Изучение физических величин, страница 110, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Движение, взаимодействие, масса. Параграф 30. Лабораторные и исследовательские работы. Практические работы-исследование - страница 110.

Условие.

Практические работы-исследования

Изучаем механическое движение

При решении различных практических задач часто требуется оценить значение той или иной физической величины, характеризующей движение. Сколько времени в среднем занимает путь от дома до школы, если идти с привычной скоростью? А если бежать? Какова средняя длина вашего шага? Насколько ваш шаг отличается от длины шага одноклассников? Можно ли, зная длину шага, корректно оценить расстояние от дома до ближайшей остановки автобуса?

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ. Зная длину своего шага, можно оценить пройденное расстояние. А умение оценивать свою скорость движения важно учитывать, чтобы вовремя успеть в школу, в кино или на поезд.

Цель работы

Научиться оценивать длину одного шага, скорость движения человека, среднюю скорость, характерную для участников движения, сравнивать скорости различных участников движения.

Gомощник

• В качестве оборудования можно использовать рулетку, часы и мел. Проводить исследование можно на улице, школьном стадионе и т. д.

• Мелом отметьте место, с которого вы начинаете движение. Пройдите 5—10 шагов. С помощью рулетки измерьте расстояние, которое вы прошли. Вычислите среднюю длину шага, разделив это расстояние на количество шагов.

• Посчитайте, сколько шагов занимает расстояние от дома до школы (от дома до магазина, от дома до автобусной остановки). Оцените это расстояние, умножив количество шагов на длину одного шага.

• Измерьте время, за которое вы прошли измеренное расстояние, двигаясь с привычной для вас скоростью.

• Вычислите скорость своего движения от дома до школы, считая движение равномерным.

• Сравните свою скорость с общеизвестным значением средней скорости движения человека ($\approx 5 \text{ км/ч}$).

• Повторите измерения количества шагов и времени несколько раз. Вычислите расстояния и скорости движения в каждом случае. Определите средние значения скорости движения.

• Объедините в общей таблице полученные средние значения длины одного шага и средней скорости для всех учеников вашего класса.

• Сравните скорость движения учеников вашего класса с общеизвестным значением средней скорости движения человека. Сколько человек имеет скорость, большую средней скорости движения человека? Сколько человек имеет скорость, меньшую средней скорости движения человека?

• Вычислите средние значения длины одного шага и среднюю скорость для учеников вашего класса.

• Кто из ваших одноклассников имеет: самую большую длину шага; самую маленькую? Сколько человек имеет длину шага: больше средней; меньше средней?

• Кто из ваших одноклассников ходит: быстрее всех; медленнее всех? Сколько человек ходит со скоростью: больше средней; меньше средней? Подумайте, влияет ли длина шага на среднюю скорость человека.

• Сделайте выводы.

Решение.

Это практическая работа, для выполнения которой необходимо провести реальные измерения. Поскольку у меня нет возможности это сделать, я представлю пример выполнения этой работы с использованием гипотетических (вымышленных) данных.

Цель работы: Научиться оценивать длину своего шага, среднюю скорость своего движения, а также сравнивать эти характеристики с данными одноклассников и общепринятыми значениями.

Оборудование: Рулетка (или мерная лента), часы (секундомер), мел (для отметок).

1. Определение средней длины шага

Сначала измерим среднюю длину своего шага. Для этого отметим стартовую линию, сделаем $N = 10$ обычных шагов и измерим пройденное расстояние $S_{10}$ с помощью рулетки.

Предположим, что измеренное расстояние составило $S_{10} = 6.8$ м.

Средняя длина одного шага $l_{ш}$ находится по формуле:

$l_{ш} = \frac{S_{10}}{N}$

Подставим наши данные:

$l_{ш} = \frac{6.8 \text{ м}}{10} = 0.68 \text{ м}$

Ответ: Средняя длина моего шага составляет 0.68 м или 68 см.

2. Оценка расстояния от дома до школы

Теперь, зная длину своего шага, можно оценить расстояние. Для этого посчитаем количество шагов $N_{общ}$ на пути от дома до школы.

Допустим, подсчет дал результат $N_{общ} = 1850$ шагов.

Расстояние $S_{общ}$ вычисляется как произведение количества шагов на среднюю длину одного шага:

$S_{общ} = N_{общ} \times l_{ш}$

$S_{общ} = 1850 \times 0.68 \text{ м} = 1258 \text{ м}$

Ответ: Примерное расстояние от дома до школы составляет 1258 м или примерно 1.26 км.

3. Вычисление скорости своего движения

Измерим время $\text{t}$, за которое было пройдено расстояние от дома до школы. Будем считать движение равномерным.

