Pekerjaan laboratorium "Studi jejak partikel bermuatan menggunakan foto yang sudah jadi" (kelas 11).

Petunjuk untuk bekerja:

1) Ke arah manakah partikel alfa bergerak?

2) Mengapa panjang lintasan partikel alfa kurang lebih sama?

3) Mengapa ketebalan jejak partikel alfa sedikit meningkat menjelang akhir lintasan?

4) Mengapa beberapa partikel alfa hanya meninggalkan jejak pada akhir perjalanannya?

1) Mengapa jalur elektron berbentuk spiral?

2) Ke arah manakah elektron bergerak?

3) Bagaimana arah vektor induksi magnet?

1) Mengapa jejak inti atom memiliki ketebalan yang berbeda-beda?

2)Jejak manakah yang termasuk dalam inti atom magnesium, kalsium, dan besi?

3) Kesimpulan apa yang dapat ditarik dari perbandingan ketebalan jejak inti atom berbagai unsur?

1. 
   Apa perbedaan jejak partikel yang diperoleh dalam emulsi fotografi dengan jejak partikel di ruang awan dan ruang gelembung?

1. 
   Siapkan laporan tertulis tentang masalah yang diusulkan.

Kesimpulan
Kerja praktek sebagai salah satu bentuk penyelenggaraan kegiatan pendidikan siswa berkontribusi pada pengembangan pemikiran ilmiah, pembentukan keterampilan penetrasi intelektual ke dalam esensi fenomena yang dipelajari, yang meningkatkan peran metode pengajaran eksperimental yang bertujuan untuk mengembangkan aktivitas kreatif siswa. individu, kemampuan beradaptasinya terhadap kondisi baru pasar tenaga kerja, kesiapan untuk menggunakan teknologi baru dalam bidang aktivitas profesional.

Lampiran No.1

Bahan referensi

Daftar sumber yang digunakan

Sumber utama:

1. 
   Dmitrieva, V.F. Fisika untuk profesi dan spesialisasi teknis. [Teks]: buku teks untuk permulaan institusi. dan Rabu Prof. pendidikan / V.F. Dmitrieva. - Edisi ke-4, ster. - M.: Pusat Penerbitan "Akademi", 2012. - 448 hal.
2. 
   Dmitrieva, V.F. Fisika untuk profesi dan spesialisasi teknis. Kumpulan soal [Teks]: buku teks untuk pendidikan. institusi sejak dini dan Rabu pendidikan profesional / V.F. Dmitrieva. - M.: Pusat penerbitan "Akademi", 2012. - 256 hal.
3. 
   Dmitrieva, V.F. Fisika untuk profesi dan spesialisasi teknis. Materi tes [Teks]: buku teks untuk institusi awal. dan Rabu Prof. pendidikan / V.F. Dmitrieva, L.I. Vasiliev.- M.: Pusat penerbitan "Akademi", 2012.-112 hal.
4. 
   Mokrova, I.I. Pengembangan konten inovatif laboratorium dan kerja praktek dalam sistem pelatihan teknolog teknik mesin [Teks] // Pendidikan kejuruan menengah.-2011.-No.6.- P.30-36.
5. 
   Myakishev, G.Ya. Fisika.kelas 10 [Teks]: buku teks untuk pendidikan umum. institusi: tingkat dasar dan profil / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky; ed. V.I. Nikolaeva, N.A. Parfentyeva.-edisi ke-19.
6. 
   Myakishev, G.Ya. Fisika.kelas 11 [Teks]: buku teks untuk pendidikan umum. institusi: tingkat dasar dan profil / G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Charugin; ed. V.I. Nikolaeva, N.A. Parfentyeva.- Edisi ke-19-M.: Pendidikan, 2010.-399 hal.

1. 
   Burov, V.A. Tugas eksperimen frontal dalam fisika [Teks]: didaktik. bahan. Panduan untuk guru / V.A. Burov, A.I. Ivanov, V.I. Sviridov. – M.: Pendidikan, 1986. – 48 detik.
2. 
   Kabardin, O.F. Fisika [Teks]: Bahan referensi: buku teks untuk siswa.-3rd ed.-M. : Pencerahan, 1991.-367 hal.
3. 
   Workshop fisika di SMA [Teks]: didaktik. bahan. Panduan untuk guru / L.I. Antsiferov [dan lainnya]; ed. V.A. Burova, Yu.I. Kontol. – Edisi ke-3, direvisi. – M.: Pendidikan, 1987.- 191 hal.
4. 
   Kelas laboratorium frontal fisika di kelas 7-11 lembaga pendidikan umum [Teks]: buku untuk guru / V.A. Burov [dan lainnya]; ed. V.A. Burova, G.G. Nikiforova. – M.: Pendidikan, 1996.-368 hal.

