Физика (стр. 7 )

12. Поставьте фотодатчик так, чтобы луч света проходил рядом с поверхностью металлического цилиндра. Установите на «счетчике импульсов» режим работы с запуском от электромагнита и остановкой отсчета времени фотодатчиком. Измерьте время падения шарика несколько раз. Сравните полученное значение с измеренным ранее.

Контрольные вопросы и задания

1. Объясните, почему погрешности в этой работе случайные.

2. Объясните, почему площадь под кривой P (x) (формула

) равна 1.

3. Как нужно изменить число измерений для уменьшения погрешности измерений в 3 раза, в 10 раз?

4. Почему ускорение свободного падения зависит от географической широты?

5. Почему ускорение свободного падения не зависит от массы тела?

6. Чему равна площадь под полученной гистограммой? Объясните, почему.

Работа № 2. Определение плотности тел
правильной геометрической формы

Цели: 1) изучить устройство штангенциркуля, микрометра, технических весов и научиться ими пользоваться; 2) научиться оценивать величины систематических погрешностей измерений; 3) определить плотность тела правильной геометрической формы.

Плотность любого однородного тела численно равна массе, заключенной в единице объема

,

где – плотность тела, m – масса тела, V – объем тела.

Масса тела определяется путем сравнения с массой гирь на технических весах. Объем тела определяется геометрическими размерами (длина, ширина, радиус и т. д.), которые измеряются микрометром или штангенциркулем.

Порядок выполнения

Ознакомьтесь с устройством измерительных приборов, запишите их технические характеристики в таблицу.

Задание 1. Определение плотности тела цилиндрической формы.

1. Штангенциркулем измерьте диаметр D цилиндра в разных местах 5 раз. Найдите среднее арифметическое значение .

2. Штангенциркулем измерьте высоту h цилиндра в разных местах не менее 5 раз. Найдите среднее арифметическое значение высоты h.

3. Определите массу тела m, пользуясь техническими весами. Взвешивание повторите не менее 5 раз и найдите .

4. Найдите значение плотности цилиндра:

.

5. Выведите формулу для оценки погрешности измерения. Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 1.

Таблица 1

№ п/п	D				m
1
2
3
4
5

Задание 2. Определение плотности тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда.

1. Измерьте микрометром или штангенциркулем длину L, ширину и высоту тела в разных местах не менее 5 раз.

2. Найдите их средние значения: .

3. Определите не менее 5 раз массу тела , пользуясь техническими весами. Вычислите среднее значение .

4. Найдите среднее значение плотности тела: .

5. Выведите формулу для оценки погрешности измерений. Полученные данные измерений и вычислений занесите в табл. 2.

Таблица 2

№ п/п
1
2
3
4
5

Контрольные вопросы и задания

1. Объясните, почему в этой работе погрешности измерений систематические?

2. Расскажите об устройстве и назначении нониуса. Как определить точность нониуса?

3. Определите точность нониуса в следующих случаях:

а) длина 10 делений нониуса равна 9 делениям линейки; цена деления линейки 2 мм;

б) длина 20 делений нониуса равна 19 делениям линейки; цена деления линейки 1 мм.

4. Расскажите, как устроен штангенциркуль? Как устроен микрометр? Чему равна цена деления барабана? Как устроены технические весы? Каков порядок взвешивания на них?

5. Почему при взвешивании массы тел на левой и правой чашках весов массы считаются равными только в случае, если коромысло весов горизонтально? Кажется очевидным, что при равенстве масс на весах коромысло будет находиться в равновесии при любом его положении.

6. Есть ли разница между весом тела и силой тяжести, действующей на тело?

7. Зависит ли вес песочных часов от того, течет в них песок или нет?

8. Почему не производятся штангенциркули, имеющие точность измерений 0.01 мм или 0.001 мм?

Работа № 3. Исследование влияния силы трения скольжения

на движение тела по наклонной плоскости

Цели: 1) исследовать скольжение тела по наклонной плоскости; 2) определить коэффициент трения скольжения.

Оборудование: наклонная плоскость, электромагнит с источником питания, счетчик импульсов, фотодатчик, набор тел в форме параллелепипедов из различных материалов.

Описание установки. На стойке установки крепится рельс (рис. 1), который можно установить с заданным углом наклона к горизонту. В верхней части рельса закреплен электромагнит ЭМ, соединенный через источник питания ИП со счетчиком импульсов СИ. Фотодатчик устанавливается на втором конце рельса и соединяется со счетчиком импульсов. После отключения электромагнита «Счетчик импульсов» начинает отсчет времени и прекращает его при пересечении телом луча фотодатчика. Для изменения расстояния Х перемещают электромагнит (фотодатчик при проведении работы не перемещается). При использовании ручного секундомера измеряют время движения груза от электромагнита до отметки на рельсе.

Рис. 1

Порядок выполнения

1. Поместите тело на наклонную плоскость и, плавно увеличивая угол наклона рельса, определите угол , при котором тело начинает движение.

По формуле

(1)

определите коэффициент трения для трех исследуемых тел. Заполните табл. 1.

Таблица 1

№ п/п

2. Ознакомьтесь с описанием счетчика импульсов, настройте прибор для работы в режиме «время» с запуском от электромагнита.

3. Установите угол .

4. Закрепите фотодатчик ФД на рельс и измерьте расстояние Х от луча фотодатчика до тела (см. рис. 1). Изменяя расстояние Х, проведите измерение времени движения трех различных тел на этих расстояниях. Заполните табл. 2.

Таблица 2

Примечание 1. Величина ускорения вычисляется по формуле .