Tavoite: tutkimus vaakasuoraan heitetyn kappaleen lentoetäisyyden riippuvuudesta korkeudesta, josta se alkoi liikkua.

Laitteet: kolmijalka kytkimellä ja kynsillä, kaareva kouru, teräskuula, kalvomerkki, laitteen opas opiskeluun suoraviivaista liikettä, skotti.

Teoreettinen perusta työ

Jos kappale heitetään vaakasuoraan tietystä korkeudesta, sen liikettä voidaan pitää vaakasuuntaisena liikkeenä inertialla ja tasaisesti kiihtyvänä pystysuuntaisena liikkeenä.

Keho liikkuu vaakasuunnassa Newtonin ensimmäisen lain mukaisesti, koska ilman puolelta tulevaa vastusvoimaa lukuun ottamatta, jota ei oteta huomioon, siihen ei vaikuta tähän suuntaan mitään voimia. Ilmanvastuksen voima voidaan jättää huomiotta, koska lyhyt aika pieneltä korkeudelta heitetyn kehon lento, tämän voiman vaikutuksella ei ole havaittavaa vaikutusta liikkeeseen.

Painovoima vaikuttaa kehoon pystysuunnassa, mikä antaa sille kiihtyvyyden. g(kiihtyvyys vapaa pudotus).

Kun otetaan huomioon kehon liike sellaisissa olosuhteissa kahden itsenäisen liikkeen tuloksena vaakasuunnassa ja pystysuunnassa, on mahdollista määrittää kehon lentoetäisyyden riippuvuus korkeudesta, josta se heitetään. Ottaen huomioon kehon nopeuden V kun heitto on suunnattu vaakasuoraan, eikä alkunopeudessa ole pystykomponenttia, niin putoamisaika löytyy perusyhtälön avulla tasaisesti kiihdytetty liike:

Missä .

Tänä aikana keho onnistuu lentää vaakasuunnassa, liikkuu tasaisesti, etäisyys . Korvaamalla jo löydetyn lentoajan tähän kaavaan saadaan haluttu lentoetäisyyden riippuvuus korkeudesta ja nopeudesta:

Tuloksena olevasta kaavasta voidaan nähdä, että heittoetäisyys on neliöllisesti riippuvainen siitä korkeudesta, josta heitto on. Esimerkiksi jos korkeus nelinkertaistuu, lentoetäisyys kaksinkertaistuu; Kun korkeus kasvaa yhdeksänkertaisesti, kantama kasvaa kolminkertaiseksi ja niin edelleen.

Tämä johtopäätös voidaan vahvistaa tiukemmin. Anna kun heitetään korkealta H 1 alue on S 1, kun se heitetään samalla nopeudella korkealta H 2 = 4H 1 alue on S 2 .

Kaavan (1) mukaan:

Sitten jaamme toisen yhtälön ensimmäisellä, saamme:

tai 2)

Tämä tasaisen ja tasaisesti kiihdytetyn liikkeen yhtälöistä teoreettisesti saatu riippuvuus varmistetaan kokeellisesti työssä.

Paperi tutkii pallon liikettä, joka vierii alas kourua. Kouru on kiinnitetty tietylle korkeudelle pöydän yläpuolelle. Tämä varmistaa pallon nopeuden vaakasuunnan sen vapaan lennon alkaessa.

Suoritetaan kaksi koesarjaa, joissa kourun vaakaosan korkeudet eroavat nelinkertaisesti ja etäisyydet mitataan S 1 ja S 2, mutta jonka pallo poistetaan kourusta vaakatasossa. Sivutekijöiden tuloksen vaikutuksen vähentämiseksi määritetään etäisyyksien keskiarvo S 1sr ja S 2Ke. Vertaamalla kussakin koesarjassa saatuja keskimääräisiä etäisyyksiä he päättelevät, kuinka todellinen yhtäläisyys (2) on.

Työmääräys

1. Kiinnitä kouru kolmijalan akseliin siten, että kourun kaareva osa asettuu vaakasuoraan noin 10 cm:n korkeudelle pöydän pinnasta. Aseta merkkikalvo paikkaan, jossa pallon pitäisi pudota pöydälle.

2. Valmistele taulukko mittausten ja laskelmien tulosten kirjaamiseksi.

kokemus numero	H 1 m	S 1 m	S 1sr, m	H 2, m	S 2, m	S 2av, m

3. Koeajo pallo kourun yläreunasta. Määritä, mihin pallo putoaa pöydälle. Pallon täytyy pudota sisään keskiosa elokuvia. Säädä kalvon asentoa tarvittaessa.

