Номер 1, страница 345 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Лабораторные работы. 1. Измерение ускорения тела при равноускоренном движении - номер 1, страница 345.

Условие.

1. ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ ТЕЛА

ПРИ РАВНОУСКОРЕННОМ ДВИЖЕНИИ

Цель работы: измерить ускорение шарика, скатывающегося по наклонному жёлобу.

Оборудование: металлический жёлоб, штатив с муфтой и зажимом, стальной шарик, металлический цилиндр, измерительная лента, секундомер или часы с секундной стрелкой.

Описание работы

Движение шарика, скатывающегося по жёлобу, приближённо можно считать равноускоренным. При равноускоренном движении без начальной скорости модуль перемещения $\text{s}$, модуль ускорения $\text{a}$ и время движения $\text{t}$ связаны соотношением $s = \frac{at^2}{2}$. Поэтому, измерив $\text{s}$ и $\text{t}$, мы можем найти ускорение $\text{a}$ по формуле $a = \frac{2s}{t^2}$.

Чтобы повысить точность измерения, ставят опыт несколько раз, а затем вычисляют средние значения измеряемых величин.

Ход работы

1. Соберите установку, изображённую на рисунке (верхний конец жёлоба должен быть на несколько сантиметров выше нижнего). Положите в жёлоб у его нижнего конца металлический цилиндр. Когда шарик, скатившись, ударится о цилиндр, звук удара поможет точнее определить время движения шарика.

Решение.

Цель работы:

Экспериментально измерить ускорение стального шарика, который скатывается по наклонному металлическому желобу, и убедиться, что его движение является равноускоренным.

Оборудование:

Металлический желоб, штатив с муфтой и зажимом, стальной шарик, металлический цилиндр, измерительная лента, секундомер.

Описание работы и теоретическое обоснование:

Движение шарика, скатывающегося по наклонной плоскости (желобу), можно считать равноускоренным, если пренебречь силой трения. Шарик начинает движение из состояния покоя, поэтому его начальная скорость $v_0 = 0$.

При равноускоренном движении без начальной скорости пройденный телом путь $\text{s}$ за время $\text{t}$ определяется формулой:

$s = \frac{at^2}{2}$

где $\text{a}$ – ускорение тела.

Из этой формулы можно выразить ускорение $\text{a}$:

$at^2 = 2s$

$a = \frac{2s}{t^2}$

Таким образом, для определения ускорения шарика необходимо измерить путь $\text{s}$, который он проходит, и время $\text{t}$, за которое этот путь пройден. Чтобы повысить точность измерений, опыт следует повторить несколько раз, а затем вычислить среднее значение времени движения и использовать его для расчета ускорения.

Ход работы:

1. Соберите экспериментальную установку, как показано на рисунке. Закрепите желоб на штативе под небольшим углом к горизонту. Верхний конец желоба должен быть выше нижнего.

2. Установите металлический цилиндр у нижнего конца желоба. Он будет служить ограничителем, а звук удара шарика о него поможет точнее зафиксировать момент окончания движения.

3. С помощью измерительной ленты измерьте длину пути $\text{s}$, который шарик прокатится от точки старта до металлического цилиндра. Запишите это значение.

4. Установите шарик у верхней отметки измеренного пути $\text{s}$.

5. Одновременно отпустите шарик (без начального толчка) и включите секундомер.

6. В момент, когда вы услышите звук удара шарика о цилиндр, остановите секундомер. Запишите полученное время движения $\text{t}$.

7. Повторите измерения времени движения (пункты 5-6) еще 3-4 раза, не меняя угол наклона желоба и пройденный путь $\text{s}$. Это необходимо для уменьшения случайной погрешности.

8. Вычислите среднее значение времени движения $t_{ср}$ по результатам всех измерений: $t_{ср} = \frac{t_1 + t_2 + t_3 + ...}{n}$, где $\text{n}$ – число опытов.

9. Используя измеренное значение пути $\text{s}$ и среднее значение времени $t_{ср}$, вычислите ускорение шарика по формуле: $a = \frac{2s}{t_{ср}^2}$.

Ответ: Ускорение шарика, скатывающегося по наклонному желобу, определяется экспериментально путем измерения пройденного пути $\text{s}$ и времени движения $\text{t}$. Расчет производится по формуле $a = \frac{2s}{t^2}$, которая следует из кинематического уравнения для равноускоренного движения без начальной скорости. Для получения более точного результата необходимо провести серию измерений и использовать для расчета среднее значение времени движения.