Лабораторная работа № 6, страница 59 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 13. Сила тяжести. Сила упругости. Вес тела. Вариант 2 - страница 59.

Условие.

Лабораторная работа № 6

Градирование пружины и измерение сил динамометром

■ Тренировочные задания и вопросы

Продолжите предложения.

1. Сила тяжести — это ________

2. Вес тела — это ________

3. Формула для вычисления:

силы тяжести ________

веса тела ________

4. Единица измерения:

силы тяжести ________, веса тела ________

5. $1 \text{ Н}$ — это ________

6. Силу измеряют с помощью прибора, называемого ________

Внесите значения в таблицу.

7.	$1 \text{ кН} =$	H	$25000 \text{ Н} =$	кН
	$0,5 \text{ кН} =$	H	$3700 \text{ Н} =$	кН
	$1,7 \text{ кН} =$	H	$400 \text{ Н} =$	кН

Покажите графически.

8. Куда направлены и к какой точке приложены векторы силы тяжести и веса тела?

Сила тяжести

Вес тела

Цель работы:

провести градуировку шкалы динамометра и измерить с его помощью вес тела.

Оборудование:

динамометр, шкала которого отсутствует (или закрыта бумагой), набор грузов массой по $102 \text{ г}$, штатив с муфтой, лапкой и кольцом, линейка, небольшие грузы.

■ Порядок выполнения работы

1) Закройте листом бумаги шкалу динамометра с помощью скотча.

2) Закрепите муфту на стержне штатива на высоте примерно $35–40 \text{ см}$ от его основания. Затем закрепите в муфте перекладину и повесьте на неё динамометр. Сделайте метку напротив указателя динамометра, соответствующую его начальному положению, — это будет нулевое значение шкалы.

3) Из набора грузов выберите груз массой $102 \text{ г}$ и подвесьте его к динамометру. Под действием силы тяжести, действующей на груз и равной $1 \text{ Н}$, пружина растягивается и указатель опускается вниз. Сделайте метку напротив нового положения указателя. Напротив какого значения будет стоять указатель, если масса тела:

$51 \text{ г}$? _________ если масса тела

$153 \text{ г}$? _________ Объясните почему.

4) Повторите опыт с двумя, тремя грузами, каждый раз делая метки напротив положения указателя.

5) Измерьте расстояния между соседними метками и убедитесь, что они одинаковы.

6) Перенесите метки шкалы на пустое поле и с помощью линейки проградуируйте шкалу динамометра таким образом, чтобы цена деления была равна $0,1 \text{ Н}$.

7) Какую наименьшую силу можно измерить сделанным динамометром? _________ наибольшую? _________

8) Измерьте проградуированным динамометром вес небольших грузов и определите их массу. Результаты измерений запишите в таблицу.

$P_1 = \text{\_\_\_\_}$	$m_1 = \text{\_\_\_\_}$
$P_2 = \text{\_\_\_\_}$	$m_2 = \text{\_\_\_\_}$

Вывод: _________

Решение.

1. Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тело, находящееся вблизи её поверхности.

Ответ: сила, с которой Земля притягивает к себе тело.

2. Вес тела — это сила, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес.

Ответ: сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

3. Формула для вычисления:

силы тяжести $F_{тяж} = mg$

веса тела $P = mg$ (для тела в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения)

Ответ: силы тяжести $F_{тяж} = mg$; веса тела $P = mg$.

4. Единица измерения:

силы тяжести Ньютон (Н)

веса тела Ньютон (Н)

Ответ: силы тяжести — Ньютон (Н), веса тела — Ньютон (Н).

5. 1 Н — это сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с². Применительно к данной работе, 1 Н — это приблизительно сила тяжести, действующая на тело массой 102 г.

Ответ: сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с².

6. Силу измеряют с помощью прибора, называемого динамометром.

Ответ: динамометром.

7. Внесите значения в таблицу.

1 кН = 1000 Н

0,5 кН = 500 Н

1,7 кН = 1700 Н

25 000 Н = 25 кН

3700 Н = 3,7 кН

400 Н = 0,4 кН

Ответ: 1000 Н; 500 Н; 1700 Н; 25 кН; 3,7 кН; 0,4 кН.

8. Куда направлены и к какой точке приложены векторы силы тяжести и веса тела?

Сила тяжести всегда приложена к центру масс (центру тяжести) тела и направлена вертикально вниз, к центру Земли.

Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Поэтому вектор веса приложен к опоре или подвесу и также направлен вертикально вниз.

На рисунке с телом на опоре: вектор силы тяжести нужно нарисовать из центра тела вниз. Вектор веса тела нужно нарисовать от точки соприкосновения тела с опорой, приложив его к опоре, и направить вниз.

На рисунке с телом на подвесе: вектор силы тяжести нужно нарисовать из центра тела вниз. Вектор веса тела нужно нарисовать от точки крепления тела к подвесу, приложив его к подвесу, и направить вниз.

Ответ: Сила тяжести приложена к центру тела и направлена вниз. Вес тела приложен к опоре/подвесу и направлен вниз.

(Пункт 3 из порядка выполнения работы) Напротив какого значения будет стоять указатель, если масса тела 51 г? если масса тела 153 г? Объясните почему.