1. 
   Pekerjaan laboratorium dalam fisika kelas 10. [Sumber daya elektronik]: laboratorium fisik virtual: buku teks elektronik. manual.- M.: Bustard, 2006.-1disk optik elektronik (CD-ROM).- Persyaratan sistem: sistem operasi Windows 95/98/ME/NT/2000/XP, Pentium III, 256 MB, sistem video 800x600,16 sedikit.-Kapten. dari kontainer.-220-00.
2. 
   Pekerjaan laboratorium dalam fisika kelas 11. [Sumber daya elektronik]: laboratorium fisik virtual: buku teks elektronik. manual.- M.: Bustard, 2006.-1disk optik elektronik (CD-ROM).- Persyaratan sistem: sistem operasi Windows 95/98/ME/NT/2000/XP, Pentium III, 256 MB, sistem video 800x600,16 sedikit.-Kapten. dari kontainer.-220-00.

Deskripsi Pekerjaan: Pekerjaan ini dilakukan dengan foto akhir dari jejak dua partikel bermuatan (satu milik proton, yang lain milik partikel yang perlu diidentifikasi). Garis-garis medan magnet tegak lurus terhadap bidang foto. Kecepatan awal kedua partikel adalah sama dan tegak lurus tepi foto.

Identifikasi partikel yang tidak diketahui dilakukan dengan membandingkan muatan spesifiknya q /m dengan muatan spesifik proton. Di bawah pengaruh gaya Lorentz, sebuah partikel bermuatan bergerak melingkar dengan jari-jari R 1. Menurut hukum kedua Newton, F l = ma atau qνB = mv 2 / R 1. Dari mana Untuk proton, demikian pula

Perbandingan muatan spesifik berbanding terbalik dengan perbandingan jari-jari lintasan: Untuk mengukur jari-jari kelengkungan lintasan, dua tali busur ditarik dan garis tegak lurus dikembalikan dari pusat tali busur. Pusat lingkaran terletak pada perpotongan garis tegak lurus tersebut. Jari-jarinya diukur dengan penggaris.

Melakukan pekerjaan: 1. Lihatlah foto jejak dua partikel bermuatan - inti unsur cahaya. Jalur I milik proton, jalur II milik partikel yang perlu diidentifikasi 2. Tentukan tanda muatan listrik partikel yang tidak diketahui pada foto

3. Pindahkan jejak partikel dari foto ke kertas kalkir dan ukur jari-jari R 1 jejak partikel yang tidak diketahui tersebut. 4. Demikian pula, ukur jari-jari R 2 lintasan proton pada foto. 5. Bandingkan muatan spesifik partikel yang tidak diketahui dan proton. 6. Masukkan semua hasil yang diperoleh ke dalam tabel. 7. Identifikasi partikelnya 8. Tuliskan kesimpulannya: apa yang Anda ukur dan apa hasilnya. R 1,mR 2,m

Pengulangan Pekerjaan Rumah § R. 1199, 1202

Tujuan pekerjaan: mempelajari jejak partikel bermuatan menggunakan foto yang sudah jadi.

Teori: Dengan menggunakan ruang awan, jejak (jejak) partikel bermuatan yang bergerak diamati dan difoto. Jalur partikel adalah rantai tetesan mikroskopis air atau alkohol yang terbentuk karena kondensasi uap jenuh cairan ini menjadi ion. Ion terbentuk sebagai hasil interaksi partikel bermuatan dengan atom dan molekul uap dan gas yang terletak di dalam ruangan.

Gambar 1.

