Кіріспе

Зерттеу тақырыбының өзектілігі: Эксперимент физиканы оқыту процесінде әртүрлі функцияларды атқарады. Демонстрациялық тәжірибе ретінде ол физикаға деген қызығушылықты арттырудың құралы, фактілердің негізгі көзі, әлем туралы білім береді. Фронталь зертханалық жұмыс және физикалық практикумда ол оқушылардың өз беттерімен жұмыс істеуін ұйымдастырып, теориялық алған білімдерін практикада қолдануға зор үлесін тигізеді.

Түлектік жұмыста 9 сынып үшін экспериментальдық тапсырмалар келтіріліген. Біріншіден, оқушының шығармашылық қабілетін дамытуға бағытталған, екіншіден, бұл түлектік жұмысты физиканы тереңдетіп оқытатын сыныптардағы физика пәнінің мұғалімдері, физикаға қызығушылығы жоғары оқушылар өзіндік экспериментальдық жұмыстарды ұйымдастыру үшін пайдалануға болады.

Өте қарапайым құралдар мен аспаптарды пайдалана отырып, физикалық эксперимент сабақтарын физика кабинетінде жеке өткізуге немесе үйде орындауға болады.

Сонымен қатар бұл түлектік жұмыста халықаралық олимпиадаларда берілген экспериментальдық есептерді іріктеп, шығару әдістемесі көрсетілген.

Зерттеу нысанасы: Қиындығы әртүрлі экспериментальдық есептерді іріктеу және шығару әдістемесін көрсету, оны оқу үрдісінде, олимпиадаға дайындық кезінде пайдалану.

Зерттеу тақырыбының мақсаты:

– Оқушылардың шығармашылық қабілетін дамыту.

– Оқушылардың өз беттерімен кішігірім эксперментальдық зерттеу жүргізуіне мүмкіндік туғызу.

– Халықаралық олимпиадаларда берілген экспериментальдық есептерді іріктеп шығару әдістемесін көрсету.

– Қазақ мектептері үшін қазақ тілінде жазылған экспериментальдық тапсырмалар мен шығару әдістемесінің жоқтығын ескеріп осындай жұмыс дайындау.

Зерттеу пәні:  Қиындығы әртүрлі экспериментальдық тапсырмаларды құру, жүйелеу, оларды дайындау әдістемесі.

Зерттеудің ғылыми болжамы: Экспериментальдық тапсырмаларды орындап шығару, зерттеу, оқушыларға әртүрлі деңгейлердегі олимпиадаларға қатысуына мүмкіншілік тудырады.

Зерттеу барысында қолданылатын әдістер:

– Оқушылардың педагогикалық – психологиялық мүмкіншіліктерін ескеріп экспериментальдық тапсырмаларды дайындау.

– Бағдарламаға сәйкес экспериментальды тапсырмаларды іріктеп, жауаптарын дайындау.

– Экспериментальдық тапсырманың орындалуының бағалау критериясын көрсету.

Зерттеу жаңалығы мен теориялық мәні:

– 9 сынып үшін экспериментальдық тапсырмалар алғаш рет қазақша дайындалып құрылды.

– Экспериментальдық тапсырмаларды бірнеше нұсқалармен орындауға болатын мүмкіндігі көрсетілді.

– 9 сынып үшін бүкіл экспериментальды есептерді дайындалып жүйеге келтіріліп, экспериментальды тапсырмалар мен халықаралық олимпиадаларда болған есептер іріктеліп, жүйеге келтіріліп шығарылуы берілді.

–  Осы жұмысты өзіндік экспериментальдық жұмыстарға пайдалануға, ұсынуға болады.

І – Тарау.

Экспериментальдық есептердің қойылуы мен шығару әдістемелерін талдау 

• Эксперименттік есептердің мәні

Эксперименттік есептер мәтінді есептерге қарағанда, дайындыққа және шешуге көп уақыт қажет етеді, сондай-ақ мұғалімдер мен оқушылар экспериментті тұрғызуға дағдылану керек. Бұндай есептерді физиканы оқытудың сапалық жағына оң әсерін тигізеді. Эксперименттік есептердің артықшылықтары:

– Барлық эксперименттер сияқтыэксперименттік есептер оқушылардың сабаққа қатысу деңгейін едәуір көтереді, логикалық ойлау қабілетін арттырады, құбылысқа анализ жасауға үйретеді, сабақта алған практикалық дағдысын ескере отырып оқушы терең ойланады. Эксперименттік есептерді шешу оқушыларды бірлікке ұмтылуға, өз күштерімен білімді игеруге, дүниені тануға құлшынып ұмтылуға тәрбиелейді.

–  Эксперименттік есептер оқушыларға шынайы білім алуға үйретеді, эксперименттік есептерді шеше отырып, оқушылар нақты мысалдарға көз жеткізеді, атап айтқанда, практикалық сұрақтарды шеуге өз мектептерінің білімі сай екендігіне, бұл білімнің көмегімен физикалық құбылыстарды байқауға, оның заңдылықтарымен физикалық құбылыстарды басқаруға болатындығын және т.б. Осылай теориялық және кітаптардағы болжамдар нақты шын мәнге ие болады. Эксперименттік есептерді шығару оқушыларға берік негізі бар білім алуға, бұл білімді практикада да өмірде де қолдануға үйретеді.

–  Эксперименттік есептерді шығару және шешімін тәжірибе жүзінде тексеру, оқушылар физикалық заңдардың объективтілігіне, алған білімдеріне әрқашан толық сенуге, практика мен тәжірибе теориялық білімнің критериясы екендігіне, практика жүзінде тексерілген білім адамға ең қымбат білім екендігіне көздерін жеткізеді. Қиын практикалық есептерді шығарғанда, қоршаған құбылыстарды тануғаэксперименттің үлесі жоғары.

–  Эксперименттік есептерді шешуде оқушылардың өз беттерімен жұмыс істеуі, оқушылардың іскерліктері мен дағдыларын, шығармашылық қабілеттерін дамытады. Бұнда оқушылар есеп жоспарын құрып қана қоймай, сонымен қатар кейбір мәтіндерді есептеу жолдарын қарастыру, өз беттерімен құралдарды жинау зерттелетін құбылысқа сай құралдарды таңдап алу, конструкциялау керек.

– Эксперименттік есептерде талдау оқушыларды өлшеу нәтижелерін дәлдікпен алуға жүргізілетін эксперименттердің берілгеніне мұқият мән беруге үйретеді. Практикада олар өлшеу нәтижелерінің әрқашанда жуық екендігіне және оларға әртүрлі себептер әсер ететіндігіне көз жеткізеді. Сондықтын, эксперимент жүргізгенде барлық зиянды нәрселерді болдырмау керек.

– Эксперименттік есептердің ерекшелігі олар шын мәнінде берілімдері толық емес есептер болып табылады. Мұндай есептер, оқушылар өмірде кездестіре алатын құбылыстарға елеулі түрде жақын болып келеді.

1.2. Эксперименттік есептердің қойылуы 

Физиканы оқытуда эксперименттік есептердің маңызы зор. Өйткені онда оқушылар мен табиғат арасындағы тығыз байланыс байқалады. Физика сабақтарында көптеген тәжірибелер көрсетсек те, таным процесінің барлық этаптарын қамти алмайды, оқушылардың практикалық мәселелеріне жауап алатындай білімдері жеткіліксіз болып табылады.

Мұғалім тақырыпқа қатысты тәжірибенің құрылысын талдап қана қоймай, ол қажеттіліктен туындайды:

• жаңа құбылыстарды көрсетеді.
• берілген құбылыстардың заңдылықтарын құру.
• теориялық қорытындының нәтижелерін практикада тексеру.

Эксперименттік есептердің қойылымы оқушыларға қозғалыстағы физикалық заңдардыкөрсетеді, табиғаттағы заңдардың объективтілігін, нақты орындауға түсіндіреді.

Оқушылар алған білімдерін практикалық мәселелерді шешуге қолдана алады. Теория мен практиканы байланыстыру оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттырады. Мектеп практикасында эксперименттік есептердің қойылымын көбірек жүзеге асыруға болады. Есептің берілгенің оқушылар өздері тәжірибеден алатын, ал дұрыстығын құралдармен тексеретін эксперименталды есептердің маңызы зор. Мұндай жағдайларда оқушылардың физика курсында алған білімдерінің маңызы мен қолданылуының ролі артады. Эксперименталды есептерді шешу оқушылардың физикалық заңдылықтарының мағынасын керемет түсінуге көмектеседі. Эксперименталды есептерді қою оқушының дұрыс және толық алмаған білімдерін алуға көмектеседі.

Әсіресе, сапалық эксперименттік есептердің қойылымында зерттелетін құбылыстың дәл өзі уақытында орындалуы және сол уақытта шешу керек екендігі үлкен рол атқарады.

Бұл есепке деген қызығушылықты арттырады, оны шешуге деген жауапкершілікті оятады.

Кейде сабақта көптеген есептерді шығарып үйренуге болады, бірақ оқушылардың зейінлдері шашыраңқы, шығарылатын есепке олардың тарапынан қызығушылықты оята алмасақ онда толы тәтиже төмен болады.

Егер есептің мазмұны оқулық бойынша оқылса, тіпті оның суреті тақтаға сызылса, онда да бұл сыныпты бүкіл оқушыларының, әсіресе жас ерекшелігіне орай қызықпаған нәрсеге зейінін аудармайтын кіші сынып оқушыларының көкейіне қонбайды.

• Эксперименттік есептердің классификациясы 

Эксперименттік есептер сандық және сапалық болып бөлінеді.

Сапалық есептер – шешіміне есептеу талап етілмейтін тапсырмалар оқушылар оқылған физикалық заңдылықтарды пайдаланып, оны есепте сөз болып отырған құбылысты талдауға қолданады.

Сандық есептер. Есептердің бұл түрі математикалық есептеуді қажет етеді. Дұрыс іріктеп алынған жағдайда мұндай есептер оқушылардың бойында ұтымды білімнің қалыптасуына ықпалын тигізеді. Мұндай есептер мұғалімдер қолданып жүрген барлық есептер жинқтарында анағұрлым толық түрде берілген.

Эксперименттік есептерді эксперимент жүргізілетін жеріне; қиындық деңгейіне қарай бірнеше топтарға бөлеміз:

– Керекті физикалық өлшемдерді өлшеу арқылы есептің жауабын аламыз, немесе құрал- жабдықтардың құжаттарында көрсетілген мәндерді қолданып (реостаттар, шамдар, электроплиталар және т.б.) немесе эксперимент арқылы бұл мәндерді тексереміз.

– Нақты физикалық өлшемдерге байланысты және тәуелділікті орнататын оқушылардың өз беттерімен шығарған есептері.

– Берілуінде тәжирбені жасау жолдары көрсетілген, ал оқушы нәтижесін айтуға тиіс. Осындай есептер оқушылардың өз пікірін айтып үйренуге тәрбиелейді.

