Інформація для вчителів
Застосування
Чому на Землі ми не ширяємо, як астронавт на Місяці?
Астронавтові на Місяці чи на МКС важко пересуватися так, як на Землі. Він начебто невагомий і весь час ризикує відлетіти. Але маси астронавт чарівним чином не втрачає. То чому ж на Землі ми не можемо так само майстерно стрибати, як на Місяці? Виною сила тяжіння Землі, яку помітив ще Ньютон, адже все падає вниз, до поверхні Землі. Ця сила тяжіння діє на все, що має масу, і не дає нам відлетіти. У цьому досліді таку силу тяжіння вимірюють.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Слід звернути увагу на тарування датчика сили - без нього між силою тяжіння та масою за сталого прискорення вільного падіння виходить лінійна залежність, але не пропорційність; нульовій масі має відповідати й нульова сила. Строго кажучи, замість «прорізних тягарців» слід говорити «тіла відомої маси».
Принцип
За принципом вимірювання виконують натисканням кнопки. Тут через рівномірне збільшення маси видно лінійну залежність. Проте варто звернути увагу, що між лінійним графіком у застосунку, де сила відкладена проти номера вимірювання, і графіком сили проти фактичної маси є різниця. Особливо помітно це стає, якщо змінювати величину кроку. Тут можна застосувати внутрішню диференціацію на уроці: сильнішим учням дати завдання змінювати підвішені маси довільно. З таблиці значень у протоколі будують графік, який виразно показує лінійну залежність.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Тут учні мають навчитися розуміти різницю між масою та вагою - сила тяжіння, тобто вага, залежить від поля тяжіння, а маса ні. Саме через те, що використовують не звичайні терези, а динамометр, який показує сили, ця різниця має стати очевидною.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Чому на Землі ми не ширяємо, як астронавт на Місяці?
Астронавтові на Місяці важко пересуватися так, як на Землі. Він начебто невагомий і ризикує відлетіти. Але маси астронавт чарівним чином не втрачає. То чому ж на Землі ми не можемо так само майстерно стрибати, як на Місяці?
Виною сила тяжіння Землі, адже все падає вниз, до поверхні Землі. Ця сила тяжіння діє на все, що має масу.
Завдання
- Виміряй датчиком сили силу тяжіння, яка діє на прорізні тягарці в полі тяжіння нашої рідної планети.
Визнач залежність між масою прорізних тягарців і силою тяжіння, що на них діє.
Твої дані мають бути подібні до зразкового вимірювання на рисунку «Приклад вимірювання сили тяжіння».
Опрацюй свої дані в протоколі.
Приклад вимірювання сили тяжіння
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense - сила і прискорення (Bluetooth + USB) | 12943-00 | 1 |
| 2 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 |
| 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 5 | Тримач для прорізних тягарців, 10 г, конструкція PHY | 02204-00 | 1 |
| 6 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 10 г, конструкція PHY | 02205-01 | 4 |
| 7 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 3 |
| 8 | Волосінь, на котушці, d = 0,7 мм, 20 м | 02089-00 | 1 |
| 9 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/3)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/3)
- Збери штатив за рисунком ліворуч: склади штативну основу й закріпи в ній штативний стрижень завдовжки 250 см. На верхній кінець стрижня накрути подвійну муфту. У другий отвір муфти закріпи короткий штативний стрижень.
Схема досліду
Складання (3/3)
- У цьому досліді ти використовуєш Cobra SMARTsense-Force (рисунок праворуч). Увімкни його. Відкрий застосунок «measure». Вибери серед датчиків «SMARTsense».
- Насади датчик на короткий штативний стрижень і міцно прикрути, як показано на рисунку «Схема досліду».
Cobra SMARTsense-Force
Виконання
- На початку твою зв'язку «датчик - блок» треба відтарувати. Для цього на датчику ще не має висіти жодного вантажу.
- Потім вибери «Обнулити» в налаштуваннях свого датчика в застосунку «measure».
- Тепер має показуватися сила 0,000 Н.
- Установи режим «Вимірювання за натисканням кнопки».
- Зніми першу точку вимірювання для 0 г.
- Тепер підвісь на датчик сили тримач тягарців (10 г) із двома прорізними тягарцями по 10 г, тобто масу 0,030 кг, і зніми наступне значення.
- Збільшуй підвішену масу кроками по 0,030 кг до 0,180 кг і заповни таблицю 1 у протоколі. Збережи своє вимірювання.
Протокол
Завдання 1
- Внеси до таблиці виміряні значення маси і сили тяжіння .
- Обчисли з них а також середнє всіх значень g.
Вимірювання № [] [] []
0
1
2
3
4
Середнє
∅
Завдання 2
Питання
Приклад вимірювання сили тяжіння
Завдання 3
Перетягни правильні відповіді в текст! g називають прискоренням вільного падіння або ____. Закон інерції Ньютона стверджує, що сила F дорівнює добутку ____ m на ____ a, F = m ⋅ a. Формулу можна перетворити на FG = m ⋅ g , що відповідає ____. Отже, дослід указує на рівність інертної та гравітаційної маси. ____ інертної та гравітаційної маси не можна вивести з жодної фізичної теорії - її приймають як ____.
Завдання 4
Важільні терези
Питання