Закони рівноприскореного руху з таймером 2-1

Схема досліду

Прискорений рух трапляється в побуті всюди, де змінюється швидкість.

Приклад - автомобілі на дорозі: перед світлофором вони гальмують, а на зелене знову додають газу, тобто прискорюються.

Хто хоч раз летів літаком, знає відчуття потужного прискорення під час зльоту.

Ще сильніше прискорення відчувають астронавти під час старту ракети: щоб залишити Землю, воно має в кілька разів перевищувати прискорення вільного падіння.

Попередні знання

Учні мають знати, як обчислювати швидкість і як читати та будувати графіки залежності шляху від часу та швидкості від часу.

Принцип

На похилій площині на вимірювальний візок діє стала скочувальна сила, що виникає в полі тяжіння Землі й рівномірно прискорює візок. Прискорення означають як похідну за часом від швидкості , яка, своєю чергою, є похідною за часом від шляху .

Навчальна мета

У цьому досліді учні досліджують прискорення на прикладі рівноприскореного руху і подають закони руху у вигляді графіків. Учні мають навчитися визначати прискорення за графіком залежності швидкості від часу.

Завдання

1. Учні відпускають вимірювальний візок котитися похилою площиною і вимірюють час, потрібний візку на різні відрізки шляху.
2. Потім вони вимірюють час затінення заднього світлового бар'єра для різних кінцевих точок відрізка. З нього обчислюють миттєві швидкості.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Старт космічного човника

Ти вже знаєш, як вимірювати й обчислювати швидкість, і принаймні з побутової мови знаєш слово «прискорення».

Відчуття сильного прискорення тобі напевно знайоме з парку розваг або зі зльоту пасажирського літака. Але й гальмування - теж прискорення. А прискорення під час старту ракети має ще й тривало в кілька разів перевищувати прискорення вільного падіння.

У цьому досліді ти на похилій площині навчишся кількісно вимірювати прискорення візка.

1. Відпусти експериментальний візок котитися похилою площиною і виміряй від початкової точки час його руху на різних відрізках!
2. Потім виміряй час затінення світлового бар'єра в кінцевих точках відрізків і обчисли з нього за шириною затемнювальної шторки миттєві швидкості візка!

Кріплення вилкоподібного світлового бар'єра до перехідної пластини дистанційними болтами

Закріпи обидва вилкоподібні світлові бар'єри двома дистанційними болтами кожен на перехідних пластинах так, щоб бар'єри було зручно поставити у верхній частині напрямної доріжки.

Розташування світлового бар'єра

Постав перший світловий бар'єр приблизно на позначку 8,2 см мірної стрічки на напрямній доріжці (орієнтуйся на середину бар'єра). Коли вимірювальний візок стоїть у верхньому кінці доріжки, бар'єр має бути ще якраз не перекритий. За потреби трохи виправ його положення.

Тепер відрегулюй нахил доріжки подвійною муфтою так, щоб затемнювальна шторка візка якраз проходила під верхнім краєм бар'єра, ні за що не зачіпаючись.

Постав другий світловий бар'єр на нижче. Вимірювальний візок має котитися вниз, ні за що не зачіпаючись.

З'єднання світлових бар'єрів із приладом для вимірювання часу

З'єднай обидва світлові бар'єри з вимірювачем часу і постав на ньому перемикач над полем із написом «Start» у праве положення.

Постав поворотний перемикач у третє положення зліва. Тоді прилад показуватиме час, що минув між перекриттям першого і другого бар'єрів.

Схема досліду

• Присунь вимірювальний візок до верхнього кінця доріжки - візок має бути врівень із її краєм. Простеж, щоб світловий бар'єр був ще якраз не перекритий.
• Тепер натисни кнопку «Reset» на таймері 2-1, відпусти візок, не підштовхуючи його, і злови після того, як він мине другий світловий бар'єр.
• Запиши виміряне значення часу руху від перекриття першого бар'єра до другого на відрізку в таблицю 1 у протоколі.

Схема досліду

• Повтори вимірювання для відстаней другого бар'єра від першого 20 см, 30 см, 40 см, 50 см, 60 см, 70 см. Положення першого бар'єра при цьому лишається незмінним.
• Перед кожним запуском перевіряй, чи проходить пластина крізь другий бар'єр, ні за що не зачіпаючись, і за потреби зніми один дистанційний болт.
• І щоразу перед запуском стеж, щоб пусковий бар'єр перекривався тільки після того, як ти відпустиш візок.
• Усі виміряні значення теж записуй у таблицю 1.

Прибирання першого світлового бар'єра

• Прибери передній світловий бар'єр від доріжки так далеко, щоб пластина його більше не перекривала.
• Постав поворотний перемикач на таймері 2-1 у друге положення зліва. Тоді прилад показуватиме час затінення - тривалість, протягом якої пластина на візку перекриває світловий бар'єр.
• Тепер постав бар'єр, що лишився, на 2,5 см (половина ширини пластини) перед тими положеннями, у яких він стояв на початку першої серії вимірювань. Так зменшується похибка: у першій частині досліду час вимірювався за переднім краєм пластини, а тепер швидкість усереднюється по всій її ширині.

Прибирання першого світлового бар'єра

• Виміряй час , за який пластина завширшки проходить крізь світловий бар'єр, якщо шлях руху (з описаним вище зсувом положення бар'єра).
• Повтори дослід для тих положень бар'єра, у яких у першій серії стояв задній бар'єр, але не забувай щоразу зсувати положення на вгору по доріжці.
• Усі одержані результати теж записуй у таблицю 1.

Внеси в другу колонку час руху з першої частини досліду і обчисли його квадрати , які теж внеси в таблицю.

У четверту колонку внеси час затінення з другої частини досліду. За шириною пластини і часом затінення обчисли наближені миттєві швидкості і внеси їх в останню колонку.

10

20

30

40

50

60

70

Візьми аркуш паперу і побудуй на ньому графік. На цьому графіку відклади пройдений шлях і середню швидкість (вісь ) залежно від часу руху (вісь ).

Потім візьми ще один аркуш паперу і побудуй на ньому другий графік. На ньому відклади пройдений шлях (вісь ) залежно від квадрата часу руху (вісь ).

Схема досліду

Схема досліду

Обчисли за графіком залежності швидкості від часу нахил . Він дає прискорення, з яким візок розганяється на доріжці. Переведи прискорення в одиниці і введи числове значення!

.