Загальна інформація
Застосування
Схема досліду
Візок багаторазово розганяють механічним пусковим пристроєм до сталої швидкості.
На різних відстанях визначають відповідний час руху візка, а потім знаходять середню швидкість.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з основними поняттями й термінологією класичних рівнянь руху.
Принцип
Досліджують властивості рівномірного прямолінійного руху.
Для цього спостерігають рівномірні прямолінійні рухи, а з результатів потім виводять фізичну залежність.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Якщо тіло виконує рівномірний рух, пройдений шлях зростає лінійно з плином часу.
Завдання
Визначення залежності «шлях - час» за кількома виміряними часами для різних пройдених відстаней.
Визначення й порівняння знайдених середніх швидкостей.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
З першого закону Ньютона випливає, що будь-яке тіло, на яке не діє сила, або перебуває в спокої, або рухається зі сталою швидкістю вздовж прямої.
Такий рух називають рівномірним прямолінійним рухом.
Оскільки швидкість лишається незмінною, для пройденого шляху за законом «швидкість - час» справджується:
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Роликова напрямна, алюміній, l = 1,5 м | 11305-00 | 1 | 2 | Вимірювальний візок, на сапфірових опорах | 11306-00 | 1 | 3 | Шторка для вимірювального візка демонстраційної роликової напрямної, b = 100 мм | 11308-00 | 1 | 4 | Голка зі штекером | 11202-06 | 1 | 5 | Пластилін, 10 брусків | 03935-03 | 1 | 6 | Утримувальний магніт зі штекером | 11202-14 | 1 | 7 | Трубка зі штекером | 11202-05 | 1 | 8 | Вилкоподібний світловий бар'єр, компактний | 11207-20 | 4 | 9 | Тримач для світлового бар'єра | 11307-00 | 4 | 10 | Вимірювач часу PHYWE 4 - 4 | 13604-99 | 1 | 11 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, жовтий, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-02 | 5 | 12 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 4 | 13 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 5 | 14 | Пусковий пристрій для роликової напрямної | 11309-00 | 1 | 15 | Кінцевий тримач для роликової напрямної | 11305-12 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання (1/6)
1.Щоб скомпенсувати незначні ефекти тертя, напрямну регулювальними гвинтами на ніжках трохи нахиляють - так, щоб візок саме ще не починав котитися праворуч.
2. На лівому кінці напрямної встановіть пусковий пристрій.
Зверніть увагу: щоб запустити візок із початковим імпульсом, пусковий пристрій треба встановити так, щоб штовхач надавав візкові поштовху.
Пусковий пристрій для поштовху
Складання (2/6)
Кінцевий тримач із пластиліном
3.У кінцевий тримач на правому кінці напрямної вставляють трубку, наповнену пластиліном, щоб зупиняти візок без різкого удару.
Складання (3/6)
Передня частина вимірювального візка
4.На вимірювальний візок ставлять утримувальний магніт зі штекером, голку зі штекером, а також шторку для вимірювального візка (b = 100 мм).
5. Масу візка можна змінювати за допомогою тягарців.
Складання (4/6)
6. Чотири вилкоподібні світлові бар'єри встановлюють тримачами на напрямній.
Відстані при цьому довільні, але їх варто розподілити по всій напрямній.
Установлення світлових бар'єрів
Складання (5/6)
Під'єднання світлових бар'єрів і пускового пристрою
7.Чотири вилкоподібні світлові бар'єри під'єднують по порядку зліва направо до гнізд у полях «1»–«4» вимірювача часу, як на рис. 6.
При цьому жовті гнізда бар'єрів з'єднують із жовтими гніздами приладу, червоні - з червоними, а сині гнізда бар'єрів - із білими гніздами вимірювача часу.
Складання (6/6)
Перевірка налаштувань
8. Пусковий пристрій слід з'єднати з двома гніздами «Start» вимірювача часу.
При цьому треба стежити за правильною полярністю.
Червоне гніздо пускового пристрою з'єднують із жовтим гніздом вимірювача часу.
9. Обидва повзункові перемикачі на вимірювачі часу для вибору фронту спрацювання переводять у праве положення «спадний фронт» ( ).
Виконання (1/3)
1. Вимірюють відстані від світлових бар'єрів до стартового положення візка.
При цьому слід зважати, що бар'єри перекриваються лише передньою кромкою шторки, встановленої на візку.
Для точного визначення відстаней можна діяти так:
Поставити візок у стартове положення і зчитати значення на мірній стрічці біля правого кінця візка.
Поставити візок у таке положення, у якому правий кінець шторки саме перекриває промінь вилкоподібного бар'єра i, і зчитати значення на мірній стрічці біля правого кінця візка.
- це шлях, який візок пройшов від старту до відповідного світлового бар'єра.
Виконання (2/3)
Перекриття світлового бар'єра
2. Вимірювальний візок дістає від пускового пристрою поштовх і рухається далі зі сталою швидкістю.
3.У режимі 2 ( ) визначають часи , потрібні для проходження шляхів від стартового положення до відповідного світлового бар'єра.
Виконання (3/3)
4. Часи знімають до п'яти повторень. Перед кожним виконанням треба натиснути кнопку «Reset», щоб скинути показання.
5. Щоб отримати більше точок вимірювання, тепер можна переставити світлові бар'єри й виконати ще одну серію, як описано вище.
Опрацювання результатів (1/2)
Візок проходить світлові бар'єри без гальмування й досягає кінцевого тримача з тією самою швидкістю, що мав на старті. Видно, що різниці часів руху пропорційні до відстаней між світловими бар'єрами.
Спостереження
Опрацювання результатів (2/2)
З п'яти вимірювань кожного з знаходять середні значення .
Для кожного шляху за формулою визначають середню швидкість і вносять до таблиці (див. таблицю 1). Виявляється, що середні швидкості для довільних відстаней у межах точності вимірювання сталі.
Таблиця 1
Зауваження
Дослід можна виконати швидше, якщо замість часу руху візка визначати час, за який шторка проходить повз відповідний світловий бар'єр. Для цього вимірювач часу вмикають у режимі 1 ( ).
Порівняння виміряних часів показує, що незалежно від положення бар'єрів візок щоразу витрачає на проходження той самий час, тобто рухається зі сталою швидкістю.