– Шығармашылық есептерді шығару кезінде қандайда бір физикалық құбылысты түсіндіру арқылы орындала отырып, белгілі бір жағдайда құбылыстың қалай өтетініне болжам жасауды қажет ететін есептер. Мұндай есептердің мазмұнында сан мәлметтер болмайды, ол негізінен физикалық құбылыстың мағынасын ашуды мақсат етеді.

– Нақты практикалық сұрақтарды шешетін өндірістік мазмұндағы есептер. Бұндай есептерді экскурсияларда, мектеп шеберханаларында, сондай- ақ сабақтарда әр түрлі құрал- жабдықтарды және техникалық модельдерді қолдану арқылы есептейді.

• Эксперименттік есептерді шығару жолдары 

Білімді игерудің нәтижелілігі таным процесіне адамның әр түрлі сезім мүшелерінің іске қосылуы және нақты заттар мен құбылыстарға бетпе- бет келгенде оны сезіну, көре білу және қабылдауы арқылы артады. Бұл жағдайда физикалық эксперименттің маңызы зор.

Эксперименттік есептердің шешу тәсілдері оларды шешудегі эксперименттік жұмыстың қойылуына тәуелді. Мысалы, есепті шешу үшін барлық шамалар берілсе және жауабын тәжірибеде тексеру қажет болса, онда есептің шешуін нұсқауларға сәйкес жазады.

Эксперименттік есептердің басқа түрлерінде есепті шешу және баяндау қажет болады. Егер есепті шешу үшін қажетті шамалар тәжірибе нәтижесінде алынса, онда экспериментті қою және өлшеулер жүргізу маңызды.

Есеп түріндегі эксперименттік тапсырмаларды шешу және жазу келесі элементтерден тұрады: есептің қойылуы, шарттарды талдау, өлшеулер жүргізу, есептеулер, тәжірибеде тексеру.

Есепті қойылуынан кейін бірден тәжірибені орындауға көшеді. Өтіп жатқан құбылысты бақылайды. Содан кейін оны теория жүзінде түсіндіреді.

• Экспериментальдық тапсырмаларды орындауға дайындық 

Бұл жұмыста берілген эксперименттік тапсырмаларды орындауға дайындық тапсырмаларының көпшілігін шығаруға оқушылардың базалық курста алған білімдері жеткілікті, бірақ бұл білімдерін таныс емес жағдайларға қолданып, шығармашылық қабілеттерін көрсетеді. Бұл тапсырмаларды орындау уақыты бір сағатқа негізделген. Тапсырманы орындап болған оқушы нәтижесін таблица түрінде беріп алған нәтиженің мәнін ауызша түсіндіруіне болады. Мұғалімдерге көмек ретінде әрбір тапсырманы орындаудың бір немесе бірнеше нұсқалары көрсетілген. Кейбір тапсырмалардың қосымша тапсырмалары да берілген. Бұл оқушының жеке жұмыс істеуіне мүмкіншілік тудырады. Осы дайындық есептерін мұғалім экспериментальдық есеп ретінде физикадан мектеп іші олимпиадаларына қолдануға болады.

Бұл түлектік жұмыста күрделілігі жоғарғы деңгейдегі экспериментальдық тапсырмалар берілген. Бұл тапсырмаларды орындау үшін оқушы физикалық шамаларды өлшеу, өлшеген кездегі өлшеу қатесін бағалау әдісін меңгеріп және физикалық өлшеу аспаптары мен құралдарын пайдалануды білу керек. Әр тапсырмаларда есептің қысқаша мазмұны, керекті құрал-жабдықтар тізімі және мұғалімдер үшін экспериментальды тапсырмалардың орындалуының әдістемелік нұсқауы берілген. Эксперименттердің орындалу есебінің өңделу жолдары көрсетілген.

Бұл түлектік жұмыста оқушыларға өз беттерімен кішігірім экспериментальдық зеттеулер жүргізуге мүмкіндік туғызады. Оқушыдардың топ құрамына, зертхананың мүмкіншілігіне байланысты экспериментті жеке оқушы немесе екі – үш адам тобы орындайды. әр тапсырманы орындау үшін неше түрлі нұсқалар ізделінеді. Соның ішінен ең дұрысы таңдалынады. Содан кейін экспериментті орындап есептеу нәтижесінің таблицасы құрылып, графиктерін, суреттерін сызып, өлшеу қателерін бағалап, экспериментальды зеттеуді қортындылайды, есепті өңдейді. Мұғалім оқушыларға экспериментальды тапсырмалардың орындалуын бағалау критериясын көрсетеді.

Тапсырманы орындаудың шартты бағалануы (балдары).

1. Теориялық шешімі.
2. Өлшеу әдісін суретпен түсіндіру.
3. Физикалық шаманы экспериментальдық жолмен анықтаңыздару.
4. Физикалық шаманы есептеу.
5. Өлшеу қателігінің шекарасын бағалау.
6. Кейбір жағдайларда өлшеулерді өлшеуді қайталау.

Бұл экспериментальдық тапсырмалардың деңгейі халықаралық физикалық олимпиадалардың талабына сәйкес. Осындай тапсырмаларды орындау кез-келген оқушы үшін өзінің физикадан алған білімін бағалауға мүмкіндік береді.

1.5а. Эксперименттік тапсырмалар 

1. Қағаз беттерінің қалыңдығын өлшеу 

Сіздерге өлшегіш сызғыш пен штангенциркуль берілген.

Тапсырма: Осы құралдардың бірін пайдаланып физика кітабының бетінің қалыңдығын есептеңіздер.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқалар:  

1-нұсқа. Бір бетінің  қалыңдығын штангенциркуль арқылы өлшейміз, қағаз қалыңдығы 0,01 мм-ден кем болады, ал штангенциркуль құралының қателігі 0,1 мм, сондықтан өлшеу қателігі 100%-тінде артуы мүмкін.

2-нұсқа. Кітаптың  қалыңдығын сызғышпен өлшеп, алған нәтижені кітаптың барақ санына бөлеміз:

Бұл жағдайда өлшенген қағаздың  қалыңдығының  абсолют қателігі, сызғыштың көмегімен өлшеніп алынған -ның абсолют қателігі (мм), кітаптың  парақ санына бөлгенге тең болады.

3 нұсқа. Кітаптың қапсыз  қалыңдығын штангенциркуль арқылы өлшеп, дәлдеу нәтиже алуға болады.

2. Мыс сымның диаметрін анықтаңыздару 

Сіздерге сызғыш және әртүрлі салмақтағы гірлері бар таразы берілген.

Тапсырма: Жұқа мыс сымның диаметрін анықтаңыздардар. Мыстың тығыздығы  кг/.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқалар.

1-нұсқа. Жұқа сымның диаметрін сызғыш арқылы өлшенбейді. Алайда сымның  ұзындығын сызғышпен өлшеп, және таразы арқылы  массасын біле отырып,  көлемді анықтаңыздаруға болады.

болғандықтан, мұндағы  – көлденең қимасының ауданы сымның. Осыдан  диаметрін есептеп табамыз.

2-нұсқа. Сымды қарындашқа 30-40 рет ораймыз. Орамның  ұзындығын өлшеп, оны  орам санына бөлеміз.

3. Айға дейінгі арақашықтықты өлшеу 

            Тапсырма: Ұзындығы 1 м өлшегіш сызғыш және ені 0,5см қағаз қиығын қолданып, айға дейінгі қашықтықты анықтаңыздардар. Айдың  диаметрі 3476км-ге тең.

            Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа:

Сызғыштың жақ басын көзге дәлдеп айға бағыттаңыздар. Қағаз қиығын сызғыш арқылы жылжыта отырып, оның айдың бетін толық жабатын орнын табамыз .

– айға дейінгі қашықтық,  – оның диаметрі, -көзден қағаз қиығына дейінгі қашықтық және – қағаз қиығының ені. Үшбұрыштың ұқсастығынан келесі теңдеуді аламыз:

4. Ауа көлемін өлшеу 

Сіздерге суы бар кювета, көлемі 500 өлшегіш цилиндр, көлемі  шыны бөтелке, резеңке түтікше, резеңке шар берілген.

Тапсырма: Осы құралдардың көмегімен өз өкпелеріңіздің активті көлемін анықтаңыздар. Өкпенің активті көлемі деп, өкпеден бір рет шығарылған ауаның максимал көлемін айтамыз.

Ескерту: Егер сіздер резеңке түтікшені ауыздарыңызға салатын болсаңыздар, онда оны алдын-ала спиртке батырылған мақтамен сүрту керек.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқалар:

1-нұсқа. Бес литрлік шыны бөтелкені суға толтырып, оны суы бар кюветаға төңкеремізде бөтелкеге резеңке түтіктің бір ұшын енгіземіз. Егер резеңке түтіктің екінші ұшынан ауаны үрлейтін болсақ, онда судың бір бөлігі бөтелкеден шығады. Шыққан судың көлемі бір рет тыныс алғандағы шығарылған ауа көлеміне тең (атмосфералық қысымда). Бөтелкенің  көлемін біле отырып және бөтелкеде қалған судың көлемін өлшеп, шығарылған судың көлемін есептейміз.

2-нұсқа. Резеңке шарға бір рет толық үрлейміз. Содан кейін суға толы бөтелкеге немесе өлшегіш цилиндрге шардағы ауаны жібереміз.

5. Доптың бастапқы жылдамдығын анықтаңыздару 

Тапсырма: Тек секундомер көмегімен теннис добын қандай жылдамдықпен лақтыра алатындығыңызды анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Экспериментті жүргізу үшін екі оқушы спорт алаңына шығуы керек. Бір оқушы допты вертикаль лақтырады, ал екіншісі оны лақтырған мезеттен бастап қолына түскен соқтығысқанға дейінгі аралықты секундомермен өлшейді.

Ол  уақыт  доп қанша уақытта жоғары көтерілсе, сонша уақытта жерге түседі, яғни өлшенген уақыттың жартысына тең болады. Доптың қолға түскен жылдамдығы оның бастапқы жылдамдығына тең. Бұл  жылдамдықты еркін түсу үдеуі -ге және еркін түсу уақытына көбейту арқылы табамыз:.

6. Түскен дененің бастапқы жылдамдығын анықтаңыздару 

Тапсырма: Сіздерге тек өлшегіш лента берілген. Өшіргіш резеңке кесегін саусақпен түртіп құлату арқылы қандай бастапқы жылдамдық бере алатыныңызды есептеңіз.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа:

Резеңкені стол шетіне қоямыз. Шерту арқылы оны горизонталь бағытта қозғалысқа келтіреміз және еденге түскен резеңкенің орнын белгілейміз. Столдың  биіктігін және резеңкенің еденге түскен нүктесінен столға дейінгі  қашықтықты өлшейміз.

Қозғалыс кезінде горизонтальдық  жылдамдық  өзгермейді, сондықтан оны мына формуладан табамыз:

мұндағы  – резеңкенің қозғалыс уақыты.

түсу биіктігін біле отырып,  формуладан  уақытты табамыз..

Сонымен, резеңкенің бастапқы жылдамдығы

7. Сызғыштың массасын анықтаңыздару 

Тапсырма: Сіздерге сызғыш, қарындаш және тыйын берілген. Сызғыштың массасын анықтаңыздардар. Тыйын массасы .

