9кл Изучение движения тела по наклонному желобу лабораторная работа

Физика
9 класс

Учитель КОНЮШЕНКО Т.Л.
СОСНОВСКАЯ СШ

Лабораторная работа № 3

ТЕМА: «Изучение движения тела, скатывающегося по наклонному желобу»

Цель работы:определить скорость шара,скатывающегося с наклонной плоскости.
Приборы и материалы: штатив, желоб, наклонная плоскость, линейка, секундомер.

Теоретическое обоснование  1 способ:

Закон сохранения энергии: 𝑚𝑚𝑔𝑔ℎ= 𝑚 𝑣 2 2 𝑚𝑚 𝑣 2 𝑣𝑣 𝑣 2 2 𝑣 2 𝑚 𝑣 2 2 2 𝑚 𝑣 2 2 + 𝐼 𝜔 2 2 𝐼𝐼 𝜔 2 𝜔𝜔 𝜔 2 2 𝜔 2 𝐼 𝜔 2 2 2 𝐼 𝜔 2 2
𝐼𝐼=0,4𝑚𝑚 𝑅 2 𝑅𝑅 𝑅 2 2 𝑅 2 - момент инерции шара.
h – высота над поверхностью стола в начальный момент времени.
𝜔𝜔= 𝑣 𝑟 𝑣𝑣 𝑣 𝑟 𝑟𝑟 𝑣 𝑟 - угловая скорость вращения шара.
r – радиус качения шарика (он не равен радиусу шара R из-за формы желоба).

Воспользовавшись рисунком можно получить следующую связь:
𝑟 2 𝑟𝑟 𝑟 2 2 𝑟 2 + 𝑟 2 𝑟𝑟 𝑟 2 2 𝑟 2 = 𝑅 2 𝑅𝑅 𝑅 2 2 𝑅 2 – теорема Пифагора.
𝑟𝑟= 𝑅 2 𝑅𝑅 𝑅 2 2 2 2 2 𝑅 2
Подставив в закон сохранения энергии, получим: 𝑚𝑚𝑔𝑔ℎ= 𝑚 𝑣 2 2 𝑚𝑚 𝑣 2 𝑣𝑣 𝑣 2 2 𝑣 2 𝑚 𝑣 2 2 2 𝑚 𝑣 2 2 + 0,4𝑚 𝑅 2 2 𝑣 2 2 𝑅 2 0,4𝑚𝑚 𝑅 2 𝑅𝑅 𝑅 2 2 𝑅 2 2 𝑣 2 𝑣𝑣 𝑣 2 2 𝑣 2 0,4𝑚 𝑅 2 2 𝑣 2 2 𝑅 2 2 𝑅 2 𝑅𝑅 𝑅 2 2 𝑅 2 0,4𝑚 𝑅 2 2 𝑣 2 2 𝑅 2 =0,9𝑚𝑚 𝑣 2 𝑣𝑣 𝑣 2 2 𝑣 2
𝑣𝑣= 𝑔ℎ 0,9 𝑔ℎ 0,9 𝑔ℎ 0,9 𝑔𝑔ℎ 𝑔ℎ 0,9 0,9 𝑔ℎ 0,9 𝑔ℎ 0,9

Теоретическое обоснование  2 способ:

При равноускоренном движении без начальной скорости имеем: 𝑙𝑙= 𝑎 𝑡 2 2 𝑎𝑎 𝑡 2 𝑡𝑡 𝑡 2 2 𝑡 2 𝑎 𝑡 2 2 2 𝑎 𝑡 2 2 и 𝑎𝑎= 𝑣 𝑡 𝑣𝑣 𝑣 𝑡 𝑡𝑡 𝑣 𝑡 ⇒𝑙𝑙= 𝑣 𝑡 2 2𝑡 𝑣𝑣 𝑡 2 𝑡𝑡 𝑡 2 2 𝑡 2 𝑣 𝑡 2 2𝑡 2𝑡𝑡 𝑣 𝑡 2 2𝑡 = 𝑣𝑡 2 𝑣𝑣𝑡𝑡 𝑣𝑡 2 2 𝑣𝑡 2
𝑣𝑣= 2𝑙 𝑡 2𝑙𝑙 2𝑙 𝑡 𝑡𝑡 2𝑙 𝑡

Ход работы:

Закрепите на штативе желоб. Измерьте высоту получившегося уклона h. Рассчитайте скорость
I способом.
2.Измерьте длину получившегося уклона l. Пустите шарик по желобу, измерив время его движения. Рассчитайте скорость II способом.
3.По результатам измерений заполните таблицу:

таблица результатов измерений

4.Расчет погрешностей:

Рассчитаем относительную погрешность (для второго способа):
𝜀 𝑣 𝜀𝜀 𝜀 𝑣 𝑣𝑣 𝜀 𝑣 = 𝜀 𝑙 𝜀𝜀 𝜀 𝑙 𝑙𝑙 𝜀 𝑙 + 𝜀 𝑡 𝜀𝜀 𝜀 𝑡 𝑡𝑡 𝜀 𝑡 = Δ𝑙 𝑙 Δ𝑙𝑙 Δ𝑙 𝑙 𝑙𝑙 Δ𝑙 𝑙 + Δ𝑡 𝑡 Δ𝑡𝑡 Δ𝑡 𝑡 𝑡𝑡 Δ𝑡 𝑡
Где: Δ𝑡𝑡= Δ инстр Δ Δ инстр инстр Δ инстр 𝑡𝑡+ Δ отсч Δ Δ отсч отсч Δ отсч 𝑡𝑡 - абсолютная погрешность измерения времени.
Δ инстр Δ Δ инстр инстр Δ инстр 𝑡𝑡=1с – абсолютная инструментальная погрешность измерения секундомера;
Δ отсч Δ Δ отсч отсч Δ отсч 𝑡𝑡= 1 2 1 1 2 2 1 2 Ц Д секундомера Д Д секундомера секундомера Д секундомера =0,1с – абсолютная погрешность отсчета.
Δ𝑙𝑙= Δ инстр Δ Δ инстр инстр Δ инстр 𝑙𝑙+ Δ отсч Δ Δ отсч отсч Δ отсч 𝑙𝑙
Δ инстр Δ Δ инстр инстр Δ инстр 𝑙𝑙=1мм – абсолютная инструментальная погрешность измерения линейки;
Δ отсч Δ Δ отсч отсч Δ отсч 𝑙𝑙= 1 2 1 1 2 2 1 2 Ц Д линейки Д Д линейки линейки Д линейки =0,5мм – абсолютная погрешность отсчета

2. Рассчитаем абсолютную погрешность измерений:
Δ𝑣𝑣= 𝜀 𝑣 𝜀𝜀 𝜀 𝑣 𝑣𝑣 𝜀 𝑣 ∙𝑣𝑣
Ответ: (𝑣𝑣±Δ𝑣𝑣), 𝜀 𝑣 𝜀𝜀 𝜀 𝑣 𝑣𝑣 𝜀 𝑣 .
Вывод:

Спасибо за работу