Как измеряют время движения шарика

10 класс

Лабораторная работа №1
Исследование равноускоренного прямолинейного движения

Цель работы

Установить соотношение между перемещениями, совершаемыми телом за чередующиеся один за другим равные промежутки времени при равноускоренном прямолинейном движении из состояния покоя.

Оборудование

Жёлоб прямой, шарик, секундомер, стальной цилиндр (калориметрическое тело), рулетка, штатив.

Необходимые сведения

Объектом наблюдения является стальной шарик, скатывающийся по наклонному жёлобу. Экспериментальная установка для проведения работы показана на рисунке 4.

Если шарик начинает движение из состояния покоя (υ₀ = 0)и за первый интервал времени совершит перемещение s₁, за следующий такой же интервал времени — s₂, а затем s₃ и т. д., то справедливо соотношение:

Соотношение перемещений (1) выполняется только при движении тела по прямой с постоянным ускорением, поэтому является признаком равноускоренного прямолинейного движения.

Справедливо и обратное утверждение. Если отношения перемещений, совершённых телом на соседних участках траектории при движении с постоянным ускорением, относятся как последовательный ряд нечётных чисел, то промежутки времени, за которые эти перемещения совершены, равны.

Например, если перемещение s_AB (pис. 5) совершено за время t_AB, а перемещение s_BC — за время t_BC, причём s_AB : s_BC =1:3, то t_AB = t_Bc и, следовательно,

Равенство (2) и проверяется в эксперименте.

Подготовка к работе

1. Докажите справедливость соотношения (1).

2. Укажите факторы, которые могут повлиять на значение относительной погрешности измерения времени в данном эксперименте. Предложите способы уменьшения их влияния.

3. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

Таблица для записи результатов измерений и вычислений

Порядок выполнения работы

1. Закрепите жёлоб в наклонном положении, как показано на рисунке 4. Отрегулируйте наклон так, чтобы время скатывания шарика было как можно большим.

2. Поместите на нижний конец жёлоба цилиндр. Нанесите карандашом на жёлобе метку напротив того основания цилиндра, о которое ударится шарик, скатившись по жёлобу (на рис. 5 — метка С).

3. Поместите шарик и цилиндр на верхний конец жёлоба. Цилиндр должен располагаться ниже шарика. Нанесите карандашом на жёлобе метку напротив основания цилиндра, которого касается шарик (на рис. 5 — метка А).

4. Измерьте рулеткой расстояние L между метками А и С. Разделите полученное значение на четыре. Нанесите на жёлоб третью метку на расстоянии, равном L / 4 от верхней (на рис. 5 — метка В).

5. Удерживая одной рукой шарик возле метки A, другой рукой переместите цилиндр к метке В.

6. Отпустите шарик и одновременно включите секундомер. В момент удара шарика о цилиндр секундомер выключите и определите время t_AB движения шарика на участке АВ.

7. Повторите опыт 8—10 раз, каждый раз измеряя и записывая значения времени t_AB и t_AC движения шарика.

8. Вычислите среднее время t_{AB ср} и t_{AC cp} движения шарика.

9. Запишите время t_AB движения шарика с учётом погрешности измерения: t_AB = t_{AB ср} ± Δt.

10. Вычислите и запишите с учётом погрешности измерения значение величины 2t_AB.

11. Запишите время tAC движения шарика с учётом погрешности измерения: t_AC = t_{AC ср} ± Δt.

12. Используя правило сравнения результатов, установите, перекрываются ли интервалы возможных значений величин 2t_AB и t_AC. Сделайте вывод о справедливости выражения (2).

Источник

Физика. Информатика. Портфолио.

Нашёл ошибку!?

Кто здесь?

Сейчас на сайте 38 гостей и нет пользователей

Последние слова

Информатика

Глобус

Статистика

№ 01 Исследование равноускоренного движения без начальной скорости

Лабораторная работа № 1

Тема: Исследование равноускоренного движения без начальной скорости.

Цель работы: определить ускорение движения шарика и его мгновенную скорость перед ударом о цилиндр.

Оборудование:

Теорeтическое обоснование

Известно, что шарик скатывается по прямолинейному наклонному желобу равноускоренно.

При равноускоренном движении без начальной скорости пройденное расстояние определяется по формуле: S = at 2 /2, отсюда a = 2S/t 2

Зная ускорение, можно определить мгновенную скорость по формуле: v = at.

Начальное положение шарика отмечается мелом. Расстояние s, пройденное им до остановки, измеряют сантиметровой лентой.

Указания к работе

1. Соберите установку по рисунку. (Наклон желоба должен быть таким, чтобы шарик проходил всю длину желоба не менее чем за три удара метронома.)

Источник

6. Вычислите и занесите в таблицу среднее значение ускорения шарика по формуле.

7. Рассчитайте и занесите в таблицу значение абсолютной погрешности Δl.

8. Вычислите максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения промежутка времени t.

9. Определите абсолютную систематическую погрешность промежутка времени t.

10. Вычислите значение абсолютной погрешности прямого измерения промежутка времени t.

11. Вычислите значения относительной погрешности измерения длины и промежутка времени.

Ответьте на контрольные вопросы

1. Что представляет модуль перемещения при данном движении шарика? как направлен вектор перемещения?

Представляет вектор, который соединяет две точки траектории движения — начальную и конечную. Вектор в данном случае это желоб.

2. Будут ли равными средние скорости шарика при его движении на первой и второй половинах пути? Почему?