4. Mittaa kourun vaakasuuntaisen osan korkeus pöydän yläpuolelta H 1 .

5. Laukaise pallo kourun yläreunasta ja mittaa pöydän pinnalta etäisyys kourun alareunasta paikkaan, johon pallo putosi S 1 .

6. Toista koe 5-6 kertaa.

7. Laske etäisyyden keskiarvo S 1Ke.

8. Kasvata kourun korkeutta 4 kertaa. Toista sarja pallon laukaisuja, mittaa ja laske H 2 ,S 2 ,S 2sr

9. Tarkista tasa-arvon (2) oikeellisuus

10. Laske keholle raportoitu nopeus vaakasuunnassa?

testikysymykset

5. Miten tietyltä korkeudelta vaakasuoraan heitetyn kappaleen lentoetäisyys muuttuu, jos heittonopeus kaksinkertaistuu?

6. Kuinka ja kuinka monta kertaa vaakasuoraan heitetyn kappaleen nopeutta tulisi muuttaa, jotta saavutettaisiin sama lentoetäisyys puolet siitä korkeudella?

7. Millä ehdoilla ei kaareva liike?

8. Miten voiman tulee toimia, jotta suorassa linjassa liikkuva kappale muuttaa liikesuuntaansa?

9. Mikä on vaakasuoraan heitetyn kappaleen liikerata?

10. Miksi vaakasuoraan heitetty kappale liikkuu mukana kaareva liikerata?

12. Mikä määrittää vaakasuoraan heitetyn kappaleen kantaman?

Jos nopeutta \(~\vec \upsilon_0\) ei suunnata pystysuoraan, niin kehon liike on kaareva.

Harkitse vaakasuoraan korkealta heitetyn kappaleen liikettä h nopeudella \(~\vec \upsilon_0\) (kuva 1). Ilmanvastus jätetään huomioimatta. Liikkeen kuvaamiseksi on valittava kaksi koordinaattiakselia - Härkä ja Oy. Koordinaattien alkuperä on yhteensopiva alkuasento kehon. Kuva 1 osoittaa sen υ 0x= υ 0 , υ 0v=0, g x=0 g y= g.

Sitten kehon liikettä kuvataan yhtälöillä:

\(~\upsilon_x = \upsilon_0,\ x = \upsilon_0 t; \qquad (1)\) \(~\upsilon_y = gt,\ y = \frac(gt^2)(2). \qquad (2) \)

Näiden kaavojen analyysi osoittaa, että vaakasuunnassa kehon nopeus pysyy muuttumattomana, eli keho liikkuu tasaisesti. Pystysuorassa suunnassa kappale liikkuu tasaisesti kiihtyvyydellä \(~\vec g\), eli samalla tavalla kuin vapaasti putoava kappale ilman alkunopeutta. Etsitään lentoratayhtälö. Tätä varten yhtälöstä (1) etsitään aika \(~t = \frac(x)(\upsilon_0)\) ja korvaamalla sen arvo kaavaan (2) saadaan\[~y = \frac( g)(2 \ upsilon^2_0) x^2\] .

Tämä on paraabelin yhtälö. Siksi vaakasuoraan heitetty kappale liikkuu paraabelia pitkin. Kehon nopeus millä tahansa ajanhetkellä on suunnattu tangentiaalisesti paraabeliin (ks. kuva 1). Nopeusmoduuli voidaan laskea Pythagoraan lauseella:

\(~\upsilon = \sqrt(\upsilon^2_x + \upsilon^2_y) = \sqrt(\upsilon^2_0 + (gt)^2).\)

Tietäen korkeuden h jolla ruumis heitetään, voit löytää ajan t 1 , jonka kautta ruumis putoaa maahan. Tässä vaiheessa koordinaatti y yhtä suuri kuin korkeus: y 1 = h. Yhtälöstä (2) löydämme \[~h = \frac(gt^2_1)(2)\]. Täältä

\(~t_1 = \sqrt(\frac(2h)(g)).\qquad(3)\)

Kaava (3) määrittää kehon lentoajan. Tänä aikana keho kattaa etäisyyden vaakasuunnassa l, jota kutsutaan lentoetäisyydeksi ja joka voidaan löytää kaavan (1) perusteella, kun otetaan huomioon l 1 = x. Siksi \(~l = \upsilon_0 \sqrt(\frac(2h)(g))\) on kehon lentoetäisyys. Kehon nopeuden moduuli tällä hetkellä on \(~\upsilon_1 = \sqrt(\upsilon^2_0 + 2gh).\).

Kirjallisuus

Aksenovich L. A. Fysiikka julkaisussa lukio: Teoria. Tehtävät. Testit: Proc. yleistä tarjoaville laitoksille. ympäristöt, koulutus / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 15-16.

