Экспериментальные задачи по физике.

Изучение движения тела, брошенного горизонтально

Ход работы

На рисунке 1 изображена опытная установка для изучения движения тела, брошенного горизонтально.

Рис. 1

Задание 1. Вывод уравнений, описывающих движение тела, брошенного горизонтально.

1) Запишите уравнение

в проекция на оси координат, показанные на рис. 1.

2) Выведите формулы, выражающие зависимость координат x и y тела от времени.

3) Используя формулы, выражающие зависимость координат тела от времени, найдите время полёта t

пол

тела до

падения на землю.

4) Выразите дальность полёта l тела до его падения на землю через v

0

, h и g. Каков характер зависимости начальной

высоты тела, брошенного горизонтально, от дальности его полёта?

5) Используя формулы, выражающие зависимость координат тела от времени, выведите уравнение траектории y(x).

Какова форма траектории тела, брошенного горизонтально?

Задание 2. Опытная проверка вывода о форме траектории тела, брошенного горизонтально.



Соберите экспериментальную установку, изображённую на рис. 1, и проведите две серии по пять опытов в

каждой, установив высоту отрыва шарика от жёлоба h

1

= 10 см и h

2

= 40 см. Для получения отпечатков точки

падения шарика используйте копировальную бумагу. В каждой серии опытов выберите среди отпечатков

точку, наиболее близко расположенную ко всем отпечаткам.



Используя измеренные значения начальной высоты и дальности полёта для двух серий опытов, проверьте:

пропорциональна ли начальная высота h квадрату дальности полёта l, то есть выполняется ли соотношение

. Запишите вывод о форме траектории тела, брошенного горизонтально.

Задание 3. Измерение начальной скорости тела, брошенного горизонтально.

По результатам первой серии опытов найдите начальную скорость шарика. Запишите результат измерений с

указанием погрешности (для расчёта погрешности измерения начальной скорости воспользуйтесь методом границ).

Контрольные вопросы и задачи:

1) Как изменится дальность полёта тела, брошенного горизонтально, если:

а) увеличить начальную скорость тела в 4 раза?

б) увеличить начальную высоту в 4 раза?

2) Камень бросили горизонтально с некоторой высоты. Спустя 2 с от начала падения его скорость оказалась

направленной под углом 55

о

к горизонту. Чему равна начальная скорость камня?

Практикум № 1

Изучение равноускоренного движения легкоподвижной тележки по наклонной направляющей

Ход работы

При проведении эксперимента необходимо проверить гипотезу: "При равноускоренном движении тележки

средняя скорость тела пропорциональна пройденному пути".

Задание 1. Вывод уравнений, описывающих движение тележки.

1) Запишите формулу для расчёта средней скорости движения тележки.

2) Обозначьте а — ускорение тележки, v — скорость тележки в конце пути. Запишите формулу для расчёта пути l,

пройденного равноускоренно движущейся без начальной скорости тележки.

3) Запишите формулу для расчёта времени t движения тележки по наклонной направляющей из состояния покоя через

конечную скорость v и ускорение тележки a.

4) Выведите соотношение, связывающее l, v

ср

и a. Сделайте вывод о характере этой зависимости.

Задание 2. Измерение средней скорости движения тележки на всём пути и первой четверти пути.

Соберите экспериментальную установку и измерьте среднюю скорость движения тележки на всём пути и первой

четверти пути. Запишите результат измерений с указанием погрешности (для расчёта погрешности измерения средней

скорости воспользуйтесь методом границ).

Задание 3. Опытная

проверка

вывода

о

характере зависимости средней скорости движения тележки от

пройденного ею пути.

Используя измеренные значения пути, пройденного тележкой в двух опытах, проверьте: пропорциональна ли средняя

скорость v

ср

пути l, то есть выполняется ли соотношение

. Запишите вывод об истинности выдвинутой

гипотезы.

Задание 4. Измерение ускорения тележки.

Измерьте ускорение тележки. Запишите результат измерений с указанием погрешности (для расчёта погрешности

измерения ускорения воспользуйтесь методом границ).

Контрольные вопросы и задачи:

1) Начертите график зависимости скорости тележки от времени движения.

2) Начертите график зависимости пути, пройденного тележкой, от времени движения.

Практикум № 2

Измерение ускорения двух тел, связанных лёгкой нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок.

Ход работы

На рисунке изображена опытная установка для изучения движения связанных тел.

Задание

1.

Вывод

уравнений,

описывающих

движение

двух

тел,

связанных

лёгкой

нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок.

1) Перенесите рисунок в тетрадь и изобразите на нём все силы, действующие на каждый из грузов.

Назовите эти силы.

2) Обозначьте а — ускорение каждого из грузов. Укажите направление ускорения каждого из грузов.

3) Запишите второй закон Ньютона для каждого из грузов в проекции на направленную вертикально

вверх ось y в виде системы двух уравнений.

4) Используя полученные уравнения, выразите модуль силы натяжения Т нити через массы грузов.

5) Выразите модуль ускорения а грузов через их массы m

1

и m

2

.

6) Запишите уравнение, связывающее путь, пройденный равноускоренно движущимся из состояния покоя телом, с

ускорением тела и временем его движения.

Задание 2. Измерение ускорения грузов динамическим способом.

Измерив массы предложенных вам тел (с точностью до 1 г), определите с каким ускорением будут двигаться грузы,

если отпустить более массивный груз. Запишите результат измерений ускорения с указанием погрешности (для

расчёта погрешности измерения ускорения воспользуйтесь методом границ).

Задание 3. Измерение ускорения грузов кинематическим способом.

Соберите экспериментальную установку, изображённую на рисунке. Измерьте ускорение грузов при их

равноускоренном движении из состояния покоя. Для фиксирования начального и конечного положения груза большей

массы используйте указатели, которые можно прикрепить к стойке штатива. Запишите результат измерений

ускорения грузов с указанием погрешности (для расчёта погрешности измерения ускорения воспользуйтесь методом

границ).

Задание 4. Сравнение результатов эксперимента, полученных двумя способами.

Нанесите полученные в заданиях 2 и 3 значения модуля ускорения грузов на числовую ось с учётом погрешностей

измерений. Сделайте и запишите вывод.