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
Научиться измерять начальную скорость тела, брошенного горизонтально, и понять зависимость между высотой и дальностью 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:
- Убедитесь, что нижний участок желоба горизонтален.
- Высота от нижнего края желоба до стола должна составлять 40 см.
- Установите зажимы вблизи верхнего конца желоба, чтобы фиксировать шарик.
Подготовка экспериментальной площадки:
- Положите под желобом лист бумаги и закрепите его книгой.
- Используя отвес, отметьте точку А на листе бумаги, которая должна находиться на одной вертикали с нижним концом желоба.
Проведение эксперимента:
- Поместите шарик в желоб, убедившись, что он касается зажима, и отпустите шарик без толчка.
- Зафиксируйте (примерно) место на столе, куда шарик приземлится.
- На это место положите лист бумаги и лист копировальной бумаги «рабочей стороной вниз», зафиксировав их книгой.
- Повторите эксперимент 5 раз, следя за тем, чтобы листы не смещались.
Запись результатов:
- Осторожно снимите лист копировальной бумаги и отметьте точку между отпечатками. Зафиксируйте количество отпечатков.
- Измерьте расстояние \( l \) от точки А до отмеченной точки и расстояние \( l_1 \) между крайними отпечатками.
Повторение с изменением высоты:
- Снова выполните ранее описанные шаги, но измените высоту желоба на 10 см. Измерьте соответствующее значение дальности полета.
Запишите данные в таблицу:
| No | h(см) | l(см) |
|---|---|---|
| 1 | 40 | l_1 |
| 2 | 10 | l_2 |
Вычисления
По формуле \( t = \sqrt{\frac{2h}{g}} \) (где g — ускорение свободного падения, принимаемое равным \( 9.8 \, \text{м/с}^2 \)), найдите время полета для каждого опыта.
Для \( h = 40 \, \text{см} = 0.4 \, \text{м} \): \[ t_1 = \sqrt{\frac{2 \cdot 0.4}{9.8}} \approx 0.284 \, \text{с} \]
Для \( h = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} \): \[ t_2 = \sqrt{\frac{2 \cdot 0.1}{9.8}} \approx 0.142 \, \text{с} \]
Теперь найдите начальную скорость \( v_0 \) по формуле \( v_0 = \frac{l}{t} \).
Для 1 опыта: \[ v_{0_1} = \frac{l_1}{t_1} \]
Для 2 опыта: \[ v_{0_2} = \frac{l_2}{t_2} \]
Вывод
Определите зависимость между высотой \( h \) и дальностью полета \( l \). Обратите внимание, что по мере уменьшения высоты в 4 раза, дальность полета уменьшается в 2 раза, что подтверждает теорию.
Уровень «В»
- Оценка погрешности:
- Для расчета погрешности измерений используйте формулу \( \Delta = \sqrt{(d h)^2 + (d l)^2} \), где \( d h \) и \( d l \) — погрешности измерений высоты и дальности.
Средние значение и абсолютная погрешность: \[ A_n = \frac{\sum v_0}{n} \] \[ \Delta v_0 = \sqrt{\left(\frac{d v_0}{v_0}\right)^2 + \left(\frac{d l}{l}\right)^2} \]
Запись результатов в таблицу:
| No | v_{0m} | nu_{0m} | Delta v_{0} |
|---|---|---|---|
| 1 | v_{0_1} | ||
| 2 | v_{0_2} |
- Финальный вывод:
- Опишите, какие измерения были сделаны, какой получен результат и каковы выводы о зависимости между высотой и дальностью полета.
Оценка и комментарий учителя
Подробный анализ результатов и выводов, подтвержденный экспериментальными данными, поможет вам лучше понять динамику движения тел. Не забудьте об оценке погрешностей!
