Практическая работа "Определение мгновенной скорости тележки при скатывании с наклонной плоскости"
опыты и эксперименты по физике (7, 9 класс) на тему

Опыты по физике

с использованием нового учебного оборудования

(механика)

Пояснительная записка.

В работе представлена практическая работа «Определение мгновенной  скорости тележки при скатывании с наклонной плоскости». Работа может быть проведена фронтально при отсутствии демонстрационных приборов при изучении понятия «средняя скорость» в 7 или 9 классах.

Практическая работа

Определение мгновенной  скорости тележки при скатывании с наклонной плоскости.

Цель: 1. С помощью эксперимента сформировать понимание алгоритма определения  мгновенной скорости как предела измерения средней скорости за малый промежуток времени.

2. Определить мгновенную скорость тележки при скатывании с наклонной плоскости.

Оборудование: наклонная плоскость, штатив, тележка, 3 пары магнитных датчиков, электронный секундомер.

Описание устройства и принцип действия прибора.

Наклонная плоскость (1), используемая в работе, на верхней поверхности имеет желоб, по которому может перемещаться тележка (5) с грузами (4), и измерительную линейку для определения пройденного пути (или координаты тела). На боковой поверхности расположена магнитная лента  (7) для крепления датчиков.

Рис. 1.

В установке наклонная плоскость опирается на горизонтальный стержень, таким образом, чтобы начало измерительной шкалы ее линейки располагалось сверху. Стержень закрепляется в штативе (3) на высоте  12-15 см.

         Для регистрации промежутков времени в установке используется электронный секундомер, который включается  и выключается парой магнитных датчиков (2). Магнитные датчики устанавливаются на боковой магнитной ленте наклонной плоскости и  подключаются к секундомеру с помощью специального разъема. При подключении датчиков на секундомере появляются нули, разделенные точкой, которая отделяет доли секунды. Кнопка «пуск» в этой работе не используется, кнопка «сброс» используется для подготовки его к новым измерениям.

        Для определения мгновенной скорости тележки выбирается произвольная точка  на пути ее движения.

В данной работе на боковой магнитной полоске закрепляются 3 пары магнитных датчиков. Один из датчиков каждой пары устанавливается выше выбранной точки, три остальных датчика располагаются ниже в обратном порядке в соответствии с рисунком см. рис.2).

Тележка устанавливается на наклонную плоскость таким образом, чтобы  сторона с магнитом (6), была обращена к датчикам, и затем скатывается с нее.

Теоретические обоснования

Измерив расстояния, пройденные тележкой между соответствующими  парами датчиков, и время, затраченное на это, можно рассчитать среднюю скорость ее  

движения вблизи выбранной точки по формуле  Vn = Sn  / tn .

                  Какое из полученных значений наиболее точно отражает скорость тележки в выбранной  точке (т. е. мгновенную скорость)? Почему?  

Указания к работе

1. Соберите установку в соответствии с рисунком 2.

2. Перечертите в тетрадь данную ниже таблицу1.

3. Сделайте необходимые измерения и вычисления, занесите их в таблицу.

4. Какое из полученных значений наиболее точно отражает скорость тележки в выбранной  точке (т. е. мгновенную скорость)? Почему? Что называют мгновенной скоростью?

Дополнительное задание.

1. Соберите установку в соответствии с рисунком 3. ( 1 – штатив, 2 - наклонная плоскость, 3- магнитная лента, 4 тележка с грузами,  5,6- магнитные датчики).
2. Проведите необходимые измерения и запишите их в таблицу.
3. Определите мгновенную скорость в верхней и нижней части наклонной плоскости.

4. Убедитесь в том, что мгновенная скорость при скатывании с наклонной плоскости не одинакова, т. е. тело имеет ускорение.

    Рис. 2.