Урок 7. Ф10 Лабораторная работа 1
Исследование движения каретки по наклонной плоскости
Бригада
Цель исследования: измерить ускорение движения каретки по прямому наклонному желобу в различных точках. Определить вид движения.
Приборы и материалы: 2 компьютера, штатив, направляющая рейка, каретка с магнитом, две пары гирконовых датчиков, измерительный блок, поролоновая подставка.
Теоретическое обоснование работы:
Определение ускорения тела будем производить по формуле: где v1 и v2 мгновенные скорости тела в точках х1 и х2, измеренные в моменты времени t1 и t2, соответственно, ∆t - время, за которое каретка проходит расстояние между первой и второй парами датчиков. За ось Х выберем линейку, расположенную вдоль направляющей рейки. Мгновенные скорости определяются отношением малого расстояния между двумя датчиками к интервалу времени прохождения магнита каретки перед датчиками. Расстояние ∆х=4см. Расстояние между парами датчиков так же выбираем небольшим, 10-15 см, чтобы можно было говорить о мгновенном ускорении.
Эксперимент предполагает три серии опытов на трех участках наклонной плоскости. Если полученные три значения ускорения будут иметь общую область перекрытия интервалов погрешностей, ты мы сможем сделать вывод, что с учетом погрешности эксперимента данное движение можно считать равноускоренным.
|
|
|
Измерительная система после прохождения каретки перед двумя датчиками выдает три интервала времени: ∆t1 и ∆t2 – интервалы времени прохождения магнита каретки между первой и второй парами датчиков, и ∆t – интервал времени между прохождением магнита каретки от второго датчика первой пары датчиков до первого датчика второй пары датчиков. Время, за которое каретка проходит расстояние между первым датчиком первой пары и первым датчиком второй пары датчиков ∆t+∆t1. Знание этих трех интервалов дает возможность рассчитать ускорение на отрезке (х1,х2) по формуле: 
, которая получается из определения ускорения.
Ход работы:
1. Собираем установку, как показано на рисунке. Выбрав угол наклона рейки порядка 25-30º. Сначала располагаем датчики в верхней части наклонной рейки. (Для второй и третьей серии опытов перемещаем датчики ниже). Соединяем разъем датчиков с входом 1 «Измерительного блока». Измерительный блок соединяем с USB портом компьютера.
2. Загружаем файл «Таблица результатов» для автоматической обработки данных и расчета ускорения в программе Excel.
2. Включаем компьютер и загружаем программу «L-физика» с рабочего стола. Выбираем в меню «Механика», «Поступательное движение с постоянным ускорением», «Определение ускорения при равноускоренном движении». Дважды кликаем на «Определение ускорения».
3. Устанавливаем каретку на рейку и кликаем мышкой на «Пуск». После чего отпускаем каретку. (Сначала делаем пробные пуски, чтобы убедиться в работоспособности установки и правильности сборки.) После окончания измерения на экране монитора должны быть три числа ∆t1, ∆t, ∆t2.
4. Проводим 5 рабочих пусков каретки. После каждого пуска смотрим на данные, если не возникло случайной ошибки или сбоя оборудования, о открываем «Архив». Ищем папку «ор» на диске D: и сохраняем данные в файлах 1.xls, 2.xls, и так далее пока не проведем все 5 измерений.
5. После окончания серии измерений заходим на диск D: и поочередно открываем и закрываем файлы 1.xls, 2.xls, …., 5.xls. Эта операция переносит данные из этих файлов в таблицу файла «Таблица результатов». Зайдя в этот файл вы увидите найденное значение а=аср±Δа.
6. Значения рассчитаны по приведенным ниже формулам.
7. Заносим значения аср и ±Δа в Таблицу 1. Передвигаем датчики вниз по рейке и повторяем эксперимент, начиная с пункта 3.
Таблица 1.
Номер серии опытов | Координаты точек, см | ускорение, м/с2 | граница погрешности, м/с2 | |
х1= | х2= | |||
1 | ||||
2 | ||||
3 |
8. После окончания трех серий откладываем на числовой оси значение аср и интервал погрешностей ±Δа для всех трех серий. По результатам построения делаем вывод о виде движения.
Вывод: |
9. Набираем в окне любой папки ftp:\\fizika. Нажимаем правую кнопку мыши и в отрывшемся меню набираем « Войти как». В открывшемся окне набираем «Result», пароль оставляем пустым и нажимаем «Enter». Появляется папка «Результаты». Открываем ее, находим папку с номером нашей работы. Копируем файл Word «Урок 7 Ф10 Ф. И., Ф. И.» с лабораторной работой в эту папку.
10. Аккуратно разбираем установку, убираем приборы в стол, выключаем компьютер, и с чувствами исполненного долга и собственного достоинства покидаем класс.
