Інформація для вчителів
Застосування
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.
Інша інформація для вчителів (1/2)
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 .
Інша інформація для вчителів (2/2)
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
- Учні відпускають вимірювальний візок котитися похилою площиною і вимірюють час, потрібний візку на різні відрізки шляху.
- Потім вони вимірюють час затінення заднього світлового бар'єра для різних кінцевих точок відрізка. З нього обчислюють миттєві швидкості.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
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.
Завдання
- Відпусти експериментальний візок котитися похилою площиною і виміряй від початкової точки час його руху на різних відрізках!
- Потім виміряй час затінення світлового бар'єра в кінцевих точках відрізків і обчисли з нього за шириною затемнювальної шторки миттєві швидкості візка!
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense - світловий бар'єр, 0 … ∞ с (Bluetooth) | 12909-00 | 1 |
| 2 | Напрямна доріжка, l = 900 мм | 11606-00 | 1 |
| 3 | Масштабна лінійка, l = 500 мм, самоклейна | 03005-00 | 2 |
| 4 | Вимірювальний та експериментальний візок | 11060-00 | 1 |
| 5 | Затемнювальна шторка для вимірювального візка | 11060-10 | 1 |
| 6 | Утримувальний болт | 03949-00 | 1 |
| 7 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 1 |
| 8 | Перехідна пластина для вилкоподібних фотоворіт, компактних | 11207-22 | 2 |
| 9 | Штативний стрижень, нерж. ст., з отвором, l=100 мм | 02036-01 | 1 |
| 10 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 |
| 11 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 12 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 13 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/5)
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 (2/5)
Візьми експериментальний візок, закріпи на ньому утримувальний болт і поклади зверху затемнювальну шторку та прорізний тягарець на 50 г. Потім закріпи на штативній основі коротший штативний стрижень, на ньому - подвійну муфту з поперечно розміщеним довшим стрижнем, і поклади на нього відповідний кінець напрямної доріжки.
Складання (3/5)
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.
Складання (4/5)
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.
Складання (5/5)
Вибір режиму вимірювання в measureAPP
Простеж, щоб світловий бар'єр, позначений "", був заднім, і постав його на нижче. Вимірювальний візок має котитися вниз, ні за що не зачіпаючись.
З'єднай обидва світлові бар'єри кабелем із джеком і увімкни їх.
Вибери світлові бар'єри в measureAPP у розділі «Сенсори», а в меню, що з'явиться, - «Час проходження».
Після цього вибери в measureAPP ще цифрове відображення виміряних значень.
Виконання (1/4)
Розташування вимірювального візка
- 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 запусти вимірювання, відпусти візок, не підштовхуючи його, і злови після того, як він мине другий світловий бар'єр.
- Моменти часу, коли візок пройшов світлові бар'єри після початку вимірювання, виводяться як результати вимірювання. Заверши вимірювання і обчисли час руху як різницю цих моментів, а одержане значення для відрізка запиши в таблицю 1 у протоколі.
Виконання (2/4)
Цифровий показ виміряних значень у measureAPP
- 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.
Виконання (3/4)
Вибір режиму вимірювання в measureAPP
- Прибери перший світловий бар'єр від доріжки так далеко, щоб пластина його не перекривала.
- У меню «Налаштування» натисни «Режим» і вибери «Затінення», щоб змінити режим роботи - тоді світлові бар'єри вимірюватимуть час затінення, з якого ти потім наближено обчислиш миттєву швидкість.
- 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.
Виконання (4/4)
Цифровий показ виміряних значень у measureAPP
- 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.
Протокол
Таблиця 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.
ds = 10 см: dt [с]:
ds = 10 см: dt^2 [с^2]:
ds = 10 см: t [с]:
ds = 10 см: vm [см/с]:
ds = 20 см: dt [с]:
ds = 20 см: dt^2 [с^2]:
ds = 20 см: t [с]:
ds = 20 см: vm [см/с]:
10
20
30
40
50
60
70
ds = 30 см: dt [с]:
ds = 30 см: dt^2 [с^2]:
ds = 30 см: t [с]:
ds = 30 см: vm [см/с]:
ds = 40 см: dt [с]:
ds = 40 см: dt^2 [с^2]:
ds = 40 см: t [с]:
ds = 40 см: vm [см/с]:
ds = 50 см: dt [с]:
ds = 50 см: dt^2 [с^2]:
ds = 50 см: t [с]:
ds = 50 см: vm [см/с]:
ds = 60 см: dt [с]:
ds = 60 см: dt^2 [с^2]:
ds = 60 см: t [с]:
ds = 60 см: vm [см/с]:
ds = 70 см: dt [с]:
ds = 70 см: dt^2 [с^2]:
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 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 ).
Завдання 2
Схема досліду
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Схема досліду
Питання
Завдання 5
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!
.
a [м/с^2]:
Схема досліду
Завдання 6
Питання
.
Завдання 7
Розподіли графіки правильно! Графік ____: транспортний засіб рухається прямолінійно і рівноприскорено. Графік ____: транспортний засіб стоїть нерухомо на місці. Графік ____: транспортний засіб рухається прямолінійно і рівномірно.
1
2
3