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа:

Сызғыш пен қарындаш арқылы тепе-теңдікте емес таразы дайындаймыз, тыйынды  кір ретінде қолданамыз.

Сызғышты қарындаш үстіне қойып жылжыта отырып, тепе-теңдікке келтіреміз. Қарындаш пен сызғыш түйіскен жеріндегі сызғыштың бөлігін белгілеп аламыз. Бұл арқылы біз сызғыштың массалық центрін анықтаңыздарймыз

Енді сызғыштың бір шетіне тыйынды қоямыз. Сызғышты қарындашқа қатысты жылжыта отырып жаңа тепе-теңдік қалпын табамыз. Сызғыштың жаңа тепе-теңдік сызығын бөлік белгілейміз (3–сурет).

Сызғыш бөліктері арқылы  -жаңа сызықтан сызғыштың массалық центріне дейінгі қашықтықты және  – жаңа сызықтан тыйының массалық центріне дейінгі қашықтықты өлшейміз. Тепе-теңдік шарты бойынша:

мұндағы, Сызғыштың массасы,

– тыйын массасы,

– еркін түсу үдеуі.

Бұдан сызғыштың массасы:

1. Заттың тығыздығын анықтаңыздару 

Сіздерге колориметрлік денелер жинағынан дене, жіп, суы бар және белгісіз сұйығы бар ыдыс, динамометр берілген.

Тапсырма: Белгісіз сұйықтың  тығыздығын анықтаңыздар, судың тығыздығы 1000кг/.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Динамометр көмегімен дененің ауадағы, судағы , белгісіз сұйықта  салмағын өлшеңіздер.

Судағы денеге әсер ететін Архимед күші:

белгісіз сұйықта:

Архимед заңы бойынша

• және (2) теңдеуді шеше отырып белгісіз сұйықтың тығыздығын анықтаңыздарймыз:

9. Жіппен байланған денелер жүйесінің қозғалыс уақытын өлшеу және есептеу

Тапсырма: Еденнен 2м биіктікте білеуді қозғалмайтындай етіп бекітіңіз. Әрқайсысының массасы 1кг екі жүкті ұзындығы 2м жіппен қосып, жіпті білеуге іліңіздер.

Кірлердің біреуін еденге тұрса, екіншісі білеуде қасында тұрады. Ілінген кірден еденге дейінгі негізгі  қашықтықты өлшеңіз.

Егер үстіңгі кірге 100г кірді қоссақ, қанша уақыт аралығында ол жерге жететінін есептеңіздер.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Байланған денелер қозғалысына (4–сурет) Ньютонның екінші заңын пайдаланып, кірлердің қозғалыс уақытын табамыз.

4– сурет.

Астыңғы және үстіңгі жүктерге келесі өрнектер сәйкес:

Мұндағы, – жүк массасы, – қосымша кірдің массасы, – жіптің керілу күші, – еркін түсу үдеуі.

Білеудегі үйкеліс күшінің әсерін қосымша  жүктің әсерімен компенсациялаймыз:

теңдеулер жүйесінен

жолды және  үдеуді біле отырып, кірдің  қозғалыс уақытын табамыз:

10. Үйкеліс коэффициентін өлшеу 

1– Тапсырма Сіздерге қарындаш және сызғыш берілген. Қарындаштың стол бетімен сырғанағандағы үйкеліс коэффицентін анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Қарындашты ұшталмаған жағымен үстелге қисайтып қойып тұрып саусақпен жоғарғы жағынан басамыз. Қарындаштың еңкею, бұрышы аз болғанда кез-келген  күшпен қысым түсірсек ол сырғанамайды. Бұл күш тіреудің  реакция күші менүйкеліс күшіне теңәсерлі күші болады.

Қарындаштың еңкею бұрышын біртіндеп  өсіреміз. Қарындаштың үстел бетімен сырғанауы басталатын бұрышты өлшейміз. Сырғанау келесі шартта орындалады:

екендігін ескере отырып,

аламыз. 

2–Тапсырма Сіздерге ағаш білеу және сызғыш берілген.

Өлшегіш ретінде тек сызғышты пайдаланып, үстел бетімен ағаш білеудің сырғанау үйкеліс коэффицентін анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Білеуді үстелдің горизонталь бетіне тігінен қоямыз. Жіпті білеуге байлап, оны тартамыз. Егер жіпті үстел бетіне жақындау байласақ, білеу сырғанай бастайды (6–сурет). Белгілі бір  биіктікте  керілу күші білеуді төңкеріп тастайды.

6-сурет.

6–суретте білеуге әсер ететін күштер көрсетілген: жіп тарапынан әсер ететін  күші,   ауырлық күші, тіреудің  реакция күші,  үйкеліс күші. Тепе-теңдік теңдеуін төңкерілу  нүктесіне сәйкес түрде (күш моментінің ережесі)  жазамыз:

Берілген жағдайда

Бұл теңдеулерден және

екендігі ескере отырып, табамыз: .

3–Тапсырма Сіздерге ағаш сызғыш және екі қарындаш берілген.

Өлшегіш құрал ретінде сызғышты пайдаланып, ағаш пен ағаштың арасындағы сырғанау үйкеліс коэффициентін анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Үстелдің горизонталь бетінде жатқан екі қарындаш үстіне сызғышты қоямыз (7 а–сурет). Қарындаштарды жақындата отырып мынаны бақылаймыз: алдымен сызғыш бірінші қарындашқа қатысты сырғанайды, ал екіншіге қатысты тыныштықта. Содан кейін сызғыш екінші қарындашқа қатысты сырғанай бастайды және бірінші қарындашқа қатысты тыныштықта болады.

Қозғалыс ауысқан сәттегі қарындашқа әсер ететін күштерді қарастырайық. 1–Қарындаштың  тыныштық үйкеліс күші .

2–Қарындаштың  сырғанау үйкеліс күшінің  модуліне тең.

Бұл күштерге сәйкес  үйкеліс коэффиценттерін жазамыз:

Сонымен,

Алдын-ала сызбасын жасап, (7, б сурет) сызғыштың массалық центріне қатысты күштердің тепе-теңдік шартын жазамыз:

соңғы екі қатынастан шығатыны: 

11. Жіпті үзетін күшті өлшеу

Тапсырма Ұзындығы 2-3м жіп, массасы 0,1 кг жүк, және миллиметрлік қағазды пайдаланып, жіпті үзуге жұмсалатын күшті анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкін нұсқалар

1–Нұсқа. Жүкті жіптің ортасына іліп, және оның ұштарынан жіп үзілгенге дейін баяу тартамыз.

Егер жүк тыныштықта тұрса, жүктің  салмағы, серпімділік  және  күштерінің векторлық  қосындысы нөлге тең:

8–сурет.

болғандықтан, жүктің тепе-теңдік шартынан шығады

(8–сурет).

, немесе ,

мұндағы , .

Бұдан

Өлшеу дәлдігін арттыру үшін миллиметрлік қағазды қабырғаға бекітіп, оған горизонтал кесіндіні түзу және ортасынан перпеникуляр кесінді жүргізу керек.

Жіпті горизонталь кесіндіге дейін тарту керек. Вертикаль кесіндіге жүктің бастапқы және үзілу моменттерін белгілеп алу қажет.

Барлық сызықтық өлшемдерді миллиметрлік қағаз көмегімен жүргізу керек.

Қосымша тапсырма Дәл осындай жолмен жіптің үзілу беріктігінің диаметріне немесе жіптің номеріне тәуелділігін анықтаңыздардар.

9–сурет.

2–Нұсқа  Массасы  жүкті ұзындығы  жіпке іліп, вертикал  бұрышқа ауытқытамыз. Жіптің максимал керілу күші траекторияның төменгі нүктесінде болады (9–сурет).

Траекторияның төменгі нүктесіндегі центрге тартқыш  үдеуі  беріктік күші  мен  ауырлық күштерінің айырымынан туады:

центрге тартқыш үдеу модулін шеңбердің радиусы  мен  жылдамдықтың белгілі мәндерімен табуға болады:

жылдамдықты энергияның сақталу заңымен анықтаңыздаруға болады:,

биіктік  тең болғандықтан,

Жіптің  керілу күшін центрге тартқыш үдеу  және дененің массасы арқылы табамыз:

Жіптің үзілуі болатын  бұрышты өлшеп, жіптің керілу күшін есептейміз.

Осы жолмен жіптің керілу күшінің өлшеу дәлдігін бағалап және бірінші тапсырмадағы өлшеу дәлдігімен салыстырыңыздар. 

12. Көлбеу жазықтықтың ПӘК анықтаңыздару 

            1.Тапсырма. Ағаш білеу, динамометр және сызғышты пайдаланып  көлбеу жазықтықтың ПӘК-анықтаңыздардар.

            Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Қарапайым механизмнің пайдалы әсер коэффициенті пайдалы жұмыстың толық жұмысқа қатынасына тең:

(1)

Жүкті көтеру кезіндегі пайдалы жұмыс ауырлық күші  мен  биіктіктің көбейтіндісіне тең.

Толық жұмыс  көлбеу жазықтықпен көтерілуге кеткен  күш пен  жолдың ұзындығының көбейтіндісіне тең. (10–сурет).

және  қашықтықты сызғышпен, ауырлық күшін динамометрмен өлшейміз.

күшті дене көлбеу жазықтықпен бірқалыпты орын ауыстырған кезде өлшейміз. (Бұл эксперимент  күш векторының бағыты көлбеу жазықтығына параллель болуы тиіс).

Керекті өлшеулерді жүргізіп, (1) формуладан ПӘК-ін анықтаңыздарймыз.

            2.Тапсырма Ағаш білеу көлбеу жазықтық үстімен орын ауыстырғанда, көлбеу жазықтықтың П.Ә.К. жүктің массасы мен еңкею бұрышына тәуелділігін зерттеу.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқаулар

А. Жазықтықтың горизонтқа еңкею бұрышын өзгертпей, формула бойынша әртүрлі массалы денелер үшін көлбеу жазықтықтың ПӘК эксперимент жүзінде анықтаңыздардар..

Бұл мақсатпен білеуге 0,1кг жүк қосып отырып білеу көлбеу жазықтықпен бірқалыпты қозғалу үшін керекті F күшті динамометр көмегімен өлшейміз.

Ә. Білеудің массасын өзгертпей 30^о, 40^о, 60^о еңкею бұрыштары үшін мысалы көлбеу жазықтықтың ПӘК-ін анықтаңыздардар.

Б. Көлбеу жазықтықтың ПӘК-тің динамометрді қолданбай берілген бұрышы үшін  есептеңіздер.

Бұл үшін көлбеу жазықтықтың ПӘК-нің  формуласын түрлендіреміз  ,

мұндағы  – сырғанау үйкеліс коэффициенті. Көлбеу жазықтық бойымен білеу сырғанай бастайтын  бұрышын өлшеп, осы коэффициентті табыңыздардар.

Алынған формула А және Ә нұсқаулардағы көлбеу жазықтықтың ПӘК-нің дененің массасына, еңкею бұрышына тәуелділігін тексереді және көлбеу жазықтықтың кез-келген еңкею бұрышындағы ПӘК-ін есептеуге мүмкіндік береді.

