Тема: Изучение движения тела, брошенного горизонтально.

10 класс

Лабораторные работы №1

Определение ускорения свободного падения.

Оборудование: шарик на нити, штатив с муфтой и кольцом, измерительная лента, часы.

Порядок выполнения работы

Модель математического маятника представляет собой металлический шарик небольшого радиуса, подвешенный на длинной нити.

Длина маятника определяется расстоянием от точки подвеса до центра шарика (по формуле 1)

где - длина нити от точки подвеса до места крепления шарика к нити; - диаметр шарика. Длина нити измеряется линейкой, диаметр шарика - штангельциркулем.

Оставляя нить натянутой, отводят шарик из положения равновесия на расстояние, весьма малое по сравнению с длиной нити. Затем шарик отпускают, не давая ему толчка, и одновременно включают секундомер. Определяют промежуток времени t , в течение которого маятник совершает n = 50 полных колебаний. Опыт повторяют с двумя другими маятниками. Полученные экспериментальные результаты ( ) заносят в таблицу.

Номер измерения

t , с

T, с

g, м/с

По формуле (2)

вычисляют период колебания маятника, а из формулы

(3) вычисляют ускорение свободно падающего тела g .

(3)

Результаты измерений заносят в таблицу.

Вычисляют среднее арифметическое из результатов измерения и среднюю абсолютную ошибку .Окончательный результат измерений и вычислений выражают в виде .

10 класс

Лабораторной работы № 2

Изучение движения тела, брошенного горизонтально

Цель работы: измерить начальную скорость тела, брошенного горизонтально, исследовать зависимость дальности полёта тела, брошенного горизонтально, от высоты, с которой оно начало движение.

Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, изогнутый желоб, металлический шарик, лист бумаги, лист копировальной бумаги, отвес, измерительная лента.

Порядок выполнения работы

Шарик скатывается по изогнутому желобу, нижняя часть которого горизонтальна. Расстояние h от нижнего края желоба до стола должно быть равным 40 см. Лапки зажима должны быть расположены вблизи верхнего конца желоба. 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. Отпустите 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 копировальной бумаги «рабочей» стороной вниз. Придавите эти листы книгой, чтобы они не сдвигались при проведении опытов. Измерьте расстояние от отмеченной точки до точки А . Опустите желоб так, чтобы расстояние от нижнего края желоба до стола было равно 10 см, повторите опыт.

После отрыва от желоба шарик движется по параболе, вершина которой находится в точке отрыва шарика от желоба. Выберем систему координат, как показано на рисунке. Начальная высота шарика и дальность полета связаны соотношением Согласно этой формуле при уменьшении начальной высоты в 4 раза дальность полета уменьшается в 2 раза. Измерив и можно найти скорость шарика в момент отрыва от желоба по формуле

Условие задачи:
Задача номер 4
Цель работы: измерить начальную скорость, сообщенную телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести.
Если шарик брошен горизонтально, то он движется по параболе. За начало координат примем начальное положение шарика. Направим ось X горизонтально, а ось Y - вертикально вниз. Тогда в любой момент времени t

а
У =

Дальность полета l - это
значение координаты х, которое она будет иметь, если вместо t подставить время падения тела с высоты h. Поэтому можно записать:

Отсюда легко найти
время падения t и начальную скорость V0:

Если несколько раз пускать шарик в неизменных условиях опыта (рис. 177), то значения дальности полета будут иметь некоторый разброс из-за влияния различных причин, которые невозможно учесть.

В таких случаях за значение измеряемой величины принимается среднее арифметическое результатов, полученных в нескольких опытах.
Средства измерения: линейка с миллиметровыми делениями.
Материалы: 1) штатив с муфтой и лапкой; 2) лоток для пуска шарика; 3) фанерная доска; 4) шарик; 5) бумага; 6) кнопки; 7) копировальная бумага.
Порядок выполнения работы
1. С помощью штатива укрепите фанерную доску вертикально. При этом той же лапкой зажмите выступ лотка. Загнутый конец лотка должен быть горизонтальным (см. рис. 177).
2. Прикрепите к фанере кнопками лист бумаги шириной не менее 20 см и у основания установки на полоску белой бумаги положите копировальную бумагу.
3. Повторите опыт пять раз, пуская шарик из одного и того же места лотка, уберите копировальную бумагу.
4. Измерьте высоту h и дальность полета l. Результаты измерения занесите в таблицу:

Номер
опыта

v0ср, м/с

5. Рассчитайте среднее значение начальной скорости по формуле

6. Пользуясь формулами х =

найдите координату
х тела (координата у уже подсчитана) через каждые 0,05 с и постройте траекторию движения на листе бумаги, прикрепленном к фанерной доске:

7. Пустите шарик по желобу и убедитесь в том, что его траектория близка к построенной параболе.
Первой целью работы является измерение начальной скорости, сообщенной телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести. Измерение производится при помощи установки описанной и изображенной в учебнике. Если не принимать в расчет сопротивление воздуха, то тело, брошенное горизонтально, движется по параболической траектории. Если выбрать за начало координат точку начала полета шарика, то координаты его с течением времени изменяются следующим образом: х=V0t, a

Расстояние, которое шарик пролетает до момента падения (l), это значение координаты х в момент, когда y = -h, где h - высота падения, отсюда можно получить в момент падения

Выполнение работы:
1. Определение начальной скорости:

Вычисления:

2. Построение траектории движения тела:

Вычисления

1.

