Измерение мгновенной скорости
методическая разработка по физике

Тема: Измерение мгновенной скорости.

Цель: Определить мгновенную скорость движения тела по наклонной плоскости при равноускоренном движении без начальной скорости.

Оборудование: трибометр (рейка с сантиметровыми делениями и брусок), электронный секундомер с автоматическим срабатыванием на прохождение бруска.

Теоретический материал

Скорость — векторная физическая величина, показывающая, какой путь проходит тело за единицу времени. 

Мгновенной называют скорость, которую имеет тело в данный момент времени. Мгновенная скорость вычисляется как отношение достаточно малого перемещения к интервалу времени, за который это перемещение произошло.

Ускорение – величина, характеризующая быстроту изменения скорости.

Равнопеременным называют движение, при котором за равные промежутки времени

материальная точка изменяет свою скорость на одну и ту же величину. Равнопеременное движение подразделяется на равноускоренное и равнозамедленное.

            Равноускоренным можно считать движение ракеты при запуске спутника, пули в стволе автомата, а также движение тела по наклонной поверхности.

Движение тела можно описать с помощью графика или формулы. Равноускоренное движение можно описать уравнением (1) S= S0+υ0t+at2 /2 (1),    где

S – перемещение тела, м

S0 – положение тела в начальный момент времени, м

υ0- скорость в начальный момент времени, м/с

а- ускорение тела, м/с2

t – время, с.

При условии, что начальная скорость тела и начальная координата равны нулю, ускорение тела можно рассчитать по формуле (2): а=2S/ t2 

При равнопеременном движении ускорение остается постоянным на всем участке движения. Зная ускорение, можно определить скорость тела в любой момент времени движения по формуле (3).

υ = υ0 + at

В ходе данной  работы мы проведём измерение мгновенной скорости при равноускоренном движении. Для создания равноускоренного движения  будем отпускать брусок с наклонной плоскости без начальной скорости. 

Можно брать разные наклонные плоскости и ставить их под различными углами к плоскости стола. Благодаря этому мы сможем получить хорошую статистику по определению мгновенной скорости тел при самых разных условиях.

Ход работы

1. С помощью штатива закрепите направляющую под таким углом, чтобы брусок без помех по ней соскальзывал.
   
2. Включите секундомер в соответствии с инструкцией.
3. Закрепите датчики на направляющей.
4. Попробуйте отпустить брусок и убедиться, что при движении мимо первого датчика секундомер включается, а при движении мимо второго датчика — выключается.
5. Расположите первый датчик так, чтобы он был чуть ниже пускового магнита бруска (это позволит рассматривать движение без начальной скорости)
6. Отпустите брусок. Запишите расстояние и время.
7. Повторите опыт ещё 2 раза. Запишите время движения.
8. По результатам трёх опытов рассчитайте среднее время движения бруска по формуле:        tср = (t1 + t2 + t3)/3
9. Рассчитайте ускорение бруска на этом участке по формуле:
                                                          a = 2S/ tср 2
10.  Рассчитайте мгновенную скорость в конце этого участка по формуле:
                                                           v = a · tср
11.  Заполните таблицу

12. Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение скорости.
2. Дайте определение мгновенной скорости.
3. Дайте определение ускорения.
4. Дайте определение  равнопеременного движения.
5. Приведите пример равноускоренного движения.
6. Запишите уравнение равноускоренного движения.
7. Запишите формулу для определения скорости тела в любой момент времени, при известном значении ускорения.