13. Меншікті максимал қуатты анықтаңыздару

            1.Тапсырма Медициналық таразы, секундомер және рулетканы қолданып, ауыр жұмыс істегендегі меншіктік пайдалы қуаттарыңды анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

қуатты анықтаңыздару үшін А жұмыс пен  уақытты өлшеу керек.

Аяқ бұлшық еттерін жұмыс істету арқылы адамның максимал қуатын анықтаңыздаруға болады. Экспериментті мектеп баспалдақтарында өткіземіз.

Бір баспалдақтың  биіктігін өлшеп, 2 немесе 3 қабаттарының баспалдақ санын -ге көбейтіп,  көтерілу биіктігін табыңыздардар.

Массасы  адам  биіктікке көтерілгенде істейтін жұмысы.

Баспалдақпен көтерілуге кеткен  уақытты өлшеп, адамның  қуатын табамыз

            2.Тапсырма Жүгірмей бір орында тұрып биікке секірген кездегі меншікті максимал қуаттарыңызды рулетка көмегімен анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Максимал қуат:

мұндағы -итерілу уақыты, -өз денелеріңіздің массасы,  – секірген кездегі максимал биіктік.

Тізені бүккен кездегі аяқ бұлшық ет күшінің әсерінен жүрген  жолды және адам жерден көтерілетін  – жылдамдықты біле отырып, итерілу уақытын есептеңіздер:

Бұдан шығатыны:

Эксперименттік тапсырмаларды орындау, тексеру, баға беру 

1. Заттың тығыздығын өлшеу 

Тапсырма. Қатты күйдегі белгісіз  заттың тығыздығын анықтаңыздардар.  зат суда ерімейді, химиялық реакция жүрмейді. Судың тығыздығы 1000 кг/.

Құрал-жабдықтар: суы бар шыны стакан, пробирка, өлшегіш сызғыш, белгісіз  заттың кішілеу кесектері.

Әдістемелік нұсқаулар. Тығыздығы белгісіз  зат ретінде мысалған, алюминий немесе цинк түйіршіктерін алуға болады  затының мөлшері пробирканы толтыруға жеткілікті болуы тиіс.

Тапсырманы орындауға таразы қосылмағандықтан, белгісіз заттың көлемі мен массасын тура жолмен өлшеп, есептеуге болмайды.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқаулар.

1–нұсқа. Белгісіз заттың  тығыздығын анықтаңыздару үшін оның біраз мөлшерінің  массасын және  көлемін білу қажет.

Пробирка вертикаль бағытта жүзетіндей етіп, оған су құямыз, бату тереңдігін  және пробиркадағы судың  биіктігін өлшейміз (13–сурет).

Пробиркаға белгісіз  заттың бірнеше кесегін түсіріп   бату тереңдігін, өзгеруін пробиркадағы судың  биіктік деңгейін өзгеруін өлшейміз (14– сурет).

Пробирканың ішкі  диаметірін және оның сыртқы  диаметірін өлшеп,  заттың көлемді есептеңіздер.

,   (1)

содан кейін Архимед заңын пайдаланып оның массасын табыңыздардар.

(2)

Мұндағы  – белгісіз затты салғандағы ығыстырылған судың массасы.

(2) формуланы есепке ала отырып,

Сонымен, X– заттың тығыздығы (1) формула бойынша мынаған тең:

Судың тығыздығының мәнін дәл деп есептеуге болады. Бұл жағдайда белгісіз X–затының тығыздығын өлшегендегі салыстырмалы қатенің шекарасы былай анықтаңыздарлынады.

Салыстырмалы қатенің шекарасын бағалау үшін барлық сызғыштың көмегімен өлшенген өлшемдердің абсолют қатесінің шекарасы 1 мм-ге тең деп аламыз.

Сонда

Эксперимент орындалған кезде  және  шамалардың мәнін жуықтап 2см -ге десек,ал жуықтап  деп (3) формуладан табыңыздардар.

немесе .

Жүргізілген талдау бойынша бірінші нұсқаны пайдалануға болмайды. Өйткені қателік шекарасы 60 %, ол өте үлкен. Сондықтан басқа нұсқасын  қарастыру қажет.

2 – нұсқа.        Алдымен пробиркаға тек белгісіз Х затты салып пробирканың  бату тереңдігін өлшейміз. Содан кейін пробиркадағы Х затты алып, екінші тәжірибедегі  бату тереңдігі біріншісінікімен бірдей болатындай етіп, пробиркаға су құямыз. Бұл жағдайда пробиркадағы  массасы бірінші тәжірибедегі  массасына тең:

X заттың  тығыздығын теңдіктен шешуге болады.

өлшеу қателігін азайту үшін  тереңдікті келесі жолмен өлшеп алыңыздар. Стаканның жиегіне 1 см жетпейтіндей етіп су құямыз. Пробирканың жиегі стаканның жиегімен бірдей болатындай етіп, пробиркаға аз мөлшерде Х затын саламыз. Стакан үстіне қойылған сызғыш арқылы өте үлкен дәлдікпен  бұл қалыппен анықтаңыздаруға болады

Белгісіз заттың орнына біртіндеп су құя отырып, дәл осындай бату тереңдігін алыңыздар (16– сурет).

Пробиркадағы  судың деңгейін өлшейміз (17–сурет). Пробиркадағы судың көлемі мынаған тең:,

мұндағы  – пробирканың ішкі көлденең қимасының ауданы. Алдыңғы тәжірибеде қолданған белгісіз затты суы бар пробиркаға салып,  судың деңгейін өлшеңіздер (18–сурет).

Заттың  көлемін пробирканың ішкі көлденең қимасының ауданы  және  пробиркадағы суға затты салғандағы деңгейінің өзгеруімен табамыз.

Заттың тығыздығы.

Заттың тығыздығын өлшегендегі салыстырмалы қате шекарасы бұл нұсқада  мынандай формуламен бағалануы мүмкін:.

Сызғышпен өлшеу кезіндегі абсолютті шекарасын қатенің 1 мм-ге тең деп есептейміз.

сонда

Бұл жағдайда, мысалы , және  болса, онда

;

Тапсырманы орындаудың шартты бағалануы (балдары).

1. Теориялық шешімі:

1–нұсқа бойынша                                         2

2–нұсқа бойынша                                         3

2. Өлшеу әдісін суретпен түсіндіру 1
3. Өлшеу қателігінің шекарасын бағалау.

3

2

1

0

4. Өлшеулерді қайталап ортақ нәтижені табу 1
5. Өлшеу нәтижелерін кестеге енгізу    1
6. Өлшеу қателігінің шекарасын бағалау 1

2. Үйкеліс коэффициентін өлшеу.

            Тапсырма. Болаттың алюминий бетімен сырғанағандағы үйкеліс коэффициентін анықтаңыздар.

            Жабдықтар: алюминий пластинасы, болат диск, өлшегіш сызғыш, білеу.

Әдістемелік нұсқау. Экспериментті орындау үшін ұзындығы 1м  және ені 10-20 см алюминий пластинаны қолдануға болады. Көлбеу жазық бетімен диск еркін сырғанау үшін пластинаның бір жақ басынан шамамен  ұзындықта 30^о-40^о бұрышпен ию керек.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқаулар

1–нұсқа. Көлбеу жазықтықтың жоғарғы жағына дискіні қойып, оны жібереміз. Диск көлбеу жазықтықпен сырғанап одан кейін горизонталь бетпен қозғалып тоқтайды. Дискінің  потенциалдық энергиясының  өзгерісі көлбеу жазықтықпен қозғалғандағы үйкеліс күшінің  жұмысына  және горизонталь беттегі  жұмысқа  тең:

,                   (1)                                       .

және  болғандықтан

(2)

(2) теңдеуден

(3)

сонымен, үйкеліс коэффициенті  анықтаңыздару үшін дискінің бастапқы күйіндегі  биіктікті және  арақашықтықты өлшеу керек.

Өлшеу дәлдігін жоғарылату үшін эксперимент шартын өзгертпей өлшеуді 5-10 рет қайталап,  арақашықтықтың орташа мәнін анықтаңыздарп, үйкеліс коэффициентін   есептеу қажет.

2–нұсқа. Дискіні пластинаның горизонталь бетіне қоямыз.

Бір шетін біртіндеп көтеріп, пластина бетімен диск жеңіл соққыдан бірқалыпты сырғанай бастайтын орнын табамыз. Бұл жағдайда мына шарт орындалады:

(4)

(4) теңдеуден келесі шығады:

(5)

бұрыштың тангенсін табу үшін  биіктікті және  арақашықтықты өлшейміз. (21–сурет)

(6)

үйкеліс коэффициентінің -дің өлшеу қатесінің шекарасы бірінші тәсілде:

және екінші тәсілде 

Тапсырманы орындаудың шартты бағалануы (балдары)

1. Теориялық шешімі

а)  нұсқа бойынша                                                                                       2

б)  нұсқа бойынша                                                                                       1

2. Үйкеліс коэффициентін бір тәжірибеде бір тәсілмен өлшеу 1
3. Тәжірибелерді бірнеше рет жүргізілуі және орташа мәнінің табылуы 1
4. Үйкеліс коэффициентін екінші тәсілмен бір тәжірибеде өлшеу 1
5. Тәжірибелер сериясының жүргізілуі және орташа мәнінің табылуы 1
6. Өлшеу әдісін суретпен түсіндіру                                                               1
7. Өлшеу қатесінің шекарасын бағалау 1
8. Әртүрлі экспериментерде алынған нәтижелерді салыстыру

Халықаралық физикалық олимпиадалардағы тапсырмаларды іріктеу және шығару әдістемесі 

 Экспериментальдық турдағы тапсырмалар шарттары

(9 сынып)

1. Геометриялық бұрыс пішінді дененің ауырлық центрін табыңыздардар

Құрал-жабдықтар: геометриялық бұрыс пішінді дене, ұзындығы 20см жіп.

2. Пластилиннің тығыздығын анықтаңыздар

Құрал-жабдықтар: пластилин кесегі, цилиндр пішінді ыдысқа құйылған су (), сызғыш.

3. Жүктің максимал массасын көтеретіндей етіп парақ қағаздан көпірдің моделін жасаңыздар. Жүкті көпір моделінің центріне орналастыру қажет. Жүктің массасын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: қағаздың парағы, сызғыш, екі бірдей білеу, түрлі кірлер,

Ескерту. Арақашықтығы 25 см екі білеуге модельді орнатамыз; әр түрлі кірлер орналастыратын көпірдің енін 2 см-ге тең етіп алу керек.

4.Тиынның жылу өткізгіштігін анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: құны бірдей тиындар (3-5 дана), екі термометр, ыстық және суық суы бар пенопласт стакандары, таразы, жіптер (судың меншікті жылу сыйымдылығы 4200Дж/кгК).

5.Жұмыс үстелінің бетімен сырғанаған ағаштың үйкеліс коэффициентін анықтаңыздар

Құрал-жабдықтар: әр түрлі ұзындықтағы екі сызғыш

Назар аударыңыздар! Үстелді еңкейтуге болмайды.

