Лабораторная работа № 5 «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести»
Цель работы: убедиться в том, что при движении тела по окружности под действием нескольких сил их равнодействующая равна произведению массы тела на ускорение: F = ma. Для этого используется конический маятник (рис. 178, а).
На прикрепленное к нити тело (им в работе является груз из
набора по механике) действуют сила тяжести F1 и сила упругости F2. Их равнодействующая равна
Сила F и сообщает грузу центростремительное ускорение
(r — радиус окружности, по которой движется груз, Т — период его обращения) .
Для нахождения периода удобно измерить время t определенного числа N оборотов. Тогда Т =
Модуль равнодействующей F сил F1 и F2 можно измерить, скомпенсировав ее силой упругости Fупр пружины динамометра так, как это показано на рисунке 178, б.
Согласно второму закону Ньютона,
При подстановке в
это равенство полученных в опыте значений F
Средства измерения: 1) линейка с миллиметровыми делениями; 2) часы с секундной стрелкой; 3) динамометр.
Материалы: 1) штатив с муфтой и кольцом; 2) прочная нить; 3) лист бумаги с начерченной окружностью радиусом 15 см; 4) груз из набора по механике.
Порядок выполнения работы
1. Нить длиной около 45 см привяжите к грузу и подвесьте к кольцу штатива.
2. Одному из учащихся взяться двумя пальцами за нить у точки подвеса и привести во вращение маятник.
3. Второму учащемуся измерить лентой радиус r окружности, по которой движется груз. (Окружность можно начертить заранее на бумаге и по этой окружности привести в движение маятник.)
4. Определите период Т обращения маятника при помощи, часов с секундной стрелкой.
Для этого учащийся, вращающий маятник, в такт с его оборотами произносит вслух: нуль, нуль и т. д. Второй учащийся с часами в руках, уловив по секундной стрелке удобный момент для начала отсчета, произносит: «нуль», после чего первый вслух считает число оборотов.
Отсчитав 30—40 оборотов, фиксирует промежуток времени t. Опыт повторяют пять раз.5. Рассчитайте среднее значение ускорения по формуле (1), учитывая, что с относительной погрешностью не более 0,015 можно считать π2 = 10.
6. Измерьте модуль равнодействующей F, уравновесив ее силой упругости пружины динамометра (см. рис. 178, б).
7. Результаты измерений занесите в таблицу:
Номер опыта |
t, с |
tср,с |
N |
m, кг |
r, м |
а, м/с2 |
Fупр, Н |
8. Сравните отношение
с единицей и сделайте вывод о погрешности экспериментальной проверки того, что центростремительное ускорение сообщает телу векторная сумма действующих на него сил.
Груз из набора по механике, подвешенный на закрепленную в верхней точке нить, движется в горизонтальной плоскости по окружности радиуса r под действием двух сил:
силы тяжести
и силы упругости N.
Равнодействующая этих двух сил F направлена горизонтально к центру окружности и сообщает грузу центростремительное ускорение.
Т — период обращения груза по окружности. Его можно вычислить подсчитав время, за которое груз совершает некоторое число полных оборотов
Центростремительное ускорение рассчитаем по формуле
Теперь, если взять динамометр и прикрепить его к грузу, как показано на рисунке, можно определить силу F (равнодействующую сил mg и N.
Если груз отклонен от вертикали на расстояние г, как и при движении по окружности, то сила F равна той силе, которая вызывала движение груза по окружности. Мы получаем возможность сравнить значение силы F , полученное путем прямого измерения и силы ma, рассчитанной по результатам косвенных измерений и
сравнить отношение
с единицей. Для того, чтобы радиус окружности, по которой движется груз, изменялся вследствие влияния сопротивления воздуха медленнее и изменение это незначительно влияло на измерения, следует выбирать его небольшим (порядок 0,05~0,1 м).
Выполнение работы
№ опыта |
t, с |
tср, с |
n |
m, кг |
r, м |
а, м/с2 |
F, H |
Вычисления
Оценка погрешностей. Точность измерения: линейка —
секундомер
динамометр
Подсчитаем погрешность определения периода (если считать, что число n определено точно):
Погрешность определения ускорения подсчитаем как:
Погрешность определения ma
(7%), то есть
С другой стороны, силу F мы измерили со следующей погрешностью:
Такая погрешность измерения, конечно, очень велика.
Измерения с такими погрешностями годны только для приблизительных оценок. Отсюда видно, что отклонение отношениеот единицы может быть существенным при использовании примененных нами способов измерения*.
1* Так что вам не следует смущаться, если в этой лабораторной работе отношение
будет отличным от единицы. Просто аккуратно оцените все погрешности измерений и сделайте соответствующий вывод.
Лабораторная работа по теме: «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести» ❤️
Цель урока: продолжить формирование умения вести наблюдения и ставить опыты, самостоятельно работать с книгой, определять центростремительное ускорение шарика – при его равномерном движении по окружности.
Ход урока
Организационный момент
Алгоритм выполнения лабораторной работы
— Формулируем самостоятельно цели опыта;
— Какие условия, необходимы для проведения опытов;
— Составляем план эксперимента;
— Выбираем нужные для опытов приборы и материалы
— Собираем
по рисунку установку для проведения опытов и создаем условия для выполнения эксперимента
— Выполняем необходимые измерения;
— Проводим наблюдения;
— Записываем результаты измерений и наблюдений
— Производим математические вычисления результатов измерений;
— Формулировка выводов и анализ полученных результатов
Цель лабораторной работы: определить значение центростремительного ускорения шарика при его движение по окружности.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, измерительная лента, циркуль, динамометр, весы с разновесами, шарик на нити, лист бумаги, линейка.
Выполнение лабораторной работы.
1. Определим массу шарика с точностью до 1 г.
2. Приведем груз во вращение по нарисованной окружности радиуса R= 15см= 0,15м. Измерим время Δt, за которое тело совершит 40 оборотов. Повторим опыт 3 раза.
3. Результаты занесем в таблицу:
1-ый опыт | 2-ой опыт | 3-ий опыт | Среднее | |
R (м) | ||||
Δt (c) | ||||
N |
Rчр= 1/3 (R1+ R2+ R3)
4. Вычислим период колебаний: T= Δt/ N
5. Вычислим центростремительное ускорение: a1 = 4π²R/T²
6. Определим высоту конуса h, для этого измерим длину нити от точки подвеса до центра шарика.
7. Вычислим модуль центростремительного ускорения по формуле; a₂= gR/h
8. Отклонив груз на такой же угол как при вращении, динамометром измерим действующую силу F и вычислим ускорение по формуле: a3 = F/m
9. Результаты занесем в таблицу.
R (м) | N | Δt (c) | h (м) | m (кг) | T (c) | а₁ (м/с²) | а₂ (м/с² | а₃ (м/с²) |
Вывод: сравнивая полученные три значения центростремительного ускорения, измеренные из кинематических и динамических соображений, убеждаемся, что они приблизительно равны.
Это подтверждает, во – первых, правильность наших измерений, во – вторых второй закон Ньютона.
Заключительная беседа по итогам лабораторной работы.
Домашнее задание: задачи из упр. 7 №3, №4, повторить «Краткие итоги главы»
Лабораторная работа изучение тела по окружности. Лабораторная работа. Изучение движения тела по окружности под действием силы упругости и силы тяжести. Движение тела под углом к горизонту
Упругости и тяжести
Цель работы
Определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности
Теоретическая часть работы
Эксперименты проводятся с коническим маятником: небольшой шарик, подвешенный на нити движется по окружности. При этом нить описывает конус (рис.1). На шарик действуют две силы: сила тяжести и сила упругости нити. Они создают центростремительное ускорение, направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
Для определения ускорения (a) нужно измерить радиус окружности (R) и период обращения шарика по окружности (T).
Центростремительное ускорение можно определить так же, используя законы динамики.
Согласно второму закону Ньютона, Запишем данное уравнение в проекциях на выбранные оси (рис.2):
Ох: ;
Oy: ;
Из уравнения в проекции на ось Ох выразим равнодействующую:
Из уравнения в проекции на ось Оу выразим силу упругости:
Тогда равнодействующая может быть выражена:
а отсюда ускорение: , где g=9,8 м/с 2
Следовательно, для определения ускорения необходимо измерить радиус окружности и длину нити.
Оборудование
Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, шарик на нити, лист бумаги с начерченной окружностью, часы с секундной стрелкой
Ход работы
1. Подвесить маятник к лапке штатива.
2. Измерить радиус окружности с точностью до 1мм. (R)
3. Штатив с маятником расположить так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.
4. Взять пальцами нить у точки подвеса, вращать маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.
6. Определить высоту конического маятника (h). Для этого измерить расстояние по вертикали от точки подвеса до центра шарика.
7. Найти модуль ускорения по формулам:
8. Вычислить погрешности.
Таблица Результаты измерений и вычислений
1. Период обращения: ; Т=
2. Центростремительное ускорение:
; а 1 =
; а 2 =
Среднее значение центростремительного ускорения:
; а ср =
3. Абсолютная погрешность:
∆а 1 =
∆а 2 =
4. Среднее значение абсолютной погрешности: ; Δа ср =
5. Относительная погрешность: ;
Вывод
Записать ответы на вопросы полными предложениями
1. Сформулируйте определение центростремительного ускорения. Запишите его и формулу для вычисления ускорения при движении по окружности.
2. Сформулируйте второй закон Ньютона. Запишите его формулу и формулировку.
3. Запишите определение и формулу для вычисления
силы тяжести.
4. Запишите определение и формулу для вычисления силы упругости.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5
Движение тела под углом к горизонту
Цель
Научиться определять высоту и дальность полета при движении тела с начальной скоростью, направленной под углом к горизонту.
Оборудование
Модель «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» в электронных таблицах
Теоретическая часть
Движение тел под углом к горизонту представляет сложное движение.
Движение под углом к горизонту можно разделить на две составляющие: равномерное движение по горизонтали (вдоль оси x) и одновременно равноускоренное, с ускорением свободного падения, по вертикали (вдоль оси y). Так движется лыжник при прыжке с трамплина, струя воды из брандспойта, артиллерийские снаряды, метательные снаряды
Уравнения движения s w:space=»720″/>»> и
На ось X: S=
Для определения высоты полета необходимо помнить, что в верхней точке подъема скорость тела равна 0. Тогда время подъема будет определено:
При падении проходит такое же время. Поэтому время движения определяется как
Тогда высота подъема определяется по формуле:
А дальность полета:
Наибольшая дальность полета наблюдается при движении под углом 45 0 к горизонту.
Ход работы
1. Запишите в рабочей тетради теоретическую часть работы и зарисуйте график.
2. Откройте файл «Движение под углом к горизонту.xls».
3. В ячейку В2 введите значение начальной скорости, 15 м/с, а в ячейку В4 – угол 15 градусов (в ячейки заносятся только числа, без единиц измерения).
