maksim2657

24.06.2022 11:13 •  Физика

Лабораторная работа №1 Исследование равноускоренного прямолинейного движения

Цель работы
Установить соотношение между перемещениями, совершаемыми телом за чередующиеся один за другим равные промежутки времени при равноускоренном прямолинейном движении из состояния покоя.
Оборудование
Жёлоб прямой, шарик, секундомер, стальной цилиндр (калориметрическое тело), рулетка, штатив.
Необходимые сведения

Объектом наблюдения является стальной шарик, скатывающийся по наклонному жёлобу. Экспериментальная установка для проведения работы показана на рисунке 4.

Рис. 4

Если шарик начинает движение из состояния покоя (υ0 = 0)и за первый интервал времени совершит перемещение s1, за следующий такой же интервал времени — s2, а затем s3 и т. д., то справедливо соотношение:

s1 : s2 : s3 : ... = 1: 3: 5: (1)

Соотношение перемещений (1) выполняется только при движении тела по прямой с постоянным ускорением, поэтому является признаком равноускоренного прямолинейного движения.

Справедливо и обратное утверждение. Если отношения перемещений, совершённых телом на соседних участках траектории при движении с постоянным ускорением, относятся как последовательный ряд нечётных чисел, то промежутки времени, за которые эти перемещения совершены, равны.

Рис. 5

Например, если перемещение sAB (pис. 5) совершено за время tAB, а перемещение sBC — за время tBC, причём sAB : sBC =1:3, то tAB = tBc и, следовательно,

tAC = 2tAB. (2)

Равенство (2) и проверяется в эксперименте.
Подготовка к работе

1. Докажите справедливость соотношения (1).

2. Укажите факторы, которые могут повлиять на значение относительной погрешности измерения времени в данном эксперименте. Предложите уменьшения их влияния.

3. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
Таблица для записи результатов измерений и вычислений
Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
tAB, с
tAС, с

Порядок выполнения работы

1. Закрепите жёлоб в наклонном положении, как показано на рисунке 4. Отрегулируйте наклон так, чтобы время скатывания шарика было как можно большим.

2. Поместите на нижний конец жёлоба цилиндр. Нанесите карандашом на жёлобе метку напротив того основания цилиндра, о которое ударится шарик, скатившись по жёлобу (на рис. 5 — метка С).

3. Поместите шарик и цилиндр на верхний конец жёлоба. Цилиндр должен располагаться ниже шарика. Нанесите карандашом на жёлобе метку напротив основания цилиндра, которого касается шарик (на рис. 5 — метка А).

4. Измерьте рулеткой расстояние L между метками А и С. Разделите полученное значение на четыре. Нанесите на жёлоб третью метку на расстоянии, равном L / 4 от верхней (на рис. 5 — метка В).

5. Удерживая одной рукой шарик возле метки A, другой рукой переместите цилиндр к метке В.

6. Отпустите шарик и одновременно включите секундомер. В момент удара шарика о цилиндр секундомер выключите и определите время tAB движения шарика на участке АВ.

7. Повторите опыт 8—10 раз, каждый раз измеряя и записывая значения времени tAB и tAC движения шарика.

8. Вычислите среднее время tAB ср и tAC cp движения шарика.

9. Запишите время tAB движения шарика с учётом погрешности измерения: tAB = tAB ср ± Δt.

10. Вычислите и запишите с учётом погрешности измерения значение величины 2tAB.

11. Запишите время tAC движения шарика с учётом погрешности измерения: tAC = tAC ср ± Δt.

12. Используя правило сравнения результатов, установите, перекрываются ли интервалы возможных значений величин 2tAB и tAC. Сделайте вывод о справедливости выражения (2).