Gawain sa laboratoryo (pang-eksperimentong gawain)

PAGPAPASAYA NG INISYAL NA BILIS NG KATAWAN,

Ibinabato nang pahalang

Kagamitan: pambura ng lapis (pambura), measuring tape, mga bloke na gawa sa kahoy.

Layunin: eksperimento na matukoy ang halaga ng paunang bilis ng isang katawan na itinapon nang pahalang. Tayahin ang kredibilidad ng resulta.

Mga equation ng paggalaw ng isang materyal na punto sa mga projection papunta sa pahalang na axis 0 X at patayong axis 0 y kamukha nito:

Ang pahalang na bahagi ng bilis sa panahon ng paggalaw ng isang katawan na itinapon nang pahalang ay hindi nagbabago, samakatuwid, ang landas ng katawan sa panahon ng libreng paglipad ng katawan nang pahalang ay tinutukoy bilang mga sumusunod: https://pandia.ru/text/79/ 468/images/image004_28.gif" width="112 " height="44 src="> Mula sa equation na ito, hinahanap natin ang oras at pinapalitan ang resultang expression sa nakaraang formula. Ngayon ay makukuha natin ang formula ng pagkalkula para sa paghahanap ng inisyal bilis ng katawan na inihagis nang pahalang:

Order sa trabaho

1. Maghanda ng mga sheet para sa ulat sa gawaing ginawa kasama ang mga paunang entry.

2. Sukatin ang taas ng mesa.

3. Ilagay ang pambura sa gilid ng mesa. I-click upang ilipat ito sa pahalang na direksyon.

4. Markahan ang lugar kung saan aabot ang elastic sa sahig. Sukatin ang distansya mula sa punto sa sahig kung saan ang gilid ng mesa ay inaasahang sa punto kung saan ang nababanat na banda ay bumagsak sa sahig.

5. Baguhin ang taas ng paglipad ng pambura sa pamamagitan ng paglalagay ng isang kahoy na bloke (o kahon) sa ilalim nito sa gilid ng mesa. Gawin ang parehong para sa bagong kaso.

6. Magsagawa ng hindi bababa sa 10 eksperimento, ilagay ang mga resulta ng pagsukat sa talahanayan, kalkulahin ang paunang bilis ng pambura, sa pag-aakalang ang libreng pagbagsak ng acceleration ay 9.81 m/s2.

Talaan ng mga resulta ng pagsukat at pagkalkula

karanasan	Taas ng paglipad ng katawan	saklaw ng paglipad ng katawan	Paunang bilis ng katawan	Ganap na error sa bilis
h	s	v 0	D v 0
Ang karaniwan

7. Kalkulahin ang magnitude ng ganap at kamag-anak na mga pagkakamali ng paunang bilis ng katawan, gumawa ng mga konklusyon tungkol sa gawaing ginawa.

mga tanong sa pagsusulit

1. Ang isang bato ay inihagis nang patayo pataas at ang unang kalahati ng paraan ay gumagalaw nang pantay na mabagal, at ang pangalawang kalahati - pantay na pinabilis. Nangangahulugan ba ito na ang acceleration nito ay negatibo sa unang kalahati ng landas, at positibo sa pangalawa?

2. Paano nagbabago ang velocity modulus ng katawan na inihagis nang pahalang?

3. Kung saan ang bagay na nahulog mula sa bintana ng kotse ay mahuhulog sa lupa nang mas maaga: kapag ang kotse ay nakatayo o kapag ito ay gumagalaw: Pabayaan ang air resistance.

4. Sa anong kaso pareho ang module ng displacement vector ng isang materyal na punto sa landas?

Panitikan:

1.Giancoli D. Physics: Sa 2 tomo T. 1: Per. mula sa Ingles - M.: Mir, 1989, p. 89, gawain 17.

2. , Mga pang-eksperimentong gawain sa pisika. Baitang 9-11: isang aklat-aralin para sa mga mag-aaral ng mga institusyong pang-edukasyon - M .: Verbum-M, 2001, p. 89.

Baitang 10

Lab #1

Kahulugan ng free fall acceleration.

Kagamitan: isang bola sa isang sinulid, isang tripod na may clutch at isang singsing, isang measuring tape, isang orasan.

Order sa trabaho

Ang modelo ng isang mathematical pendulum ay isang maliit na radius na metal na bola na sinuspinde sa isang mahabang sinulid.

haba ng pendulum tinutukoy ng distansya mula sa suspension point hanggang sa gitna ng bola (ayon sa formula 1)

saan - ang haba ng thread mula sa punto ng suspensyon hanggang sa lugar kung saan ang bola ay nakakabit sa thread; ay ang diameter ng bola. Haba ng thread sinusukat gamit ang isang ruler, diameter ng bola - caliper.