Средние скорости будут различны, т. к. во время движения на шарик действую силы тяготения и трения, которые способны замедлять его.

Выводы: научился вычислять ускорение скатывающегося шарика и погрешности измерений времени движения шарика по желобу.

Источник

Лабораторная работа № 1 9 класс

Лабораторная работа № 1 9 класс

Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа № 1 9 класс»

Лабораторная работа №1

движения без начальной скорости

Презентация к уроку в 9 классе

КАРЕЛИНА ТАТЬЯна АЛЕКСЕЕвна

Учитель физики МБОУ «Школа» № 16 г. Саров

1.Постановка цели урока учителем

2.Актуализация знаний, запись домашнего задания.

3. Оформление работы в тетрадях

4. Выполнение работы по описанию

5. Выводы по работе

6. Выполнение кон6трольных заданий

Лабораторная работа №1, 9 класс

Исследование равноускоренного движения без начальной скорости Цель: определить ускорение движения шарика и его мгновенную скорость перед ударом о цилиндр.

Учитель формулирует цель урока

Измерение ускорения тела при прямолинейном равноускоренном движении

Цель: _______ (сформулировать самостоятельно)

Оборудование : _____ (описать, стоящее на столе)

Выполняем в следующем п орядке

1. Собрать установку по рисунку, отметить начальное положение шарика

2. Пустив шарик, измерить время движения до столкновения с цилиндром, записать.

4. Не меняя наклона жёлоба, повторить опыт

5. Результаты измерений занести в таблицу, вычислить среднее значение времени

Источник

Л.р.№1 Исследование РУД без начальной скорости

Урок 8. Физика 9 класс

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Л.р.№1 Исследование РУД без начальной скорости»

Цель лабораторной работы — исследовать закономерности равноускоренного движения без начальной скорости и определить ускорение движения тела, а также его мгновенную скорость в конце движения.

Впервые данную лабораторную работу проводил Галилео Галилей. Именно благодаря данной работе Галилею удалось установить опытным путём ускорение свободного падения.

Задача: рассмотреть и разобрать, как можно определить ускорение тела при его движении по наклонному жёлобу.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, наклонный жёлоб; упор в виде металлического цилиндра. Движущееся тело — это шарик. Счётчик времени — метроном. Измерительная лента понадобится для измерения расстояния.

Известно, что шарик скатывается по прямолинейному наклонному желобу равноускорено.

При равноускоренном движении без начальной скорости пройденное расстояние определяется по формуле:

Зная ускорение, можно определить мгновенную скорость по формуле:

Если измерить промежуток времени от начала движения шарика до его остановки при ударе о цилиндр и расстояние, пройденное им за это время, то по формуле (2) мы вычислим ускорение шарика, а по формуле (3) — его мгновенную скорость.

Промежуток времени измеряется с помощью метронома.

Метроном настраивают на 120 ударов в минуту, значит, промежуток времени между двумя следующими друг за другом ударами будет равен 0,5 секунды.

Удар метронома, одновременно с которым шарик начинает движение, считается нулевым.

где n — число ударов метронома, не считая нулевого удара (или число промежутков времени по 0,5 секунды от начала движения шарика до его остановки).

Начальное положение шарика отмечается мелом. Расстояние s, пройденное им до остановки, измеряют сантиметровой лентой.

Составим таблицу, состоящую из шести столбцов, каждый из которых необходимо заполнить.

Порядок выполнения работы.

1. Укрепите желоб с помощью штатива в наклонном положении под небольшим углом к горизонту. У нижнего конца желоба положите в него металлический цилиндр.

2. Пустив шарик (одновременно с ударом метронома) с верхнего конца желоба, подсчитайте число ударов метронома до столкновения шарика с цилиндром.

3. Меняя угол наклона желоба к горизонту и, производя небольшие передвижения металлического цилиндра, добивайтесь того, чтобы между моментом пуска шарика и моментом его столкновения с цилиндром было 4 удара метронома (3 промежутка между ударами).

4. По формуле (4) вычислите время движения шарика.

5. С помощью измерительной ленты определите длину перемещения шарика.

Не меняя наклона желоба (условия опыта должны оставаться неизменными), повторите опыт еще три раза, добиваясь снова совпадения четвертого удара метронома с ударом шарика о металлический цилиндр (цилиндр для этого можно немного передвигать).

найдите среднее значение модуля перемещения и промежутка времени, а затем рассчитайте среднее значение модуля ускорения по формуле (2), подставляя в нее найденные средние значения пройденного пути и времени.

По формуле (3) рассчитайте среднее значение модуля мгновенной скорости тела.

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

8. Вычисляем погрешности измерений.

Приборные погрешности определяем по паспорту прибора.

Для измерительной ленты:

Для промежутка времени:

Вычисляем абсолютные погрешности каждого из измерений.

Для этого сначала вычисляем модули абсолютных погрешностей каждого отдельного измерения по формулам:

где i — это номер опыта.

Далее оцениваем абсолютную погрешность прямых измерений.

Вычисляем абсолютную и относительную погрешность косвенных измерений.

Относительную погрешность для ускорения рассчитаем по формуле:

Тогда абсолютная погрешность для ускорения равна

Результат записываем в интервальной форме.

Аналогичным способом находим погрешности в вычислениях и для мгновенной скорости тела.

Результат также записываем в интервальной форме.

Таким образом, выяснили, как можно определить ускорение движущегося тела.

Источник