4. Рассмотрите результат на графике. Измените значение скорости на 25 м/с. Сравните графики . Что изменилось?
5. Измените значения скорости на 25 м/с, а угла –35 градусов; 18 м/с, 55 градусов. Рассмотрите графики.
6. Выполните вычисления по формулам для значений скоростей и углов (по вариантам):
8. Проверьте ваши результаты, рассмотрите графики. Графики начертите в масштабе на отдельном листе формата А4
Таблица Значения синусов и косинусов некоторых углов
30 0 | 45 0 | 60 0 | |
Синус (Sin) | 0,5 | 0,71 | 0,87 |
Косинус (Cos) | 0,87 | 0,71 | 0,5 |
Вывод
Запишите ответы на вопросы полными предложениями
1. От каких величин зависит дальность полета тела, брошенного под углом к горизонту?
2. Приведите примеры движения тел под углом к горизонту.
3. Под каким углом к горизонту наблюдается наибольшая дальность полета тела под углом к горизонту?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6
3. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение промежутка времени t >, за который шарик совершает N = 10 оборотов.
4. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение периода вращение T > шарика.
5. По формуле (4) определите и занесите в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определите и занесите в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | N | t | T | a | ω | v |
1 | 10 | 12.13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12.2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11. 8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11.41 | — | — | — | — |
5 | 10 | 11.72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11.85 | 1.18 | 4.25 | 0.63 | 0.09 |
7. Вычислите максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения промежутка времени t .
8. Определите абсолютную систематическую погрешность промежутка времени t .
9. Вычислите абсолютную погрешность прямого измерения промежутка времени t .
10. Вычислите относительную погрешность прямого измерения промежутка времени.
11. Запишите результат прямого измерения промежутка времени в интервальной форме.
Ответьте на контрольные вопросы
1. Как изменится линейная скорость шарика при его равномерном вращательном движении относительно центра окружности?
Линейная скорость характеризуется направлением и величиной (модулем). Модуль — величина постоянная, а направление при таком движении способно изменяться.
2. Как доказать соотношение v = ωR ?
Так как v = 1/T, связь циклической частоты с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πR. Связь линейной скорости и угловой 2πR = VT, отсюда V = 2πr/T. (R — радиус описанной, r — радиус вписанной)
3. Как зависит период вращения T шарика от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше показатель периода.
Выводы: научился определять период вращения, модули, центростремительного ускорения, угловую и линейную скорости при равномерном вращении тела и рассчитывать абсолютную и относительную погрешности прямых измерений промежутка времени движения тела.
Суперзадание
Определите ускорение материальной точки при её равномерном вращении, если за Δt = 1 с она прошла 1/6 длины окружности, имея модуль линейной скорости v = 10 м/с.
Длина окружности:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
l = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус окружности:
r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Ускорение:
a = v2
/r
a = 1002
/10 = 10 м/c2
.
Лабораторная работа №4 по физике 9 класс (ответы) — Изучение движения тела по окружности
3. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение промежутка времени , за который шарик совершает N = 10 оборотов.
4. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение периода вращение шарика.
5. По формуле (4) определите и занесите в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определите и занесите в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | N | t | T | a | ω | v |
1 | 10 | 12.13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12.2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11.8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11. 41 | — | — | — | — |
5 | 10 | 11.72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11.85 | 1.18 | 4.25 | 0.63 | 0.09 |
7. Вычислите максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения промежутка времени t.
8. Определите абсолютную систематическую погрешность промежутка времени t.
9. Вычислите абсолютную погрешность прямого измерения промежутка времени t.
10. Вычислите относительную погрешность прямого измерения промежутка времени.
11. Запишите результат прямого измерения промежутка времени в интервальной форме.
Ответьте на контрольные вопросы
1. Как изменится линейная скорость шарика при его равномерном вращательном движении относительно центра окружности?
Линейная скорость характеризуется направлением и величиной (модулем). Модуль — величина постоянная, а направление при таком движении способно изменяться.
2. Как доказать соотношение v = ωR?
Так как v = 1/T, связь циклической частоты с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πR. Связь линейной скорости и угловой 2πR = VT, отсюда V = 2πr/T. (R — радиус описанной, r — радиус вписанной)
3. Как зависит период вращения T шарика от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше показатель периода.
Выводы: научился определять период вращения, модули, центростремительного ускорения, угловую и линейную скорости при равномерном вращении тела и рассчитывать абсолютную и относительную погрешности прямых измерений промежутка времени движения тела.
Суперзадание
Определите ускорение материальной точки при её равномерном вращении, если за Δt = 1 с она прошла 1/6 длины окружности, имея модуль линейной скорости v = 10 м/с.
Длина окружности:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
l = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус окружности:
r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Ускорение:
a = v 2 /r
a = 100 2 /10 = 10 м/c 2 .
Дата__________ ФИ_____________________________________ Класс 10_____
Лабораторная работа № 1 по теме:
«ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА ПО ОКРУЖНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ УПРУГОСТИ И ТЯЖЕСТИ».
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр
лабораторный, весы с разновесами, груз на нити, лист бумаги, линейка, пробка.
Теоретическая часть работы.
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиуса R. При этом нить АВ, к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести
и натяжение нити (рис. а). Они создают центростремительное ускорение , направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
.
Для определения ускорения надо измерить радиус окружности и период обращения шарика по окружности.
Центростремительное (нормальное) ускорение можно определить также, используя законы динамики.
Согласно второму закону Ньютона
. Разложим силу на составляющие и , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх.
Тогда второй закон Ньютона запишется следующим образом:
.
Направление координатных осей выберем так, как показано на рисунке б. В проекциях на ось О 1 у уравнение движения шарика примет вид: 0 = F 2 — mg. Отсюда F 2 = mg: составляющая уравновешивает силу тяжести
, действующую на шарик.
Запишем второй закон Ньютона в проекциях на ось О 1 х: ma n = F 1 . Отсюда
.
Модуль составляющей F 1 можно определить различными способами. Во-первых, это можно сделать из подобия треугольников ОАВ и FBF 1:
.
Отсюда
и
.
Во-вторых, модуль составляющей F 1 можно непосредственно измерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности (рис. в), и определяем показание динамометра. При этом сила упругости пружины уравновешивает составляющую .
Сопоставим все три выражения для а n:
,
,
и убедимся, что они близки между собой.
Ход работы.
1. Определите массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Шарик, подвешенный на нити, закрепите в лапке штатива, используя кусок пробки.
3 . Вычертите на листе бумаги окружность радиусом 20 см (R = 20 см = ________ м).
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.
5 . Взяв нить пальцами у точки подвеса, приведите маятник во вращательное движение
над листом бумаги так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает 50 полных оборотов (N = 50).
7. Рассчитайте период обращения маятника по формуле: T = t / N .
8 . Рассчитайте значение центростремительного ускорения по формуле (1):
=
9 . Определите высоту конического маятника (h ). Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.
10 . Рассчитайте значение центростремительное ускорение по формуле (2):
=
11. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль составляющей .
Затем вычисляем ускорение по формуле (3): =
12. Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу.
Радиус окружности R , м | Число оборотов N | t , с | Период обращения T = t / N | Высота маятника h , м | Масса шарика m , кг | Центр-ое ускорение м/с 2 | Центр-ое ускорение м/с 2 | Центр-ое ускорение м/с 2 |
13 . Сравните полученные три значения модуля центростремительного ускорения.
__________________________________________________________________________ ВЫВОД:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительно :
Найдите относительную и абсолютную погрешность косвенного измерения а ц (1) и (3):
Формула (1). ________ ; Δа ц = · а ц = ________;
Формула (3). _________; Δа ц = · а ц = _______.
Тема: Изучение движения тела по окружности.
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование:
- штатив с муфтой и лапкой;
- лента измерительная;
- циркуль;
- динамометр лабораторный;
- весы с разновесами;
- шарик на нити;
- кусочек пробки с отверстием;
- лист бумаги;
- линейка.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R . При этом нить АВ , к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести mg и натяжение нити F (смотри рис а ). Они создают центростремительное ускорение а n , направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
a n = ω 2 R = 4π 2 R/T 2
Для определения ускорения надо измерить радиус окружности R и период обращения шарика по окружности Т . Центростремительное (нормальное) ускорение можно определить также, используя законы динамики. Согласно второму закону Ньютона ma = mg + F . Разложим силу F на составляющие F 1 и F 2 , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх. Тогда второй закон Ньютона можно записать следующим образом:
ma = mg + F 1 + F 2 .
Направление координатных осей выберем так, как показано на рисунке б . В проекции на ось O 1 Y уравнение движения шарика примет вид: 0 = F 2 — mg . Отсюда F 2 = mg . Составляющая F 2 уравновешивает силу тяжести mg , действующую на шарик. Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось О 1 Х : ma n = F 1 . Отсюда а n = F 1 /m . Модуль составляющей F 1 можно определить различными способами. Во-первых, это можно сделать пользуясь подобием треугольников ОАВ и FBF 1 :
F 1 /R = mg/h
Отсюда F 1 = mgR/h и a n = gR/h .
Во-вторых, модуль составляющей F 1 можно непосредственно измерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности (рис. в ), и определяем показание динамометра. При этом сила упругости пружины уравновешивает составляющую F 1 . Сопоставим все три выражения для а n :
a n = 4π 2 R/T 2 , a n = gR/h, a n = F 1 /m
и убедимся, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, близки между собой.
В данной работе с наибольшей тщательностью следует измерять время. Для этого полезно отсчитывать возможно большее число N оборотов маятника, уменьшая тем самым относительную погрешность.
Взвешивать шарик с точностью, которую могут дать лабораторные весы, нет необходимости. Вполне достаточно взвешивать с точностью до 1 г. Высоту конуса и радиус окружности достаточно измерить с точностью до 1 см. При такой точности измерений относительные погрешности величин будут одного порядка.
Порядок выполнения работы.
1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить продеваем сквозь отверстие в пробке и зажимаем пробку в лапке штатива (смотри рис. в ).
3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает заданное число оборотов (к примеру, N = 50).
7. Определяем высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем h ~ l ).
8. Находим модуль центростремительного ускорения по формулам:
a n = 4π 2 R/T 2 и a n = gR/h
9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F 1 . Затем вычисляем ускорение по формуле а n = F 1 /m .
10. Результаты измерений заносим в таблицу.
№ опыта | R | N | Δt | T = Δt/N | h | m | a n = 4π 2 R/T 2 | a n = gR/h | a n = F 1 /m |
1 |
Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
Изучение движения тела по окружности вывод. Лабораторная работа. Изучение движения тела по окружности под действием силы упругости и силы тяжести. Время обращения, с
Мы знаем из учебника (стр.15-16), что при равномерном движении по окружности скорость частицы не меняется по величине. На самом же деле с физической точки зрения это движение ускоренное, так как направление скорости непрерывно меняется во времени. При этом скорость в каждой точке практически направлена по касательной (рис. 9 в учебнике на стр. 16). В этом случае ускорение характеризует быстроту изменения направления скорости. Оно все время направлено к центру окружности, по которой движется частица. По этой причине его принято называть центростремительным ускорением.