Ang pag-iwan sa thread na mahigpit, ang bola ay tinanggal mula sa posisyon ng balanse sa pamamagitan ng isang distansya na napakaliit kumpara sa haba ng thread. Pagkatapos ay ang bola ay pinakawalan nang hindi binibigyan ito ng isang push, at sa parehong oras ang segundometro ay naka-on. Tukuyin ang tagal ng panahont , kung saan gumagawa ang pendulumn = 50 kumpletong oscillations. Ang eksperimento ay paulit-ulit sa dalawang iba pang mga pendulum. Ang nakuhang mga resultang pang-eksperimento ( ) ay ipinasok sa talahanayan.

Numero ng pagsukat

t , kasama ang

T, s

g, m/s

Sa pamamagitan ng formula (2)

kalkulahin ang panahon ng oscillation ng pendulum, at mula sa formula

(3) kalkulahin ang acceleration ng isang malayang bumabagsak na katawang .

(3)

Ang mga resulta ng pagsukat ay ipinasok sa talahanayan.

Kalkulahin ang arithmetic mean mula sa mga resulta ng pagsukat at ibig sabihin ay ganap na pagkakamali .Ang huling resulta ng mga sukat at kalkulasyon ay ipinahayag bilang .

Baitang 10

Lab No. 2

Pag-aaral ng galaw ng isang katawan na inihagis nang pahalang

Layunin: sukatin ang paunang bilis ng isang katawan na itinapon nang pahalang, upang siyasatin ang pag-asa sa hanay ng paglipad ng isang katawan na itinapon nang pahalang sa taas kung saan ito nagsimulang gumalaw.

Kagamitan: tripod na may manggas at clamp, curved chute, metal ball, isang sheet ng papel, isang sheet ng carbon paper, isang plumb line, isang measuring tape.

Order sa trabaho

Ang bola ay gumulong pababa sa isang hubog na chute, ang ibabang bahagi nito ay pahalang. Distansyah mula sa ilalim na gilid ng chute hanggang sa talahanayan ay dapat na 40 cm. Ang mga panga ng clamp ay dapat na matatagpuan malapit sa tuktok na dulo ng chute. Maglagay ng isang sheet ng papel sa ilalim ng chute, pindutin ito pababa gamit ang isang libro upang hindi ito gumalaw sa panahon ng mga eksperimento. Markahan ang isang punto sa sheet na ito ng isang plumb line.PERO matatagpuan sa parehong patayo na may ibabang dulo ng kanal. Bitawan ang bola nang hindi tinutulak. Pansinin (humigit-kumulang) ang lugar sa mesa kung saan dadapo ang bola habang ito ay gumulong sa chute at lumulutang sa hangin. Maglagay ng isang sheet ng papel sa minarkahang lugar, at sa ibabaw nito - isang sheet ng carbon paper na may "gumagana" na gilid pababa. Pindutin ang mga sheet na ito gamit ang isang libro upang hindi sila gumalaw sa panahon ng mga eksperimento. sukatin ang distansya mula sa minarkahang punto hanggang puntoPERO . Ibaba ang chute upang ang distansya mula sa ilalim na gilid ng chute hanggang sa talahanayan ay 10 cm, ulitin ang eksperimento.

Pagkatapos umalis sa chute, gumagalaw ang bola sa isang parabola, na ang tuktok nito ay nasa punto kung saan umaalis ang bola sa chute. Pumili tayo ng coordinate system, tulad ng ipinapakita sa figure. Paunang taas ng bola at hanay ng paglipad nauugnay sa ratio Ayon sa formula na ito, na may pagbaba sa paunang taas ng 4 na beses, ang hanay ng flight ay bumaba ng 2 beses. Nasusukat at maaari mong mahanap ang bilis ng bola sa sandali ng paghihiwalay mula sa chute ayon sa pormula

Teorya

Kung ang isang katawan ay itinapon sa isang anggulo sa abot-tanaw, pagkatapos ay sa paglipad ito ay apektado ng gravity at air resistance. Kung ang puwersa ng paglaban ay napapabayaan, kung gayon ang tanging puwersa na natitira ay ang puwersa ng grabidad. Samakatuwid, dahil sa Newton's 2nd law, ang katawan ay gumagalaw na may isang acceleration na katumbas ng free fall acceleration; acceleration projection sa coordinate axes ay isang x = 0, at sa= -g.

