Методика выполнения лабораторной работы "Изучение движения тела под действием нескольких сил"

10 класс_профиль Лабораторная работа № 4

«Движение тела по окружности под действием сил тяжести и упругости»

Цель: Экспериментально проверить выполнение законов динамики для тела, движущегося под действием нескольких сил.

Оборудование: металлический шар на нити, динамометр лабораторный, весы с разновесами, секундомер, транспортир, линейка.

Проводится Инструктаж по технике безопасности при выполнении работы. (1 мин)

Повторим теорию: [1]

(записываем определения, отвечаем на вопросы)

1. Какое движение называют периодическим? Назовите особенности периодического движения тела.

2. Можно ли считать движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью считать равномерным? Ответ поясните.

3. Какое ускорение называют нормальным? Каково направление этого ускорения? Запишите формулу для расчета нормального ускорения тела, движущегося по окружности.

4. При каком условии тело движется ускоренно? Назовите виды движения тела с ускорением.

5. *В чем проявляется принцип суперпозиции сил в механике? Запишите его формулировку для тела, движущегося по окружности.

Ход работы

1.Собрать для проведения работы установку – конический маятник, принципиальная схема которой приведена на рисунке. [2]

2. В тетради для лабораторных работ начертите схему установки. Изобразите все силы, действующие на тело, покажите направление равнодействующей силы.

Подготовьте таблицу для внесения результатов измерения физических величин и выполненных расчетов:

3. Массу шарика определите с помощью рычажных весов, высоту подвеса установите самостоятельно. Рекомендуемая высота подвеса 20-40 см, вращающееся тело должно при этом располагаться на высоте 2 – 5 см от поверхности парты.

4. На листе бумаги начертите окружность, радиус которой может быть от 10 до 20 см. Расположите на парте лист с окружностью так, чтобы её центр оказался на линии, проходящей через точку подвеса маятника.

5. Конический маятник приведите в движение так, чтобы шарик двигался по траектории окружности с постоянной по модулю скоростью. Для этого раскрутите конический маятник, взявшись двумя пальцами за нить у точки подвеса, так, чтобы траектория и радиус «орбиты» его вращения совпали с линией окружности.

6. Измерьте время t, в течение ко­торого маятник совершает N оборотов. Число оборотов выбрать самим, рекомендовано от 10 до 30.

7. Период обращения T маятника рассчитайте по формуле: Т =

8. Ускорение вращательного движения груза по окружности рассчитайте по формуле: а = ; где R – радиус окружности, по которой движется тело, v – линейная скорость тела, движущегося по окружности.

9. Измерьте силу упругости, возникающую в маятнике, с помощью динамометра. Для этого зацепите крючком динамометра нить у шара, смещая шар от положения равновесия на расстояние, равное радиусу окружности. Запишите показания прибора в соответствующую ячейку таблицы.

* При правильном выполнении этого измерения погрешность минимальна, она определяется только инструментальной погрешностью (шкалы прибора) и погрешностью отсчета.

10. Равнодействующую для конического маятника можно рассчитать двумя способами:

- используя свойства треугольника, см. рисунок, выполненный в п. 2,зная, что h = l ∙ cosα, где l - длина маятника; α - угол отклонения маятника от положения равновесия;

- математическую запись второго закона Ньютона для расчета равнодействующей силы.

Сравните значения ускорения, полученные разными способами, сформулируйте

Вывод: ______________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Важно! Границы абсолютной погрешности находятся в зависимости от числа выполненных Вами измерений, и составляют при выполнении измерений каждой необходимой физической величины:

- в одном опыте – 17 %;

- в двух опытах – 12 %;

- в трех опытах – 10 %;

Список используемых источников информации:

1. Касьянов В. А.Физика-10. Учебник, углубленный уровень. Дрофа, 2016, с. 426

2. Касьянов В.А. Методическое пособие к учебнику. 10 класс, Дрофа, 2016, 219 с.