Laboratórna práca (experimentálna úloha)
URČENIE POČIATOČNEJ RÝCHLOSTI TELA,
HORIZONTÁLNE HORIZONTÁLNE
Vybavenie: guma na ceruzku (guma), krajčírsky meter, drevené bloky.
Cieľ: experimentálne určiť hodnotu počiatočnej rýchlosti horizontálne vrhaného telesa. Posúďte dôveryhodnosť výsledku.
Pohybové rovnice hmotného bodu v priemetoch na vodorovnú os 0 X a vertikálna os 0 r vyzerať takto:
Horizontálna zložka rýchlosti pri pohybe telesa hodeného vodorovne sa nemení, preto je dráha telesa pri voľnom lete telesa vodorovne určená nasledovne: https://pandia.ru/text/79/ 468/images/image004_28.gif" width="112 " height="44 src="> Z tejto rovnice nájdeme čas a dosadíme výsledný výraz do predchádzajúceho vzorca. Teraz môžeme získať vzorec na výpočet počiatočného rýchlosť horizontálne hodeného telesa:
Zákazka
1. Pripravte hárky pre správu o vykonanej práci s predbežnými údajmi.
2. Zmerajte výšku stola.
3. Položte gumu na okraj stola. Kliknutím ho presuniete v horizontálnom smere.
4. Označte miesto, kde guma dosiahne podlahu. Zmerajte vzdialenosť od bodu na podlahe, kde sa premieta okraj stola, po miesto, kde pružný pás padá na podlahu.
5. Zmeňte výšku letu gumy umiestnením dreveného bloku (alebo krabice) pod ňu na okraj stola. Urobte to isté pre nový prípad.
6. Vykonajte aspoň 10 experimentov, výsledky merania zapíšte do tabuľky, vypočítajte počiatočnú rýchlosť gumy za predpokladu, že zrýchlenie voľného pádu je 9,81 m/s2.
Tabuľka výsledkov meraní a výpočtov
|
skúsenosti | Výška letu tela | vzdialenosť letu tela | Počiatočná rýchlosť tela | Absolútna chyba rýchlosti |
h | s | v 0 | D v 0 |
|
Priemerný |
7. Vypočítajte veľkosť absolútnych a relatívnych chýb počiatočnej rýchlosti telesa, urobte závery o vykonanej práci.
testovacie otázky
1. Kameň je hodený kolmo nahor a prvá polovica cesty sa pohybuje rovnomerne pomaly a druhá polovica rovnomerne zrýchlene. Znamená to, že jeho zrýchlenie je v prvej polovici dráhy záporné a v druhej kladné?
2. Ako sa mení modul rýchlosti horizontálne vrhaného telesa?
3. V takom prípade predmet, ktorý vypadol z okna auta, spadne na zem skôr: keď auto stojí alebo sa hýbe: Zanedbajte odpor vzduchu.
4. V akom prípade je modul vektora posunutia hmotného bodu rovnaký ako dráha?
Literatúra:
1.Giancoli D. Fyzika: V 2 zväzkoch T. 1: Per. z angličtiny - M.: Mir, 1989, s. 89, úloha 17.
2. , Experimentálne úlohy vo fyzike. Ročníky 9-11: učebnica pre študentov vzdelávacích inštitúcií - M .: Verbum-M, 2001, s. 89.
10. ročník
Laboratórium č. 1
Definícia zrýchlenia voľného pádu.
Vybavenie: gulička na závite, statív so spojkou a krúžkom, krajčírsky meter, hodiny.
Zákazka
Model matematického kyvadla je kovová gulička s malým polomerom zavesená na dlhej nite.
dĺžka kyvadla určená vzdialenosťou od bodu zavesenia k stredu lopty (podľa vzorca 1)
kde - dĺžka závitu od bodu zavesenia po miesto, kde je gulička pripevnená k závitu; je priemer lopty. Dĺžka závitu merané pravítkom, priemer gule - hmatadlo.
Po napnutí nite sa gulička odstráni z rovnovážnej polohy o vzdialenosť, ktorá je veľmi malá v porovnaní s dĺžkou nite. Potom sa loptička uvoľní bez zatlačenia a súčasne sa zapnú stopky. Určte časové obdobiet , počas ktorého kyvadlo robín = 50 úplných kmitov. Experiment sa opakuje s dvoma ďalšími kyvadlami. Získané experimentálne výsledky ( ) sú uvedené v tabuľke.
Číslo merania
t , s
Spoločnosť T, s
g, m/s
Podľa vzorca (2)
vypočítajte periódu kmitania kyvadla a zo vzorca
(3) vypočítajte zrýchlenie voľne padajúceho telesag .
(3)
Výsledky merania sú uvedené v tabuľke.