Это ускорение можно вычислить по формуле:
Быстроту движения тела по окружности характеризуют числом полных оборотов, совершаемых в единицу времени. Это число называется частотой вращения. Если тело делает v оборотов в секунду, то время, за которое совершается один оборот,
секунд. Это время называется периодом вращения
Чтобы вычислить скорость движения тела по окружности, надо путь, проходимый телом за один оборот, (он равен длине
окружности) поделить на период:
в этой работе мы
будем наблюдать за движением шарика, подвешенного на ните и движущегося по окружности.
Пример выполнения работы.
Тема: Изучение движения тела по окружности.
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование:
- штатив с муфтой и лапкой;
- лента измерительная;
- циркуль;
- динамометр лабораторный;
- весы с разновесами;
- шарик на нити;
- кусочек пробки с отверстием;
- лист бумаги;
- линейка.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R . При этом нить АВ , к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести mg и натяжение нити F (смотри рис а ). Они создают центростремительное ускорение а n , направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
a n = ω 2 R = 4π 2 R/T 2
Для определения ускорения надо измерить радиус окружности R и период обращения шарика по окружности Т . Центростремительное (нормальное) ускорение можно определить также, используя законы динамики. Согласно второму закону Ньютона ma = mg + F . Разложим силу F на составляющие F 1 и F 2 , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх. Тогда второй закон Ньютона можно записать следующим образом:
ma = mg + F 1 + F 2 .
Направление координатных осей выберем так, как показано на рисунке б . В проекции на ось O 1 Y уравнение движения шарика примет вид: 0 = F 2 — mg . Отсюда F 2 = mg . Составляющая F 2 уравновешивает силу тяжести mg , действующую на шарик. Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось О 1 Х : ma n = F 1 . Отсюда а n = F 1 /m . Модуль составляющей F 1 можно определить различными способами. Во-первых, это можно сделать пользуясь подобием треугольников ОАВ и FBF 1 :
F 1 /R = mg/h
Отсюда F 1 = mgR/h и a n = gR/h .
Во-вторых, модуль составляющей F 1 можно непосредственно измерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности (рис. в ), и определяем показание динамометра. При этом сила упругости пружины уравновешивает составляющую F 1 . Сопоставим все три выражения для а n :
a n = 4π 2 R/T 2 , a n = gR/h, a n = F 1 /m
и убедимся, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, близки между собой.
В данной работе с наибольшей тщательностью следует измерять время. Для этого полезно отсчитывать возможно большее число N оборотов маятника, уменьшая тем самым относительную погрешность.
Взвешивать шарик с точностью, которую могут дать лабораторные весы, нет необходимости. Вполне достаточно взвешивать с точностью до 1 г. Высоту конуса и радиус окружности достаточно измерить с точностью до 1 см. При такой точности измерений относительные погрешности величин будут одного порядка.
Порядок выполнения работы.
1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить продеваем сквозь отверстие в пробке и зажимаем пробку в лапке штатива (смотри рис. в ).
3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает заданное число оборотов (к примеру, N = 50).
7. Определяем высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем h ~ l ).
8. Находим модуль центростремительного ускорения по формулам:
a n = 4π 2 R/T 2 и a n = gR/h
9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F 1 . Затем вычисляем ускорение по формуле а n = F 1 /m .
10. Результаты измерений заносим в таблицу.
№ опыта | R | N | Δt | T = Δt/N | h | m | a n = 4π 2 R/T 2 | a n = gR/h | a n = F 1 /m |
1 |
Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
Цель работы
Определить центростремительное ускорение шарика при его равномерном движении по окружности.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R. При этом нить АВ, к которой прикреплён шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. Из кинематических соотношений следует, что аn = ω 2 R = 4π 2 R/T 2 .
На шарик действуют две силы: сила тяжести m и сила натяжения нити (рис. Л.2, а). Согласно второму закону Ньютона m = m + . Разложив силу на составляющие 1 и 2 , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх, второй закон Ньютона запишем следующим образом: m = m + 1 + 2 . Тогда можно записать: mа n = F 1 . Отсюда а n = F 1 /m.
Модуль составляющей F 1 можно определить, пользуясь подобием треугольников ОАВ и F 1 FB: F 1 /R = mg/h (|m| = | 2 |). Отсюда F 1 = mgR/h и a n = gR/h.
Сопоставим все три выражения для а n:
а n = 4 π 2 R/T 2 , а n =gR/h, а n = F 1 /m
и убедимся, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, примерно одинаковы.
Оборудование
Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, кусочек пробки с отверстием, лист бумаги, линейка.
Порядок выполнения работы
1. Определите массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить проденьте сквозь отверстие в пробке и зажмите пробку в лапке штатива (рис. Л.2, б).
3. Начертите на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником расположите так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращайте маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитайте время, за которое маятник совершает заданное число (например, в интервале от 30 до 60) оборотов.
7. Определите высоту конического маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем h ≈ l).
9. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль составляющей 1 .
Затем вычислите ускорение по формуле
Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
«Изучение движения тела по окружности под действием двух сил»
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование: 1. штатив с муфтой и лапкой;
2. лента измерительная;
3. циркуль;
4. динамометр лабораторный;
5. весы с разновесами;
6. шарик на нити;
7. кусочек пробки с отверстием;
8. лист бумаги;
9. линейка.
Порядок выполнения работы:
1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить продеваем сквозь отверстие и зажимаем пробку в лапке штатива (рис 1)
3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает, к примеру, N=50 оборотов. Рассчитываем период обращения T =
7. Определяем высоту конического маятника, Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.
8. Находим модуль нормального ускорения по формулам:
a n 1 = a n 2 =
a n 1 = a n 2 =
9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F
Затем вычисляем ускорение по формуле a n 3 = a n 3 =
10. Результаты измерений заносим в таблицу.
№ опыта | R м | N | ∆t c | Т c | h м | m кг | F Н | a n1 м/с 2 | a n 2 м/с 2 | a n 3 м/с 2 |
Рассчитайте относительную погрешность вычисленияa n 1 и запишите ответ в виде: a n 1 = a n 1ср ± ∆ a n 1ср a n 1 =
Сделайте вывод:
Контрольные вопросы:
1. К какому виду движения относится движение шарика на нити в лабораторной работе? Почему?
2. Сделайте чертёж в тетради и укажите правильно названия сил. Назовите точки приложения этих сил.
3. Какие законы механики выполняются при движении тела в этой работе? Изобразите графически силы и запишите правильно законы
4. Почему сила упругости F, измеренная в опыте, равна результирующей сил приложенных к телу? Назовите закон.
Упругости и тяжести
Цель работы
Определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности
Теоретическая часть работы
Эксперименты проводятся с коническим маятником: небольшой шарик, подвешенный на нити движется по окружности. При этом нить описывает конус (рис.1). На шарик действуют две силы: сила тяжести и сила упругости нити. Они создают центростремительное ускорение, направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
Для определения ускорения (a) нужно измерить радиус окружности (R) и период обращения шарика по окружности (T).
Центростремительное ускорение можно определить так же, используя законы динамики.
Согласно второму закону Ньютона, Запишем данное уравнение в проекциях на выбранные оси (рис.2):
Ох: ;
Oy: ;
Из уравнения в проекции на ось Ох выразим равнодействующую:
Из уравнения в проекции на ось Оу выразим силу упругости:
Тогда равнодействующая может быть выражена:
а отсюда ускорение: , где g=9,8 м/с 2
Следовательно, для определения ускорения необходимо измерить радиус окружности и длину нити.
Оборудование
Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, шарик на нити, лист бумаги с начерченной окружностью, часы с секундной стрелкой
Ход работы
1. Подвесить маятник к лапке штатива.
2. Измерить радиус окружности с точностью до 1мм. (R)
3. Штатив с маятником расположить так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.
4. Взять пальцами нить у точки подвеса, вращать маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.
6. Определить высоту конического маятника (h). Для этого измерить расстояние по вертикали от точки подвеса до центра шарика.
7. Найти модуль ускорения по формулам:
8. Вычислить погрешности.
Таблица Результаты измерений и вычислений
Вычисления
1. Период обращения: ; Т=
2. Центростремительное ускорение:
; а 1 =
; а 2 =
Среднее значение центростремительного ускорения:
; а ср =
3. Абсолютная погрешность:
∆а 1 =
∆а 2 =
4. Среднее значение абсолютной погрешности: ; Δа ср =
5. Относительная погрешность: ;
Вывод
Записать ответы на вопросы полными предложениями
1. Сформулируйте определение центростремительного ускорения. Запишите его и формулу для вычисления ускорения при движении по окружности.
2. Сформулируйте второй закон Ньютона. Запишите его формулу и формулировку.
3. Запишите определение и формулу для вычисления
силы тяжести.
4. Запишите определение и формулу для вычисления силы упругости.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5
Движение тела под углом к горизонту
Цель
Научиться определять высоту и дальность полета при движении тела с начальной скоростью, направленной под углом к горизонту.
Оборудование
Модель «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» в электронных таблицах
Теоретическая часть
Движение тел под углом к горизонту представляет сложное движение.
Движение под углом к горизонту можно разделить на две составляющие: равномерное движение по горизонтали (вдоль оси x) и одновременно равноускоренное, с ускорением свободного падения, по вертикали (вдоль оси y). Так движется лыжник при прыжке с трамплина, струя воды из брандспойта, артиллерийские снаряды, метательные снаряды
Уравнения движения s w:space=»720″/>»> и
запишем в проекциях на оси x и y:
На ось X: S=
Для определения высоты полета необходимо помнить, что в верхней точке подъема скорость тела равна 0. Тогда время подъема будет определено:
При падении проходит такое же время. Поэтому время движения определяется как
Тогда высота подъема определяется по формуле:
А дальность полета:
Наибольшая дальность полета наблюдается при движении под углом 45 0 к горизонту.
Ход работы
1. Запишите в рабочей тетради теоретическую часть работы и зарисуйте график.
2. Откройте файл «Движение под углом к горизонту.xls».
3. В ячейку В2 введите значение начальной скорости, 15 м/с, а в ячейку В4 – угол 15 градусов (в ячейки заносятся только числа, без единиц измерения).
4. Рассмотрите результат на графике. Измените значение скорости на 25 м/с. Сравните графики . Что изменилось?
5. Измените значения скорости на 25 м/с, а угла –35 градусов; 18 м/с, 55 градусов. Рассмотрите графики.