Biarkan partikel bermuatan Ze bergerak dengan kecepatan V pada jarak r dari elektron atom (Gbr. 1). Karena interaksi Coulomb dengan partikel ini, elektron menerima momentum dalam arah tegak lurus terhadap garis gerak partikel. Interaksi partikel dan elektron paling efektif bila melewati segmen lintasan yang paling dekat dengan elektron dan sebanding dengan jarak r, misalnya sama dengan 2r. Kemudian dalam rumusnya , dimana adalah waktu yang dibutuhkan partikel untuk melewati ruas lintasan 2r, yaitu. ,A F- kekuatan rata-rata interaksi antara partikel dan elektron selama ini.

Kekuatan F menurut hukum Coulomb, berbanding lurus dengan muatan partikel ( Ze) dan elektron ( e) dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Oleh karena itu, gaya interaksi antara partikel dan elektron kira-kira sama dengan:

(kira-kira, karena perhitungan kami tidak memperhitungkan pengaruh inti atom elektron lain dan atom medium):

Jadi, momentum yang diterima elektron berbanding lurus dengan muatan partikel yang lewat di dekatnya dan berbanding terbalik dengan kecepatannya.

Dengan momentum yang cukup besar, sebuah elektron terlepas dari atom dan atom tersebut berubah menjadi ion. Untuk setiap satuan lintasan partikel, semakin banyak ion yang terbentuk

(dan akibatnya, tetesan cairan), semakin besar muatan partikel dan semakin rendah kecepatannya. Dari sini ikuti kesimpulan yang perlu Anda ketahui agar bisa “membaca” sebuah foto jejak partikel:

1. Pada kondisi serupa lainnya, lintasan lebih tebal untuk partikel yang mempunyai muatan lebih besar. Misalnya, pada kecepatan yang sama, lintasan partikel lebih tebal dibandingkan lintasan proton dan elektron.

2. Jika partikel-partikel tersebut mempunyai muatan yang sama, maka lintasannya lebih tebal untuk partikel yang kecepatannya lebih rendah dan geraknya lebih lambat, maka terlihat jelas bahwa pada akhir pergerakan lintasan partikel tersebut lebih tebal dari pada pada awalnya. , karena kecepatan partikel berkurang karena hilangnya energi untuk ionisasi atom medium.

3. Dengan mempelajari radiasi pada jarak yang berbeda dari suatu zat radioaktif, kami menemukan bahwa pengionan dan efek lainnya - radiasi berhenti secara tiba-tiba pada jarak tertentu yang merupakan karakteristik setiap zat radioaktif. Jarak ini disebut jarak tempuh partikel. Jelasnya, jangkauannya bergantung pada energi partikel dan kepadatan medium. Misalnya, di udara pada suhu 15 0 C dan tekanan normal, jangkauan partikel dengan energi awal 4,8 MeV adalah 3,3 cm, dan jangkauan partikel dengan energi awal 8,8 MeV adalah 8,5 cm. Dalam tubuh yang kokoh. misalnya, dalam emulsi fotografi, jangkauan partikel dengan energi tersebut sama dengan beberapa puluh mikrometer.

Jika ruang awan ditempatkan dalam medan magnet, maka partikel bermuatan yang bergerak di dalamnya akan dikenai gaya Lorentz, yang besarnya sama (untuk kasus ketika kecepatan partikel tegak lurus terhadap garis medan):

Di mana Ze- muatan partikel, kecepatan dan DI DALAM - induksi medan magnet. Aturan sebelah kiri menunjukkan bahwa gaya Lorentz selalu diarahkan tegak lurus terhadap kecepatan partikel dan, oleh karena itu, merupakan gaya sentripetal:

Di mana T - massa partikel, r adalah jari-jari kelengkungan lintasannya. Oleh karena itu (1).

Jika suatu partikel memiliki kecepatan yang jauh lebih rendah daripada kecepatan cahaya (artinya partikel tersebut tidak relativistik), maka hubungan antara energi kinetik dan jari-jari kelengkungannya berbentuk: (2)

Dari rumus yang diperoleh dapat diambil kesimpulan yang juga harus digunakan untuk menganalisis foto jejak partikel.