Z výsledkov merania vypočítajte aritmetický priemer a znamená absolútnu chybu .Konečný výsledok meraní a výpočtov je vyjadrený ako 
.
10. ročník
Laboratórium č. 2
Štúdium pohybu horizontálne hodeného tela
Cieľ: zmerajte počiatočnú rýchlosť horizontálne hodeného telesa, skúmať závislosť rozsahu letu telesa hodeného vodorovne od výšky, z ktorej sa začalo pohybovať.
Vybavenie: statív s objímkou a svorkou, zakrivený žľab, kovová guľa, list papiera, list uhlíkového papiera, olovnica, krajčírsky meter.
Zákazka
Guľa sa kotúľa po zakrivenom žľabe, ktorého spodná časť je vodorovná. Vzdialenosťh vzdialenosť od spodného okraja žľabu k stolu by mala byť 40 cm Čeľuste svorky by sa mali nachádzať blízko horného konca žľabu. Položte hárok papiera pod žľab a pritlačte ho knihou, aby sa počas experimentov nepohol. Označte bod na tomto hárku olovnicou.ALE umiestnené na rovnakej vertikále ako spodný koniec žľabu. Uvoľnite loptu bez tlačenia. Všimnite si (približne) miesto na stole, kde loptička dopadne, keď sa odkotúľa zo žľabu a vznáša sa vzduchom. Na označené miesto položte list papiera a naň - list uhlíkového papiera „pracovnou“ stranou nadol. Pritlačte tieto listy knihou, aby sa počas pokusov nepohybovali. merať vzdialenosť z označeného bodu do boduALE . Spustite žľab tak, aby vzdialenosť od spodného okraja žľabu k stolu bola 10 cm, pokus zopakujte.
Po opustení žľabu sa gulička pohybuje po parabole, ktorej vrchol je v mieste, kde gulička opúšťa žľab. Vyberme si súradnicový systém, ako je znázornené na obrázku. Počiatočná výška lopty a dosah letu súvisiace pomerom Podľa tohto vzorca, so znížením počiatočnej výšky o 4-krát, sa rozsah letu zníži o 2-krát. Po meraní a môžete zistiť rýchlosť lopty v momente oddelenia od žľabu podľa vzorca 
teória
Ak je teleso vrhnuté pod uhlom k horizontu, potom je počas letu ovplyvnené gravitáciou a odporom vzduchu. Ak sa zanedbá odporová sila, potom zostáva jedinou silou gravitačná sila. Preto sa teleso v dôsledku 2. Newtonovho zákona pohybuje so zrýchlením rovným zrýchleniu voľného pádu; projekcie zrýchlenia na súradnicových osiach sú a x = 0, a pri= -g.
Akýkoľvek zložitý pohyb hmotného bodu môže byť znázornený ako uloženie nezávislých pohybov pozdĺž súradnicových osí a v smere rôznych osí sa typ pohybu môže líšiť. Pohyb lietajúceho telesa môžeme v našom prípade znázorniť ako superpozíciu dvoch nezávislých pohybov: rovnomerný pohyb pozdĺž horizontálnej osi (os X) a rovnomerne zrýchlený pohyb pozdĺž vertikálnej osi (os Y) (obr. 1). .
Projekcie rýchlosti telesa sa preto s časom menia takto:
,
kde je počiatočná rýchlosť, α je uhol vrhania.
Súradnice tela sa teda menia takto:
Pri našom výbere počiatku súradníc, počiatočných súradníc (obr. 1) Potom
Druhá hodnota času, v ktorom sa výška rovná nule, sa rovná nule, čo zodpovedá okamihu hodu, t.j. táto hodnota má aj fyzikálny význam.
Dosah letu sa získa z prvého vzorca (1). Rozsah letu je hodnota súradnice X na konci letu, t.j. v časovom bode rovnajúcom sa t0. Dosadením hodnoty (2) do prvého vzorca (1) dostaneme:
| . | (3) |
Z tohto vzorca je zrejmé, že najväčší dosah letu sa dosiahne pri uhle vrhu 45 stupňov.
Najvyššiu výšku zdvihu hodeného telesa možno získať z druhého vzorca (1). Aby ste to dosiahli, musíte v tomto vzorci nahradiť hodnotu času rovnajúcu sa polovici času letu (2), pretože maximálna výška letu je v strede trajektórie. Vykonaním výpočtov dostaneme
Cieľ:štúdium závislosti letového dosahu telesa hodeného vodorovne od výšky, z ktorej sa začalo pohybovať.
Vybavenie: statív so spojkou a pätkou, oblúkový žľab, oceľová gulička, fixačná fólia, vedenie prístroja na štúdium priamočiareho pohybu, lepiaca páska.
Teoretické základy práce
Ak je teleso vrhnuté vodorovne z určitej výšky, potom jeho pohyb možno považovať za vodorovný pohyb zotrvačnosťou a rovnomerne zrýchlený vertikálny pohyb.