2.

3.

4.

Построение траектории:

Траектория, построенная вами, несколько отличается от реальной, которую вы можете наблюдать во время опытов, так как не учитывает сопротивления воздуха.

По физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №4
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

Цель работы: измерить начальную скорость, сообщенную телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести.

Если шарик брошен горизонтально, то он движется по параболе. За начало координат примем начальное положение шарика. Направим ось X горизонтально, а ось Y - вертикально вниз. Тогда в любой момент времени t

Дальность полета l - это

значение координаты х, которое она будет иметь, если вместо t подставить время падения тела с высоты h. Поэтому можно записать:

Отсюда легко найти

время падения t и начальную скорость V 0:

Если несколько раз пускать шарик в неизменных условиях опыта (рис. 177), то значения дальности полета будут иметь некоторый разброс из-за влияния различных причин, которые невозможно учесть.

В таких случаях за значение измеряемой величины принимается среднее арифметическое результатов, полученных в нескольких опытах.

Средства измерения: линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтой и лапкой; 2) лоток для пуска шарика; 3) фанерная доска; 4) шарик; 5) бумага; 6) кнопки; 7) копировальная бумага.

Порядок выполнения работы

1. С помощью штатива укрепите фанерную доску вертикально. При этом той же лапкой зажмите выступ лотка. Загнутый конец лотка должен быть горизонтальным (см. рис. 177).

2. Прикрепите к фанере кнопками лист бумаги шириной не менее 20 см и у основания установки на полоску белой бумаги положите копировальную бумагу.

3. Повторите опыт пять раз, пуская шарик из одного и того же места лотка, уберите копировальную бумагу.

4. Измерьте высоту h и дальность полета l. Результаты измерения занесите в таблицу:

7. Пустите шарик по желобу и убедитесь в том, что его траектория близка к построенной параболе.

Первой целью работы является измерение начальной скорости, сообщенной телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести. Измерение производится при помощи установки описанной и изображенной в учебнике. Если не принимать в расчет сопротивление воздуха, то тело, брошенное горизонтально, движется по параболической траектории. Если выбрать за начало координат точку начала полета шарика, то координаты его с течением времени изменяются следующим образом: х=V 0 t, a

Расстояние, которое шарик пролетает до момента падения (l), это значение координаты х в момент, когда y = -h, где h - высота падения, отсюда можно получить в момент падения

Выполнение работы:

1. Определение начальной скорости:

Вычисления:

2. Построение траектории движения тела.

№ 4. Изучение движения тела, брошенного горизонтально
Цель работы
Проверить закон независимости движений на примере движения тела, брошенного горизонтально.
Оборудование
Небольшой шарик, жёлоб, линейка, секундомер, указка, ящик с песком.
Порядок выполнения работы
Работу должны выполнять двое учащихся.
1. Поставьте на поверхность стола жёлоб, по которому будет катиться шарик, таким образом, чтобы его конец совпал с концом стола.
2. Измерьте высоту h, с которой будет падать шарик, как только он оторвётся от поверхности жёлоба.
3. Первый учащийся ударяет указкой по шарику так, чтобы он двигался по жёлобу.
Второй учащийся включает секундомер, когда шарик оторвётся от жёлоба, и выключает, когда услышит удар о пол.
4. Два раза, изменив силу, с которой вы ударяете шарик, измените его скорость. Измерьте время падения шарика.
5. Поставьте ящик с песком в месте, где предположительно упадёт шарик. Ударьте по шарику и определите расстояние l от стола до точки падения.
6. Передвиньте ящик и ударьте по шарику слабее. Измерьте расстояние от стола то точки падения шарика.
7. Зная высоту h, с которой падал шарик, и ускорение свободного падения, вычислите время движения шарика Сравните рассчитанное значение времени падения со средним временем падения, определённым из опыта. Сделайте вывод.
8. Определите из формулы l = υ0t начальную скорость шарика для каждого из измеренных значений дальности полёта.
9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 6.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 6
Выбрав правильный масштаб по осям ОХ и OY и воспользовавшись уравнением траектории постройте траекторию движения шарика для одного из найденных значений начальной скорости.

Следующий вопрос >>

Дальность полета l - это

Отсюда легко найти

время падения t и начальную скорость V0:

Средства измерения: линейка с миллиметровыми делениями.

Порядок выполнения работы

3. Повторите опыт пять раз, пуская шарик из одного и того же места лотка, уберите копировальную бумагу.