6. Выполните вычисления по формулам для значений скоростей и углов (по вариантам):
8. Проверьте ваши результаты, рассмотрите графики. Графики начертите в масштабе на отдельном листе формата А4
Таблица Значения синусов и косинусов некоторых углов
30 0 | 45 0 | 60 0 | |
Синус (Sin) | 0,5 | 0,71 | 0,87 |
Косинус (Cos) | 0,87 | 0,71 | 0,5 |
Вывод
Запишите ответы на вопросы полными предложениями
1. От каких величин зависит дальность полета тела, брошенного под углом к горизонту?
2. Приведите примеры движения тел под углом к горизонту.
3. Под каким углом к горизонту наблюдается наибольшая дальность полета тела под углом к горизонту?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6
1 изучение движения тела по окружности. Лабораторная работа. Изучение движения тела по окружности под действием силы упругости и силы тяжести. Время обращения, с
Тема: Изучение движения тела по окружности.
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование:
- штатив с муфтой и лапкой;
- лента измерительная;
- циркуль;
- динамометр лабораторный;
- весы с разновесами;
- шарик на нити;
- кусочек пробки с отверстием;
- лист бумаги;
- линейка.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R . При этом нить АВ , к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. На шарик действуют две силы: сила тяжести mg и натяжение нити F (смотри рис а ). Они создают центростремительное ускорение а n , направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
a n = ω 2 R = 4π 2 R/T 2
Для определения ускорения надо измерить радиус окружности R и период обращения шарика по окружности Т . Центростремительное (нормальное) ускорение можно определить также, используя законы динамики. Согласно второму закону Ньютона ma = mg + F . Разложим силу F на составляющие F 1 и F 2 , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх. Тогда второй закон Ньютона можно записать следующим образом:
ma = mg + F 1 + F 2 .
Направление координатных осей выберем так, как показано на рисунке б . В проекции на ось O 1 Y уравнение движения шарика примет вид: 0 = F 2 — mg . Отсюда F 2 = mg . Составляющая F 2 уравновешивает силу тяжести mg , действующую на шарик. Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось О 1 Х : ma n = F 1 . Отсюда а n = F 1 /m . Модуль составляющей F 1 можно определить различными способами. Во-первых, это можно сделать пользуясь подобием треугольников ОАВ и FBF 1 :
F 1 /R = mg/h
Отсюда F 1 = mgR/h и a n = gR/h .
Во-вторых, модуль составляющей F 1 можно непосредственно измерить динамометром. Для этого оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу R окружности (рис. в ), и определяем показание динамометра. При этом сила упругости пружины уравновешивает составляющую F 1 . Сопоставим все три выражения для а n :
a n = 4π 2 R/T 2 , a n = gR/h, a n = F 1 /m
и убедимся, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, близки между собой.
В данной работе с наибольшей тщательностью следует измерять время. Для этого полезно отсчитывать возможно большее число N оборотов маятника, уменьшая тем самым относительную погрешность.
Взвешивать шарик с точностью, которую могут дать лабораторные весы, нет необходимости. Вполне достаточно взвешивать с точностью до 1 г. Высоту конуса и радиус окружности достаточно измерить с точностью до 1 см. При такой точности измерений относительные погрешности величин будут одного порядка.
Порядок выполнения работы.
1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить продеваем сквозь отверстие в пробке и зажимаем пробку в лапке штатива (смотри рис. в ).
3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает заданное число оборотов (к примеру, N = 50).
7. Определяем высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем h ~ l ).
8. Находим модуль центростремительного ускорения по формулам:
a n = 4π 2 R/T 2 и a n = gR/h
9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F 1 . Затем вычисляем ускорение по формуле а n = F 1 /m .
10. Результаты измерений заносим в таблицу.
№ опыта | R | N | Δt | T = Δt/N | h | m | a n = 4π 2 R/T 2 | a n = gR/h | a n = F 1 /m |
1 |
Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
За 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №5
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».
Цель работы: убедиться в том, что при движении тела по окружности под действием нескольких сил их равнодействующая равна произведению массы тела на ускорение: F = ma . Для этого используется конический маятник (рис. 178, а).
На прикрепленное к нити тело (им в работе является груз из
набора по механике) действуют сила тяжести F 1 и сила упругости F 2 . Их равнодействующая равна
Сила F и сообщает грузу центростремительное ускорение
(r — радиус окружности, по которой движется груз, Т — период его обращения) .
Для нахождения периода удобно измерить время t определенного числа N оборотов. Тогда Т =
Модуль равнодействующей F сил F 1 и F 2 можно измерить, скомпенсировав ее силой упругости F упр пружины динамометра так, как это показано на рисунке 178, б.
Согласно второму закону Ньютона,
При подстановке в
это равенство полученных в опыте значений F ynp , m и а может оказаться, что левая часть этого равенства отличается от единицы. Это и позволяет оценить погрешность эксперимента.
Средства измерения: 1) линейка с миллиметровыми делениями; 2) часы с секундной стрелкой; 3) динамометр.
Материалы: 1) штатив с муфтой и кольцом; 2) прочная нить; 3) лист бумаги с начерченной окружностью радиусом 15 см; 4) груз из набора по механике.
Порядок выполнения работы
1. Нить длиной около 45 см привяжите к грузу и подвесьте к кольцу штатива.
2. Одному из учащихся взяться двумя пальцами за нить у точки подвеса и привести во вращение маятник.
3. Второму учащемуся измерить лентой радиус r окружности, по которой движется груз. (Окружность можно начертить заранее на бумаге и по этой окружности привести в движение маятник.)
4. Определите период Т обращения маятника при помощи, часов с секундной стрелкой.
Для этого учащийся, вращающий маятник, в такт с его оборотами произносит вслух: нуль, нуль и т. д. Второй учащийся с часами в руках, уловив по секундной стрелке удобный момент для начала отсчета, произносит: «нуль», после чего первый вслух считает число оборотов. Отсчитав 30-40 оборотов, фиксирует промежуток времени t. Опыт повторяют пять раз.
5. Рассчитайте среднее значение ускорения по формуле (1), учитывая, что с относительной погрешностью не более 0,015 можно считать π 2 = 10.
6. Измерьте модуль равнодействующей F, уравновесив ее силой упругости пружины динамометра (см. рис. 178, б).
7. Результаты измерений занесите в таблицу:
8. Сравните отношение
с единицей и сделайте вывод о погрешности экспериментальной проверки того, что центростремительное ускорение сообщает телу векторная сумма действующих на него сил.
Груз из набора по механике, подвешенный на закрепленную в верхней точке нить, движется в горизонтальной плоскости по окружности радиуса r под действием двух сил:
силы тяжести
и силы упругости N .
Равнодействующая этих двух сил F направлена горизонтально к центру окружности и сообщает грузу центростремительное ускорение.
Т — период обращения груза по окружности. Его можно вычислить подсчитав время, за которое груз совершает некоторое число полных оборотов
Центростремительное ускорение рассчитаем по формуле
Теперь, если взять динамометр и прикрепить его к грузу, как показано на рисунке, можно определить силу F (равнодействующую сил mg и N.
Если груз отклонен от вертикали на расстояние г, как и при движении по окружности, то сила F равна той силе, которая вызывала движение груза по окружности. Мы получаем возможность сравнить значение силы F , полученное путем прямого измерения и силы ma , рассчитанной по результатам косвенных измерений и
сравнить отношение
с единицей. Для того, чтобы радиус окружности, по которой движется груз, изменялся вследствие влияния сопротивления воздуха медленнее и изменение это незначительно влияло на измерения, следует выбирать его небольшим (порядок 0,05~0,1 м).
Выполнение работы
Вычисления
Оценка погрешностей. Точность измерения: линейка —
секундомер
динамометр
Подсчитаем погрешность определения периода (если считать, что число n определено точно):
Погрешность определения ускорения подсчитаем как:
Погрешность определения ma
(7%), то есть
С другой стороны, силу F мы измерили со следующей погрешностью:
Такая погрешность измерения, конечно, очень велика. Измерения с такими погрешностями годны только для приблизительных оценок. Отсюда видно, что отклонение отношение
от единицы может быть существенным при использовании примененных нами способов измерения * .
1 * Так что вам не следует смущаться, если в этой лабораторной работе отношение
будет отличным от единицы. Просто аккуратно оцените все погрешности измерений и сделайте соответствующий вывод.
.
I Подготовительный этап
На рисунке схематически показаны качели, известные под названием «гигантские шаги». Найдите центростремительную силу, радиус, ускорение и скорость обращения человека на качелях вокруг столба. Длина веревки равна 5 м, масса человека равна 70 кг. Столб и веревка при обращении образуют угол 300. Определите период, если частота обращения качелей равна 15 мин-1.
Подсказка: На тело, обращающееся по окружности, действуют сила тяжести и сила упругости веревки. Их равнодействующая сообщает телу центростремительное ускорение.
Результаты расчетов внесите в таблицу:
Время обращения, с
Число оборотов
Период обращения, с
Радиус обращения, м
Масса тела, кг
центростремительная сила, Н
скорость обращения, м/с
центростремительное ускорение, м/с2
II . Основной этап
Цель работы:
Приборы и материалы:
1. Перед опытом подвешивают на нити к лапке штатива груз, предварительно взвешенный на весах.
2. Под висящим грузом положите лист бумаги с начерченной на нем окружностью радиусом 15-20 см. Центр окружности расположите на отвесной линии, проходящей через точку подвеса маятника.
3. У точки подвеса нить берут двумя пальцами и аккуратно приводят маятник во вращательное движение , так чтобы радиус вращения маятника совпадал с радиусом нарисованной окружности.
4. Приведите маятник во вращение и подсчитывая число оборотов замерьте время, за которое эти обороты произошли.
5. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
6. Равнодействующая силы тяжести и силы упругости, найденная в ходе эксперимента, рассчитывается из параметров кругового движения груза.
С другой стороны, центростремительную силу можно определить из пропорции
Здесь масса и радиус уже известны из предыдущих измерений и, чтобы определить центробежную силу вторым способом надо измерить высоту точки подвеса над вращающимся шариком. Для этого оттягивают шарик на расстояние, равное радиусу вращения и измеряют расстояние по вертикали от шарика до точки подвеса.
7. Сравните результаты, полученные двумя разными способами и сделайте вывод.
III Контрольный этап
При отсутствии в домашних условиях весов цель работы и оборудование может быть изменено.
Цель работы: измерение линейной скорости и центростремительного ускорения при равномерном движении по окружности
Приборы и материалы:
1. Возьмите иголку с двойной ниткой длиной 20-30 см. Острие иголки воткните в ластик, маленькую луковицу или пластилиновый шарик. Вы получите маятник.
2. Поднимите свой маятник за свободный конец нити над листом бумаги, лежащим на столе, и приведите его в равномерное вращение по окружности, изображенной на листе бумаги. Измерьте радиус окружности, по которой движется маятник.
3. Добейтесь устойчивого вращения шарика по заданной траектории и по часам с секундной стрелкой зафиксируйте время для 30 оборотов маятника. По известным формулам рассчитайте модули линейной скорости и центростремительного ускорения.
4. Составьте для записи результатов таблицу и заполните ее.
Использованная литература:
1. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе . Пособие для учителей под редакцией. Изд. 2-е. — М., «Просвещение», 1974 г.
2. Шилов работы в школе и дома: механика.-М.: «Просвещение», 2007
Цель работы
Определить центростремительное ускорение шарика при его равномерном движении по окружности.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R. При этом нить АВ, к которой прикреплён шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. Из кинематических соотношений следует, что аn = ω 2 R = 4π 2 R/T 2 .
На шарик действуют две силы: сила тяжести m и сила натяжения нити (рис. Л.2, а). Согласно второму закону Ньютона m = m + . Разложив силу на составляющие 1 и 2 , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх, второй закон Ньютона запишем следующим образом: m = m + 1 + 2 . Тогда можно записать: mа n = F 1 . Отсюда а n = F 1 /m.
Модуль составляющей F 1 можно определить, пользуясь подобием треугольников ОАВ и F 1 FB: F 1 /R = mg/h (|m| = | 2 |). Отсюда F 1 = mgR/h и a n = gR/h.
Сопоставим все три выражения для а n:
а n = 4 π 2 R/T 2 , а n =gR/h, а n = F 1 /m
и убедимся, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, примерно одинаковы.
Оборудование
Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, кусочек пробки с отверстием, лист бумаги, линейка.
Порядок выполнения работы
1. Определите массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить проденьте сквозь отверстие в пробке и зажмите пробку в лапке штатива (рис. Л.2, б).
3. Начертите на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником расположите так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращайте маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитайте время, за которое маятник совершает заданное число (например, в интервале от 30 до 60) оборотов.
7. Определите высоту конического маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем h ≈ l).
9. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль составляющей 1 .
Затем вычислите ускорение по формуле
Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
«Изучение движения тела по окружности под действием двух сил»
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование: 1. штатив с муфтой и лапкой;
2. лента измерительная;
3. циркуль;
4. динамометр лабораторный;
5. весы с разновесами;
6. шарик на нити;
7. кусочек пробки с отверстием;
8. лист бумаги;
9. линейка.
Порядок выполнения работы:
1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить продеваем сквозь отверстие и зажимаем пробку в лапке штатива (рис 1)
3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает, к примеру, N=50 оборотов. Рассчитываем период обращения T =
7. Определяем высоту конического маятника, Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.
8. Находим модуль нормального ускорения по формулам:
a n 1 = a n 2 =
a n 1 = a n 2 =
9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F
Затем вычисляем ускорение по формуле a n 3 = a n 3 =
10. Результаты измерений заносим в таблицу.
№ опыта | R м | N | ∆t c | Т c | h м | m кг | F Н | a n1 м/с 2 | a n 2 м/с 2 | a n 3 м/с 2 |
Рассчитайте относительную погрешность вычисленияa n 1 и запишите ответ в виде: a n 1 = a n 1ср ± ∆ a n 1ср a n 1 =
Сделайте вывод:
Контрольные вопросы:
1. К какому виду движения относится движение шарика на нити в лабораторной работе? Почему?
2. Сделайте чертёж в тетради и укажите правильно названия сил. Назовите точки приложения этих сил.
3. Какие законы механики выполняются при движении тела в этой работе? Изобразите графически силы и запишите правильно законы
4. Почему сила упругости F, измеренная в опыте, равна результирующей сил приложенных к телу? Назовите закон.
Лабораторная работа. Изучение движения тел по окружности под действием сил тяжести и упругости
Лабораторная работа №1.
Изучение движения тел по окружности под действием силы тяжести и упругости.
Цель работы: определить центростремительное ускорение шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, лист бумаги, линейка, пробка.
Подготовительные вопросы:
1. Какие две силы действуют на конический маятник?
2. Равнодействующая этих сил сообщает маятнику…?
3. Модуль данного ускорения можно определить по формуле…?
4. Период вращения – это … ?
ХОД РАБОТЫ.
1. Определите массу шарика.
2. Шарик, подвешенный на нити, закрепите в лапке штатива.
3. Вычертите на листе бумаги окружность радиусом 20 см.
4. Штатив с маятником расположите так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, приведите маятник во вращательное движение над листом бумаги так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Измерьте время 20 полных оборотов маятника.
7. Рассчитайте период обращения маятника по формуле:T = tср./N
8. Рассчитайте значение центростремительного ускорения: а1 = 4π2R/ T2
9. Определите высоту маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.
10. Рассчитайте значение ускорения по формуле: а2 = g R/ h.
11. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль равнодействующей силы
12. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль равнодействующей силы, которая равна силе упругости при растяжении пружины.
13. Используя второй закон Ньютона, рассчитайте значение центростремительного ускорения: а3 = F/m.
14. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
15. Сделайте вывод по данным результатов опытов, сравнива1,а2,а3.
Выполнение работы
№ опыта | Число оборотов N | Радиус вращения R,м | Высота маятника h,м | Масса тела m,кг | Время обращения t,с | Время обращения tср., с | Период обращения Т,с | Равнодействующая сила F,Н | Ускорение а1,м/с2 | Ускорение а2,м/с2 | Ускорение а3,м/с2 |
1 | |||||||||||
2 | 20 | ||||||||||
3 |
Вычисления.
T = tср. /N =
а1 = 4π2R/ T2 =
а2 = g R/ h =
а3 = F/m =
Сравнение: а1 а2 а3
Вывод:
Контрольные вопросы.
1. Почему при выполнении работы определяли время, за которое совершается небольшое число оборотов?
2.Определите линейную скорость тела по результатам опытов.
Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/182217-laboratornaja-rabota-izuchenie-dvizhenija-tel
Лабораторная работа изучение движения тела по окружности. Лабораторная работа. Изучение движения тела по окружности под действием силы упругости и силы тяжести. центростремительная сила, Н
3. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение промежутка времени t >, за который шарик совершает N = 10 оборотов.
4. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение периода вращение T > шарика.
5. По формуле (4) определите и занесите в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определите и занесите в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | N | t | T | a | ω | v |
1 | 10 | 12.13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12.2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11.8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11.41 | — | — | — | — |
5 | 10 | 11.72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11.85 | 1.18 | 4.25 | 0.63 | 0.09 |
7. Вычислите максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения промежутка времени t .
8. Определите абсолютную систематическую погрешность промежутка времени t .
9. Вычислите абсолютную погрешность прямого измерения промежутка времени t .
10. Вычислите относительную погрешность прямого измерения промежутка времени.
11. Запишите результат прямого измерения промежутка времени в интервальной форме.
Ответьте на контрольные вопросы
1. Как изменится линейная скорость шарика при его равномерном вращательном движении относительно центра окружности?
Линейная скорость характеризуется направлением и величиной (модулем). Модуль — величина постоянная, а направление при таком движении способно изменяться.
2. Как доказать соотношение v = ωR ?
Так как v = 1/T, связь циклической частоты с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πR. Связь линейной скорости и угловой 2πR = VT, отсюда V = 2πr/T. (R — радиус описанной, r — радиус вписанной)
3. Как зависит период вращения T шарика от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше показатель периода.
Выводы: научился определять период вращения, модули, центростремительного ускорения, угловую и линейную скорости при равномерном вращении тела и рассчитывать абсолютную и относительную погрешности прямых измерений промежутка времени движения тела.
Суперзадание
Определите ускорение материальной точки при её равномерном вращении, если за Δt = 1 с она прошла 1/6 длины окружности, имея модуль линейной скорости v = 10 м/с.
Длина окружности:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
l = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус окружности:
r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Ускорение:
a = v2
/r
a = 1002
/10 = 10 м/c2
.
Лабораторная работа №4 по физике 9 класс (ответы) — Изучение движения тела по окружности
3. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение промежутка времени , за который шарик совершает N = 10 оборотов.
4. Рассчитайте и занесите в таблицу среднее значение периода вращение шарика.
5. По формуле (4) определите и занесите в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определите и занесите в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | N | t | T | a | ω | v |
1 | 10 | 12.13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12.2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11.8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11.41 | — | — | — | — |
5 | 10 | 11.72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11.85 | 1.18 | 4.25 | 0.63 | 0.09 |
7. Вычислите максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения промежутка времени t.
8. Определите абсолютную систематическую погрешность промежутка времени t.
9. Вычислите абсолютную погрешность прямого измерения промежутка времени t.
10. Вычислите относительную погрешность прямого измерения промежутка времени.
11. Запишите результат прямого измерения промежутка времени в интервальной форме.
Ответьте на контрольные вопросы
1. Как изменится линейная скорость шарика при его равномерном вращательном движении относительно центра окружности?
Линейная скорость характеризуется направлением и величиной (модулем). Модуль — величина постоянная, а направление при таком движении способно изменяться.
2. Как доказать соотношение v = ωR?
Так как v = 1/T, связь циклической частоты с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πR. Связь линейной скорости и угловой 2πR = VT, отсюда V = 2πr/T. (R — радиус описанной, r — радиус вписанной)
3. Как зависит период вращения T шарика от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше показатель периода.
Выводы: научился определять период вращения, модули, центростремительного ускорения, угловую и линейную скорости при равномерном вращении тела и рассчитывать абсолютную и относительную погрешности прямых измерений промежутка времени движения тела.
Суперзадание
Определите ускорение материальной точки при её равномерном вращении, если за Δt = 1 с она прошла 1/6 длины окружности, имея модуль линейной скорости v = 10 м/с.
Длина окружности:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
l = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус окружности:
r = l/2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Ускорение:
a = v 2 /r
a = 100 2 /10 = 10 м/c 2 .
Цель работы
Определить центростремительное ускорение шарика при его равномерном движении по окружности.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Небольшой шарик движется по окружности радиусом R. При этом нить АВ, к которой прикреплён шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. Из кинематических соотношений следует, что аn = ω 2 R = 4π 2 R/T 2 .
На шарик действуют две силы: сила тяжести m и сила натяжения нити (рис. Л.2, а). Согласно второму закону Ньютона m = m + . Разложив силу на составляющие 1 и 2 , направленные по радиусу к центру окружности и по вертикали вверх, второй закон Ньютона запишем следующим образом: m = m + 1 + 2 . Тогда можно записать: mа n = F 1 . Отсюда а n = F 1 /m.
Модуль составляющей F 1 можно определить, пользуясь подобием треугольников ОАВ и F 1 FB: F 1 /R = mg/h (|m| = | 2 |). Отсюда F 1 = mgR/h и a n = gR/h.
Сопоставим все три выражения для а n:
а n = 4 π 2 R/T 2 , а n =gR/h, а n = F 1 /m
и убедимся, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, примерно одинаковы.
Оборудование
Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, циркуль, динамометр лабораторный, весы с разновесами, шарик на нити, кусочек пробки с отверстием, лист бумаги, линейка.
Порядок выполнения работы
1. Определите массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить проденьте сквозь отверстие в пробке и зажмите пробку в лапке штатива (рис. Л.2, б).
3. Начертите на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником расположите так, чтобы продолжение нити проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращайте маятник так, чтобы шарик описывал такую же окружность, как и начерченная на бумаге.
6. Отсчитайте время, за которое маятник совершает заданное число (например, в интервале от 30 до 60) оборотов.
7. Определите высоту конического маятника. Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса (считаем h ≈ l).
9. Оттяните горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль составляющей 1 .
Затем вычислите ускорение по формуле
Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
«Изучение движения тела по окружности под действием двух сил»
Цель работы: определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности.
Оборудование: 1. штатив с муфтой и лапкой;
2. лента измерительная;
3. циркуль;
4. динамометр лабораторный;
5. весы с разновесами;
6. шарик на нити;
7. кусочек пробки с отверстием;
8. лист бумаги;
9. линейка.
Порядок выполнения работы:
1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.
2. Нить продеваем сквозь отверстие и зажимаем пробку в лапке штатива (рис 1)
3. Вычерчиваем на листе бумаги окружность, радиус которой около 20 см. Измеряем радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником располагаем так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.
5. Взяв нить пальцами у точки подвеса, вращаем маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.
6. Отсчитываем время, за которое маятник совершает, к примеру, N=50 оборотов. Рассчитываем период обращения T =
7. Определяем высоту конического маятника, Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарика до точки подвеса.
8. Находим модуль нормального ускорения по формулам:
a n 1 = a n 2 =
a n 1 = a n 2 =
9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамометром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей F
Затем вычисляем ускорение по формуле a n 3 = a n 3 =
10. Результаты измерений заносим в таблицу.
№ опыта | R м | N | ∆t c | Т c | h м | m кг | F Н | a n1 м/с 2 | a n 2 м/с 2 | a n 3 м/с 2 |
Рассчитайте относительную погрешность вычисленияa n 1 и запишите ответ в виде: a n 1 = a n 1ср ± ∆ a n 1ср a n 1 =
Сделайте вывод:
Контрольные вопросы:
1. К какому виду движения относится движение шарика на нити в лабораторной работе? Почему?
2. Сделайте чертёж в тетради и укажите правильно названия сил. Назовите точки приложения этих сил.
3. Какие законы механики выполняются при движении тела в этой работе? Изобразите графически силы и запишите правильно законы
4. Почему сила упругости F, измеренная в опыте, равна результирующей сил приложенных к телу? Назовите закон.
.
I Подготовительный этап
На рисунке схематически показаны качели, известные под названием «гигантские шаги». Найдите центростремительную силу, радиус, ускорение и скорость обращения человека на качелях вокруг столба. Длина веревки равна 5 м, масса человека равна 70 кг. Столб и веревка при обращении образуют угол 300. Определите период, если частота обращения качелей равна 15 мин-1.
Подсказка: На тело, обращающееся по окружности, действуют сила тяжести и сила упругости веревки. Их равнодействующая сообщает телу центростремительное ускорение.
Результаты расчетов внесите в таблицу:
Время обращения, с
Число оборотов
Период обращения, с
Радиус обращения, м
Масса тела, кг
центростремительная сила, Н
скорость обращения, м/с
центростремительное ускорение, м/с2
II . Основной этап
Цель работы:
Приборы и материалы:
1. Перед опытом подвешивают на нити к лапке штатива груз, предварительно взвешенный на весах.
2. Под висящим грузом положите лист бумаги с начерченной на нем окружностью радиусом 15-20 см. Центр окружности расположите на отвесной линии, проходящей через точку подвеса маятника.
3. У точки подвеса нить берут двумя пальцами и аккуратно приводят маятник во вращательное движение , так чтобы радиус вращения маятника совпадал с радиусом нарисованной окружности.
4. Приведите маятник во вращение и подсчитывая число оборотов замерьте время, за которое эти обороты произошли.
5. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
6. Равнодействующая силы тяжести и силы упругости, найденная в ходе эксперимента, рассчитывается из параметров кругового движения груза.
С другой стороны, центростремительную силу можно определить из пропорции
Здесь масса и радиус уже известны из предыдущих измерений и, чтобы определить центробежную силу вторым способом надо измерить высоту точки подвеса над вращающимся шариком. Для этого оттягивают шарик на расстояние, равное радиусу вращения и измеряют расстояние по вертикали от шарика до точки подвеса.
7. Сравните результаты, полученные двумя разными способами и сделайте вывод.
III Контрольный этап
При отсутствии в домашних условиях весов цель работы и оборудование может быть изменено.
Цель работы: измерение линейной скорости и центростремительного ускорения при равномерном движении по окружности
Приборы и материалы:
1. Возьмите иголку с двойной ниткой длиной 20-30 см. Острие иголки воткните в ластик, маленькую луковицу или пластилиновый шарик. Вы получите маятник.
2. Поднимите свой маятник за свободный конец нити над листом бумаги, лежащим на столе, и приведите его в равномерное вращение по окружности, изображенной на листе бумаги. Измерьте радиус окружности, по которой движется маятник.
3. Добейтесь устойчивого вращения шарика по заданной траектории и по часам с секундной стрелкой зафиксируйте время для 30 оборотов маятника. По известным формулам рассчитайте модули линейной скорости и центростремительного ускорения.
4. Составьте для записи результатов таблицу и заполните ее.
Использованная литература:
1. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе . Пособие для учителей под редакцией. Изд. 2-е. — М., «Просвещение», 1974 г.
2. Шилов работы в школе и дома: механика.-М.: «Просвещение», 2007
Веб-сайт класса физики
Равномерное круговое движение
Равномерное круговое движение можно описать как движение объекта по кругу с постоянной скоростью. Когда объект движется по кругу, он постоянно меняет свое направление. Во всех случаях объект движется по касательной к окружности. Поскольку направление вектора скорости совпадает с направлением движения объекта, вектор скорости также направлен по касательной к окружности.Анимация справа изображает это с помощью векторной стрелки.
Объект, движущийся по кругу, ускоряется. Ускоряющиеся объекты — это объекты, которые изменяют свою скорость — либо скорость (то есть величину вектора скорости), либо направление. Объект, совершающий равномерное круговое движение, движется с постоянной скоростью. Тем не менее, он ускоряется из-за изменения направления. Направление ускорения внутрь. Анимация справа изображает это с помощью векторной стрелки.
Последней характеристикой движения объекта, совершающего равномерное круговое движение, является чистая сила. Чистая сила, действующая на такой объект, направлена к центру круга. Считается, что чистая сила равна центростремительной силе , направленной внутрь. Без такой внутренней силы объект продолжал бы движение по прямой линии, никогда не отклоняясь от своего направления. Тем не менее, с внутренней чистой силой, направленной перпендикулярно вектору скорости, объект всегда меняет свое направление и испытывает внутреннее ускорение.
Для получения дополнительной информации о физических описаниях движения посетите The Physics Classroom Tutorial. Доступна подробная информация по следующим темам:
СкоростьУскорение
Чистая сила и ускорение
Круговое движение и тангенциальная скорость
Круговое движение и ускорение
Требование центростремительной силы
Лабораторная работа.Исследование движения тела по окружности под действием силы упругости и силы тяжести
Для 9 класса (И.К. Кикоин, А.К. Кикоин, 1999),
задание №5
в раздел « ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».
Цель работы — убедиться, что при движении тела по окружности под действием нескольких сил их относительная величина равна произведению веса тела на ускорение: F = Ma. Здесь используется конический маятник (рис.178, а).
На корпусе прикреплены к резьбе (нагружаются от
набор механики) Действует сила тяжести F 1 и сила упругости F 2. Они равны
Сила F и сообщает центростремительное ускорение груза
(R — радиус окружности, по которой движется груз. , T — срок его обращения).
Для определения периода удобно измерить время T определенного количества N оборотов. Тогда T =
Модуль равнодействующих F сил F 1 и F 2 можно измерить, компенсируя его упругость упругостью F пружины динамометра, как показано на рисунке 178, б.
Согласно второму закону Ньютона,
При замене B.
это равенство значений значений F YNP, M и a, а может оказаться, что левая часть этого равенства отличается от единицы. Это позволяет оценить погрешность эксперимента.
Средства измерения: 1) линия с миллиметровыми делениями; 2) часы со второй стрелкой; 3) Динамометр.
Материалы: 1) тренога с муфтой и кольцом; 2) прочная нить; 3) лист бумаги с заявленным кругом радиусом 15 см; 4) Грузовой из комплекта механики.
Порядок выполнения работ
1. Резьба имеет длину около 45 см, приспособлена к нагрузке и крепится к кольцу штатива.
2. Один из учеников берет два пальца за нить в точке подвеса и приводит маятник во вращение.
3. Второе исследование по измерению радиуса r ленты R, вокруг которой движется груз. (Круг можно нарисовать заранее на бумаге и по этой окружности будет приводить маятник в движение.)
4. Определите период t обращения маятника, используя часы со второй стрелкой.
Для этого ученик, поворачивая маятник, в такт с его оборотом громко произносит: ноль, ноль и т. Д. Второй ученик с часами в руках, ловя стрелку времени к началу ссылки, произносит: «ноль» », после чего первый вслух считает количество оборотов. Отсчитав 30-40 оборотов, фиксируем промежуток времени Т. Опыт повторить пять раз.
5. Вычислить среднее значение ускорения по формуле (1), учитывая, что с относительной погрешностью не более 0.015 можно считать π 2 = 10.
6. Измерить модуль полученного F, уравняв его упругость с пружинами динамометра (см. Рис. 178, б).
7. Результаты измерений. Зайдите в таблицу:
.8. Сравните положение
с единицей и сделайте вывод об ошибке экспериментальной проверки, что центростремительное ускорение сообщает телу векторную сумму сил, действующих на него.
Груз из комплекта механики, подвешенный к нити, прикрепленной в верхней точке, перемещается в горизонтальной плоскости по окружности радиуса R под действием двух сил:
силы тяжести
исилы упругости n.
Результат этих двух сил F направлен горизонтально к центру круга и сообщает о центростремительном ускорении груза.
Т — расход груза по окружности. Его можно рассчитать, подсчитав время, за которое груз совершает количество полных оборотов
Центростремительное ускорение Рассчитайте формулу
Теперь, если вы возьмете динамометр и прикрепите его к грузу, как показано на рисунке, это возможно. для определения силы F (равнодействующие силы Mg и N.
