Лабораторная работа № 2 ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА, БРОШЕННОГО ГОРИЗОНТАЛЬНО Цель работы: Описание работы. измерить начальную скорость тела, брошен ного горизонтально. Шарик…
Лабораторная работа № 2 ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА, БРОШЕННОГО ГОРИЗОНТАЛЬНО Цель работы: Описание работы. измерить начальную скорость тела, брошен ного горизонтально. Шарик скатывается по изогнутому желобу, нижняя часть которого горизонтальна. После отрыва от желоба шарик движется по парабо ле, вершина которой находится в точке отрыва шарика от желоба. Выберем систему коорди нат, как показано на рисунке. Начальная высо та шарика и и дальность полета / связаны со отношением gt 20 Согласно этой формуле при уменьшении начальной высоты в 4 раза дальность полета уменьшается в 2 раза. Изме риви 1, можно найти скорость шарика в мо мент отрыва от желоба по формуле 22h Va Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, изогнутый же лоб, металлический шарик, лист бумаги, лист копировальной бумаги, отвес, измери-тельная лента. ХОД РАБОТЫ: УРОВЕНЬ «А» 1. Соберите установку, изображенную на рисунке. Нижний участок желоба должен быть горизонтальным, а расстояние и от нижнего края желоба до стола должно быть равным 40 см. Лапки зажима должны быть расположены вблизи верхнего конца желоба. 2. Положите под желобом лист бумаги, придавив его книгой, чтобы он не сдвигался при проведении опытов. Отметьте на этом листе с помощью отвеса точку А, находящуюся на одной вертикали с нижним концом желоба. 3. Поместите в желоб шарик так, чтобы он касался зажима, и от-пустите шарик без толчка. Заметьте (примерно) место на столе, куда попадет шарик, скатившись с желоба и пролетев по воздуху. На отмеченное место положите лист бумаги, а на него лист ко-пировальной бумаги «рабочей стороной вниз. Придавите эти лис-ты книгой, чтобы они не сдвигались при проведении опытов. A 4. Снова поместите в желоб шарик так, чтобы он касался зажима, и отпустите без толчка. Повторите этот опыт 5 раз, следя за тем, чтобы лист копировальной бумаги и находящийся под ним лист не сдвигались. Осторожно снимите лист копировальной бумаги, не сдвигая находящегося под ним листа, и отметьте какую-либо точ-ку, лежащую между отпечатками. Учтите при этом, что видимых отпечатков может оказаться меньше 5-ти, потому что некоторые отпечатки могут слиться. 5. Измерьте расстояние / от отмеченной точки до точки А, а также расстояние 1 между крайними отпечатками. 6. Повторите пункты 1-5, опустив желоб так, чтобы расстояние от нижнего края желоба до стола было равно 10 см (начальная высо та). Измерьте соответствующее значение дальности полета и вы числите отношения п/п и 4/4. 7. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу: No опыта 1 2 h/h 4/4 10 8. По результатам первого опыта вычислите значение и используя формулу 1 2h 9. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат. Какой вывод можно сделать о зависимости (4)? УРОВЕНЬ «В 10. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, найдите для первого опыта 2 2 считая = 1/2 см, дм 0,5 см. Полученные значения запишите в приведенную ниже таблицу. 11. Найдите среднее значение дер и абсолютную погрешность из-мерения до по формулам An 2 2 12. Вычислите относительную погрешность измерения Δυο. 100% Dorp 13. Результаты вычислений запишите в таблицу: v_{0m} nu_{0m} nu_{0e} Delta*v_{0} E D 2 14. Запишите результат в виде v o =v oup pm Delta v o , мулу численные значения найденных величин: подставив в эту фор 15. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат. Оценка и комментарий учителя:
Лабораторная работа № 2: Изучение движения тела, брошенного горизонтально
Цель работы:
Измерить начальную скорость тела, брошенного горизонтально.
Описание работы:
В данной лабораторной работе мы исследуем движение шарика, который катится по изогнутому желобу и, отрываясь от него, движется по параболе. Мы изучим зависимость между высотой, с которой шарик отрывается от желоба, и дальностью его полета.
Оборудование:
- Штатив с муфтой и зажимом
- Изогнутый желоб
- Металлический шарик
- Лист бумаги
- Лист копировальной бумаги
- Отвес
- Измерительная лента
Ход работы:
Уровень «А»:
Сбор установки: Установите желоб так, чтобы его нижняя часть была горизонтальной на высоте 40 см от стола. Зафиксируйте его с помощью зажима.
Подготовка бумаги: Положите под желоб лист бумаги, зафиксировав его книгой. С помощью отвеса отметьте на листе точку А, выровненную по вертикали с нижним концом желоба.
Пуск шарика: Поместите шарик в желоб и отпустите его без толчка. Заметьте, куда он попадает на столе, и положите лист бумаги под место падения шарика. Используйте копировальную бумагу для создания отпечатка.
Повторение опытов: Повторите эксперимент 5 раз. Все повторные отпечатки должны фиксироваться, чтобы получить данные о дальности полета.
Измерения: Измерьте расстояние от точки А до отмеченной точки на листе бумаги. Также измерьте расстояние между крайними отпечатками.
Изменение высоты: Повторите эксперименты, опустив желоб до высоты 10 см. Снова измерьте дальность полета.
Запись результатов: Запишите все измеренные значения в таблицу.
Входные данные для таблицы:
| No опыта | h (см) | D (расстояние, см) |
|---|---|---|
| 1 | 40 | ... |
| 2 | 10 | ... |
Дополнительные расчеты:
Вычисление начальной скорости: Используя формулу \(v_0 = \sqrt{2gh}\), где \(g\) - ускорение свободного падения (~9.81 м/с²), вычислите начальную скорость для первого опыта.
Вывод: Опишите, какие результаты вы получили и как они менялись в зависимости от высоты. Заметили ли вы, что при уменьшении высоты в 4 раза дальность полета уменьшалась в 2 раза?
Уровень «В»:
Оценка погрешности: Найдите погрешности в ваших измерениях. Пусть \(\Delta h = 0.5\) см и \(\Delta D = 1.2\) см.
Для каждого из вычислений используйте формулы:
- Среднее значение: \( A = \frac{h_1 + h_2}{2} \)
- Абсолютная погрешность: \( \Delta = \sqrt{ (\Delta h)^2 + (\Delta D)^2 } \)
Рассчитайте относительную погрешность по формуле: \[ \Delta v_0 = \frac{\Delta v}{v} \times 100\% \]
Запись результатов: Запишите полученные результаты в соответствующую таблицу.
| v_{0m} | nu_{0m} | nu_{0e} | \Delta v_0 |
|---|---|---|---|
| ... | ... | ... | ... |
Финальная запись: Запишите начальную скорость в формате \(v_0 = v_{0up} \pm \Delta v_0\).
Заключение: Опишите, что вы измеряли, какие результаты получили, и какие выводы можно сделать о зависимости между высотой и дальностью полета.
Примечания:
- Важно, чтобы все замеры проводились аккуратно, чтобы исключить дополнительные источники погрешностей.
- Размышляя над полученными данными, подумайте, как выбранная вами модель (парабола) отражает реальное физическое поведение движущихся тел.
Заключение
Эта лабораторная работа помогает понять принципы кинематики и динамики, а также важность точных измерений и анализа результатов.