6. Екі серіппенің қатаңдықтарының қатынасын табыңыздар.

Құрал-жабдықтар: екі серіппе, қағаз парақ.

7. Егер кейбір материалдың үлгісінің жазық бетінде белгілі бір механикалық кернеуде жарық пайда болса, бұл жарық үлгінің бұзылуына дейін үлкейе береді. Күштің әсерінен үлкеймейтін жарық ұзындығы -ны кризистік жарықтың ұзындығы деп аталады.

Қағаз лентаның жарығының кризистік ұзындығының қосымша жүкке тәуелділігін анықтаңыздар. Лентаның ортасына көлденең қиық жасаңыздар.

Құрал-жабдықтар: ені 10 см қағаз орамы, динамометр, ұзындығы 12см металл түтік, өлшемі  білеуше, алмаз, сызғыш, кнопка, капронды шнур жіп, струбцина.

8. Түйреуіштердің диаметрлерінің қатынасын табыңыздар.

Құрал-жабдықтар: Бөліксіз екі сызғыш, екі түйреуіш (немесе ине), фольга.

9. Ас тұзы мен қарды (немесе ұсақталған мұзды) араластырғандағы минимал температураны анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: екі калориметр түрлі кірлер мен таразы, жылу сыйымдылығы Сд белгілі (жіпке ілінген) калориметрлік дене, спиртті зертханалық термометр, суы бар ыдыс, бөліктері бар мензурка.

10. Картоптың тығыздығын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: Орташа өлшемді картоп, суы бар ыдыс, өлшегіш цилиндр, шыны таяқша, 5 г  бірнеше бөлік ас тұзы,

11. Түйреуіштердің ұзындығымен олардың диаметрлерінің қатынасын табыңыздар.

Құрал-жабдықтар: түйреуіш, фольга кесегі, А4 форматы ақ қағаз.

12. Бір метр сымның массасын анықтаңыздар

Назар аударыңыздар!  Қарастырылатын сымды түзетуге болмайды.

Құрал-жабдықтар: сым бөлігі, сызғыш, гайка, суы бар ыдыс, жіп.

13. Штативке жіппен ілінген стерженнің, тербеліс периодының оның массалық центрінен ілінген нүктеге дейінгі ара-қашықтығы –қа тәуелділігін табыңыздар. Тербеліс периоды минимал болғандағы арақашықтығын анықтаңыздар.

Ескерту. Ілінген нүктеге қатысты стержен симметриялы орналасады. Ілінген нүкте мен стерженнің ұштары стерженнің тербеліс жазықтығында жатады.

Құрал-жабдықтар: біртекті стержень, штатив, жіп, секундомер, сызғыш, миллиметрлік қағаз.

14. Тұзды ерітіндінің тығыздығын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: дистирляциаланған су және тұз ерітіндісі құйылған ыдыстар, пластилин кесегі, қарандаш сызғыш, жіп.

15. Белгісіз жүктің массасын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: екі жүк (бірінің массасы  белгілі), жіп, миллиметрлік қағаз, кнопка.

16. Түкті үстелдің үстіне тауықтың жұмыртқасынан орнықты пирамида тұрғызуға болады, яғни жұмыртқалардың қабықтарының арасында тыныштық үйкеліс күші ырғалу туғызбайды. Екі жұмыртқа қабығының арасындағы тыныштық үйкеліс коэффциентінің мәінін анықтаңыздар. Эксперименттің аяғына дейін жұмыртқаны жаруға болмайды.

Құрал-жабдықар: сызғыш, вертикал тірек, үстел үстіне жайылатын салфетка, тік бұрыш.

Қосымша-жабдықтар: піскен екі тауықтың жұмыртқасы, олардың өлшемдері мен салмақтары бірдей деп есептеу керек, тұз, нан.

Ескерту Максимал үйкеліс күшін қабыққа түсіретін нормал қысым күшіне пропорционал деп есептеу керек. Тіреуді үйкеліс коэфициенті жоғары материалмен қаптау керек.

17. Әртүрлі құндылығы бар тиындардың массаларының қатынасын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: Екі құндылығы бар тиындар (15-20данадан) үрленетін шар, жіп, су.

18. Резистордың кедергісін анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: ток көзі, кедергісі белгілі  резистор, кедергісі белгісіз  100 мл-лік шыны стакан, термометр, сағат (өз қол сағаттарыңызды пайдалануға болады), миллиметрлік қағаз пенопластының кесегі, суы бар ыдыс.

19. Үстел мен білеуше арасындағы үйкеліс коэффициентін анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: білеуше, сызғыш, штатив, жіп, массасы белгілі ірлер.

20. Жазық фигураның салмағын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: жазық фигура, сызғыш, кір, қарындаш.

21. Ыдыстан сыздақтап аққан судың жылдамдығының, су деңгейінің биіктігіне тәуелділігін зерттеңіздер.

Құрал-жабдықтар: Бекіткіші мен табаны бар штатив, резеңке түтігі бар және шкаласы бар шыны бюретка, серіппелі қысқыш, винтті қысқыш, секундомер, воронка, кювета, суы бар стакан, миллиметрлік қағаз парағы.

22. Судың тығыздығы максимал болатын температураны анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: Температурасы  суы бар стакан, метал үстелше; термометр, қасық, сағат, кішкентай стакан.

23. Жіптің үзілу Т күшін анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: ұзындығы  планка, жіп немесе жіңішке сым, сызғыш, штатив, жүк, массасы  белгілі   жүк, .

24. Металл цилиндрдің үстел бетіндегі үйкеліс коэффициентін анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: массалары бір-біріне жуық бірдей екі металл цилиндрі; (қарастырылатын сәл жеңілдірек цилиндрдің  массасы  белгілі)  ұзындығы 40-50 см сызғыш , динамометр.

25. Механикалық “қара жәшіктің” ішіндегісін зерттеңіздер. “Жәшіктің” ішіндегі қатты дененің сипаттамасын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: динамометр, сызғыш, миллиметрлік қағаз, қатты дене орналасқан “қара жәшікті” немесе банке біртіндеп суға толтырылған.

Қарастырылатын қатты дене сымға бекітілген, ал сым банканың қақпағында кішкентей саңлаудан сыртқа шығарылады.

26. Белгісіз металдың жылу сыйымдылығын және тығыздығын анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: калориметр, пластмасса стакан, фотография кескінін шығаруға арналған астауша, өлшегіш цилиндр (мензурка), термометр, жіптер, белгісіз металдан жасалынған екі цилиндр, ыстық суы бар  және суық суы бар  ыдыстар. Судың меншікті жылу сыйымдылығы .

27. Болат сымның Юнг модулін анықтаңыздар.

Құрал-жабдықтар: жабдықтарды бекітетін екі ұстағышы бар штатив, екі болат стержень, болат сым (диаметрі 0,26мм) сызғыш, динамометр, пластилин, түйреуіш.

Ескерту. Сымның қатаңдық коэффициенті Юнг модуліне тәуелді және сымның геометриялық өлшемімен келесі түрде өрнектеледі.

• – сымның ұзындығы, ал -көлденең қимасының ауданы.

28. Берілген су ерітіндісіндегі ас тұзының концентрациясын анықтаңыз.

Құрал-жабдықтар: көлемі 0,5л шыны банка; концентрациясы белгісіз ас тұзының судағы ерітіндісі құйылған ыдыс, кернеумен реттелетін айнымалы ток көз, амперметр, вольтметр, екі электрод, жалғағыш сымдар, кілт, ас тұзының 8 жаппа жинағы; миллиметрлік қағаз, сызылған су сыйымдылығы.

29. Өлшеудің екі диапазонында милливольтметрдің, миллиамперметрдің кедергісін анықтаңыз.

Құрал-жабдықтар: милливолтьметр (50/250 мВ), мили амперметр (5/50мА), екі жалғағыш сым, мыс және мырыш пластиналар, тұздалған қияр.

32. Дененің тығыздығын анықтаңыз.

Құрал-жабдықтар: бұрыс пішінді дене, метал стержень, сызғыш, статив, суы бар ыдыс, жіп.

33. резисторлардың, амперметрдің, вольтметрдің кедергілерін анықтаңыз.

Құрал-жабдықтар: батарейка, вольтметр, амперметр, алғашық сымдар, ауыстырып қосқыш, резисторлар, .

34. Серіппенің қатаңдық коэффициентін анықтаңыз.

Құрал-жабдықтар: серіппе; сызғыш; миллиметрлік қағаз; білеуше; массасы 100г жүк.

Назар аударыңыздар! Жүкті серіппеге іліп қоймаңыздар, бұл жағдайда серіппе деформациясының серпімділік шегі артады.

35. Шырпы қорабының күкірт бетінде шырпы басының сырғанау үйкеліс коэффициентін анықтаңыз.

Құрал-жабдықтар: шырпысы бар қорап, динамометр, жүк, қағақ парағы, сызғыш, жіп.

2.2. Экспериментальды турдағы тапсырмалардың шығару әдістемесі

1. Тапсырманы орындауға нұсқаулар.

Дененің салмағына жіп шыдауы керек.

            Бұрыс пішінді дене ретінде үш аяқты штативті алуға болады. Оның бір аяғына струбцинаны бекіту керек (1. сурет)

Штативтің тірегінің төменгі жағын жіппен орайсыздар, дене сырғанау үшін жіптердің ұштарын қосып тартамыз.

Жіп жатқан вертикал жазықтық дененің ауырлық центрі арқылы өтеді.

Күштің түсіретін нүктесін ауыстырып тәжірибені қайталаймыз.

Штативті бір жақ қырына төңкеріп тағы бір рет тәжірибені қайталаймыз.

Дененің ауырлық центрі үш жазықтықтың қиылысқан нүктесінде жатыр.

2. Пластилин кесегін суға батырып, осы ыдыстағы сұйықтың өзгеру деңгейін сызғышпен өлшеңіздер. Пластилиннен “кеме” жасайсыздар да, оны ыдыстағы суға жүзгізіңіздер. Тағы да сұйықтың өзгеру деңгейін өлшеңіздер. Пластилиннің тығыздығын мына формуламен анықтаңыздар.

3. Тапсырманы орындауға нұсқаулар.

• Қағаз парақтарын бір бумадан алу керек;
• әртүрлі кірлердің максимал ені (диаметрі) 2см-ден аспау керек.

Қағаздан 2-суретте көрсетілген конструкцияны жасаңыздар. Көпірдің “жұмыс істейтін” ені түрлі кірлердің диаметрінен сәл үлкен болу керек. Бұл жағдайда бүктелген көпірдің қабырғалары кірлерге жақындайды және конструкция орнықты болады. Әртүрлі кірлерді көпір ортасына біртіндеп қоямыз, жүктің максимал мәнін анықтаңыздар. Басқа көпір конструкциялары аз жүк қойғанда бұзылады.

4.Тапсырманы орындауға нұсқа    Алдын-ала эксперимент арқылы стақандағы суды  5-7градусқа суу уақытын анықтау пайдалы.негізгі эксперименттің уақыты бірнеше есе аз болады.