Дано:

$S_{общ} = 1258 \text{ м}$

$t = 15 \text{ минут}$

Перевод в систему СИ:

$t = 15 \text{ мин} = 15 \times 60 \text{ с} = 900 \text{ с}$

Найти:

$v_{ср} - ?$

Решение:

Средняя скорость движения $v_{ср}$ находится по формуле:

$v_{ср} = \frac{S_{общ}}{t}$

$v_{ср} = \frac{1258 \text{ м}}{900 \text{ с}} \approx 1.4 \text{ м/с}$

Ответ: Моя средняя скорость движения от дома до школы составляет примерно 1.4 м/с.

4. Сравнение своей скорости с общеизвестным значением

Общеизвестная средняя скорость пешехода составляет примерно $v_{общ} = 5$ км/ч. Переведем нашу скорость в км/ч для удобства сравнения.

$v_{ср} = 1.4 \frac{\text{м}}{\text{с}} = 1.4 \times \frac{0.001 \text{ км}}{1/3600 \text{ ч}} = 1.4 \times 3.6 \frac{\text{км}}{\text{ч}} = 5.04 \frac{\text{км}}{\text{ч}}$

Сравнение: моя скорость $5.04$ км/ч очень близка к общеизвестному среднему значению $\text{5}$ км/ч.

Ответ: Моя средняя скорость движения (5.04 км/ч) практически совпадает со средней скоростью движения человека (5 км/ч).

5. Анализ данных по классу

Для ответа на следующие вопросы необходимо собрать данные всех учеников класса в общую таблицу. Представим гипотетическую таблицу для 5 учеников.

Имя ученика	Длина шага, м	Средняя скорость, м/с	Средняя скорость, км/ч
Иван	0.72	1.5	5.4
Мария	0.65	1.3	4.68
Петр	0.75	1.45	5.22
Анна	0.64	1.4	5.04
Мои данные	0.68	1.4	5.04

Сравнение скоростей движения учеников с общеизвестным значением.

Средняя скорость человека $\approx 5$ км/ч.
Скорость больше средней имеют: Иван (5.4 км/ч), Петр (5.22 км/ч), Анна (5.04 км/ч) и я (5.04 км/ч). Всего 4 человека.
Скорость меньше средней имеет: Мария (4.68 км/ч). Всего 1 человек.

Ответ: 4 человека имеют скорость больше средней, 1 человек — меньше средней.

Вычисление средних значений длины шага и скорости для учеников.

Средняя длина шага по классу: $l_{кл.ср} = \frac{0.72+0.65+0.75+0.64+0.68}{5} = \frac{3.44}{5} = 0.688$ м.

Средняя скорость по классу: $v_{кл.ср} = \frac{5.4+4.68+5.22+5.04+5.04}{5} = \frac{25.38}{5} = 5.076$ км/ч.

Ответ: Средняя длина шага для нашего класса — 0.688 м, средняя скорость — 5.076 км/ч.

Анализ индивидуальных показателей.

Кто из одноклассников имеет самую большую длину шага? — Петр (0.75 м).

Кто из одноклассников имеет самую маленькую длину шага? — Анна (0.64 м).

Сколько человек имеет длину шага больше средней (0.688 м)? — Иван (0.72 м) и Петр (0.75 м). Всего 2 человека.

Сколько человек имеет длину шага меньше средней? — Мария (0.65 м), Анна (0.64 м) и я (0.68 м). Всего 3 человека.

Кто из одноклассников ходит быстрее всех? — Иван (5.4 км/ч).

Кто из одноклассников ходит медленнее всех? — Мария (4.68 км/ч).

Ответ: Самая большая длина шага у Петра, самая маленькая — у Анны. Быстрее всех ходит Иван, медленнее всех — Мария. Длину шага больше средней имеют 2 человека, меньше средней — 3 человека.

6. Выводы

В ходе выполнения практической работы были получены следующие результаты и сделаны выводы:

1. Я научился(ась) определять среднюю длину своего шага и среднюю скорость ходьбы, используя простые измерительные приборы.
2. Мои личные показатели (длина шага 0.68 м, скорость 5.04 км/ч) близки к средним значениям для моего класса и общепринятым нормам.
3. Анализ данных по классу показал, что существует разброс значений как по длине шага, так и по скорости движения. Это естественно, так как эти параметры зависят от индивидуальных физических данных человека (роста, длины ног).
4. На основе полученных данных можно сделать предположение о наличии прямой зависимости между длиной шага и скоростью движения: ученики с большей длиной шага (Иван, Петр) в целом показывают и более высокую скорость. Однако это не строгая зависимость, так как на скорость влияет еще и частота шагов (темп ходьбы). Например, у Анны самая маленькая длина шага, но ее скорость выше, чем у Марии, у которой шаг длиннее. Это значит, что Анна ходит в более быстром темпе.

Ответ: Длина шага является важным, но не единственным фактором, влияющим на среднюю скорость человека. Скорость также существенно зависит от частоты шагов.