Лабораторная работа 1, страница 22 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава I. Кинематика. Параграф 5. Перемещение при равноускоренном движении - страница 22.

Условие.

Лабораторная работа 1

Исследование равноускоренного движения

Цель работы: научиться измерять промежутки времени с помощью метронома, приобрести навыки косвенных измерений физических величин.

Приборы и материалы: метроном (один на класс), жёлоб, шарик, цилиндр из тел для калориметра, линейка, штатив.

Указания к работе

1. Закрепите в штативе жёлоб с небольшим (15—20°) углом наклона к горизонту.

2. Метроном отрегулирован так, чтобы щелчки повторялись через полсекунды. При одном из щелчков метронома с верхнего конца жёлоба отпустите шарик. Положите металлический цилиндрик так, чтобы второй щелчок метронома совпал с ударом шарика по цилиндрику. Тогда время движения шарика по наклонному жёлобу окажется равным 1 с.

3. Измерьте линейкой расстояние, пройденное шариком за этот промежуток времени. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

4. Рассчитайте ускорение шарика по формуле: $s = \frac{at^2}{2} \Rightarrow a = \frac{2s}{t^2}$.

5. Измените угол наклона жёлоба, повторите измерения и расчёты.

Таблица 3

№ п/п	Время движения шарика $\text{t}$, с	Расстояние, пройденное шариком $\text{s}$, м	Ускорение шарика $\text{a}$, $\frac{М}{c^2}$
1
2
3	1
4

6. Измерьте путь, проходимый шариком за первые полсекунды и за вторые полсекунды. Проверьте правильность отношения: $\frac{s_2}{s_1} = 3$.

Ответьте на вопросы

1. Значения каких физических величин вы нашли прямым измерением, а каких — косвенным?

2. Как изменяется ускорение тела при увеличении наклона жёлоба?

Решение.

1. Значения каких физических величин вы нашли прямым измерением, а каких — косвенным?

Прямым измерением называется нахождение значения физической величины непосредственно при помощи измерительного прибора. В ходе данной лабораторной работы прямым измерением были найдены:

1. Время движения шарика $\text{t}$. Оно задавалось с помощью метронома и было равно, например, 1 секунде.

2. Расстояние (пройденный путь) $\text{s}$, которое шарик проходил за это время. Оно измерялось с помощью линейки.

Косвенным измерением называется нахождение значения физической величины по формуле, которая связывает её с величинами, полученными прямыми измерениями. В данной работе косвенно определяли ускорение шарика $\text{a}$, которое вычислялось по формуле, исходя из измеренных значений пути и времени:

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

Таким образом, время и расстояние были определены прямыми измерениями, а ускорение — косвенным.

Ответ: Прямым измерением были найдены время $\text{t}$ и расстояние $\text{s}$. Косвенным измерением было найдено ускорение $\text{a}$.

2. Как изменяется ускорение тела при увеличении наклона жёлоба?

Ускорение тела, движущегося по наклонной плоскости (в данном случае — шарика по жёлобу), напрямую зависит от угла наклона этой плоскости к горизонту. Движение происходит под действием составляющей силы тяжести, направленной параллельно наклонной плоскости. Эта сила определяется по формуле:

$F_{||} = mg \sin(\alpha)$

где $\text{m}$ — масса тела, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\alpha$ — угол наклона жёлоба.

Согласно второму закону Ньютона, $F = ma$. Применительно к нашему случаю (пренебрегая силой трения), можно записать:

$ma = mg \sin(\alpha)$

Сократив массу $\text{m}$, получим выражение для ускорения:

$a = g \sin(\alpha)$

Из этой формулы видно, что ускорение $\text{a}$ прямо пропорционально синусу угла наклона $\sin(\alpha)$. При увеличении угла наклона $\alpha$ (в пределах от 0° до 90°) значение его синуса также увеличивается. Следовательно, с увеличением угла наклона жёлоба ускорение движущегося по нему шарика будет возрастать. При $\alpha = 0$ (горизонтальное положение) ускорение равно нулю, а при $\alpha = 90^\circ$ (вертикальное положение) ускорение максимально и равно ускорению свободного падения $\text{g}$.

Ответ: При увеличении наклона жёлоба ускорение тела увеличивается.