Лабораторная работа №5 (9 класс) Цель: сравнить изменение потенциальной энергии пружины с изменением потенциальной энергии груза, который его вызвал (установить, всегда ли выполняется этот закон). Изучение закона сохранения энергии Оборудование и материалы • пружина, два одинаковых груза (массой по 100-102 г) • Штатив, длинная линейка (40-50 см) Порядок выполнения Первый этап 1. Возьмите два груза и с помощью весов определите их массу. 2. Измерьте длину пружины при отсутствии на ней грузов. 3. Подвесьте к пружине два груза. Измерьте длину пружины после грузы растянули пружину и перестали колебаться. того, как 4. Вычислите удлинение пружины Дх под действием грузов. 5. Вычислите жёсткость пружины: k = mg/Aх Второй этап I. Медленно поднимите грузы до положения, в котором пружина находится в нерастянутом состоянии. Отпустите грузы. 2. Заметьте положение конца пружины в нижней точке при первом колебании и отметьте его на линейке. Определите длину пружины этом положении и вычислите её максимальное удлинение ∆Xmax- в 3. Вычислите изменение потенциальной энергии пружины: ДЕ пруж = k Ax max/2 4. Вычислите изменение потенциальной энергии груза: груза = mg Ahmax 5. Определите, насколько близки полученные значения. 6. Сравните их. 7. Заполните таблицу Дх, м Мгруза, КГ к, н/м Дхтах ДЕ пруж, Дж ДЕ груза, ДЕ пруж/ ДЕ груза Дж g0d 8. Вычисления 9. Сформулируйте вывод из сравнения (смотри цель работы)тебе даны все нужные чила подставь в формулы иреши.k=F/x

Конечно! Давайте подробно рассмотрим, как выполнить лабораторную работу и провести все необходимые вычисления.

Цель работы: Сравнить изменение потенциальной энергии пружины с изменением потенциальной энергии груза и проверить, выполняется ли закон сохранения энергии.

Оборудование и материалы:

• Пружина
• Два одинаковых груза (массой по 100-102 г)
• Штатив
• Длинная линейка (40-50 см)

Порядок выполнения

Первый этап

1. Определите массу грузов. С помощью весов измерьте массу каждого груза. Пусть это будет \( m = 0.1 \, \text{кг} \) (для удобства, берите 100 г).

2. Измерьте длину пружины в покое. Это будет начальное положение пружины, пусть, к примеру, \( L_0 = 20 \, \text{см} \) или \( 0.2 \, \text{м} \).

3. Подвесите два груза на пружину. После того, как грузы будут подвешены, и пружина перестанет колебаться, измерьте удлиненную длину пружины \( L_1 \). Пусть, например, \( L_1 = 30 \, \text{см} \) или \( 0.3 \, \text{м} \).

4. ВыCompute удлинение пружины. \[ \Delta x = L_1 - L_0 = 0.3 - 0.2 = 0.1 \, \text{м} \]

5. Вычислите жесткость пружины (k). Сначала находим силу \( F \) от грузов: \[ F = mg = 0.1 \cdot 9.8 = 0.98 \, \text{Н} \] Теперь подставьте в формулу для жесткости: \[ k = \frac{F}{\Delta x} = \frac{0.98}{0.1} = 9.8 \, \text{Н/м} \]

Второй этап

1. Медленно поднимите грузы до положения, где пружина не растянута. После этого отпустите грузы.

2. Заметьте максимальное удлинение пружины. Пусть максимальное удлинение пружины при первом колебании \( \Delta X_{\text{max}} = 0.15 \, \text{м} \).

3. Вычислите изменение потенциальной энергии пружины. \[ \Delta E_{\text{пруж}} = \frac{1}{2} k \Delta X_{\text{max}}^2 = \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot (0.15)^2 \approx 0.11025 \, \text{Дж} \]

4. Вычислите изменение потенциальной энергии груза. \[ \Delta E_{\text{груза}} = mg \Delta h_{\text{max}} = 0.1 \cdot 9.8 \cdot 0.15 = 0.147 \, \text{Дж} \]

5. Сравните полученные значения. Теперь вы можете сравнить \( \Delta E_{\text{пруж}} \) и \( \Delta E_{\text{груза}} \):

   • \( \Delta E_{\text{пруж}} \approx 0.11025 \, \text{Дж} \)
   • \( \Delta E_{\text{груза}} \approx 0.147 \, \text{Дж} \)

6. При заполнении таблицы, указывайте результаты:

   • \( \Delta x \): 0.1 м
   • \( m_{\text{груза}} \): 0.1 кг
   • \( k \): 9.8 Н/м
   • \( \Delta E_{\text{пруж}} \): 0.11025 Дж
   • \( \Delta E_{\text{груза}} \): 0.147 Дж
   • \( \frac{\Delta E_{\text{пруж}}}{\Delta E_{\text{груза}}} \approx \frac{0.11025}{0.147} \approx 0.75 \)

7. Вывод: Из сравнения видно, что значения потенциальной энергии груза и энергии пружины близки, однако не равны. Это может быть связано с потерями энергии в системе, которые не учитываются в идеальных условиях, что указывает на применение закона сохранения энергии в реальных системах.

Эта работа поможет вам понять принципы закона сохранения энергии и способы их практического применения. Удачи в ваших экспериментах и учёбе!