Ang anumang kumplikadong paggalaw ng isang materyal na punto ay maaaring kinakatawan bilang isang pagpapataw ng mga independiyenteng paggalaw kasama ang mga coordinate axes, at sa direksyon ng iba't ibang mga axes, ang uri ng paggalaw ay maaaring magkakaiba. Sa aming kaso, ang paggalaw ng isang lumilipad na katawan ay maaaring katawanin bilang isang superposisyon ng dalawang independiyenteng paggalaw: pare-parehong paggalaw sa pahalang na axis (X-axis) at pantay na pinabilis na paggalaw sa kahabaan ng vertical axis (Y-axis) (Fig. 1) .

Ang velocity projection ng katawan samakatuwid ay nagbabago sa paglipas ng panahon tulad ng sumusunod:

,

kung saan ang paunang bilis, ang α ay ang anggulo ng paghagis.

Ang mga coordinate ng katawan samakatuwid ay nagbabago tulad nito:

Sa aming pagpili ng pinagmulan ng mga coordinate, ang mga paunang coordinate (Fig. 1) Pagkatapos

Ang pangalawang halaga ng oras kung saan ang taas ay katumbas ng zero ay katumbas ng zero, na tumutugma sa sandali ng pagkahagis, i.e. ang halagang ito ay mayroon ding pisikal na kahulugan.

Ang hanay ng flight ay nakuha mula sa unang formula (1). Ang hanay ng flight ay ang halaga ng coordinate X sa dulo ng flight, i.e. sa isang punto ng oras na katumbas ng t0. Ang pagpapalit ng halaga (2) sa unang formula (1), makuha natin ang:

.

(3)

Mula sa formula na ito makikita na ang pinakamalaking hanay ng paglipad ay nakamit sa isang anggulo ng paghagis na 45 degrees.

Ang pinakamataas na taas ng pag-angat ng itinapon na katawan ay maaaring makuha mula sa pangalawang formula (1). Upang gawin ito, kailangan mong palitan sa formula na ito ang halaga ng oras na katumbas ng kalahati ng oras ng paglipad (2), dahil nasa kalagitnaan ng trajectory na pinakamataas ang flight altitude. Nagdadala ng mga kalkulasyon, nakukuha namin

Layunin: pag-aaral ng pag-asa ng hanay ng paglipad ng isang katawan na itinapon nang pahalang sa taas kung saan ito nagsimulang gumalaw.

Kagamitan: tripod na may clutch at paa, arcuate chute, steel ball, marker film, gabay ng device para sa pag-aaral ng rectilinear motion, adhesive tape.

Teoretikal na pundasyon ng trabaho

Kung ang isang katawan ay itinapon nang pahalang mula sa isang tiyak na taas, kung gayon ang paggalaw nito ay maaaring ituring bilang isang pahalang na paggalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw at isang pantay na pinabilis na vertical na paggalaw.

Ang katawan ay gumagalaw nang pahalang alinsunod sa unang batas ni Newton, dahil, bukod sa puwersa ng paglaban mula sa gilid ng hangin, na hindi isinasaalang-alang, walang mga puwersa na kumikilos dito sa direksyong ito. Ang puwersa ng paglaban ng hangin ay maaaring mapabayaan, dahil sa maikling oras ng paglipad ng isang katawan na itinapon mula sa isang maliit na taas, ang pagkilos ng puwersang ito ay hindi magkakaroon ng kapansin-pansing epekto sa paggalaw.

Ang puwersa ng grabidad ay kumikilos sa katawan nang patayo, na nagbibigay ng acceleration dito. g(pagpabilis ng grabidad).

Isinasaalang-alang ang paggalaw ng katawan sa ilalim ng mga kondisyon bilang resulta ng dalawang independiyenteng paggalaw nang pahalang at patayo, posible na maitaguyod ang pag-asa ng hanay ng paglipad ng katawan sa taas kung saan ito itinapon. Considering na ang bilis ng katawan V sa oras ng paghagis ay nakadirekta nang pahalang, at walang vertical na bahagi ng paunang bilis, kung gayon ang oras ng pagkahulog ay matatagpuan gamit ang pangunahing equation ng pantay na pinabilis na paggalaw:

saan .

Sa panahong ito, ang katawan ay namamahala upang lumipad nang pahalang, gumagalaw nang pantay, ang distansya . Ang pagpapalit sa nahanap na oras ng flight sa formula na ito, nakukuha namin ang ninanais na pagdepende ng hanay ng flight sa taas at bilis:

Mula sa resultang pormula, makikita na ang layo ng ihagis ay nasa quadratic dependence sa taas kung saan ang throw ay. Halimbawa, kung ang altitude ay apat na beses, ang hanay ng flight ay doble; na may siyam na beses na pagtaas sa taas, ang hanay ay tataas ng isang kadahilanan ng tatlo, at iba pa.