Laboratoriotyöt (kokeellinen tehtävä)

RUNGON ALKUNOPEUDEN MÄÄRITTÄMINEN,

HEITETTY VAAKAASEEN

Varusteet: kynä pyyhekumi (pyyhekumi), mittanauha, puupalikat.

Tavoite: määrittää kokeellisesti vaakasuoraan heitetyn kappaleen alkunopeuden arvo. Arvioi tuloksen uskottavuus.

Liikeyhtälöt aineellinen kohta vaaka-akselin projektioissa 0 X ja pystyakseli 0y näyttää tältä:

Nopeuden vaakasuora komponentti vaakasuoraan heitetyn kappaleen liikkeen aikana ei muutu, joten kehon reitti kehon vapaan lennon aikana vaakasuunnassa määritetään seuraavasti: https://pandia.ru/text/79/ 468/images/image004_28.gif" width="112 " height="44 src="> Etsi tästä yhtälöstä aika ja korvaa tuloksena oleva lauseke edellisessä kaavassa. Nyt voit saada laskentakaava löytääksesi vaakasuoraan heitetyn kappaleen alkunopeuden:

Työmääräys

1. Valmistele tehdyistä töistä tehdyistä töistä raportille arkit ennakkomerkintöjen kanssa.

2. Mittaa pöydän korkeus.

3. Aseta pyyhekumi pöydän reunalle. Napsauta siirtääksesi sitä vaakasuunnassa.

4. Merkitse paikka, jossa kumi ulottuu lattiaan. Mittaa etäisyys lattian kohdasta, jossa pöydän reuna heijastuu kohtaan, jossa kuminauha putoaa lattialle.

5. Muuta pyyhekumin lentokorkeutta asettamalla puupalikka (tai laatikko) sen alle pöydän reunaan. Tee sama uudelle kotelolle.

6. Suorita vähintään 10 koetta, syötä mittaustulokset taulukkoon, laske pyyhekumin alkunopeus olettaen, että vapaan pudotuksen kiihtyvyys on 9,81 m/s2.

Taulukko mittaus- ja laskentatuloksista

kokea	Rungon lentokorkeus	kehon lentoetäisyys	Kehon alkunopeus	Absoluuttinen virhe nopeus
h	s	v 0	D v 0
Keskiverto

7. Laske kappaleen alkunopeuden absoluuttisten ja suhteellisten virheiden suuruus, tee johtopäätökset tehdystä työstä.

testikysymykset

1. Kiveä heitetään pystysuunnassa ylöspäin ja ensimmäinen puoli matkaa liikkuu tasaisesti hitaasti ja toinen puoli - tasaisesti kiihdytettynä. Tarkoittaako tämä, että sen kiihtyvyys on negatiivinen polun ensimmäisellä puoliskolla ja positiivinen toisella?

2. Miten vaakasuoraan heitetyn kappaleen nopeusmoduuli muuttuu?

3. Missä tapauksessa auton ikkunasta pudonnut esine putoaa maahan aikaisemmin: auton seistessä tai liikkuessa: Älä huomioi ilmanvastusta.

4. Missä tapauksessa materiaalipisteen siirtymävektorin moduuli on sama kuin polku?

Kirjallisuus:

1.Giancoli D. Fysiikka: 2 osassa T. 1: Per. englannista - M.: Mir, 1989, s. 89, tehtävä 17.

2. , Fysiikan kokeelliset tehtävät. Luokat 9-11: oppikirja oppilaitosten opiskelijoille - M .: Verbum-M, 2001, s. 89.

Fysiikan laboratoriotyö nro 5 Arvosana 9 (vastaukset) - Vaakasuoraan heitetyn kappaleen liikkeen tutkiminen

5. Mittaa kaikissa viidessä kokeessa putoamisen korkeus ja pallon kantama. Syötä tiedot taulukkoon.

Kokemus	h	l	v
1	0,33 m	0,195 m
2	0,32 m	0,198 m
3	0,325 m	0,205 m
4	0,33 m	0,21 m
5	0,32 m	0,22 m
ke	0,325 m	0,206 m	0,8

7. Laske absoluuttinen ja suhteellinen virhe suora mittaus ilmapallon etäisyys. Kirjaa mittaustulos intervallimuotoon.

Vastaa turvakysymyksiin

1. Miksi vaakasuoraan heitetyn kappaleen lentorata on puoli paraabelia? Tuo todisteet.

Vaakasuoraan heitetyn kappaleen nopeus ei muutu x-akselia pitkin, vaan kasvaa y-akselia pitkin kappaleeseen kohdistuvan voiman g vaikutuksesta (vapaan pudotuksen kiihtyvyys).

2. Miten nopeusvektori on suunnattu sisään erilaisia ​​kohtia vaakasuoraan heitetyn kehon liikerata?

Vaakasuoraan heitetyn kappaleen vektori on suunnattu tangentiaalisesti.

