Выполнение практических заданий
Задание №1. Измерьте скорость шарика на горизонтальном пути.
Оборудование: наклонный желоб, деревянный желоб АВ (l=2 м) с нанесенными метками, стальной шарик (d=0,03м), металлический цилиндр (в точке В ), деревянный цилиндр (в точке С), метроном.
Рис.1.
Шарик скатывают по наклонному желобу СА с одной и той же высоты, оттягивая деревянный цилиндр по направлению стрелки. Отмечают время t1.
Шарик скатывают из точки. С в точку В. Отмечают время t2 (момент окончания движения шарика воспринимают на слух при ударе о металлический цилиндр).
Рассчитывают время прохождения пути АВ=s по формуле t= t2 – t1.
По формуле vср=, находят искомую среднюю скорость (в см/с) на участке АВ. Полученные данные скорости выразить в м/с; км/ч.
Примечание: Время отсчитывают по метроному, начиная отсчет с "0" (подробнее - у учителя). Удар метронома = 1/2 с.
Подбирают такой наклон желоба и длину АВ, чтобы отрезкам пути соответствовало целое число ударов метронома.
Ответьте на вопрос: как, используя установку (см. рис. 1), ввести понятие мгновенной скорости?
Задание №2. Изучите зависимость скорости от времени при равноускоренном движении (введение понятия ускорения).
Оборудование: деревянный желоб (l=2 м), желоб–приставка (l = 1м), металлический цилиндр, деревянный цилиндр, стальной шарик (d=0,03 м), метроном (или секундомер).
Рис.2.
Из предыдущего опыта устанавливают, что скорость в конце пути скатывания шарика может быть принята как конечная скорость неравномерного движения за время, соответствующее времени скатывания.
Предоставив шарику возможность двигаться по приставке с этой конечной скоростью, устанавливают, что скорость его движения постоянна, а значит - соответствует vк. Показывают, что скорость на горизонтальном участке пропорционально возрастает с увеличением времени разгона по наклонной плоскости. Составляют следующую таблицу 1 (стр.4):
Таблица 1.
Зависимость скорости от времени при равноускоренном движении
Время скатывания |
Полное время |
Время прохождения приставки |
Путь по приставке |
Скорость на горизонталь–ном участке |
Коэффициет пропорцио–нальности |
t1, с |
t2, с |
t= t2– t1, с |
s, см. |
vср=, см/с |
aср=,см/c2 |
1 |
6 |
5 |
100 |
20 |
20 |
2 |
4,5 |
2,5 |
100 |
40 |
20 |
3 |
4,6 |
1,7 |
100 |
60 |
20 |
Делается следующий вывод:
Отношение конечной скорости шарика ко времени его скатывания для всех случаев постоянно, или скорость пропорциональна времени скатывания v=a*t. Величина а, на которую возрастает скорость за 1с, называется ускорением, обозначается a, имеет наименование см/с2 или м/с2. В связи с тем, что в исследуемом движении а=const, значит движение равноускоренное.
Постройте график зависимости v= v(t).
Примечания. Шарик приводится в движение путем отвода деревянного цилиндра по направлению стрелки. Можно повторить опыты для различных углов наклона желоба и показать сохранение закона v=a*t. Это покажет учащимся, что закономерность сохраняется для случая свободного падения.
График зависимости v= v(t).
З адание 3. Изучите зависимость пути от времени при равноускоренном движении.
Оборудование: деревянный желоб
( l = 2 м.); металлический цилиндр;
д
Рис.
3
Рис.
3.
Подбирают такие отрезки пути на наклонном желобе, чтобы промежутки времени соответствовали 1, 2, 3, 4 с (выбрать наиболее подходящий наклон желоба).
Составляют таблицу 2:
Таблица 2.
Время – t, с |
Путь – s, см |
Коэффициент k=s/t2, см/с2 |
1 2 3 4 |
10 40 90 160 |
10 10 10 10 |
Строят график зависимости s = s (t), получают параболу.
Делают вывод: экспериментальные данные и график позволяют установить пропорциональность пути квадрату времени s=k*t2.
Рис.
4.
Сопоставляя данные таблиц (задания 2 и 3), делают вывод, что а=, значит s=.
Получим основные законы равноускоренного движения s=,v=a*t.
Задание 4. Продемонстрируйте равномерно движущийся пузырек воздуха в трубке с жидкостью.
Оборудование: метроном, трубка с жидкостью.
Пронаблюдайте, что за равные промежутки времени пузырек воздуха проходит равные расстояния.
Задание 5. Продемонстрируйте равномерное прямолинейное движение.
Оборудование: прибор Покровского, метроном, измерительная линейка.
У
Рис.
5.
Задание 6. Демонстрация неравномерного прямолинейного движения.
Оборудование: прибор Покровского, метроном, измерительная линейка.
Установка прибора та же, что и в задании 5. Положите на тарелочку перегрузок в 10 г и запишите при помощи капельницы движение тележки.
Рис.6.
Задание №7. Определение ускорение свободного падения с помощью маятника (по Витингу).
Оборудование: линейка демонстрационная ( l = 1 м.), шарик металлический с ушком, нить, копировальная бумага, спички, секундомер, штатив (l = 1.5 м).
Г
Рис.
7
Определите период свободных колебаний линейки (10 колебаний по секундомеру). Время полета грузика = 1/4 периода.
Пользуясь формулой s=, определитьg.
Рис.7.
Ответьте на вопрос: Какие погрешности необходимо учитывать в данном задании?
Задание 8. Определение ускорения свободного падения с помощью нитяного маятника.
Оборудование: штатив ( l = 1.5 м.); нитяной маятник
( l = 1 м),секундомер.
Д
Рис.8.
Задание 9. Сравните время свободного падения и время перемещения в горизонтальном направлении.
Оборудование: прибор для одновременного сбрасывания двух шариков, секундомер, два шарика.
П
Рис.9.