Тема: Измерение скорости и ускорения неравномерного движения тела

Цель работы: научиться опытным путем определять скорость и ускорение тела, двигающегося прямолинейно и равноускоренно, в заданной точке его траектории;

Средства обучения:

· оборудование: прибор для изучения прямолинейного движения; штатив;

· методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.

Ход выполнения лабораторной работы

Допуск к выполнению лабораторной работы

Выполните тест:

1) Какое из перечисленных движений — неравномерное?

А. Движение поезда на повороте; Б. Движение автомобиля при торможении;

В. Течение воды в равнинной реке; Г. Движение Земли вокруг оси.

2) Среди перечисленных ниже физических величин, какая величина векторная?

А. Масса; Б. Температура; В. Путь; Г. Скорость

3) Тело, брошенное вертикально вверх, достигло наибольшей высоты 10м и упало на землю. Модуль перемещения при этом равен:

А. 20м; Б. 10м; В. 5м; Г. 0м.

4) Тело, брошенное вертикально вверх, достигло наибольшей высоты 10м и упало на землю. Путь, пройденный телом, равен:

А. 20м; Б. 10м; В. 5м; Г. 0м.

5) Определите по графику модуль ускорения движения тела.

А. 7,5 м/с²; Б. 0,75 м/с²; В. 0 м/с²; Г. 10м/с².

Ответы занесите в таблицу:

Теоретическая часть

Для прямолинейного равноускоренного движения тела характерно соотношение: (1).

Если тело начинает движение из состояния покоя, т.е υ₀=0, то (2). Отсюда (3). Т.е. для определения ускорения тела необходимо измерить его перемещение S и время движения t, за которое оно произошло.

Если ускорение тела на разных участках постоянно, то такое движение является равноускоренным.

Определения скорости равноускоренного движения проводят двумя способами.

Первый способ, используя соотношение: υ =υ₀ + a·t (4).

При движении без начальной скорости (υ₀ = 0) → υ = a·t (5), где a - ускорение, t - время движения.

Второй способ основан на определении мгновенной скорости.

Мгновенной скоростью называют скорость, которую тело имеет в данной точке траектории. Определяют её по отношению достаточно малого перемещения, совершенного при движении через эту точку, к интервалу времени, за которое перемещение совершилось.

Фактически так измеряют среднюю скорость движения вблизи выбранной точки траектории.

Если при движении тела скорость непрерывно меняется, точность этого способа будет зависеть от того, насколько малый временной интервал удастся замерить. Т.е. чем меньше время движения, тем меньше успеет измениться его скорость, и, следовательно, измеренное значение скорости точнее будет соответствовать её истинному значению.

Чтобы убедиться в этом, проводят несколько опытов, каждый раз уменьшая величину отрезка траектории, включающего выбранную точку, а, следовательно, и время движения на этом отрезке.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 1

Полученные в данном опыте значения скорости сравнивают со значением скорости, определённым первым способом.

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

3. Вычисления и измерения

1. Установите наклонно направляющую рейку прибора для изучения прямолинейного движения с помощью штатива, так чтобы ее верхний край располагался на высоте 18-20 см от поверхности стола. Под нижний край рейки подложите пластиковый коврик.

2. Удерживая каретку (выступ с магнитом должен быть обращен в сторону датчиков секундомера), на направляющей рейке в крайнем верхнем положении, разместите вблизи магнита каретки первый датчик. Его положение необходимо отрегулировать так, чтобы секундомер запускался, как только каретка начнёт двигаться. Второй датчик установите на расстоянии 20 см от первого.

3. Измерьте расстояние между датчиками – перемещение, которое совершит каретка S₁.

4. Отпустите каретку и определите время ее движения между датчиками – t₁.

S₁= ______________________; t₁= ___________________________;

5. Произведите еще два пуска каретки при неизменном расстоянии, каждый раз фиксируя показания секундомера.

6. Вычислите среднее значение времени движения каретки между датчиками – t_cp1.

t₂= __________; t₃= __________; t_1cp = _____________=_________________= ________;

7. Рассчитайте ускорение и скорость каретки на этом участке по формулам (3) и (5):

а₁= ________________=___________; υ₁= ________________=___________;

Полученное значение скорости каретки соответствует скорости, которую она имела в точке траектории, где установлен второй датчик.

8. Увеличьте расстояние между датчиками на 5 см, повторите измерения и вычисления и определите скорость υ₂ и ускорение а₂:

S₂= ___________; t₁= __________; t₂= __________; t₃= __________;

t_cp2 = _______________= ________; а₂= ___________=________; υ₂=___________=_______;

9. Еще раз увеличьте расстояние между датчиками на 5 см; проделайте п.3-7 и рассчитайте скорость и ускорение каретки на третьем участке траектории:

S₃= ___________; t₁= __________; t₂= __________; t₃= __________;

t_cp3 = _______________= ________; а₃= ___________=________; υ₃=___________=_______;

 

10. Сравните полученные значения ускорений а₁, а₂ и а₃, сделайте вывод является ли движение каретки равноускоренным.

________________________________________________________________________________

Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

№	S, м	t, с	tср, с	а,	υ,

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 1

11. Определение мгновенной скорости движения тела

1) Верните второй датчик на расстояние 20 см от первого и заметьте на направляющей рейке место его расположения (точка А на рисунке).

2) Расположите датчики на расстоянии 10 см от этой точки по обе стороны от неё (точки В, АВ = 10см).

3) Измерьте расстояние между датчиками – S_ВВ.

4) Пустите каретку из крайнего верхнего положения по направляющей рейке и зафиксируйте показания секундомера. Произведите еще два пуска, записывая каждый раз время движения между датчиками. Вычислите среднее время движения - t_cp1

S_ВВ= ___________; t₁= __________; t₂= __________; t₃= __________;

t_cp2 = _______________________= ___________;

5) По формуле определите скорость каретки в точке А: υ₁=__________=___________;

6) Повторите вычисления и измерения для расстояний АВ = 5 см и АВ = 2,5 см.

АВ= 5 см; S_ВВ= ___________; t₁= __________; t₂= __________; t₃= __________;

t_cp2 = _______________________= ___________; υ₂=__________=___________;

АВ= 2,5 см; S_ВВ= ___________; t₁= __________; t₂= __________; t₃= __________;

t_cp3 = _______________________= ___________; υ₃=__________=___________;

Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений

№	АВ, см	Sвв, м	t, с	tср, с	υ,
	10 см
	5 см
	2,5 см

 

 

7) Значения скорости, вычисленные по результатам каждого опыта, сравните с теми, которые измерены первым способом. Сделайте вывод о том, как влияет на совпадение данных значений величина интервала времени, в течение которого двигалось тело.

_____________________________________________________________________________

Сделайте вывод по проделанной работе.

Вывод: ________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Что характеризуют скорость и ускорение движения тела?

2. Как направлен вектор мгновенной скорости?

Ответы:

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа №2