Номер №7, страница 62 - гдз по физике 7 класс лабораторный практикум Холина, Березин

Экспериментальные задания - номер №7, страница 62.

Условие.

Задание № 7

https://go.prosv.ru/cdscTR

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА

► Постановка задачи

Используя штатив с муфтой и лапкой, направляющую рейку с измерительной шкалой, брусок с магнитом и секундомер с двумя датчиками, определить среднюю скорость движения бруска на участке наклонной плоскости.

Общий вид экспериментальной установки показан на рисунке 30.

Рис. 30

► Анализ условия

Если угол наклона рейки к горизонту достаточно велик, то брусок будет скользить по ней вниз, разгоняясь. Движение бруска является неравномерным — за равные промежутки времени он проходит разные пути. Тем не менее в целом движение бруска можно охарактеризовать средней скоростью, которая определяется по формуле

$v_{cp} = \frac{s}{t}$

где $\text{s}$ — путь, $\text{t}$ — время, за которое был пройден путь.

Таким образом, среднюю скорость движения бруска можно определить, измерив пройденный бруском путь и время, за которое он был пройден.

Путь, пройденный бруском, определяется по измерительной шкале, закреплённой на направляющей. Время движения бруска можно измерить с помощью электронного секундомера, к которому подключены датчики движения. Для этого датчики закрепляют на направляющей со стороны измерительной шкалы. Отсчёт времени начинается автоматически при прохождении бруска мимо верхнего датчика и останавливается при прохождении бруска мимо нижнего датчика. В результате секундомер показывает время движения бруска на участке траектории между датчиками.

► План выполнения задания

1. Зарисуйте схему экспериментальной установки и укажите направление движения бруска.

2. Проведите опыт и запишите результаты измерений пути и времени с учётом абсолютной погрешности. Абсолютную погрешность измерения пути примите равной цене деления измерительной шкалы, абсолютную погрешность измерения времени — равной 0,01 с.

3. Вычислите среднюю скорость движения бруска на участке наклонной плоскости.

Решение.

1. Зарисуйте схему экспериментальной установки и укажите направление движения бруска.

Схема экспериментальной установки представляет собой наклонную плоскость (направляющую рейку), установленную на штативе. На рейке располагается брусок, способный скользить по ней. Вдоль рейки закреплена измерительная шкала. На определённом расстоянии друг от друга на рейке установлены два датчика (начальный и конечный), которые подключены к электронному секундомеру. Направление движения бруска — вниз вдоль наклонной плоскости.

Ответ: Схема установки включает наклонную рейку на штативе, брусок, два датчика, измерительную шкалу и секундомер. Направление движения бруска указано стрелкой вниз вдоль наклонной плоскости.

2. Проведите опыт и запишите результаты измерений пути и времени с учётом абсолютной погрешности. Абсолютную погрешность измерения пути примите равной цене деления измерительной шкалы, абсолютную погрешность измерения времени — равной 0,01 с.

Поскольку реальный эксперимент не проводится, мы используем его гипотетические результаты.
1. Определяем цену деления измерительной шкалы на направляющей рейке. Шкала имеет сантиметровые и миллиметровые деления. Следовательно, цена деления составляет 1 мм или 0.1 см. По условию, абсолютная погрешность измерения пути $\Delta s$ равна цене деления: $\Delta s = 0.1 \text{ см}$.
2. Устанавливаем датчики на рейке. Пусть начальный датчик находится на отметке $x_1 = 15.0 \text{ см}$, а конечный — на отметке $x_2 = 45.0 \text{ см}$.
3. Рассчитываем путь, который проходит брусок между датчиками: $s = x_2 - x_1 = 45.0 \text{ см} - 15.0 \text{ см} = 30.0 \text{ см}$.
4. Запускаем брусок. Секундомер измеряет время движения бруска между датчиками. Предположим, измеренное время составило $t = 0.62 \text{ с}$.
5. Абсолютная погрешность измерения времени дана в условии: $\Delta t = 0.01 \text{ с}$.
6. Записываем результаты измерений с учётом погрешностей.

Ответ: Результаты измерений: пройденный путь $s = (30.0 \pm 0.1) \text{ см}$; время движения $t = (0.62 \pm 0.01) \text{ с}$.

3. Вычислите среднюю скорость движения бруска на участке наклонной плоскости.

Дано:

$s = 30.0 \text{ см}$
$t = 0.62 \text{ с}$

Перевод в систему СИ:

$s = 0.300 \text{ м}$

Найти:

$v_{ср}$

Решение:

Средняя скорость движения $v_{ср}$ на участке пути $\text{s}$ за время $\text{t}$ вычисляется по формуле:
$v_{ср} = \frac{s}{t}$
Подставим в формулу числовые значения в системе СИ:
$v_{ср} = \frac{0.300 \text{ м}}{0.62 \text{ с}} \approx 0.48387... \text{ м/с}$
Округлим полученный результат. Так как в исходных данных для времени ($t = 0.62 \text{ с}$) две значащие цифры, результат следует округлить до двух значащих цифр.
$v_{ср} \approx 0.48 \text{ м/с}$

Ответ: $v_{ср} \approx 0.48 \text{ м/с}$.