1. Jari-jari kelengkungan lintasan bergantung pada massa, kecepatan, dan muatan partikel. Semakin kecil jari-jarinya (yaitu semakin besar deviasi partikel dari gerak lurus), semakin rendah massa dan kecepatan partikel serta semakin besar muatannya. Misalnya, dalam medan magnet yang sama dengan kecepatan awal yang sama, pembelokan elektron akan lebih besar daripada pembelokan proton, dan pada foto akan terlihat bahwa lintasan elektron berbentuk lingkaran dengan jari-jari lebih kecil dari jari-jari magnet. jalur proton. Elektron yang cepat akan membelok lebih sedikit dibandingkan elektron yang lambat. Atom helium yang kehilangan elektron (ion Bukan +), partikel akan menyimpang lebih lemah, karena pada massa yang sama muatan partikel lebih besar daripada muatan atom helium yang terionisasi tunggal. Dari hubungan antara energi suatu partikel dan jari-jari kelengkungan lintasannya, jelas bahwa simpangan gerak lurus lebih besar jika energi partikel lebih kecil.

2. Karena kecepatan partikel berkurang menjelang akhir lintasannya, jari-jari kelengkungan lintasan juga berkurang (deviasi dari gerak garis lurus meningkat). Dengan mengubah jari-jari kelengkungan, Anda dapat menentukan arah pergerakan partikel - awal pergerakannya di mana kelengkungan lintasannya lebih kecil.

3. Setelah mengukur jari-jari kelengkungan lintasan dan mengetahui beberapa besaran lainnya, kita dapat menghitung perbandingan muatannya terhadap massa suatu partikel:

Hubungan ini berfungsi sebagai karakteristik paling penting dari sebuah partikel dan memungkinkan seseorang untuk menentukan jenis partikelnya, atau, seperti yang mereka katakan, untuk mengidentifikasi partikel tersebut, yaitu. menetapkan identitasnya (identifikasi, kemiripan) dengan partikel yang diketahui

Jika reaksi peluruhan inti atom terjadi di ruang awan, maka dari jejak partikel - produk peluruhan, dimungkinkan untuk menentukan inti mana yang meluruh. Untuk melakukan ini, kita perlu mengingat bahwa dalam reaksi nuklir hukum kekekalan muatan listrik total dan jumlah nukleon terpenuhi. Misalnya, dalam reaksi: muatan total partikel yang masuk reaksi adalah 8 (8 + 0) dan muatan partikel hasil reaksi juga sama dengan 8 (4 * 2 + 0). Jumlah nukleon di sebelah kiri adalah 17 (16+1) dan di sebelah kanan juga 17 (4*4+1). Jika tidak diketahui inti unsur mana yang meluruh, maka muatannya dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan aritmatika sederhana, kemudian menggunakan tabel D.I. Mendeleev untuk mengetahui nama unsurnya. Hukum kekekalan jumlah nukleon akan memungkinkan untuk menentukan isotop unsur tertentu yang termasuk dalam inti. Misalnya, dalam reaksi:

Z = 4 – 1 = 3 dan A = 8 – 1 = 7, sehingga merupakan isotop litium.

Perangkat dan aksesoris: foto trek, kertas transparan, kotak, kompas, pensil.

Perintah kerja:

Foto (Gbr. 2) menunjukkan jejak inti unsur ringan (22 cm terakhir jalurnya). Inti atom bergerak dalam medan magnet secara induksi DI DALAM= 2,17 Tesla, arahnya tegak lurus terhadap foto. Kecepatan awal semua inti adalah sama dan tegak lurus terhadap garis medan.

Gambar 2.

1. Studi jejak partikel bermuatan (materi teori).

1.1. Tentukan arah vektor induksi medan magnet dan buatlah gambar penjelasannya, dengan memperhatikan bahwa arah kecepatan gerak partikel ditentukan oleh perubahan jari-jari kelengkungan lintasan partikel bermuatan (awal mulanya). pergerakannya adalah di mana kelengkungan lintasannya lebih kecil).

1.2. Jelaskan mengapa lintasan partikel berbentuk lingkaran menggunakan teori dari laboratorium.

1.3. Apa penyebab perbedaan kelengkungan lintasan inti yang berbeda dan mengapa kelengkungan setiap lintasan berubah dari awal hingga akhir lintasan partikel? Jawablah pertanyaan-pertanyaan ini dengan menggunakan teori untuk pekerjaan laboratorium.

2. Studi jejak partikel bermuatan menggunakan foto yang sudah jadi (Gbr. 2).

2.1. Tempatkan selembar kertas transparan pada foto (Anda dapat menggunakan kertas kalkir) dan pindahkan trek 1 dan tepi kanan foto dengan hati-hati ke atasnya.