Негізгі экспериментті орындау үшін әрбір тиынды жіппен орап байлаймыз да, ұзындығы 10-15 см. «бау» қалдырыңыздар. Баудың көмегімен тиындарды суық суға салып температура орныққанға дейін ұстаңыздар да, содан кейін оларды бау арқылы ыстық суы бар стақанға батырыңыздар. Ыстық судың бастапқы температурасы () тиын салғаннан кейінгі температурасы ().

Сонымен, ыстық суға салғанда жылу балансы мынаған тең болады:

Мұнда, N- тиын саны, с – тиынның жылу сыйымдылығы, – ыстық судың массасы.

Тиындарды қайта ыстық суға батырып, біраз уақыт кейін, орныққан температураны  деп белгілейміз.

Тиындарды суық суға салғандағы жылу балансының теңдеуі:

(2)

мұнда, – суық судың массасы.

Осы екі теңдеуді шешіп, тиынның жылу сыйымдылығын табамыз.

Ескерту.  Өлшеудің дәлдігін арттыру үшін, стаканға түсірілген тиын бататындай етіп, бірдей деңгейде су құю керек. Тиынның жылу сиымдылығын дәл анықтау үшін тәжірибені бірнеше рет жасауға болады.

5. Тапсырманы орындауға нұсқа

Жұмысты, беті линолеуммен жабылған жұмыс үстелінде орындау қажет.

Екі тәжірибе жүргізіңіздер.

І. Көрсетілгендей бір сызғыш екінші сызғыш бетімен сырғанағандағы  бұрышты анықтай отырып, ағаш пен ағаштың  үйкеліс коэффициентін  өлшеңіздер (3– сурет). Бұл жағдайда .

ІІ. Бірінші сызғышты вертикаль орнатып, ал екіншісін үстел жазықтығына бұрыш жасай орнатыңыздар (4–сурет). Еңкейтілген созғыштың сырғанау басталатын  критикалық бұрышын өлшеңіздер.

Вертикаль және горизонтал координата өстеріне Ньютонның ІІ заңын проекциясын жазыңыздар.

мұндағы, ,

О полюсіне салыстырмалы түрде күш моменттерінің теңдік шарттарын жазыңыздар.

мұндағы  -еңкейтілген сызғыш ұзындығы (1) – (3) теңдеулер жүйесін шеше отырып, мына теңдікті шығарыңыздар..

6. Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Серіппелер тегіс болуы керек, ал қатаңдық айырмашылықтары 2 есеге жуық болу керек. Серіппелердің ұштарын міндетті түрде қармақ тәрізді етіп майыстырыңыздар.

Серіппелерді тізбектеп қосыңыздар. Егер қосылған серіппені созсақ, онда,

мұндағы  және – серіппелердің қатаңдықтарымен сәйкес ұзаруы.

Серіппелердің қатаңдықтарының қатынасы:

Серіппелердің ұзаруын өлшеу үшін бос тұрған серіппелердің ұштарын және олардың қосылған жерлерін қағазға белгілеп алыңыздар. Қосылған нүктесі қозғалмайтындай етіп екі серіппені ұзартыңыздар. Қайтадан серіппелердің ұштарын белгілеңіздер. Серіппелердің ұзаруын салыстырмалы бірліктермен (мысалы, тығыз сығылған бір серіппенің орам санымен) өлшеңіздер.

Қағаз лентаның екі ұшын ағаш білеуге кнопкалар мен бекітеміз. Білеуді струбцина арқылы үстелдің шетіне бекітіңіздер. Лентаның толық ені біркелкі тартылып тұруын қамтамасыз ету үшін түтікті қағаз тұзаққа кіргізіп қойыңыздар. Динамометр көмегімен жүктеме күшті бақылаңыздар.

Алмазпен қима жасаңыздар. Оның ұзындығын сызғышпен өлшеңіздер. Қағаздағы қима өскенше, жүктеме күшті арттыра

бересіздер. Координаттары  және  графигін тұрғызыңыздар (6– сурет).

Бұл графиктен, ізделінген тәуелділік сызықтық емес екендігін, қосымша күштің артуынан кризистік ұзындықтың тез өсетінін көресіздер.

8. Тапсырманы орындауға нұсқау

Түйреуіштердің (әртүрлі, бірақ диаметрлері жуық) бастары иілгендерін алу керек, ал инелердің бөлімдері цилиндрлер тәрізді.

Бір түйреуішті сызғыштың ұзын жағына перпендикуляр салып, оны

басқа сызғышпен жауып 10 реттей айналдырыңыздар. Айналымды оңай санау үшін фольгадан жалауша жасап иненің тесігіне іліңіздер. Төменгі сызғыштың астына қойылған қағазға түйреуіштің бастапқы және соңғы орындарын белгілеп алыңыздар. Түйреуішті басқа түйреуішке алмастырып, оны сол арақашықтықта айналдырыңыздар, айналымдарды санаңыздар. Айналыс санының қатынасы диаметрлерінің қатынасына тең. 

9. Тапсырманы орындауға нұсқау

Колориметрлік денені суға салғаннан кейін, тепе–теңдік қалпына жеткенде, судың соңғы температурасы бөлме температурасына жуық болуы тиіс. Егер қар жоқ болса, онда мұзды тоңазытқышта қатырып алу керек. Мұз 300–400г.  болу керек.

Зертханалық термометрлер (-20^оС) – қар мен мұз қоспасының температураларын өлшеу мүмкіндігі болмауы тиіс. Температураны өлшейтін термометрдің төменгі шегі (-10 ^оС)-тан төмен болмауы керек.

Таразының көмегімен калориметр ішіндегі дененің  массасы  және судың  массасын анықтаңыздар. Екінші калориметр қар мен тұзбен толтырылған. Бұл калориметрдегі қоспаны араластырыңыздар. Қоспаның температурасы –20 ^оС –қа жуықтап төмендейді.

Калориметрлік денені бұл калориметрге салып, температуралары теңескенше күтіңіздер. Суы бар калориметрге денені ауыстырыңыздар.

Судың  және калориметрлік дене салынғаннан кейінгі  температураларын өлшеңіздер.

Жылу балансының теңдеуін жазыңыздар.

Бұл теңдіктен мұз бен қар қоспасының температурасын анықтайтын формуланы шығарамыз:

10. Тапсырманы орындауға нұсқау

Картоп қаныққан тұз ерітіндісінде жүзіп, (тұзсыз суда) батуы тиіс. Ыдыстың көлемі 0,5–1л-ге дейін болуы керек. Тұзды араластыратын таяқша керек.

Суға 5г өлшенген бөлік  тұзды біртіндеп қоса отырып картоп қалқитын жағдайға жеткіземіз. Бұл жағдайда ерітінді мен картоптың тығыздығы бірдей болады. Судың бастапқы массасын және ерітілетін тұздың массасын біле отырып өлшегіш  цилиндр арқылы алынған ерітіндінің көлемін өлшеп картоптың тығыздығын анықтауға болады.

11. Тапсырманы орындауға нұсқау

Қалпағы бар түйреуіш немесе кішкентай шегені қолдануға болады. Олардың цилиндрлік бөлігі айқын болуы керек.

Керекті жағдайда фольганың орнына жұқа және тығыз, жарық өткізбейтін қағазды қолдануға болады.

Эксперимент 7-суретте көрсетілген. Алдын ала қағазға біркелкі бөлінген сызық сызылады.  Фольгаға жасалған кішкене саңылау арқылы көзге жақын орналасқан түйреуіштің басын және алыс орналасқан бөліктерді анық көрулеріңіз керек.

Ізделінетін қатынасты ұқсас сәйкес үшбұрыштардан табасыздар: түйреуіш басын жауып тұрған бөліктерді оның ұзындығы жауып тұрған  бөліктер санына бөліңіздер.

12. Иінді таразы дайындаңыздар. Ол үшін жіпті сызғыштың ортасына байлаңыздар (сызғыштың массасын есептеуге енгізбес үшін).

сымның массасы  гайканың массасы арқылы өрнектейміз. Сызғыштың бір шетіне сымды, ал екінші шетіне – гайканы ілеміз. Гайка сымнан жеңіл болуы керек. Сым ілінген  иіннің ұзындығын өзгерте отырып, иінді теңестіреміз. Сызғыштың ұзындығын  деп белгілеңіздер. полюсіне салыстырмалы күш моментінің теңдік шартын жазыңыздар.

Сымның көлемін табу үшін таразыға жіппен ілінген сымды суы бар ыдысқа салыңыздар. Сым ілінген иінді өзгерте отырып иіндік тепе-теңдікке келтіріңіздер.  полюсіне қатысты күш моментінің теңдік шартын жазыңыздар.

мұндағы – сым ілінген иіннің жаңа ұзындығы, – Архимед күшінен табылған эффективті масса.

Мұндағы,  – су тығыздығы, -сымның көлемі. Бұл көлемді сымның  ұзындығы және  диаметрі арқылы көрсетесіздер

(1)–(4) теңдіктерінен 1 метр сымның массасын анықтайсыздар.

Сымның  диаметрін нақты анықтау үшін сымның түзу сызықты бөлігіне жіптің  10-нан 20-ға дейінгі орамын ораңыздар.  -ны орам саны және оралған бөлігінің ұзындығы арқылы алыңыздар.

13. Жіпке ілінген Маятникті жіппен штативке іліңіздер. арақашықтықты сызғышпен өлшеңіздер. Маятникті тербеліске келтіріп,  периодын анықтаңыздар.  периодты әртүрлі  ұзындықтарында өлшеу жүргізіңіздер. Нәтижелерді кестеге түсіріңіздер, содан кейін  тәуелділігіне график тұрғызыңыздар (8-сурет).

8- сурет.

Графиктен   периодтың үлкен шамасы арақашықтықтың  аз мәніне сәйкес келетіні көрінді. Ұзындығы  өскен сайын периоды Т басында кемиді, содан кейін белгілі бір ұзындықта кеми бастайды. Аналитикалық  тәуелділігін мына формуламен сипаттауға болады:

Мұндағы  және  кейбір тұрақты коэффициенттер.

14. Тапсырманы орындауға нұсқаулар

Ыдыс ретінде көлемі 0,33 немесе 0,5 литрлік пластикалық бөтелкелерді қолдану керек. Бөтелкенің жоғарғы бөлігін қиып тастау керек.

Сұйықтың тығыздығын өлшейтін ареометр құралын дайындаймыз. Бұл үшін пластилинмен колба жасап, қарындашты одан өткізіңдер.

Колба көлемін өзгерте отырып, ареометрдің орташа ареометр  тығыздығы мен дистилендірленген судың  тығыздықтарының теңдігін қалыптастырамыз.

(1)

Ареометрді, тығыздығы  тұз ерітіндісіне түсіріңіздер. Архимед заңы бойынша:

(2)

мұндағы  – ареометр көлемі, ал  – су бетінен шығып тұрған  қарындаш тың  көлемі (1) және (2) формуланы пайдаланып мына формуланы анықтаңыздар.