Teleso sa v súlade s prvým Newtonovým zákonom pohybuje horizontálne, keďže okrem odporovej sily zo strany vzduchu, ktorá sa neberie do úvahy, naň v tomto smere nepôsobia žiadne sily. Silu odporu vzduchu je možné zanedbať, keďže v krátkom čase letu telesa hodeného z malej výšky nebude mať pôsobenie tejto sily citeľný vplyv na pohyb.
Gravitačná sila pôsobí na telo vertikálne, čo mu dodáva zrýchlenie. g(gravitačné zrýchlenie).
Ak vezmeme do úvahy pohyb telesa za takých podmienok ako výsledok dvoch nezávislých pohybov vodorovne a zvisle, je možné stanoviť závislosť rozsahu letu telesa od výšky, z ktorej je vrhané. Vzhľadom na to, že rýchlosť tela V v čase hodu smeruje horizontálne a nie je tam žiadna vertikálna zložka počiatočnej rýchlosti, potom čas pádu možno nájsť pomocou základnej rovnice rovnomerne zrýchleného pohybu:
Kde .
Počas tejto doby sa telu podarí letieť vodorovne, rovnomerne sa pohybovať na vzdialenosť . Dosadením už zistenej doby letu do tohto vzorca získame požadovanú závislosť doletu od výšky a rýchlosti:
Z výsledného vzorca je vidieť, že vzdialenosť hodu je v kvadratickej závislosti od výšky, z ktorej je hod. Napríklad, ak sa výška zoštvornásobí, rozsah letu sa zdvojnásobí; s deväťnásobným zvýšením výšky sa rozsah zvýši trikrát atď.
Tento záver možno potvrdiť prísnejšie. Necháme pri hode z výšky H 1 rozsah bude S 1, keď sa vrhá rovnakou rýchlosťou z výšky H 2 = 4H 1 rozsah bude S 2 .
Podľa vzorca (1):
Potom vydelením druhej rovnice prvou dostaneme:
alebo 2)
Táto závislosť získaná teoreticky z rovníc rovnomerného a rovnomerne zrýchleného pohybu je v práci overená experimentálne.
Dokument skúma pohyb gule, ktorá sa kotúľa po žľabe. Žľab je upevnený v určitej výške nad stolom. Tým je zabezpečený horizontálny smer rýchlosti lopty v momente začiatku jej voľného letu.
Uskutočnia sa dve série experimentov, v ktorých sa výšky vodorovnej časti žľabu líšia štvornásobne a merajú sa vzdialenosti S 1 a S 2, ale z ktorého sa gulička vyberá zo žľabu vodorovne. Na zníženie vplyvu na výsledok vedľajších faktorov sa určuje priemerná hodnota vzdialeností S 1sr a S 2 st. Porovnaním priemerných vzdialeností získaných v každej sérii experimentov dospeli k záveru, aká je skutočná rovnosť (2).
Zákazka
1. Pripevnite žľab na hriadeľ statívu tak, aby zakrivená časť žľabu bola umiestnená vodorovne vo výške asi 10 cm od povrchu stola. Umiestnite fixačný film na miesto, kde má loptička spadnúť na stôl.
2. Pripravte si tabuľku na zaznamenanie výsledkov meraní a výpočtov.
| číslo skúsenosti | H 1 m | S 1 m | S 1sr, m | H 2, m | S 2, m | S 2av, m |
3. Otestujte loptičku od horného okraja žľabu. Zistite, kde loptička padne na stôl. Lopta by mala zasiahnuť strednú časť filmu. V prípade potreby upravte polohu fólie.
4. Zmerajte výšku vodorovnej časti žľabu nad stolom H 1 .
5. Spustite loptičku z horného okraja žľabu a na povrchu stola zmerajte vzdialenosť od spodného okraja žľabu k miestu, kde loptička dopadla. S 1 .
6. Opakujte experiment 5-6 krát.
7. Vypočítajte priemernú hodnotu vzdialenosti S 1 st.
8. Zvýšte výšku žľabu 4-krát. Opakujte sériu štartov loptičiek, merajte a počítajte H 2 ,S 2 ,S 2sr
9. Skontrolujte platnosť rovnosti (2)
10. Vypočítajte rýchlosť hlásenú telesu v horizontálnom smere?
testovacie otázky
5. Ako sa zmení dosah letu telesa hodeného vodorovne z určitej výšky, ak sa rýchlosť hodu zdvojnásobí?
6. Ako a koľkokrát by sa mala zmeniť rýchlosť horizontálne hodeného telesa, aby sa dosiahol rovnaký letový dosah v polovičnej výške?