Ang konklusyon na ito ay maaaring kumpirmahin nang mas mahigpit. Hayaan kapag itinapon mula sa taas H 1 saklaw ay magiging S 1 , kapag itinapon sa parehong bilis mula sa taas H 2 = 4H 1 saklaw ay magiging S 2 .

Ayon sa formula (1):

Pagkatapos ay hatiin ang pangalawang equation sa una, nakukuha natin:

o 2)

Ang pag-asa na ito, na nakuha sa teorya mula sa mga equation ng pare-pareho at pare-parehong pinabilis na paggalaw, ay napatunayan sa eksperimento sa trabaho.

Ang papel ay nag-iimbestiga sa paggalaw ng isang bola na gumulong pababa sa isang chute. Ang chute ay naayos sa isang tiyak na taas sa itaas ng talahanayan. Tinitiyak nito ang pahalang na direksyon ng bilis ng bola sa sandali ng simula ng libreng paglipad nito.

Dalawang serye ng mga eksperimento ang isinasagawa, kung saan ang taas ng pahalang na seksyon ng kanal ay naiiba sa apat na kadahilanan, at ang mga distansya ay sinusukat. S 1 at S 2, ngunit kung saan ang bola ay inalis mula sa chute nang pahalang. Upang mabawasan ang impluwensya sa resulta ng mga side factor, ang average na halaga ng mga distansya ay tinutukoy S 1sr at S 2Med. Ang paghahambing ng mga average na distansya na nakuha sa bawat serye ng mga eksperimento, sila ay nagtatapos kung gaano katotoo ang pagkakapantay-pantay (2).

Order sa trabaho

1. Ikabit ang chute sa tripod rod upang ang hubog na bahagi nito ay pahalang na nakaposisyon mga 10 cm mula sa ibabaw ng mesa. Maglagay ng marker film sa lugar kung saan dapat mahulog ang bola sa mesa.

2. Maghanda ng talahanayan upang itala ang mga resulta ng mga sukat at kalkulasyon.

numero ng karanasan	H 1m	S 1m	S 1sr, m	H 2, m	S 2, m	S 2av, m

3. Subukang patakbuhin ang bola mula sa tuktok na gilid ng chute. Tukuyin kung saan nahuhulog ang bola sa mesa. Dapat tumama ang bola sa gitnang bahagi ng pelikula. Ayusin ang posisyon ng pelikula kung kinakailangan.

4. Sukatin ang taas ng pahalang na bahagi ng kanal sa itaas ng mesa H 1 .

5. Ilunsad ang bola mula sa tuktok na gilid ng chute at sukatin sa ibabaw ng mesa ang distansya mula sa ilalim na gilid ng chute hanggang sa lugar kung saan nahulog ang bola. S 1 .

6. Ulitin ang eksperimento nang 5-6 beses.

7. Kalkulahin ang average na halaga ng distansya S 1Med.

8. Dagdagan ang taas ng chute ng 4 na beses. Ulitin ang isang serye ng mga paglulunsad ng bola, sukatin at kalkulahin H 2 ,S 2 ,S 2sr

9. Suriin ang bisa ng pagkakapantay-pantay (2)

10. Kalkulahin ang bilis na iniulat sa katawan sa pahalang na direksyon?

mga tanong sa pagsusulit

5. Paano magbabago ang flight range ng isang katawan na itinapon nang pahalang mula sa isang tiyak na taas kung doble ang bilis ng paghagis?

6. Paano at ilang beses dapat baguhin ang bilis ng katawan na itinapon nang pahalang upang makuha ang parehong hanay ng paglipad sa taas na kalahati nito?

7. Sa ilalim ng anong mga kondisyon nangyayari ang curvilinear motion?

8. Paano dapat kumilos ang puwersa upang ang isang katawan na gumagalaw sa isang tuwid na linya ay magbago ng direksyon ng paggalaw nito?

9. Ano ang trajectory ng katawan na inihagis nang pahalang?

10. Bakit ang katawan na itinapon nang pahalang ay gumagalaw sa isang hubog na landas?

12. Ano ang tumutukoy sa hanay ng isang katawan na itinapon nang pahalang?

Layunin: sukatin ang paunang bilis ng isang katawan na itinapon nang pahalang sa gravity field ng Earth.

