m. Senzor má výklopnú hlavicu, čo napomáha presnému zamiereniu detektora. 2. Senzor pohybu pripojíme do LabQuestu, ktorý automaticky identifikuje senzor. 3. V menu Senzory potom nastavíme režim časová základňa, nastavíme vzorkovaciu frekvenciu na 20 zápisov za sekundu a trvanie 10-20s. Zvolíme zobrazenie graf. Na LabQueste stlačíme tlačidlo štart. 4. Sonar je pri meraní umiestnený nad skákajúcou loptou, preto invertujeme v grafe smer osy y. Môžeme začať merať. 5. Meranie vykonáme tak, aby sa lopta odrazila aspoň 5-krát. Priebeh pohybu lopty po meraní uložíme a tiež prekreslíme do protokolu. 6. Výšku, do ktorej vyskočila lopta po každom odraze zapíšeme do tabuľky. 7. Z dvoch po sebe nasledujúcich maximálnych výšok určíme podiel, ktorý nám určí akú časť energie si lopta po odraze zachovala. 8. Z tabuľky určte priemerne koľko mechanickej energie sa pri každom odraze premení na iné formy. poradové číslo odrazu výška lopty nad zemou (m) podiel dvoch po sebe nasledujúcich výšok Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 11 z 18

13 Priemerný úbytok energie po každom odraze je... Záver: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 12 z 18

14 Pracovný list č. 9 - Sila potrebná na natiahnutie gumičky 9. Praktické cvičenie Pracovný postup: Sila potrebná pri natiahnutí gumičky Odmerať veľkosť sily, ktorou natiahneme gumičku. Veľkosť sily merajte v závislosti od jej predĺženia. silomer - dvojrozsahový senzor sily DFS-BTA, sonar - ultrazvukový senzor pohybu a polohy MD-BTD, LabQuest, dĺžkové meradlo 1. Gumičku jedným koncom pripevníme k silomeru a druhý koniec napíname rukou. Platí, že čím viac gumičku naťahujeme, tým väčšiu silu na to potrebujeme. 2. Silu meriame senzorom sily. Silomer DFS-BTA zapojíme do konektoru Vernier LabQuestu. Silomer prepneme na citlivejší rozsah 0-10 N. 3. Predĺženie gumičky zaznamenávame pomocou sonaru MD-BTD. Ultrazvukový senzor MD-BTD je schopný merať vzdialenosti objektov od 15 cm až do 6m. Senzor má výklopnú hlavicu, čo napomáha presnému zamiereniu detektora. 4. Senzor pohybu pripojíme do LabQuestu, ktorý automaticky identifikuje senzor. 5. V menu Senzory potom nastavíme režim časová základňa, nastavíme vzorkovaciu frekvenciu na 20 zápisov za sekundu a trvanie 5s. Zvolíme zobrazenie graf. 6. V nastavení grafu v panely nastavenie osí vyberieme os x - vzdialenosť (m) a os y - silu (N). Invertujeme v grafe smer osy y a môžeme začať merať. 7. Pred meraním si pripravíme počiatočnú pozíciu pri ťahaní gumičky a vynulujeme obidva meracie prístroje. Na LabQueste stlačíme tlačítko štart. 8. Po skončení merania si graf uložíme a prekreslíme do protokolu. 9. Meranie opakujeme pre gumičku inej tuhosti. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 13 z 18

16 Pracovný list č Vztlaková sila 10. Praktické cvičenie Pracovný postup: Urč hydrostatickú vztlakovú silu. Vztlaková sila silomer - dvojrozsahový senzor sily DFS-BTA, stojan, nadoba, teleso - valček 1. Silomer upevníme v istej výške na stojan a zavesíme naň teleso 2. Silomer DFS-BTA zapojíme do konektoru Vernier LabQuestu. Silomer prepneme na citlivejší rozsah 0-10 N a upevníme ho na stojan do zvislej polohy. 3. V menu vynulujeme silomer. 4. V menu Senzory potom nastavíme režim časová základňa, nastavíme vzorkovaciu frekvenciu na 5 zápisov za sekundu a trvanie 20s. Zvolíme zobrazenie graf. 5. Zapneme LabQuest - stlačíme štart. 6. Po pár sekundách ponoríme teleso do nádoby s vodou a dokončíme meranie. 7. Z grafu určíme tiažovú silu telesa a výslednú silu pôsobiacu na teleso vo vode. Graf prekreslíme do protokolu. 8. Vypočítame hydrostatickú vztlakovú silu: F vz = F g - F 9. Meranie opakujeme pre rôzne telesá, prípadne pre rôzne kvapaliny. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 15 z 18

18 Pouţité zdroje: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 17 z 18