(3)

көлемді дистрилиерленген суға ареометрді батырғанда өзгерген су деңгейін өлшейміз.  формуладан табамыз.

(4)

мұндағы  су бетіне көтерілген қарындаш бөлігінің биіктігі, – қарындаш диаметрі.

-ны нақты есептеу үшін қарындашқа жіппен тығыз 10 орам жасаймыз. Тарқатылған ұзындықтан  – ны анықтаймыз. Ол (3) – тен шығады.

(5)

берілген ерітінді қатынасы тұрақты болғандықтан  қатынасы да тұрақты болады.

көлем қанша үлкен болса,  – да сонша үлкен болады, бұл арқылы -ны үлкен дәлдікпен өлшейміз.

Ареометр колбасын дайындау үшін бүтін пластилинді түгел пайдалану керек.

16. Тапсырманы орындауға нұсқау

Жүк ретінде екі түрлі гайканы немесе 50-дік және 100-теңгелік тиын ақшалары пайдалануға болады.

2.12.  суреттегі қондырғыны жинаймыз. Ұзындығы 60-70 см жіптің бөлігін және миллиметрлік қағаз парағын лабораториялық стол шетіне кнопкамен бекітеміз.

және күктелеріндегі жіптерге жүкті байлаймыз. Жүк бекітілген ( жәненүктелері) жіптердің орнын ауыстыра отырып,  болат бөлімшесінің горизонталь орналасуын қамтамасыз етеміз.

,        (1)

мұндағы,  – горизонталь және верикал координата осьтеріндегі  және  жіп бөлімдерінің проекцияларының ұзындығы, -осы осьтегі  және  күштердің сәйкес проекциялары болғандықтан

(2)

(3)

(4)

(5)

• – (5)-ті (1)ге қоя отырып, табатынымыз

(6) формуладан  массасын тауып, миллиметрлік қағазбен  және  ұзындықтарды өлшейміз.

17. Тапсырманы орындауға нұсқау

Жұмыртқаларды қатты бүтін қалпында пісіру керек, сонымен жұмыртқа қабығында жарық болмауы тиіс. Тіреуді өлшемі  ағаш тақтайдан жасауға болады, бір жағына (өлшемі ) жазық қағаз немесе лейкопластры жабыстыру керек. Бұрыш өлшегіш ретінде  ұзындығы 6см металл бұрыш өлшегішті алуға болады.

Қағаз

Бұрыш өлшегіш

Вертикаль тірек

Эксперимент қондырғыларының орналасуы 2.13. суретте көрсетілген. Екі жұмыртқа арасына сырғанау пайда болғанға дейін астыңғы жұмыртқаны вертикал тіреуден алшақтатып жылжыту керек. Бұл сәтке дейін ұқыпты қойылған жұмыртқалар қозғалыссыз болады. (2.14. сурет) ететін күштерді қарастырайық жұмыртқа қозғалмайды, яғни горизонтал бағытта әсер ететін күштердің қосындысы 0-ге тең . Жұмыртқа айналмайды, бұдан, әрбір жұмыртқаға әсер ететін күш моменті нолге тең: ,  ноютонның үшінші заңына сәйкес . Бұдан:  үстіңгі жұмыртқаға әсер ететін күш векторлары 2.15. суретте көрсетілген. Күштерді  өсіне проекциялар,      (2) аламыз.

Сырғанау үйкеліс күші  тең болғандықтан (1) және (2)-ден табамыз:

мұндағы,  – жұмыртқа қабықтарының арасында сырғанау пайда болатын бұрыш.  -ны өлшеу жолы 2.16.  суретте көрсетілген.

Үйкеліс коэффициентін бірнеше рет өлшеп, оның орта мәнін және қатесін есептеу керек.

Нәтиженің сипаттамалары:

18. Тапсырманы орындауға нұсқау

Жіп орағыштың қалқандарының білеуін 0,3 мм –ге арттыру керек. Эксперимент жүргізетін стол бетінде түйреуіш қаралуы керек.

Егер мұны жасауға стол беті мүмкіндік бермесе оның үстіне А3 формат кортон қағазын төсеу керек. Сызғыш ұзындығы 40см-ден кем болмауы тиіс.

Екі түйреуішті жіп орағыштың қайығына орнату керек. Қалқандардың радиустары әртүрлі болғандықтан жіп орағыш радиусы  шеңбермен сырғанайды. Үшінші түйреуішті жіп орағыштың траекториясына орнатамыз.

көрсету қиын емес.

Мұндағы -қалқан радиусы, – қалқандар арасындағы арақашықтық, -радиустар айырымы.

Есептеу нәтижесі: , , бұдан

19. Тапсырманы орындауға нұсқау

Шар дөңгелек болуы тиіс. Ұзындығы 10см жіп ққиындысы беріледі; Ол шарды байлау үшін керек. Шардың буылған ұшының диаметрі оған тиындар сиятындай болуы тиіс. Барлық қатысушылардың су құятын астаушалары болғаны жақсы.

Шарды суға толтырып, кішкене ауа қалдырып, жіппен байлаймыз. Шарды столға қойғанда тепе-теңдік күйге келеді. Шардың буылған  ұшына құндылығы бірдей тиындарды саламыз, ауа қалдығының  орнын белгілеп аламыз. (9.17.  сурет).

Тиындарды шығарып алып және ауа қалдығы сол орынға келу үшін басқа құндылығы бар қанша тиын керек екендігін анықтаймыз. Тиындардың санының қатынасы олардың массаларының қатынасына тең.

20. Тізбекті жинап оны ток көзіне қосамыз, резисторды суға батырып термометр арқылы судың  уақытында судың  температурасының өзгеруін бақылаймыз.

өте аз уақытта жылу бөлінуін есептейміз. Осы жағдайға мына теңдеуді жазамыз:

– судың үлесті жылу сыйымдылығы  резистордың орнына  резисторды суға батырып, сол  ток күшінде экспериментті қайталаймыз. Бұл жағдайда жылу баланысының теңдеуі мына түрге келеді

мұндағы  уақыт аралығындағы судың температурасының өзгеруі.

Ізелінді шаманы жылу мөлшерінің қатынасынан табамыз.

Ескерту. Аз ғана температура айырымында қоршаған ортамен жылуалмаспауынан сақтауға болады, бұл тәжірибенің қиын тұсы. Бірақ бұл айырымды кәдімгі термометрмен үлкен қателіктермен өлшеуге болады.

21. Білеушенің массасын анықтаймыз. Ізделінген М массаны иін ережесі бойынша сызғышқа гір мен білеуді қою арқылы табамыз. Бұдан кейін гірге жіпті байлап штативке ішеміз, білеудің көмегімен гірді бұрышқа жылжытамыз, гірдің білеуге әсер еткен күші сырғанау үйкеліс күшіне тең.

Немесе

Бұрыштың тангенсін есептеуге қажетті параметрлерді сызғышпен өлшейміз.

22. Жазық фигураның салмағын есептеу үшін алдымен оның массалық ортасын табыңыздар. Фигураны үстел шетіне тепе-теңдік қалыпта тұрғандай қойып, үстінен үстелдің шетімен қарындашпен сызық сызыңыздар. Фигураның үстелдегі қалпын өзгертіп операцияны тағы бір рет жасаңыздар.

Фигураның массалық ортасы осы екі түзудің қиылысқан нүктесінде жатады.

Фигураның массалық ортасынан  түзуін жүргізіп (17– сурет), осы түзудің бойында жататындай етіп фигураның үстіне кір қойыңыздар. Фигураны кірмен бірге  түзуін үстел шетіне перпендикуляр етіп қойыңыздар. Фигураның өзі тек үстел шетіне ұстанып тепе-теңдікте болуы тиіс. Бұл жағдайда фигураға әсер ететін барлық күш моменттерінің қосындысы үстел шетіне қатысты  0-ге тең болады.

18– сурет.

Фигураға үш күш әсер етеді, олар:  ауырлық күші, үстел жағынан  тірек реакция күші және кірдің әсер ететін  күші  салмаққа тең (18–сурет).

күшінің моменті үстелдің шетіне қатысты  нөлге тең болғандықтан, ереже бойынша күш моменттері

Фигураның салмағы оған әсер ететін ауырлық күшіне тең . Кірдің салмағы белгілі болғандықтан, фигураның салмағын өлшеу үшін, және  күштерге сәйкес  және  иіндердін өлшеңіздер.

23. Су құйғышты қолданып вертикаль штативке бекітілген бюреткаға су құйыңыздар. Бюреткадан ағатын су ағыны үзіліссіз және су ағу уақыты тым аз болмау үшін резинкалы түтіктің винтті қысқышы арқылы тесіктің өлшемін реттеңіздер. Содан кейін бюреткадағы судың бастапқы биіктігін серіппелі қысқыш арқылы өлшеп, секундомермен  судың ағу уақытын  өлшеңіздер. Нәтижесін  тәуелділік кестесін құрып, бұл арқылы -тың әртүрлі мәндеріне сәйкес аққан су ағынының жуықтап  жылдамдығын   табыңыздар.
24. Қасықпен стакандағы суды араластыра отырып бүкіл көлемдегі судың температураын теңестіріңіздер. Бұдан кейін стаканды үстелше үстіне қойып жәнестақанның түп жағындағы судың температурасының уақытқа тәуелділігін зерттеңіздер. Бастапқыда температура өседі, ал ізделінген 4 ^оС температураның маңайында 10 минут ішінде өзгермейді де , одан кейін жоғарылай бастайды.

25. 19–суретте көрсетілген қондырғыны жинаңыздар. Оны жіптің тереңдігін ақырындап  азайта отырып үзілуге дейін жеткіземіз.

Жіптің үзілу шарты 20– суреттен белгілі.

, мұндағы  нәтижесінде

26. Тапсырманы орындауға нұсқау

Жеңіл дененің салмағы динамометр өлшеу шегінен арқытқ болуы тиіс.

21–  суретте Жоғарыдан қарағанда эксперимент қондырғыларының жинастырыған  түрі көрсетілген.

Динамометрге әсер ететін күшті ұлғайта отырып, массасы белгілі жүкті бір қалыпты қозғалта бастаңыздар.

Бұл мынандай шартта орындалады:

21– сурет.

(1)

Мұндағы – динамометр көрсетуі,  – массасы  жүк тарпынан сызғышқа әсер етін күш.

(2)

(1) және (2) формуладан шығады

27. “Қара жәшік” қақпағынан шығып жатқан сымға ілгек арқылы динамометрді іліп оны көтере бастасаңыздар динамометрдің көрсетіуін ілгектін көтерілу биіктігіне тәуелділігін бақылаңыздар. Миллиметрлік қағазға тәуелділік графигін тұрғызыңыздар.

Графиктің түріне қарасақ  бөлігі дененің судың түбінен бетіне дейін көтерілуіне,  бөлігі судан “шығу”,  – ауада көтерілуі сәйкес келеді,  және  бөліктерінде күштер тұрақты болғанды қарап жүк пен жәшік арасында серіппе немесе резіңке жоқ деген тұжырымға келуге болады  – бөлігі түзу сызық. Бұл тек дененің көлденең қимасы тұрақты болған жағдайда орындалуы мүмкін (мысалы, цилиндр тәріздес немес параллелепипед).