2.2. Ukur jari-jari kelengkungan R lintasan partikel 1 kira-kira pada awal dan akhir lintasan; untuk ini, Anda perlu membuat konstruksi berikut:

a) menggambar 2 akord berbeda dari awal trek;

b) mencari titik tengah tali busur 1 dan kemudian 2 dengan menggunakan kompas dan persegi;

c) kemudian tarik garis melalui titik tengah segmen tali busur;) ;

c) nomor yang dihasilkan akan menjadi nomor seri elemen;

d) dengan menggunakan sistem periodik unsur kimia, tentukan inti unsur yang merupakan partikel III.

3. Buatlah kesimpulan tentang pekerjaan yang telah dilakukan.

4. Jawab pertanyaan keamanan.

Pertanyaan keamanan:

Inti manakah - deuterium atau tritium - yang termasuk dalam jejak II dan IV (menggunakan foto jejak partikel bermuatan dan konstruksi yang sesuai untuk jawabannya)?

PEKERJAAN LABORATORIUM No.20.

MKOU ShR "Sekolah Menengah No. 5"

"Sekolah Kebijaksanaan"

Pekerjaan laboratorium No. 6 kelas 11

“Mempelajari jejak partikel bermuatan menggunakan foto yang sudah jadi”

2015

Shelekhov

• Topik:“Mempelajari jejak partikel bermuatan menggunakan foto yang sudah jadi”
• Tujuan pekerjaan: menjelaskan sifat gerak partikel bermuatan.
• Peralatan: foto jejak partikel bermuatan yang diperoleh di ruang awan, ruang gelembung, dan emulsi fotografi.

Penjelasan untuk pekerjaan itu.

Saat melakukan pekerjaan laboratorium ini, Anda harus ingat bahwa:

A) panjang lintasan bergantung pada energi partikel. Semakin panjang lintasannya, semakin besar energi partikelnya (dan semakin rendah kepadatan mediumnya);

B) ketebalan lintasan tergantung pada muatan partikel. Semakin besar muatan partikel dan semakin rendah kecepatannya, semakin besar ketebalan lintasannya;

DI DALAM) Kelengkungan lintasan bergantung pada massa dan kecepatan partikel. Ketika sebuah partikel bermuatan bergerak dalam medan magnet, lintasannya menjadi melengkung, dan semakin besar jari-jari kelengkungan lintasan, semakin besar massa dan kecepatan partikel tersebut serta semakin kecil muatan dan modulus induksi medan magnetnya. . Partikel bergerak dari ujung lintasan yang radius kelengkungannya besar ke ujung lintasan yang radius kelengkungannya lebih kecil.

Tugas 1.

• Dua dari tiga foto yang disajikan (Gambar 188.189 dan 190) menggambarkan jejak partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet. Silakan tunjukkan yang mana. Benarkan jawaban Anda.

Tugas 2.

• Perhatikan foto jejak partikel yang bergerak di ruang awan (Gbr. 188) dan jawab pertanyaannya.
• A) Ke arah manakah partikel α bergerak?
• B) Panjang lintasan partikel α kira-kira sama. Apa artinya ini?
• Q) Bagaimana ketebalan lintasan berubah seiring pergerakan partikel? Apa yang berikut ini?

Gambar 190

Tugas 3.

• Gambar 189 menunjukkan foto jejak partikel di ruang awan yang terletak di medan magnet. Tentukan dari foto ini:
• A) Mengapa jari-jari kelengkungan dan ketebalan lintasan berubah seiring dengan pergerakan partikel ?
• B) Ke arah manakah partikel α bergerak?

Gambar 190

Tugas 4.

• Gambar 190 menunjukkan foto jalur elektron dalam ruang gelembung yang terletak di medan magnet. Tentukan dari foto ini:
• A) Mengapa lintasannya berbentuk spiral?
• B) ke arah manakah elektron bergerak?
• Apa yang menjadi alasan jalur elektron pada Gambar 190 jauh lebih panjang dibandingkan jalur partikel alfa pada Gambar 189?

Gambar 190

Buatlah kesimpulan penelitian dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan.

1. Mengapa jejak partikel yang berbeda berbeda?

2. Mengapa ketebalan jejak partikel yang berbeda tidak sama?

3. Mengapa kelengkungan lintasan partikel berubah seiring waktu?