Если груз отклоняется от вертикали на расстояние r, а также при движении по окружности, сила F равна силе, вызвавшей движение груза по окружности. Мы получаем возможность сравнить значение силы F, полученное прямым измерением, и силу МА, рассчитанную по результатам косвенных измерений и
сравните позицию
с единицей. Для того, чтобы радиус окружности, по которому груз движется, из-за эффекта сопротивления воздуха медленнее и на изменение незначительно влияют измерения, его следует выбирать небольшим (порядка 0.05 ~ 0,1 м).
Завершение работ
Расчеты
Оценка ошибок. Точность измерения: Правило —
секундомер
динамометр
Рассчитайте погрешность определения периода (если предположить, что число n определено точно):
Точность определения ускорения рассчитывается как:
MA Ошибка определения
(7%), то есть
С другой стороны, мощность f мы измерили со следующей ошибкой:
Такая погрешность измерения, конечно, очень велика.Измерения с такими ошибками подходят только для приблизительных оценок. Кажется, что отклонение от положения
от единицы измерения может быть существенным при использовании применяемых нами методов измерения *.
1 * Так что не стоит смущаться, если в этой лабораторной работе отношение
будет отличаться от единицы. Просто точно оцените все ошибки измерения и сделайте соответствующий результат.
цель работы
Определить центростремительное ускорение мяча при его равномерном движении по окружности.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Маленький шарик движется по окружности с радиусом R. В этом случае нить АВ, к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. Из кинематических соотношений следует, что An = ω 2 R = 4π 2 R / T 2.
На шар действуют две силы: сила тяжести m и сила натяжения нити (рис. Л.2, а). По второму закону Ньютона M = M +.Объявляя силу на компоненты 1 и 2, направленную по радиусу к центру окружности и вертикально, второй закон Ньютона запишет так: M = M + 1 + 2. Тогда можно написать: mA n \ u003d F 1. Следовательно, N = F 1 / m.
Модуль составляющей F 1 можно определить, используя подобие треугольников OAV и F 1 FB: F 1 / R = Mg / H (| M | = | 2 |). Отсюда F 1 = MGR / H и AN = GR / H
Сопоставимы все три выражения для AN:
и n = 4 π 2 r / t 2, а n = gr / h, а n \ u003d f 1 / m
и убедитесь, что численные значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, примерно одинаковы.
Оборудование
Штатив со сцеплением и лапой, измерительная лента, цирк, динамометрическая лаборатория, весы с несколькими шариками, шарик с резьбой, кусочек заглушки с отверстием, лист бумаги, леска.
Порядок выполнения работ
1. Определить массу колбы по весам с точностью до 1 г.
2. Очистить резьбу Через отверстие в заглушке и удерживать пробку в ножке штатива (рис. L.2, б).
3. Распределите на листе бумаги круг радиусом около 20 см.Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Изучите положение маятника так, чтобы продолжение нитей проходило через центр круга.
5. Взяв пальцами нить за точку подвеса, поверните маятник так, чтобы шар описывал ту же окружность, что и нарисованный на бумаге.
6. Укажите время, за которое маятник совершает заданное количество (например, в диапазоне от 30 до 60) оборотов.
7. Определите высоту конического маятника.Для этого измеряется расстояние по вертикали от центра шара до точки подвеса (мы считаем H ≈ L).
9. Отнесите мяч горизонтально расположенным динамометром на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль компонента 1.
Затем вычислите ускорение по формуле
Сравнение трех значений \ Полученного модуля центростремительного ускорения убеждаемся, что они примерно одинаковые.
.
I. Подготовительный этап
На рисунке схематично показаны качели, известные как «Гигантские ступени». Найдите центростремительную силу, радиус, ускорение и скорость обращения человека при вращении вокруг столба. Длина веревки 5 м, масса человека 70 кг. Столб и веревка при работе образуют угол 300. Определите период, если частота вращения качелей составляет 15 мин-1.
Совет: на тело, в результате чего окружность, применяется сила тяжести и сила упругости веревки. Их автомат сообщает о центростремительном ускорении тела.
Рассчитайте результаты в таблице:
Время обращения
Скорость
Период обращения
Радиус циркуляции, м
Масса тела, кг
центростремительная сила, н
Скорость циркуляции, м / с
центростремительное ускорение, м / с2
II. . Основная сцена
Цель работы:
Инструменты и материалы:
1. Перед опытом вешают предварительно взвешенный на весах груз на нити.
2. Под подвешиваемый груз подложить листок бумаги кругом радиусом 15-20 см. Центр круга расположен на отвесной линии, проходящей через маятниковый подвес.
3. В точке подвеса нить взять двумя пальцами и аккуратно ввести маятник во вращательное движение так, чтобы радиус вращения маятника совпадал с радиусом нарисованного круга.
4. Приведите маятник во вращение и, посчитав количество оборотов, измерьте время, за которое эти обороты имели место.
5. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу.
6. Результирующие силы тяжести и сила упругости, найденные в ходе эксперимента, рассчитываются по параметрам кругового движения груза.
С другой стороны, центростремительная сила может быть определена из соотношения
Здесь масса и радиус уже известны из предыдущих измерений, и для определения центробежной силы вторым способом необходимо измерить высоту точки подвеса над вращающимся шаром.Для этого задержите мяч на расстояние, равное радиусу вращения, и измерьте расстояние по вертикали от мяча до точки подвеса.
7. Сравните результаты, полученные двумя разными способами, и сделайте вывод.
III Ступень управления
В случае отсутствия дома цель работы и оборудование могут быть изменены.
Цель работы: Измерение линейной скорости и центростремительного ускорения при равномерном движении по окружности
Инструменты и материалы:
1.Возьмите иглу с двойной нитью 20-30 см. Край игл приклеиваем к ластику, небольшой луковице или пластилиновому шарику. У вас получится маятник.
2. Поднимите маятник за свободный конец нити над листом бумаги, лежащим на столе, и равномерно вращайте его по кругу, показанному на листе бумаги. Измерьте радиус круга, по которому движется маятник.
3. Получите равномерное вращение шара по заданной траектории и на часах с помощью второй стрелки зафиксируйте время на 30 оборотов маятника.По известным формулам рассчитать модули линейной скорости и центростремительного ускорения.
4. Составьте таблицу для записи таблицы и заполните ее.
Артикул:
1. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе. Пособие для учителей под редакцией. Эд. 2-й. — М., «Просвещение», 1974 г.
2. Шиловские работы в школе и дома: Механика. — М .: Просвещение, 2007
.«Исследование движения тела по окружности под действием двух сил»
Цель работы: Определение центростремительного ускорения мяча при его равномерном движении по окружности.
Комплектация: 1. Штатив со сцеплением и лапой;
2. Лента измерительная;
3. Круг;
4. Лабораторный динамометр;
5. Весы с вариациями;
6. Шарик на резьбе;
7. Кусок пробки с отверстием;
8. Лист бумаги;
9. ЛИНИЯ.
Порядок выполнения работ:
1. Определяем массу лампочки на весах до 1 г.
2. Проденьте через отверстие и зажмите трубку в лапке штатива (Рис. 1)
3. На листе бумаги на листе начертите круг радиусом около 20 см. Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником расположен таким образом, чтобы продолжение шнура проходило через центр круга.
5. Взяв пальцами нить в точке подвеса, поверните маятник так, чтобы шарик описывал круг, равный бумаге.
6. Считаем время, за которое маятник совершает, например n = 50 оборотов. Рассчитайте срок лечения Т =.
7. Определите высоту конического маятника, для этого измерьте расстояние по вертикали от центра шара до точки подвеса.
8. Находим нормальный модуль разгона по формулам:
a n 1 = a n 2 =
a n 1 = a n 2 =
9.Прижмите шар горизонтально расположенным динамометром на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте модуль компонента F
.Затем рассчитываем ускорение по формуле a N 3 = a N 3 =
10. Результаты измерений Входим в таблицу.
Очевидный номер | R M. | N. | ΔT C. | T C. | h M. | m кг. | F N. | A N1 м / с 2 | A N 2 м / с 2 | и 3 м / с 2 |
Вычислите относительную погрешность вычисления N 1 и запишите ответ в виде: a n 1 = a n 1cp ± Δ a n 1cp a n 1 =
Сделать вывод:
Контрольные вопросы:
1.Какой тип движения представляет собой движение шарика по нитям в лабораторных условиях? Почему?
2. Сделайте рисунок в тетради и укажите правильное название сил. Назовите точки приложения этих сил.
3. Какие законы механики выполняются при движении тела в этой работе? Картинка наглядно заставляет и записывает правильные законы.
4. Почему сила упругости F, измеренная в эксперименте, равна результирующим силам, приложенным к телу? Назовите закон.
3. Рассчитайте и занесите в таблицу средний период времени т.>, За который шарик сделает Н. = 10 оборотов.
4. Рассчитайте и запишите среднее значение периода вращения T.> Ball.
5. По формуле (4) определить и занести в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определить и занести в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | Н. | т. | т. | а. | ω | v. |
1 | 10 | 12,13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12,2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11.8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11,41 | — | — | — | — |
5 | 10 | 11,72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11,85 | 1,18 | 4,25 | 0.63 | 0,09 |
7. Вычислить максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения временного интервала t. .
8. Определите абсолютную систематическую погрешность временного интервала t. .
9. Вычислить абсолютную погрешность прямого измерения периода времени т. .
10. Рассчитайте относительную погрешность прямого измерения периода времени.
11.Запишите результат прямого измерения временного интервала в форме интервала.
Ответить на контрольные вопросы
1. Как изменится линейная скорость мяча при его равномерном вращательном движении относительно центра круга?
Линейная скорость характеризуется направлением и значением (модулем). Модуль — это постоянная ценность, и направление этого движения может меняться.
2. Как доказать соотношение v. = Ом.?
Так как V = 1 / T, циклическая частотная связь с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πr. Связь линейной скорости и угловой 2πr = VT, следовательно, V = 2πr / t. (R — описанный радиус, R — вписанный радиус)
3. Как зависит период вращения T. Ball от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше период периода.
Выводы: научился определять период вращения, модули, центростремительное ускорение, угловую и линейную скорость при равномерном вращении тела и вычислять абсолютную и относительную погрешности прямых измерений времени движения тела.
Супербасон
Определить ускорение материальной точки при ее равномерном вращении, если для δ т. = 1 с Прошла 1/6 длины окружности, имея модуль линейной скорости v. = 10 м / с.
Окружность:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
l = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус круга:
r = L / 2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Разгон:
а = В.2 / R.
a = 100. 2/10 = 10 м / c2.