Дано:

$m_1 = 102 \text{ г}$

$F_1 = 1 \text{ Н}$

$m_2 = 51 \text{ г}$

$m_3 = 153 \text{ г}$

Перевод в СИ:

$m_1 = 0.102 \text{ кг}$

$m_2 = 0.051 \text{ кг}$

$m_3 = 0.153 \text{ кг}$

Найти:

$F_2 - ?$

$F_3 - ?$

Решение:

Удлинение пружины динамометра, а следовательно, и его показания, прямо пропорциональны приложенной силе (весу тела). Вес тела, в свою очередь, прямо пропорционален его массе: $P = mg$. Таким образом, показания динамометра прямо пропорциональны массе подвешенного груза. Можно составить пропорцию.

Для массы $m_2 = 51 \text{ г}$:

$\frac{F_2}{F_1} = \frac{m_2}{m_1}$

$F_2 = F_1 \cdot \frac{m_2}{m_1} = 1 \text{ Н} \cdot \frac{51 \text{ г}}{102 \text{ г}} = 1 \text{ Н} \cdot 0.5 = 0.5 \text{ Н}$

Для массы $m_3 = 153 \text{ г}$:

$\frac{F_3}{F_1} = \frac{m_3}{m_1}$

$F_3 = F_1 \cdot \frac{m_3}{m_1} = 1 \text{ Н} \cdot \frac{153 \text{ г}}{102 \text{ г}} = 1 \text{ Н} \cdot 1.5 = 1.5 \text{ Н}$

Объяснение: Сила упругости, возникающая в пружине, уравновешивает силу тяжести, действующую на груз. По закону Гука, сила упругости прямо пропорциональна растяжению пружины. Сила тяжести, в свою очередь, прямо пропорциональна массе тела. Следовательно, растяжение пружины (и показания динамометра) прямо пропорционально массе груза. Так как 51 г в два раза меньше 102 г, то и сила будет в два раза меньше (0.5 Н). А так как 153 г в полтора раза больше 102 г, то и сила будет в полтора раза больше (1.5 Н).

Ответ: для 51 г — 0,5 Н; для 153 г — 1,5 Н. Это связано с прямой пропорциональностью между весом тела и его массой.

(Пункт 7 из порядка выполнения работы) Какую наименьшую силу можно измерить сделанным динамометром? наибольшую?

Наименьшая сила, которую можно измерить, равна цене деления шкалы прибора. Согласно пункту 6, цена деления проградуированной шкалы равна 0,1 Н. Это и есть наименьшая измеряемая сила.

Наибольшая сила (предел измерения) зависит от того, до какого значения была проградуирована шкала. Если для градуировки использовался набор из 4 грузов по 102 г, то предел измерения динамометра составит 4 Н.

Ответ: наименьшую — 0,1 Н; наибольшую — зависит от максимального значения на шкале (например, 4 Н).

(Пункт 8 из порядка выполнения работы) Измерьте проградуированным динамометром вес небольших грузов и определите их массу. Результаты измерений запишите в таблицу.

(Предположим, что в ходе эксперимента были получены следующие данные)

Дано:

$P_1 = 0.7 \text{ Н}$

$P_2 = 1.2 \text{ Н}$

Примем $g \approx 9.8 \text{ Н/кг}$ (исходя из того, что груз массой 102 г (0,102 кг) создает силу в 1 Н: $g = F/m = 1 \text{ Н} / 0.102 \text{ кг} \approx 9.8 \text{ Н/кг}$).

Найти:

$m_1 - ?$

$m_2 - ?$

Решение:

Массу тела можно найти из формулы веса $P = mg$, откуда $m = P/g$.

Для первого груза:

$m_1 = \frac{P_1}{g} = \frac{0.7 \text{ Н}}{9.8 \text{ Н/кг}} \approx 0.0714 \text{ кг} \approx 71 \text{ г}$

Для второго груза:

$m_2 = \frac{P_2}{g} = \frac{1.2 \text{ Н}}{9.8 \text{ Н/кг}} \approx 0.1224 \text{ кг} \approx 122 \text{ г}$

Заполненная таблица:

$P_1 = 0.7 \text{ Н}$, $m_1 \approx 71 \text{ г}$

$P_2 = 1.2 \text{ Н}$, $m_2 \approx 122 \text{ г}$

Ответ: $P_1 = 0.7 \text{ Н}, m_1 \approx 71 \text{ г}$; $P_2 = 1.2 \text{ Н}, m_2 \approx 122 \text{ г}$. (Значения являются примерными и зависят от результатов конкретного измерения).

Вывод:

В ходе лабораторной работы была выполнена градуировка пружинного динамометра. Я научился(ась) определять цену деления шкалы прибора и измерять силы. Используя грузы известной массы, была создана шкала с ценой деления 0,1 Н. Было экспериментально подтверждено, что растяжение пружины прямо пропорционально приложенной силе (весу груза), что является проявлением закона Гука. С помощью созданного динамометра были измерены веса неизвестных тел и, используя формулу $m = P/g$, вычислены их массы. Работа позволила на практике освоить методы измерения силы и закрепить понимание связи между массой тела, силой тяжести и весом.

Ответ: В ходе работы был проградуирован динамометр и с его помощью были измерены веса и определены массы тел; была подтверждена прямо пропорциональная зависимость силы упругости от растяжения пружины.