Изучение законов движения системы связанных тел

martinovbogdan

A great WordPress.com site

Методические особенности лабораторной работы «Изучение движения системы связанных тел» в курсе школьной физики

Мартынов Богдан Игоревич

Изучение механики требует от учеников уверенного владения основами математических знаний (алгебры, векторной математики, геометрии и пр.), и основная трудность для учеников представляется нам связанной с необходимостью комплексного применения математических и физических знаний. Ученики должны научиться применять стандартный алгоритм решения физических задач, уметь проводить измерения механических величин, обрабатывать их и интерпретировать полученные результаты. То есть изучение механики невозможно без использования экспериментального метода, который подразумевает и твёрдые знания основ физики и математики, и сформированные экспериментальные умения. Обучение физике в 10 классе обеспечит выполнение поставленных учебных целей только при условии осознанного выполнения программных лабораторных работ.

Если лабораторная работа проводится фронтально на уроке вместе с решением физических задач на данную тему, то учитель должен поставить урок так, чтобы после решения задач ученики не устали и были готовы к выполнению лабораторной работы. Ученики работают в группах по 2 или 4 человека. Записи в тетрадях ведутся каждым учеником. Измерения проводятся группой, а расчёты каждый ученик проводит самостоятельно.
Предварительная беседа учителя должна содержать основные моменты техники безопасности, особенности процесса измерения, а также план совместной работы учеников и критерии оценки готовой работы. В ходе работы учитель обеспечивает равномерность работы, помогая отставшим справиться с измерениями.
Крайне важен заключительный этап работы, когда ученики должны сделать выводы по работе. Формулировку выводов можно задать на дом, вместе с задачами на данную тему.

Данную лабораторную работу можно сделать экспериментальной задачей. Физический опыт проводится на демонстрационном столе, несколько учеников участвуют в проведении измерений вместе с учителем или самостоятельно. Все записывают полученные данные в тетради, самостоятельно проводят подсчеты. Потом всем классом обсуждаются и формулируются выводы по полученным результатам.
После проведения лабораторной работы учащиеся должны сделать вывод и удостовериться, что для всех движений тел справедливы законы Ньютона. ∑F ⃗=ma ⃗ — это короткая формула выражает один из фундаментальных законов природы, которому с удивительной точностью подчиняются движения как громадных небесных тел, так и мельчайших песчинок, гонимых ветром. С помощью этого закона можно рассчитывать движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля и сложнейшие траектории космических кораблей.
Изучая основы динамики, учащиеся должны овладеть ее основными понятиями и законами, научиться решать задачи и, что особенно важно, знать применение законов динамики в технике.

Литература:
Физика. Задачник 10-11 классы. Пособие для общеобразовательных учреждений, 17-е издание, стереотипное. Рымкевич А.П. Москва «Дрофа», 2013 г.
Каменецкий С.Е. Название: Теория и методика обучения физики в школе. Частные вопросы Издательство: М.: Академия, 2000г. 384с.

martinovbogdan.wordpress.com

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 5

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждения высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет

Лабораторной работе № 5

«Изучение законов движения системы связанных тел»

Выполнил ст.группы ГПсз-141

Инструменты и принадлежности.

Для проведения лабораторной работы нам понадобятся:

Экспериментальная установка, нить, масштабная рейка, груз, секундомер, штангенциркуль, стержень или диск.

Экспериментальная установка состоит из стойки с укрепленным на ней с помощью подшипника шкивом и столика, жестко связанного со шкивом. Шкив и столик имеют общую ось вращения. На шкив наматывается нить. Ко второму концу нити, перекинутой через блок, подвешивается груз массой m. Опускаясь с высоты h, груз приводит во вращательное движение шкив со столиком. В работе изучается движение системы связанных тел – груза и шкива.

Кинематические характеристики движения груза и шкива со столиком.

м/с

с

с

,

Физика лаб 1,2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева©

Ф И З И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы М Е ХА Н И К И

Лабораторный практикум К-303.1

по дисциплине œФизика• для технических специальностей и направлений

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 11 от 15.04.2014

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 280700.62 Протокол № 10 от 15.04.2014

Электронная копия находится в библиотеке КузГТУ

Методические рекомендации студентам …………………

Лабораторная работа № 1 œРасчет погрешностей резуль-

Лабораторная работа № 2 œИзучение законов движения

Лабораторная работа № 3 œИзучение поступательного и

вращательного движения с помощью маятника Обербека•…..

