Лабораторная работа № 11 тема: « Опытная проверка уравнения равноускоренного движения» приборы и материалы: прибор для изучения прямолинейного движения, штатив с муфтой и перекладиной.

Цель работы состоит в проверке уравнения равноускоренного движения:

(1)

Проверить справедливость этого соотношения можно, если измерить перемещение, совершенное телом на определенном отрезке траектории, и сравнить результат измерения с тем значением, которое получено при расчете по формуле (1).

Тело соскальзывает по наклонной плоскости. Движение начинается из точки 1, где в начальный момент оно покоилось. Справедливость формулы (1) проверяют для участка траектории 2- 3. Расстояние между точками 2 и 3 измеряют по шкале. Оно будет соответствовать перемещению , совершенному телом на этом участке траектории. Это же перемещение можно определить по формуле (1). Чтобы воспользоваться формулой (1), нужно знать υ₀₂₃ – начальную скорость движения тела на участке 2 – 3 , ускорение а и время движения t₂₃ между точками 2 и 3.

Определяя ускорение, учитывают, что тело в ходе опыта движется равноускоренно, то есть его ускорение в любой точке траектории одинаково. На участке 2-3 оно имеет то же ускорение, что и на участке 1-2. Движение на участке 1-2 начинается из состояния покоя, следовательно, ускорение можно определить из уравнения

, откуда

Скорость υ_023, которая будет у тела в точке 2, также можно определить, зная параметры его движения на участке 1-2. При равноускоренном движении скорость тела изменяется со временем по закону

Для движения по участку 1-2, поскольку оно начинается из состояния покоя , . В конечной точке этого участка – точке 2 у тела будет скорость . Если подставить сюда ранее определенное ускорение, то , но эта скорость является начальной скоростью для участка 2-3, то есть , откуда

Таким образом, ускорение и начальную скорость движения на исследуемом участке 2-3 можно узнать, измерив в ходе предварительного опыта перемещение S₁₂ и время t₁₂.

Ход работы

1. Собрать установку согласно фотографии. Направляющую рейку с помощью штатива закрепить наклонно так, чтобы верхний край ее находился бы на высоте 18-20см от поверхности стола. Под нижний край подложить пластиковый коврик.

2. Определить ускорение и начальную скорость . Для этого каретку удерживать на направляющей в крайнем верхнем положении выступом с магнитом в сторону датчиков. Первый датчик разместить вблизи магнита каретки так, чтобы он запускал секундомер, как только она начнет двигаться. Второй датчик установить на расстоянии 20 – 25см от первого.

3. Отпустить каретку и определить по показаниям секундомера время движения на участке 1-2.

4. При неизменном положении датчиков опыт повторить 6-7 раз и вычислить среднее значение времени t_12ср.

5. По расстоянию между датчиками определить перемещение S₁₂

6. Поместить первый датчик в точку 3, удаленную от второго датчика на расстояние 15-20см. Положение второго датчика должно остаться неизменным.

7. Запустить каретку из того же крайнего верхнего положения на направляющей и определить время ее движения на участке 2-3.

8. Повторить измерения 6-7 раз и найти среднее значение времени t_23ср.

9. По известным значениям ускорения и начальной скорости и среднего времени движения, используя формулу (1), рассчитывают величину перемещения S₂₃, которое каретка должна совершить, двигаясь между точками 2 и 3 своей траектории.

10. Измерить расстояние между точками 2 и 3.

11. Все измерения и вычисления занести в таблицу.

S12	t12	t12ср	А	υ023	t23	t23ср	S23 теоретическое	S23 практическое

12. сравнить теоретическое и практическое значения S₂₃.

13. Рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ТемаОпределение ускорения свободного падения.

Оборудование штатив, стальной шарик, нить, линейка, секундомер, транспортир.

Об ускорении свободного падения

Из курса физики 9 класса вы знаете, что ускорение свободного падения характеризует гравитационное поле Земли. В каждой точке пространства оно определяется расстоянием от центра Земли и распределением в ней вещества. Зависимость от расстояния выражается формулой;

гдеG - гравитационная постоянная модуль, которой находят экспериментально, М_з и R - соответственно масса и радиус Земли; h - высота тела над поверхностью Земли .

Эта формула получена в предположении , что Земля - однородный шар. Формулы учитывающие неоднородность плотности Земли и отступление ее формы от формы шара, не существует. Поэтому ускорение свободного падения в каждой точке пространства может быть определено только экспериментально. Это можно сделать тремя способами;

• взвешиванием тела известной массы

• измерением ускорения свободного падения

• измерением периода колебаний маятника

Первые два способа вы изучали ранее. Сейчас рассмотрим третий случай.