Дененің массасы

(1)

Архимед заңын пайдалансақ, , мұндағы  – судың тығыздығы, – дененің көлемі, ол мынаған тең

Дененің тығыздығы

(3)

“Қара жәшіктің” қақпағының диаметрін (d) өлшеп, оның  ауданын табыңыздар:

“қара жәшіктегі” дененің  биіктігін келесі өрнектен аламыз.

(4)

Дененің ауданы

(5)

28. Стаканды астауға қойыңыздар оны суға толтырыңыздар. Екі цилиндрді жіппен байлап, оны стакандағы суға түсіріңіздер. Ығыстырылған судың көлемі цилиндрлердің көлеміне тең. Калориметрді стаканға салып, стаканды иіріміне дейін суға толтырыңыздар. Калориметрге цилиндрлерді түсіріңіздер. Стаканнан ығысқан судың массасы цилиндр массасына тең болады. Цилиндр жасалынған металлдың тығыздығын анықтаыңыздар.

Калориметр түбінде жатқан цилиндрлердің бетін толық жабу жетерліктей етіп ыстық және суық суды араластырып, бөлме температурасындағы -ге тең су алңыздар.

Цилиндрлерді ыстық суға салып және оның температурасы ыстық судың  теңескенше күтңіздер.

Жіптің көмегімен цилиндрді қайтадан калориметрге салып және мензурка арқылы қосымша суық су құяып, калориметрдесудың температурасы бөлме температурасы  теңесу керек.

Жылу балансының өрнегін жазамыз.

(1)

Мұндағы

-цилиндр массасы,

-оның меншіктіі жылу сыйымдылығы,

– суық судың массасы.

(1) теңдеуден цилиндрдің жылу сыйымдылықты табңыздар.

29. 29. 2.26. суреттегі схема бойынша қондырғыны жинаймыз стерженнің оң жақ ұшына динамометрді бекітіп, ал екінші ұшына пластилин арқылы түйреуішті орнатамыз. (ол бағытта көрсетіп тұрады). Вертикаль қойылған сызғыш арқылы стерженнің оң жақ ұшына әртүрлі мәнді күштер әсер еткендегі -ты анықтамыз сымның  ұзаруын пропорциядан табамыз.

(1)

Бұл ұзару сымның  керілу күшіне сәйкес керілу күшін күш моменттерінің теңдеуінен табамыз.

(2)

Гук заңына сәйкес аламыз:

(3)

Есептің берілуіндегі қатаңдық коэффицентін қолданамыз сонда (1)-(3) теңдеулерді алгебралық түрлендіру арқылы табамыз:

30. Ас тұзының вольт-амперметрлік сипаттамасын алу үшін (2.27. сурет) электір тізбегін жинайыз. Сығылған судың фиксиленген мөлшерін банкаға құямыз. Оған бір түйір ас тұзын саламыз. Алынған ерітіндінің вольт-аммперлік сипаттамасын аламыз.

Ерітіндіге басқа түйірді қосып және де вольт-амперлік сипаттамасын аламыз. Бұл процедураны тұз түйірлері таусылғаннша қайталаймыз. 2.28. суретте концентрациясы  ас тұзының вольт-амперлік сипаттамалары келтірілген.

Барлық вольт-амперлік сипаттамаларды бір және сол электрод және электрометтердің геометриялық контактыны алу керек.

(2.28 сурет) графиктен  түзуіне барлық сипаттамалар қиылысатын ток күшінің  мәнін аламыз. Біздің жағдайымызда  мәні ретінде 0,5А ток күшін алу қолайлы.

Ерітінді концентрациясының элекродтағы кернеумен сәйкестігін— графиктен аламыз ( ток күшінде). Алынған нәтиже 2. суретте көрсетілген.

Енді банкаға концентрциясы белгілі ерітінді сияқты, тура сол көлемдегі концентрациясы белгісіз ерітінді құямыз.

Ток күші  -ге тең электродтағы кернеуді өлшейміз. Электрод кернеуі мен тұз концентрациясы арасындағы тәуелділік графигінен (28 сурет) белгісіз ерітіндінің концентрациясын анықтаймыз.

31. Латун және цинк пластиналарын тұздалған қиярға тығып ток күшін дайындаймыз.

Пластиналар аралығын және пластинаның бату тереңдігін өлшеп, шығудағы ток көзінің кернеуінің оптимальды мәнін анықтаймыз.

Милливольтметрдің кедергісін анықтау үшін, 2.30. суретте көрсетілген схеманы жинаймыз. Милливолтметр оның ұштарындағы кернеуді көрсететіндіктен,

Миллиамперметрдің кедергісін анықтау үшін 2.31. суретте көрсетілген схеманы жинаймыз.

Бұл жағдай миллиамперметр оның ұштарындағы кернеуді көрсетеді. Кедергі

 

32. Стерженнің массалық центрін (С нүктесінде) тіреудегі тепе-теңдік қалпында табамыз және стерженнің бір ұшынан С нүктеге дейінгі қашықтықты өлшейміз.

Стержен соңына денені жіппен ілу арқылы рычагтың тіреудегі тепе-теңдік қалпын аламыз. (2.32а. сурет).

О полюсіне салыстырмалы түрде күш моменттерінің теңдігін аламыз

(1)

мұндағы -стержен массасы, -дене массасы, – дене ілінген днүктеден тіреуге дейінгі қашықтық, – стерженнің массалық центрінен тіреуге дейінгі қашықтық, дененің массасын табамыз

(2)

Денені суы бар ыдысқа батырып, тағы да тіреудегі тепе-теңдік қалпын аламыз (2.32 б. сурет).

О полюсіне салыстырмалы түрде күш моментінің теңдігін жазмыз.

(3)

мұндағы  итеруші Архимед күші,

екендігін ескере отырып,

(3) және (1) шешіп, дененің тығыздығын табамыз

(4)

33. Резисторларды кедергілерінің артуы бойынша жинақтаймыз. Батерейдің кернеуін өлшейміз.

2.33. сурет.

Кезекпен резисторларды вольтметрге тізбектей жалғай отырып вольтметр кедергісіне сәйкес кедергіні анықтаймыз. №5,6,7 кедергілердің вольтметр кедергісінен қанша есеге ауытқитынын анықтаймыз:

Қалған әрбір резисторларды тізбектей амперметр және батерейге қосып, тәзбек жинаймыз. Резисторлардың номерін олардың кедергілерінің артуы бойынша белгілейміз.

(2.34. суреттегі схемаға сәйкес)  және  резисторлардың кедергісін анықтаймыз:

(2.35 суреттегі) тізбекті жинастырып №2 резистордың кедергісін анықтаймыз:

шунт ретінде пайдаланып, амперметрдің  (2.36. сурет) кедергісін анықтаймыз. Бұл үші.н  тұйық кілттенгенде өлшейміз және -ті тұйық жағдайда. Есептейміз:

резисторды  ауыстырып, және  ток күшін өлшеп, алдыңғы тәжірибені қайталаймыз

және  резисторларды ток көзіне тізбектеп жалғап, вольтметрмен  резистордағы  кернеуді және ток көзінің  кернеуін өлшейміз.

Бұдан табамыз.

Ток көзіне  және  резисторларын тізбектей жалғап, вольтметрдің  кернеуін анықтап, оның кедергісін табамыз:

Резисторлардың кедергілерін есептейміз,

34. Серіппенің қатаңдығын “тура жолмен” (жүкті серіппеге іліп, әне оның ұзаруын өлшеп анықтау қате сондықтан “басқа жолмен” барамыз. Экспериментті еңкейтілген жазықтықта жүргіземіз. Ол үшін сызғыштың бір ұшын столға қойып, екінші ұшының астына білеу қоюға болады.

Стол жазықтығына салыстырмалы түрде сызғышты  еңкею бұрышын анықтап, жүктің сызғыштағы  үйкеліс коэффициентін табамыз

,  (1)

Мұндағы -жүк сырғанай бастайтын бұрыш.

Серіппенің бір ұшын жүкке бекітеміз, ал екінші ұшын сызғыштың жоғарғы жағына (2.37 сурет)  бұрышты біртіндеп өсіре отырып, серіппенің ұзаруын өлшейміз. Өлшеу нәтижелерімен график тұрғызамыз (2.38 сурет) статикалық тұрғысынан жүкке әсер ететін күштердің қосындысы нлге тең

(2)

мұндағы – серіппенің ұзаруы, -жүктің массасы.

(1) және (2) табамыз

35. Есепті шешудің бірнеше нұсқалары бар.

І нұсқа. Шырпы қорабынан шыршпыларды шығарып, орнына қорапқа берілген жүкті саламыз. Динамометр көмегімен жүгі бар қораптың салмағын өлшейміз. Шырпылардың бастары жол жасайтында етіп оларды орналастырамыз одан кейін осы жолға жүгі бар қорапты қоямы. Динамометр көмегімен қораптың шырпы жолымен сырғанай бастайтын күұшті табамыз. Өлшенген күштер қатынасынан  үйкеліс коэффициентін анықтаймыз.

ІІ нұсқа. Қорапты шырпыдан жасалған жолға қоямыз және қаламның ұшымен немесе сызғышпен оның кең вертикаль қоабырғасынан итеріп оның аударуға тырысамыз. Қораптың төменгі жағынан қорап сырғанудан аударыла көшетін  арақашқытықты табамыз және үйкеліс коэффициентін мына қатынастан табамыз,

Мұндағы  -сіріңке қорабының ені.

ІІІ нұсқа. Екі шырпының бастары беттесетіндей етіп оларды байлаймыз. Оны шырпы  қорабының күкіртті бетіне қоямыз және, қорапты  бұрышқа еңкейтеміз, сол сәтте шырпы сырғанай бастауы тиіс. Бұл жағдайда

Қорытынды 

Бұл түлектік жұмыс мектеп оқушыларының шығармашылық қабілетін  дамытуға бағытталған және әртүрлі деңдейдегі олимпиядаға оқушыларды дайындауға мүмкіндік беретін мынандай жұмыстар жасалынды:

1. Экспериментальды есептердің маңызыдылығы мен оның рөлін көрсетуге әдебиетті шолу жасалынды.
2. Экспериментальдық есептердің қойылуы мен классификациясы жасалынады.
3. Экспериментальды есептердің шешу тәсілдері көрсетілді.
4. Экспериментальдың тапсырмаларды дайындау технологиясы көрсетілді.
5. Мектеп олимпиадаларында дайындау кезінде қолдануға болатын 2 нұсқаудан тұратын 15 экспериментальдың тапсырмалар құрастырылды.
6. Күрделі жоғары экспериментальды тапсырмаларды орындау кезінде оқушылар өзінің білімін тексеріп, өлшеу қателерін бағалап, экспериментальды зерттеуді қорытындылайтын әдістемелер келтірілді.
7. Халықаралық олимпиадаларда болған 35 есеп іріктелініп және осы экспериментальдық тапсырмалардың шығаруының нұсқалары көрсетілді.