Лабораторная работа № 4 œПроверка уравнения динами-

ки вращательного движения•…………………………………… 22 Лабораторная работа № 5 œИзучение ударного взаимодействия твердых тел•…………………………………………. 29

Вопросы для самоподготовки……………………………. 34 Список рекомендуемой литературы……………………… 35

Методические рекомендации студентам

В лабораторный практикум К-303.1 включены лабораторные работы по разделу œФизические основы механики•, предусмотренные Государственным образовательным стандартом и рабочей программой дисциплины œФизика• для студентов технических специальностей и направлений.

При выполнении лабораторного практикума студент не только получает элементарные навыки проведения эксперимента, но и учится самостоятельно анализировать физические явления, сопоставлять выводы теории и экспериментальные результаты, выделять главное, понимать роль идеализации, рассчитывать погрешности измерений.

Рекомендации студентам по организации самостоятельной работы в учебных лабораториях включают следующие положения.

1. На каждое занятие согласно графику выполнения лабораторных работ студент приходит подготовленным. На самостоятельную работу студентам по учебному плану отводится 50 % от объема часов, отводимых для изучения дисциплины, в том числе на подготовку к выполнению каждой лабораторной работы около 4 часов.

2. Подготовка включает изучение содержания лабораторной работы, проработку теоретического материала по учебникам и учебным пособиям для самостоятельной работы, заготовку краткого конспекта отчета предстоящей работы. Конспект отчета содержит название и цель работы, рисунок установки, поясняющий идею метода, рабочие формулы и таблицы для занесения в них измеряемых и вычисляемых величин. Конспект отчета может быть выполнен как в рукописном, так и в электронном варианте.

3. Для выполнения работы необходимо получить допуск, объяснив суть используемого метода, устройство установки, порядок измерений, алгоритм вычислений искомых величин и их погрешностей, а также ожидаемый характер исследуемых зависимостей.

4. Результаты эксперимента и отчет, содержащий вывод о проделанной работе, подписываются преподавателем.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Расчет погрешностей результатов измерений

1. Цель работы: освоить методику расчета погрешностей прямых и косвенных измерений.

2. Приборы и принадлежности: микрометр, штангенциркуль, измеряемое тело.

3. Подготовка к работе: изучить по [2] Приложения, П. 3, данное методическое указание, ответить на вопросы для самоподготовки 1–4.

Для выполнения данной лабораторной работы студент должен: а) знать об измерениях и их погрешностях; б) уметь рассчитывать погрешности прямых и косвенных измерений; в) уметь пользоваться микрометром и штангенциркулем.

4. Выполнение работы

4.1. Виды погрешностей физических величин

Физический эксперимент сопровождается измерениями, при которых неизбежно возникают погрешности, вызывающие отклонение полученного результата от истинного значения измеряемой величины. Измерением называется сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения –

Различают измерения прямые (искомая величина определяется с помощью измерительного прибора) и косвенные (физическая величина вычисляется с помощью определенной формулы, в которую входят другие величины, предварительно определенные путем прямых измерений).

Погрешности подразделяют на три группы:

а) случайные погрешности , вызывающиеся многими причинами и непредсказуемо изменяющие свое значение и знак;

б) систематические погрешности , сохраняющие величину и знак от опыта к опыту. К ним относятся приборные или инструментальные погрешности;

в) инструментальные (приборные) погрешности – это такие погрешности, которые принадлежат данному средству измерений, и определяются половиной цены деления шкалы измерительного прибора.

4.2. Приборы для определения линейных размеров тел

Штангенциркуль (рис. 1) состоит из стальной линейки 1, на которой нанесены миллиметровые деления. Эта линейка имеет неподвижную ножку 2. Вторая ножка 3, имеющая зажимной винт 4, может перемещаться вдоль линейки 1. На обойме этой ножки нанесен нониус 5.

studfiles.net

Лабораторная работа 2 ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ. 1. Метод измерения и расчетные соотношения