3. Onko vaakasuunnassa heitetyn kappaleen liike tasaisesti kiihtynyt? Miksi?

On. Vaakasuoraan heitetyn pallon polku on kaareva ja tasaisesti kiihtynyt, koska tälle polulle on ominaista kaksi itsenäistä suuntaa: vaaka ja vapaan pudotuksen suunta g, jolla on jatkuva vaikutus vartaloon.

Johtopäätökset: oppinut laskemaan vaakasuoraan heitetyn ja painovoiman vaikutuksen alaisena olevan kappaleen alkunopeuden moduulin.

Supertehtävä

Määritä työn tulosten perusteella loppunopeus pallon liikettä (ennen kuin vastustat sitä paperiarkilla). Minkä kulman tämä nopeus muodostaa arkin pinnan kanssa?

Luokka 10

Lab #1

Vapaan pudotuksen kiihtyvyyden määritelmä.

Laitteet: pallo langalla, kolmijalka kytkimellä ja renkaalla, mittanauha, kello.

Työmääräys

Malli matemaattinen heiluri on metallipallo, jonka säde on pieni, ripustettu pitkälle langalle.

heilurin pituus määräytyy ripustuspisteen ja pallon keskustan välisen etäisyyden perusteella (kaavan 1 mukaan)

missä - langan pituus ripustuskohdasta paikkaan, jossa pallo on kiinnitetty kierteeseen; on pallon halkaisija. Langan pituus mitattu viivaimella, pallon halkaisija -satula.

Kun lanka jätetään kireäksi, pallo poistuu tasapainoasennosta etäisyyden verran, joka on hyvin pieni langan pituuteen verrattuna. Sitten pallo vapautetaan painamatta sitä, ja samalla sekuntikello käynnistetään. Määritä ajanjaksot , jonka aikana heiluri tekeen = 50 täydellistä värähtelyä. Koe toistetaan kahdella muulla heilurilla. Saadut kokeelliset tulokset ( ) on merkitty taulukkoon.

Mittausnumero

t , Kanssa

T, s

g, m/s

Kaavan (2) mukaan

laske heilurin värähtelyjakso ja kaavasta

(3) laskea vapaasti putoavan kappaleen kiihtyvyysg .

(3)

Mittaustulokset syötetään taulukkoon.

Laske mittaustuloksista aritmeettinen keskiarvo ja keskellä absoluuttinen virhe .Mittausten ja laskelmien lopputulos ilmaistaan ​​muodossa .

Luokka 10

Laboratorio nro 2

Vaakasuoraan heitetyn kappaleen liikkeen tutkiminen

Tavoite: mitata alkunopeus vaakasuoraan heitetty runko tutkia vaakasuoraan heitetyn kappaleen lentoetäisyyden riippuvuutta korkeudesta, josta se alkoi liikkua.

Laitteet: kolmijalka holkilla ja puristimella, kaareva kouru, metallipallo, paperiarkki, hiilipaperiarkki, luotiviiva, mittanauha.

Työmääräys

Pallo rullaa alas kaarevaa kourua Alaosa joka on vaakasuora. Etäisyysh kourun alareunasta pöytään tulee olla 40 cm. Puristimen leuat tulee sijoittaa kourun yläpään lähelle. Aseta paperiarkki kourun alle ja paina se alas kirjalla, jotta se ei liiku kokeiden aikana. Merkitse piste tälle arkille luotiviivalla.MUTTA sijaitsee samassa pystysuorassa kourujen alapään kanssa. Vapauta pallo ilman työntämistä. Merkitse (suunnilleen) paikka pöydällä, johon pallo laskeutuu, kun se vierii pois kourulta ja kelluu ilmassa. Aseta paperiarkki merkittyyn paikkaan ja sen päälle hiilipaperiarkki "työskentely" puoli alaspäin. Paina nämä arkit alas kirjalla, jotta ne eivät liiku kokeiden aikana. mittaa etäisyys merkitystä pisteestä pisteeseenMUTTA . Laske kouru niin, että etäisyys kourun alareunasta pöytään on 10 cm, toista koe.

Poistuttuaan kourusta pallo liikkuu paraabelia pitkin, jonka huippu on kohdassa, jossa pallo poistuu kourusta. Valitaan koordinaattijärjestelmä kuvan osoittamalla tavalla. Pallon alkukorkeus ja lentoetäisyys suhteessa suhteeseen Tämän kaavan mukaan, kun alkukorkeutta lasketaan 4 kertaa, lentoetäisyys pienenee 2 kertaa. Mittattuaan ja voit selvittää pallon nopeuden sillä hetkellä, kun se irtoaa kourusta kaavan mukaan