Вимірювання сили тяжіння

Схема досліду

У цьому досліді учні спостерігають, як поводиться динамометр, коли на нього діють сили від різних підвішених мас.

При цьому вони встановлюють, по-перше, що сила тяжіння підвішених мас зростає зі збільшенням маси, а по-друге, що дія сили оборотна. З результатів вимірювань вони роблять висновок, що сила тяжіння пропорційна до підвішеної маси; так вони вже в загальних рисах знайомляться із законом Гука.

Крім того, вони вчаться поводитися з динамометром, розуміють зв'язок між показаною силою і пропорційним видовженням гвинтової пружини й можуть застосувати ці знання в наступних дослідах.

Попередні знання

Принцип

• Важливо ввести поняття "маса" замість "вага", щоб уникнути плутанини із "силою тяжіння"
• Одиниця сили 1 Н має бути відома й застосовна
• Учні мають уміти описувати пропорційні залежності на прикладі закону Гука

У цьому досліді учні мають на власних вимірюваннях побачити пропорційність між силою тяжіння і підвішеними масами (закон Гука).

Крім того, вони мають повправлятися в поводженні з пружинними динамометрами та їх юстуванні.

Навчальна мета

• Сила тяжіння зростає пропорційно до збільшення маси
• Дія сили оборотна

Завдання

• Учні знайомляться з тим, як поводитися з динамометрами та як їх юстувати, і мають досить часу, щоб зрозуміти принцип дії.
• Учні вимірюють силу тяжіння для різних мас.
• Вони міркують, який зв'язок існує між масою і зчитаною силою.

• Перед виконанням слід звернути увагу учнів на те, що навантажений динамометр при знятті навантаження може різко смикнутися назад.

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

Як поводиться динамометр, коли до нього підвішують тягарці?

• Відюстуй динамометр і ознайомся з тим, як він працює.
• Підвісь тримач тягарців на динамометр, накладай один за одним прорізні тягарці й щоразу вимірюй силу тяжіння. Запиши свої результати вимірювань.
• Поміркуй, як змінюється сила тяжіння відносно підвішеної маси.

Динамометр

Підготовка:

У цьому досліді ти знайомишся з динамометром.

Він складається з корпуса з нанесеною шкалою ("показ"), рухомого гачка й червоної позначки.

Тримай динамометр міцно й потягни за рухомий гачок. Що сильніше ти тягнеш за гачок, то далі зміщується червона позначка. Вона показує тобі на шкалі, з якою силою ти тягнеш.

Силу подають в одиниці "ньютон", скорочено після числа пишуть просто "Н".

Рис. 1

Налаштування динамометра ("юстування"):

Перш ніж почати дослід, ти маєш налаштувати динамометр так, щоб він показував "0 Н", коли на нього не діє жодна сила.

Для цього тримай динамометр так, щоб рухомий гачок звисав донизу. Подивися, де перебуває червона позначка.

Щоб змістити позначку, викрути вгорі плоский гвинт трохи вище, як показано на рис. 1.

Тепер ти можеш повертати утримувальний гачок (рис. 2).

Роби це доти, доки червона позначка не вкаже точно на "0 Н".

Рис. 2

Після цього закрути плоский гвинт назад (рис. 3).

Так твоє юстування вже не зіб'ється.

Рис. 3

Візьми відюстований динамометр, тримай його за утримувальний гачок і підвісь на рухомий гачок ("вантажний гачок") тримач тягарців, як на рис. 4.

Рис. 4

• Спостерігай за шкалою динамометра. Чи змінилася вона через підвішений тримач тягарців?
• Запиши показане значення у свою рукописну таблицю.
• Тепер накладай на тримач тягарців один за одним по одному прорізному тягарцю, доки наприкінці всі тягарці не лежатимуть на тримачі.
• Щоразу зчитуй шкалу й записуй значення.