Транскрипт

1 Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ Цель работы изучение динамики поступательного движения твердого тела. Экспериментальное определение коэффициента трения скольжения, расчет ускорения поступательного движения тела по наклонной плоскости. 1. Метод измерения и расчетные соотношения Изучение трения поверхностей твердых тел является чрезвычайно важной задачей: 90% машин выходят из строя вследствие износа деталей, а потери мощности на трение могут достигать 40%. Трение имеет молекулярно-механическую природу. С одной стороны, на площадках непосредственного контакта действуют силы Ван-дер-Ваальса, которые проявляются на расстояниях в десятки раз превышающих межатомное и повышаются с ростом температуры. Это взаимодействие объясняет молекулярную составляющую трения. С другой стороны, при движении тел будет происходить внедрение микронеровностей более твердого тела в поверхность менее твердого. Сопротивление деформированию поверхностного слоя обусловило механическую составляющую трения. Соотношение для силы трения скольжения Fтр = μn носит название закона Амонтона. Данный закон справедлив только для определенных нагрузочно-скоростных режимов и сочетаний трущихся материалов. Неожиданным следствием из этого закона является независимость силы трения от формы и размера поверхности номинального контакта тел. Это объясняется тем, что твердые тела контактируют не всей поверхностью, а отдельными пятнами (из-за шероховатости реальных поверхностей). Общая площадь таких пятен очень мала по сравнению с номинальной площадью и растет линейно с увеличением веса тела. В свою очередь сила трения пропорциональна фактической площади контакта. Коэффициент трения μ (отношение силы трения к нормальной реакции опоры) может находиться в широком диапазоне значений примерно 0,001 в легко нагруженных подшипниках качения до нескольких десятков для тщательно очищенных одноименных металлов, контактирующих в вакууме. При трении на воздухе коэффициент трения обычно меняется в пределах от 0,1 до 1. Коэффициент трения скольжения может быть определен на основе измерения предельного угла наклона плоскости α пред минимального угла, при котором брусок начнет скользить по наклонной плоскости. Под действием этих сил тяжести ( mg ), трения ( Fтр ) и нормальной реакции

2 опоры ( N ) брусок может покоиться или скользить по наклонной плоскости (см. рис.1). Если брусок находится в состоянии покоя, то mg + Fтр.пок + N = 0, (1) где F тр.пок сила трения покоя. В проекции на ось Х уравнение (.1) принимает вид mg sin α Fтр.пок = 0, () где α угол при основании Рис. 1. Брусок на наклонной плоскости наклонной плоскости. Если изменять угол α при основании наклонной плоскости, то при некотором значении угла α пред брусок начнет скользить. При этом сила трения покоя принимает свое максимальное значение, равное силе трения скольжения Fтр.пок.max = Fтр.cк В свою очередь модуль силы трения скольжения определяется выражением Fтр.ск = μn, где µ коэффициент трения скольжения, N сила нормальной реакции опоры. Скольжение бруска в соответствии с вторым законом Ньютона описывается уравнением ma = mg + N + F тр.ск, (3) которое в проекции на ось Y (рис. 1) представляется соотношением 0 = N mg cosα. В результате выражение для модуля силы трения скольжения принимает вид: Fтр.ск = μmg cosα. (4) На рис. представлена зависимость силы трения покоя F тр.пок и силы трения скольжения F тр.ск от угла α при основании наклонной плоскости.

3 Рис.. Зависимости F тр.пок и F тр.ск в функции от угла α При 0 α 1 к горизонту. Значение угла внесите в табл Проделайте 5 опытов по измерению времени движения τ груза массой m 1 согласно действиям, описанным в пунктах 3 7. Результаты измерения времени τ и координат y 1 и y занесите в табл. 4. Таблица 3 Результаты измерений по заданию при угле α 1 = опыта τ 1 τ 1, c y 1, мм y, мм h 1, мм Результаты измерений по заданию при угле α 1 = Таблица 4 опыта τ τ, c y 1, мм y, мм h, мм 4. Обработка результатов измерений По заданию По данным табл. рассчитайте средние значения α пред для брусков разной массы.. По средним значениям предельного угла наклона плоскости с помощью соотношения (.1) рассчитайте значения коэффициента трения скольжения. Результаты внесите в табл.. Сравните полученные результаты. 3. Проведите статистическую обработку данных, вычислив погрешность α = α + α. Здесь α пр — погрешность средств α пред : ( пр ) ( сл )