7. Za akých podmienok nastáva krivočiary pohyb?
8. Ako musí pôsobiť sila, aby teleso pohybujúce sa v priamom smere zmenilo smer pohybu?
9. Aká je trajektória telesa hodeného vodorovne?
10. Prečo sa teleso hodené vodorovne pohybuje po zakrivenej dráhe?
12. Čo určuje dosah vodorovne hodeného telesa?
Cieľ: zmerajte počiatočnú rýchlosť telesa hodeného horizontálne do gravitačného poľa Zeme.
Vybavenie, meracie prístroje: oceľová guľa, oblúkový podnos, laboratórny statív, preglejková doska, dva listy bieleho papiera, uhlíkový papier, meracie pravítko
Teoretické odôvodnenie:
Schéma experimentálneho nastavenia je znázornená na obrázku. Lopta, ktorá sa začne pohybovať v hornej časti oblúkového podnosu, vyletí horizontálne v bode O s počiatočnou rýchlosťou v 0 a letí pozdĺž vertikálnej preglejkovej dosky. Žľab je upevnený v trojnožke tak, že bod O je vo výške h nad vodorovnou preglejkovou doskou, na ktorú loptička dopadá.
Na upevnenie bodu, kde loptička padá, sa na dosku položí list bieleho papiera a na vrch sa pripevní list uhlíkového papiera. Keď loptička spadne na dosku, zanechá stopu na bielom papieri.
K pohybu loptičky hodenej vodorovne z výšky h dochádza vo vertikálnej rovine XY (X je horizontálna os smerujúca doprava, Y je vertikálna os smerujúca nadol). Za začiatok odpočítavania sa vyberie miesto štartu lopty. (Obrázok 2).
O V 0 X 0 v 0 l X
l cf Y obr.1 obr. 2
Podľa nameraných údajov, výšky h a doletu l, môžete zistiť čas letu, počiatočnú rýchlosť lopty a zapísať rovnicu trajektórie y(x).
Aby sme našli tieto veličiny, napíšeme pohybový zákon lopty v súradnicovom tvare. Gravitačné zrýchlenie g smeruje kolmo nadol. Pozdĺž osi X bude pohyb rovnomerný a pozdĺž osi Y rovnomerne zrýchlený.
Preto súradnice (x,y) lopty v ľubovoľnom časovom okamihu sú určené rovnicami 
v bode dopadu y = h, takže z rovnice (2) môžete zistiť čas jeho letu:
Súradnica x lopty v bode pádu sa rovná vzdialenosti letu lopty l, ktorá sa pri prevádzke meria pomocou pravítka. Z rovnice (1) je ľahké nájsť počiatočnú rýchlosť lopty, berúc do úvahy výraz (3). 
Zákazka:
1. Zostavte experimentálnu zostavu, nastavte výšku balóna na cca 20 cm, zmerajte výšku h pomocou pravítka s milimetrovými dielikmi. Určte absolútnu chybu merania Δh =
2. Napíšte výsledok výšky h meas = h ± Δh
3. Vypočítajte čas letu lopty pomocou vzorca (3). V tomto prípade g \u003d 9,81 m / s 2.
4. Ak chcete zmerať vzdialenosť letu, vykonajte päť odpálení loptičky z rovnakého bodu oblúkového zásobníka. Do tabuľky 1 zadajte výsledky merania l k (k = 1, ..., 5).
stôl 1
7. Vypočítajte náhodnú chybu Δl av =
8. Vypočítajte maximálnu absolútnu chybu Δl = Δl cf + Δl pr =
9. Zapíšte si výsledok merania doletu l =
5. Vypočítajte počiatočnú rýchlosť lopty pomocou vzorca (4) v 0 =
11. Vypočítajte relatívnu chybu nepriameho merania počiatočnej rýchlosti (pozri tabuľku 2 referenčného materiálu).
12. Nájdite absolútnu chybu nepriameho merania počiatočnej rýchlosti Δv 0 =
13. Zaznamenajte konečný výsledok merania počiatočnej rýchlosti lopty.
Dodatočná úloha. Porovnajte skutočnú balistickú dráhu lopty s vypočítanou.
1. Ak chcete získať odhadovanú dráhu y(x) vodorovne hodenej lopty, vyjadrite čas t z rovnice (1):
Nahradením do rovnice (2) získate rovnicu paraboly (5)
2. Pomocou rovníc (1), (2) a poznania v 0av nájdite súradnice x a y gule každých 0,05 s. Nakreslite vypočítanú trajektóriu pohybu na kus papiera pripevnený k vertikálnej preglejkovej doske. Pre pohodlie použite tabuľku. 3.
| t, s | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | |
| y, m | |||||
| x, m |
3. Spustite loptičku po žľabe, porovnajte jej skutočnú balistickú dráhu s vypočítanou dráhou.
4. Urobte záver: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ deň
Laboratórium č. 4