4. Измерьте высоту h и дальность полета l. Результаты измерения занесите в таблицу:

Номеропыта h, мl, мlср, мv0ср, м/с

5. Рассчитайте среднее значение начальной скорости по формуле

6. Пользуясь формулами х =

найдите координату

х тела (координата у уже подсчитана) через каждые 0,05 с и постройте траекторию движения на листе бумаги, прикрепленном к фанерной доске:

t, с00,050,100,150,2 x, м0 y, М00,0120,0490,1100,190

7. Пустите шарик по желобу и убедитесь в том, что его траектория близка к построенной параболе.

Выполнение работы:

1. Определение начальной скорости:

№ опытаh, мl, мlср, мV0 м/сV0cp м/с 10,20,160,150,790,74 20,20,140,69 30,20,150,74 40,20,1350,67 50,20,1650,82 60,20,1450,71

Вычисления:

2. Построение траектории движения тела:

t, с0,511,52 x, м0,0370,0740,1110,148 у, м-0,012-0,049-0,11-0,19

Вычисления

Построение траектории:

Траектория, построенная вами, несколько отличается от реальной, которую вы можете наблюдать во время опытов, так как не учитывает сопротивления воздуха.

страница 1

Изучение движения тела, брошенного горизонтально.

Цель работы: измерить начальную скорость тела, брошенного горизонтально.

Оборудование : штатив с муфтой и зажимом, изогнутый желоб, металлический шарик, лист бумаги, лист копировальной бумаги, отвес, измерительная лента.

Описание работы

Шарик скатывается по изогнутому желобу, нижняя часть которого горизонтальна. После отрыва от желоба шарик движется по параболе, вершина которой находится в точке отрыва шарика от желоба. Выберем систему координат, как показано на рисунке. Начальная высота шарика h и дальность полета l , связаны соотношением h =

Согласно этой формуле при уменьшении начальной высоты в 4 раза дальность полета уменьшается в 2 раза.

Измерив h и l , можно найти скорость шарика в момент отрыва от желоба

по формуле V ₀ =

Ход работы

Соберите установку, изображенную на рисунке. Нижний участок желоба должен быть горизонтальным, а расстояние h от нижнего края желоба до стола должно быть равным 40 см. Лапки зажима должны быть расположены вблизи верхнего конца желоба.

Положите под желобом лист бумаги, прикрепив его скотчем к столу, чтобы он не сдвигался при проведении опытов. Отметить на этом листе с помощью отвеса точку А, находящуюся на одной вертикали с нижним концом желоба.
Поместите в желоб шарик, предварительно покрасив его фломастером, так, чтобы он касался зажима, и отпустите шарик без толчка. Повторите этот опыт по 3 раза, со стальным и стеклянным шариками, Отметьте какую-либо точку, лежащую между отпечатками. Учтите при этом, что видимых отпечатков может оказаться меньше чем проведенных опытов, потому что некоторые отпечатки могут слиться.
Измерьте расстояние l от отмеченной точки до точки А, а также расстояние L между крайними отпечатками.

Повторите пункты 1-5, опустив желоб так, чтобы расстояние от нижнего края желоба до стола было равно 10 см (начальная высота). Измерьте соответствующее значение дальности полета и вычислите V₀ , для двух высот нижнего края желоба

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу, помещенную в тетради для лабораторных работ. Ниже приведен заголовок этой таблицы

Измерения

1) Установив высоту нижнего края желоба на h = 40 см, причем ошибка установки Δh = 2 мм

Таблица №1 Определение дальности горизонтального полета шарика (для h = 40 см)

№ опыта, см	1	2	3	4	5	6	7	Среднее значение l ср
l	32,1	32,5	32,3	32,2	32,1	32,4	32,3	32,27
\| Δl \| = \| l – l ср \|	0,17	0,23	0,03	0,07	0,17	0,13	0,03	0,12

Ошибку в определении Δl так же как и Δh берем равной 0,2 см, т.к. это ошибка снятия отсчетов с двух сторон мерной ленты.

2) Расчет начальной скорости шарика по формуле:= 0,3227 = = 1,130 м/c

3) Ошибку ΔV ₀ считаем по готовой формуле ΔV ₀ = V ₀ = 1,13·0,0088 = 0,010 м/с

Следовательно, V₀ = (1,13 ± 0,01) м/с.

4) Установив высоту нижнего края желоба на h = 10 см, причем ошибка установки Δh = 2 мм
Таблица №2 Определение дальности горизонтального полета шарика (для h = 10 см)

№ опыта, см	1	2	3	4	5	6	7	Среднее значение l ср
l	15,7	15,6	15,6	15,3	15,6	15,7	15,5	15,57
\| Δl \| = \| l – l ср \|	0,12	0,08	0,18	0,12	0,32	0,22	0,08	0,16

Ошибку в определении Δl так же как и Δh берем равной 0,2 см, т.к. это ошибка снятия отсчетов с двух сторон мерной ленты и она больше чем разброс измерений.

2) Расчет начальной скорости шарика по формуле:= 0,1557 = = 1,090 м/c