Kagamitan, mga instrumento sa pagsukat: bolang bakal, arched tray, laboratory tripod, plywood board, dalawang sheet ng puting papel, carbon paper, panukat na ruler

Teoretikal na katwiran:

Ang scheme ng pang-eksperimentong setup ay ipinapakita sa figure. Ang isang bola na nagsisimulang gumalaw sa itaas na bahagi ng arcuate tray ay lumilipad palabas nang pahalang sa punto O na may paunang bilis na v 0, lumilipad kasama ang isang patayong plywood board. Ang chute ay naayos sa isang tripod upang ang punto O ay nasa taas na h sa itaas ng pahalang na plywood board kung saan nahuhulog ang bola.

Upang ayusin ang punto kung saan bumagsak ang bola, isang sheet ng puting papel ang inilalagay sa board, at isang sheet ng carbon paper ay naka-attach sa itaas. Kapag may nahulog na bola sa pisara, nag-iiwan ito ng marka sa puting papel.

Ang paggalaw ng bola nang pahalang mula sa taas na h ay nangyayari sa patayong XY plane (X ang pahalang na axis na nakadirekta sa kanan, ang Y ay ang patayong axis na nakadirekta pababa). Ang punto ng pag-alis ng bola ay pinili bilang ang pinagmulan ng countdown. (Figure 2).

O V 0 X 0 v 0 l X

l cf Y fig.1 fig. 2

Ayon sa sinusukat na data, taas h at hanay ng paglipad l, mahahanap mo ang oras ng paglipad, at ang paunang bilis ng bola at isulat ang equation ng trajectory y(x).

Upang mahanap ang mga dami, isinusulat namin ang batas ng paggalaw ng bola sa coordinate form. Ang gravitational acceleration g ay nakadirekta patayo pababa. Sa kahabaan ng X axis, ang paggalaw ay magiging pare-pareho, at sa kahabaan ng Y axis, pantay na pinabilis.

Samakatuwid, ang mga coordinate (x,y) ng bola sa isang arbitrary na sandali ng oras ay tinutukoy ng mga equation

sa punto ng epekto y = h, kaya mula sa equation (2) mahahanap mo ang oras ng paglipad nito:

Ang x-coordinate ng bola sa punto ng pagkahulog ay katumbas ng distansya ng paglipad ng bola l, na sinusukat sa pagpapatakbo gamit ang isang ruler. Mula sa equation (1) madaling mahanap ang paunang bilis ng bola, isinasaalang-alang ang expression (3).

Order ng trabaho:

1. I-assemble ang experimental setup, itakda ang taas ng balloon sa humigit-kumulang 20 cm. Sukatin ang taas h gamit ang ruler na may millimeter divisions. Tukuyin ang ganap na error sa pagsukat Δh =

2. Isulat ang resulta ng taas h meas = h ± Δh

3. Kalkulahin ang oras ng paglipad ng bola gamit ang formula (3). Sa kasong ito, g \u003d 9.81 m / s 2.

4. Upang sukatin ang distansya ng paglipad, magsagawa ng limang paglulunsad ng bola mula sa parehong punto ng arcuate tray. Ilagay ang mga resulta ng pagsukat l k (k = 1, ..., 5) sa Talahanayan 1.

Talahanayan 1

7. Kalkulahin ang random na error Δl av =

8. Kalkulahin ang pinakamataas na ganap na error Δl = Δl cf + Δl pr =

9. Isulat ang resulta ng pagsukat sa hanay ng paglipad l =

5. Kalkulahin ang inisyal na bilis ng bola gamit ang formula (4) v 0 =

11. Kalkulahin ang kamag-anak na error ng hindi direktang pagsukat ng paunang bilis (tingnan ang Talahanayan 2 ng sangguniang materyal).

12. Hanapin ang ganap na error ng hindi direktang pagsukat ng paunang bilis Δv 0 =

13. Itala ang huling resulta ng pagsukat ng paunang bilis ng bola.

Karagdagang gawain. Ihambing ang totoong ballistic na tilapon ng bola sa kinakalkula.

1. Upang makuha ang tinantyang trajectory y(x) ng bola na itinapon nang pahalang, ipahayag ang oras t mula sa equation (1):

Ang pagpapalit nito sa equation (2), makukuha mo ang parabola equation (5)

2. Gamit ang mga equation (1), (2) at pag-alam sa v 0av, hanapin ang x at y coordinate ng bola tuwing 0.05 s. I-plot ang nakalkulang motion trajectory sa isang piraso ng papel na nakakabit sa isang vertical na plywood board. Para sa kaginhawahan, gamitin ang talahanayan. 3.

t, s		0,05	0,10	0,15	0,20
y, m
x, m

3. Patakbuhin ang bola pababa sa chute, ihambing ang totoong ballistic na tilapon nito sa kinakalkula na tilapon.

4. Gumawa ng konklusyon: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________-

Lab #4