Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
За допомогою світлових бар'єрів можна визначити і миттєву, і середню швидкість.
Цю техніку застосовують, зокрема, у контролі дорожнього руху. Наприклад, за різницею часу проходження надісланих радіохвиль чи світлових імпульсів визначають миттєву швидкість автомобіля.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають знати, як працює світловий бар'єр.
Принцип
На похилій напрямній тіло зазнає сталого прискорення, напрямленого паралельно до напрямної, - через складову сили тяжіння, що діє на нього. Тому справджуються закони рівноприскореного руху.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
У цьому досліді учні мають кількісно дослідити відмінності між рівномірним і нерівномірним рухом. Зокрема, треба відмежувати середню швидкість від миттєвої .
Завдання
- Визначення середньої швидкості: вимірювання часу, потрібного експериментальному візку на певний відрізок, за допомогою двох світлових бар'єрів на початку і в кінці цього відрізка.
- Визначення миттєвої швидкості: вимірювання часу, за який шторка на експериментальному візку перекриває світловий бар'єр.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Прилад для радарного контролю
Оскільки повсякденні рухи здебільшого нерівномірні, важливо розрізняти так звану миттєву і середню швидкість. У дорожньому русі миттєві швидкості радарами загалом визначають як середні швидкості за дуже короткі проміжки часу. Що більший цей проміжок, то сильніше середня швидкість може відрізнятися від миттєвих швидкостей усередині нього.
У цьому досліді ти познайомишся з різницею між цими двома величинами, застосувавши два світлові бар'єри в різних режимах вимірювання.
Завдання
- Виміряй час, потрібний експериментальному візку на певний відрізок, за допомогою двох світлових бар'єрів на початку і в кінці цього відрізка. За виміряним часом між перекриттям одного і другого бар'єра та довжиною відрізка обчисли середню швидкість.
- Виміряй час, за який шторка на візку перекриває світловий бар'єр, і обчисли з нього миттєву швидкість.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Вимірювальний та експериментальний візок | 11060-00 | 1 | 2 | Затемнювальна шторка для вимірювального візка | 11060-10 | 1 | 3 | Утримувальний болт | 03949-00 | 1 | 4 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 3 | 5 | PHYWE Таймер 2-1 | 13607-99 | 1 | 6 | Вилкоподібний світловий бар'єр, компактний | 11207-20 | 2 | 7 | Перехідна пластина для вилкоподібних фотоворіт, компактних | 11207-22 | 2 | 8 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 2 | 9 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, жовтий, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-02 | 2 | 10 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 2 | 11 | Напрямна доріжка, l = 900 мм | 11606-00 | 1 |
|---|
Складання (1/3)
Щоб нахилити напрямну, вкрути її регулювальну ніжку до кінця вниз і постав на два складені один на одного прорізні тягарці по 50 г. Потім закріпи затемнювальну шторку на експериментальному візку за допомогою утримувального болта і навантаж візок прорізним тягарцем 50 г.
Складання (2/3)
Пригвинти дистанційні болти й перехідні пластини до вилкоподібних світлових бар'єрів так, щоб їх було зручно поставити біля напрямної, а шторка на візку проходила крізь кожен бар'єр, ні за що не зачіпаючись. З'єднай обидва бар'єри з вимірювачем часу. Повзунковий перемикач над полем «Start» переведи на вимірювачі часу в праве положення.
Складання (3/3)
Напрям руху експериментального візка
Постав візок так, щоб його кінець був урівень із кінцем напрямної. Перший світловий бар'єр постав так, щоб шторка на візку перекрила його якомога раніше після того, як візок відпустять.
Другий світловий бар'єр постав за 20 см від першого.
Виконання (1/2)
Напрям руху експериментального візка
- Постав поворотний перемикач на вимірювачі часу в третє положення зліва. Тоді прилад показує час, що минає між перекриттям першого і другого світлового бар'єра. У цьому досліді це час, за який візок проходить відрізок між обома бар'єрами.
- Перед кожним вимірюванням натискай на вимірювачі часу кнопку «Reset».
- Відпусти візок, не підштовхуючи його, і запиши в таблицю 1 у протоколі час , потрібний візку на відрізок . Повтори вимірювання для відрізків .
Виконання (2/2)
Прибирання першого світлового бар'єра
- Тепер прибери перший світловий бар'єр від напрямної так далеко, щоб шторка візка його не перекривала.
- Постав поворотний перемикач у друге положення зліва. Тоді прилад показує час затемнення - тривалість, протягом якої шторка перекриває світловий бар'єр.
- Повтори вимірювання для всіх положень другого світлового бар'єра з першої частини досліду. Щоразу починай вимірювання кнопкою «Reset» і пускай візок котитися напрямною вниз. Виміряні часи так само внось у таблицю 1 у протоколі.
Протокол
Таблиця 1
Внеси в таблицю обчислені значення часу руху і часу затемнення для відповідних відрізків . Потім обчисли середню швидкість і миттєву швидкість , де ширина шторки .
ds = 20 см: dt [с]:
ds = 20 см: vd [см/с]:
ds = 20 см: t [с]:
ds = 20 см: vm [см/с]:
ds = 30 см: dt [с]:
ds = 30 см: vd [см/с]:
ds = 30 см: t [с]:
ds = 30 см: vm [см/с]:
20
30
50
70
ds = 50 см: dt [с]:
ds = 50 см: vd [см/с]:
ds = 50 см: t [с]:
ds = 50 см: vm [см/с]:
ds = 70 см: dt [с]:
ds = 70 см: vd [см/с]:
ds = 70 см: t [с]:
ds = 70 см: vm [см/с]:
Завдання 1
Візьми аркуш паперу і побудуй на ньому графік. На цьому графіку відклади обидві швидкості і (вісь ) залежно від пройденого шляху (вісь ).
Накресли обидві криві на одному графіку.
Завдання 2
Експериментальний візок
Питання
Завдання 3
Перетягни слова на правильні місця. ____ v_m наприкінці шляху s завжди ____ за ____ v_d на тому самому шляху. Отже, уздовж шляху швидкість ____. Зайві: ____ (прикметник), ____ (іменник)
Завдання 4
Експериментальний візок
Питання