9 измерения (приборная погрешность), α сл — случайная погрешность. Значения погрешностей α пред выразите в радианах. 4. Рассчитайте абсолютную погрешность косвенного измерения α коэффициента трения по формуле: µ =. cos α 5.. Запишите окончательный результат для коэффициента трения в стандартном виде: µ = µ ± µ. По заданию. 1. По разности координат фотодатчиков рассчитайте расстояние h. Зная время движения груза τ и высоту h, рассчитайте ускорение по формуле (1).. По формуле (10) рассчитайте значение ускорения грузов. Сравните полученное значение со значением, определенным в пункте Проведите статистическую обработку результатов прямых измерений. Вычислите погрешность измерения времени движения грузов τ 1 и τ. 4. Вычислите погрешность косвенного измерения высот h 1 и h : пред ( ) ( ) 1 h= y + y. 5. Определите относительную погрешность косвенного измерения ускорения грузов по формуле: ( h) 4( ) δ a= δ + δτ, а затем и абсолютную погрешность. Окончательный ответ запишите в стандартном виде: a= a± a. 6. Рассчитайте значение абсолютной погрешности ускорения по формуле: a a a = α + µ α µ, значение Δμ возьмите из результатов задания Запишите окончательный результат измерения ускорения в стандартном виде: a= a± a. 8. Сравните значения ускорения грузов, вычисленные по формулам (10) и (1). 5. Контрольные вопросы 1. Сформулируйте определение силы трения покоя и силы трения скольжения. Как определяются величины этих сил?. Постройте график зависимости силы трения, действующей на груз, от угла при основании наклонной плоскости и объясните его.

10 3. Выведите расчетное соотношение для коэффициента трения скольжения (по заданию 1). 4. При каких допущениях проводится вывод теоретического соотношения для ускорения из опытов по скольжению бруска? 5. Выведите формулу для расчета абсолютной погрешности измерения коэффициента трения скольжения (по заданию 1). 6. Выведите формулу для расчета теоретического значения ускорения движения бруска и груза (массы грузов, угол наклона плоскости и коэффициент трения считайте заданными). 7. Какие предположения относительно блоков, через которые перекинута нить, сделаны в работе? Каким образом они использовались при выводе расчетных формул? 8. Сформулируйте законы Ньютона. При каких условиях они выполняются? Выведите формулу для расчета силы натяжения нити. 9. По результатам измерений вычислите работу силы трения при движении груза по наклонной плоскости. 10. Выведите выражение для расчета абсолютной погрешности косвенного измерения ускорения грузов (по заданию ). Рекомендуемая литература 1. Д.А. Иванов, И.В. Иванова, А.Н. Седов, А.В. Славов. Механика. Молекулярная физика и термодинамика: Конспект лекций/ Под ред. А.В. Кириченко. М.: Издательство МЭИ, с.. Д.В. Сивухин. Общий курс физики, т.1, Механика. М.: Наука, Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: в 5 кн. / И.В. Савельев. М.: Астрель: АСТ, Кн. 1.

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Лабораторная работа 2 ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ Цель работы изучение динамики поступательного движения твердого тела, экспериментальное определение

docplayer.ru

Изучение законов движения системы связанных тел

Работы физического практикума для классов с углубленным изучением физики

(для профильных классов)

Механика

  1. Измерение линейных размеров тел
  2. Измерение ускорения свободного падения тела
  3. Изучение движения тела, брошенного горизонтально
  4. Сложение сил, направленных под углом
  5. Изучение движения тела по окружности
  6. Исследование зависимости ускорения тела от его массы
  7. Изучение движения системы связанных тел
  8. Изучение закона сохранения импульса
  9. Исследование превращения потенциальной энергии упругой деформации в кинетическую энергию
  10. Расчеты и измерение тормозного пути
  11. Измерение момента инерции тела
  12. Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника
  13. Исследование колебаний груза на пружине
  14. Измерение длины звуковой волны и скорости звука
  15. Молекулярная физика

    1. Оценка размеров молекул
    2. Оценка средней скорости теплового движения молекул газа
    3. Изучение зависимости между давлением и объемом газа
    4. Исследование зависимости объема газа от температуры
    5. Исследование зависимости давления газа от температуры
    6. Проверка уравнения состояния газа
    7. Измерение атмосферного давления
    8. Расчет и измерение давления воздуха
    9. Измерение относительной влажности воздуха
    10. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
    11. Выращивание кристаллов
    12. Исследование тепловых свойств вещества
    13. Изучение работы холодильника
    14. Электродинамика

      1. Измерение электрического заряда электрона
      2. Измерение энергии электрического поля заряженного конденсатора
      3. Измерение электрического сопротивления проводников
      4. Измерение мощности электрического тока
      5. Определение температуры нити лампы накаливания
      6. Исследование зависимости электрического сопротивления терморезистора от температуры
      7. Измерение ЭДС источника электрического тока
      8. Градуировка термопары
      9. Исследование полупроводникового диода
      10. Изучение транзистора
      11. Изучение электронного осциллографа
      12. Измерение индукции магнитного поля Земли
      13. Определение индукции магнитного поля Земли по отклонению электрон­ного луча
      14. Определение индуктивности катушки
      15. Изучение действия электромагнитного реле
      16. Изучение машины постоянного тока

      Электромагнитные колебания и волны

      1. Изучение закона Ома для цепи переменного тока
      2. Определение добротности и волнового сопротивления контура
      3. Изучение работы трансформатора
      4. Изучение работы генератора трехфазного тока
      5. Изучение работы асинхронного двигателя
      6. Изучение процесса выпрямления переменного тока
      7. Изготовление и испытание модели магнитофона
      8. Определение длины электромагнитной волны
      9. Измерение скорости распространения электромагнитных волн
      10. Исследование работы радиопередатчика и прием его радиосигналов
      11. Измерение длины световой волны по наблюдению колец Ньютона
      12. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы
      13. Изучение модели телескопа
      14. Изучение модели микроскопа
      15. Изучение явления интерференции света
      16. Квантовая физика

        1. Исследование зависимости мощности излучения нити лампы накаливания от температуры
        2. Измерение работы выхода электрона
        3. Определение КПД солнечной батареи
        4. Определение эффективного сечения взаимодействия фотонов с молекула­ми флюоресцеина
        5. Изучение люминесцентной лампы
        6. Качественный спектральный анализ
        7. Наблюдение альфа-частиц с помощью камеры Вильсона
        8. Наблюдение альфа-частиц с помощью конвекционной камеры
        9. Изучение свойств ядерных излучений
        10. Определение периода полураспада естественных радиоактивных изотопов атмосферного воздуха
        11. По изданию «Физический практикум для классов с углубленным изучением физики 10-11 классы»

          под ред. Ю.И.Дика, О.Ф.Кабардина, изд 2-е переработанное и дополненное, М. «Просвещение», 2002

          polpoz.ru

Смотрите так же:

  • Юристы online Юридическая консультация юриста бесплатно онлайн Информация Описание: Юридическая консультация бесплатно онлайн, Консультация юриста бесплатно онлайн, юридическая помощь и бесплатные консультации от опытных юристов онлайн. ВНИМАНИЕ!1 […]
  • Правила chinese checkers Настольная игра китайские шашки (халма) Настольная игра "Китайские шашки" (или как ее еще называют халма) - стратегическая игра для 2-6 человек. Подготовка: Каждый игрок берёт фишки определённого цвета (6-10 шт.) и ставит их на один из […]
  • Правило басиста Правила ВСЕХ музыкантов рок-группы))))) Добавлено: 2009-08-04 11:33:23 Правила вокалиста: 1) Вокалист всегда тру и прав во всем; 2) Во всем виноват микрофон или барабанщик; 3) Вокалист тру, даже если не знает инструментов (ему это не […]
  • Закон 118-з Закон Нижегородской области от 5 сентября 2012 года №118-З "О внесении изменений в Закон Нижегородской области "Об обеспечении чистоты и порядка на территории Нижегородской области" Принят Законодательным Собранием 30 августа 2012 […]
  • Представление на пенсию бланк в рб Представление на пенсию бланк в рб 1. По трудовой книжке Дата заполнения трудовой книжки «__» _______ 19__ г. 2. Работа в колхозе 3. По другим документам ИТОГО стажа по другим документам ___________ лет __________ мес. ___________ дн. […]
  • Устная часть егэ пособия Effective Speaking. Устная часть ЕГЭ по английскому языку. 10-11 классы. (базовый и углубленный уровни) Вербицкая М.В. и др. М.: 20 1 6. - 112 с. + CD Пособие предназначено для подготовки учащихся 10-11 классов к устной части ЕГЭ по […]