Лабораторная работа Обучающееся тело по окружности. Лабораторная работа. Исследование движения тела по окружности под действием силы упругости и силы тяжести. Движение тела под углом к горизонту
Эластичность и жесткость
цель работы
Определение центростремительного ускорения мяча при его равномерном движении по окружности
Теоретическая часть Работа
Эксперименты проводятся с коническим маятником: маленький шарик, подвешенный на нити, движется по окружности.В то же время резьба описывает конус (рис. 1). На мяч действуют две силы: сила тяжести и сила упругости нити. Они создают центростремительное ускорение, направленное радиусом к центру круга. Модуль ускорения можно определить кинематически. Равно:
Чтобы определить ускорение (A), необходимо измерить радиус окружности (R) и период обращения окружности шара (T).
Центростремительное ускорение также можно определить по законам динамиков.
Согласно второму закону Ньютона, Запишем это уравнение В проекциях на выбранные оси (Рис.2):
О:;
Oy:;
Из уравнения в проекции на ось ой выразительно выразим:
Из уравнения в проекции на ось AU выразим степень эластичности:
Тогда ссылка может быть выражена:
и, следовательно, ускорение: где g = 9,8 м / с 2
Следовательно, чтобы определить ускорение, необходимо измерить радиус окружности и длину резьбы.
Оборудование
Штатив со сцеплением и лапкой, мерная лента, шарик на нитке, лист бумаги с нарисованным кругом, часы со второй стрелкой
Прогресс
1. Подвесьте маятник к лапке штатива.
2. Измерьте радиус окружности с точностью до 1 мм. (К)
3. Штатив с маятником расположить так, чтобы продолжение шнура проходило через центр круга.
4. Возьмите пальцы за точку подвеса, поверните маятник так, чтобы шар описывал круг, равный бумаге.
6. Определите высоту конического маятника (H). Для этого измерьте расстояние по вертикали от точки подвеса до центра мяча.
7. Найдите модуль разгона по формулам:
8.Рассчитайте ошибки.
Таблица результатов измерений и вычислений
Расчеты
1. Срок лечения:; Т =.
2. Центростремительное ускорение:
; А 1 =.
; А 2 =.
Среднее значение центростремительного ускорения:
; И ср =.
3.Абсолютная ошибка:
ΔA 1 =.
ΔA 2 =.
4. Среднее значение абсолютной погрешности:; ΔA ср =.
5. Относительная ошибка:;
Выход
Напишите ответ по вопросам полное предложение
1. Слово определение центростремительного ускорения. Запишите его и формулу для расчета ускорения при движении по кругу.
2. Слово второй закон Ньютона. Запишите его формулу и формулировку.
3. Запишите определение и формулу для расчета
гравитация.
4. Запишите определение и формулу для расчета силы упругости.
Лабораторная работа 5.
Движение тела под углом к горизонту
назначение
Научитесь определять высоту и дальность полета, когда тело движется с начальной скоростью, направленной под углом к горизонту.
Оборудование
Модель «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» в таблицах
Теоретическая часть
Движение тел под углом к горизонту представляет собой сложное движение.
Движение под углом к горизонту можно разделить на две составляющие: равномерное движение по горизонтали (по оси x) и одновременно равномерное, с ускорением свободного падения, по вертикали (по оси Y).Так лыжник двигается при прыжках с трамплина, струи воды из фирменной, артиллерийские снаряды, метание снарядов
.Уравнения движения S w: пространство = «720» /> «> и
Запишем в проекциях по осям X и Y:
По оси x: S =.
Для определения высоты полета необходимо помнить, что в верхней точке подъема скорость тела равна 0. Тогда будет определено время подъема:
При падении проходит то же время.Следовательно, время движения определяется как
. Тогда высота подъема определяется по формуле:
А дальность полета:
Наибольшая дальность полета наблюдается при движении под углом 45 0 к горизонту.
Прогресс
1. Записать Б. в рабочую тетрадь Теоретическая часть работы и набросать график.
2. Откройте файл «Движение под углом к горизонту.xls».
3. В ячейку B2 введите значение начальной скорости 15 м / с, а в ячейку B4 — угол 15 градусов (В ячейки вводятся только числа, без единиц измерения).
4. Рассмотрим результат на графике. Измените значение скорости на 25 м / с. Сравнить графики . Что изменилось?
5. Измените значения скорости на 25 м / с, а угол -35 градусов; 18 м / с, 55 град. Рассмотрим графику.
6. Провести расчеты по формулам для скоростей и углов (по опциям):
8. Проверьте свои результаты, рассмотрите графики. Графика графика в масштабе на отдельном листе А4
Таблица значений синусов и косинусов некоторых углов
30 0 | 45 0 | 60 0 | |
Синус (sin) | 0,5 | 0,71 | 0,87 |
Косинус (COS) | 0,87 | 0,71 | 0,5 |
Выход
Запишите ответы на вопросы полные предложения
1.Какие значения зависят от дистанции полета брошенного под углом к горизонту тела?
2. Приведите примеры движения под углом к горизонту.
3. Под каким углом к горизонту наибольшая дальность полета тела под углом к горизонту?
Лабораторная работа 6.
3. Рассчитайте и занесите в табл. Т.> Средний период времени, за который шарик сделает Н. = 10 оборотов.
4. Рассчитайте и введите среднее значение периода вращения T.> Мяч.
5. По формуле (4) определить и занести в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определить и занести в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | Н. | т. | т. | а. | ω | в. |
1 | 10 | 12,13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12,2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11,8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11.41 год | — | — | — | — |
5 | 10 | 11,72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11,85 | 1,18 | 4,25 | 0,63 | 0,09 |
7. Вычислить максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения временного интервала t..
8. Определите абсолютную систематическую погрешность временного интервала t. .
9. Вычислить абсолютную погрешность прямого измерения периода времени т. .
10. Рассчитайте относительную погрешность прямого измерения периода времени.
11. Запишите результат прямого измерения временного интервала в форме интервала.
Ответить на контрольные вопросы
1.Как изменится линейная скорость мяча при его равномерном вращательном движении относительно центра круга?
Линейная скорость характеризуется направлением и значением (модулем). Модуль — это постоянная ценность, и направление этого движения может меняться.
2. Как доказать соотношение v. = Ом. ?
Так как V = 1 / T, циклическая частотная связь с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πr. Связь линейной скорости и угловой 2πr = VT, следовательно, V = 2πr / t.(R — описанный радиус, R — вписанный радиус)
3. Как зависит период вращения T. Ball от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше период периода.
Выводы: научился определять период вращения, модули, центростремительное ускорение, угловую и линейную скорость при равномерном вращении тела и вычислять абсолютную и относительную погрешности прямых измерений времени движения тела.
Супербасон
Определить ускорение материальной точки при ее равномерном вращении, если для δ т. = 1 с Прошла 1/6 длины окружности, имея модуль линейной скорости v. = 10 м / с.
Окружность:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
l = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус круга:
r = L / 2π
r = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Разгон:
а = В.2 / R.
a = 100. 2/10 = 10 м / c2.
Лабораторная работа №4 по физике 9 класс (ответы) — изучение движения тела по окружности
3. Рассчитайте и занесите в таблицу средний период времени. За что мяч делает n = 10 оборотов.
4. Вычислите и запомните среднее значение шара периода вращения.
5. По формуле (4) определить и занести в таблицу среднее значение модуля ускорения.
6. По формулам (1) и (2) определить и занести в таблицу среднее значение модулей угловой и линейной скорости.
Опыт | Н. | т. | т. | а. | ω | v. |
1 | 10 | 12,13 | — | — | — | — |
2 | 10 | 12.2 | — | — | — | — |
3 | 10 | 11,8 | — | — | — | — |
4 | 10 | 11,41 | — | — | — | — |
5 | 10 | 11,72 | — | — | — | — |
Ср. | 10 | 11,85 | 1,18 | 4,25 | 0,63 | 0,09 |
7. Вычислить максимальное значение абсолютной случайной погрешности измерения времени t.
8. Определите абсолютную систематическую ошибку времени t.
9. Вычислить абсолютную погрешность прямого измерения времени t.
10.Рассчитайте относительную погрешность прямого измерения периода времени.
11. Запишите результат прямого измерения временного интервала в форме интервала.
Ответить на контрольные вопросы
1. Как изменится линейная скорость мяча при его равномерном вращательном движении относительно центра окружности?
Линейная скорость характеризуется направлением и значением (модулем). Модуль — это постоянная ценность, и направление этого движения может меняться.
2. Как доказать соотношение v = ωr?
Так как V = 1 / T, циклическая частотная связь с периодом и частой 2π = VT, откуда V = 2πr. Связь линейной скорости и угловой 2πr = VT, следовательно, V = 2πr / t. (R — описанный радиус, R — вписанный радиус)
3. Как зависит период вращения шара t от модуля его линейной скорости?
Чем выше показатель скорости, тем меньше период периода.
Выводы: Я научился определять период вращения, модули, центростремительное ускорение, угловую и линейную скорость при равномерном вращении тела и вычислять абсолютную и относительную погрешность прямых измерений времени движения тела.
Супербасон
Определить ускорение материальной точки при ее равномерном вращении, если 1/6 длины окружности прошла за Δt = 1 с, имея модуль линейной скорости V = 10 м / с.
Окружность:
S = 10 ⋅ 1 = 10 м
L = 10⋅ 6 = 60 м
Радиус круга:
r = L / 2π
R = 6/2 ⋅ 3 = 10 м
Разгон:
а = v 2 / r
а = 100 2/10 = 10 м / с 2.
Дата __________ FI _________________________________ Класс 10_____
Лабораторная работа №1 по теме:
«Изучение движений тела по окружности под действием упругих и жестких сил».
Цель работы: Определение центростремительного ускорения мяча при его равномерном движении по окружности.
Оснащение: Штатив со сцеплением и лапой, рулетка мерная, циркуль, динамометр
лабораторный, весы с вариациями, нагрузка на резьбу, лист бумаги, леска, пробка.
Теоретическая часть работы.
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Маленький шарик движется по окружности радиуса R. В этом случае резьба AB, к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса.На шарик действуют две силы: сила тяжести
И натяжение нити (рис. А). Они создают центростремительное ускорение, направленное радиусом к центру круга. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:
.
Для определения ускорения необходимо измерить радиус окружности и период обращения шара по окружности.
Центростремительное (нормальное) ускорение также можно определить по законам динамиков.
Согласно второму закону Ньютона
. Лопатки силовые к компонентам и направлены по радиусу к центру окружности и вертикально вверх.
Тогда второй закон Ньютона запишется следующим образом:
.
Направление координат оси Выберите, как показано на рисунке Б. В проекциях на ось около 1 в уравнении движения мяча принимает вид: 0 = F 2 — Mg. Следовательно, F 2 = Mg: компонент балансирует силу тяжести
, действующую на шар.
Запишем второй закон Ньютона в проекциях на ось около 1 x: Ma n = F 1. Отсюда
.
Модуль компонента F 1 можно определить различными способами. Во-первых, это можно сделать из подобия треугольников OAV и FBF 1:
.
Отсюда
и
.
Во-вторых, модуль компонента F 1 может быть измерен непосредственно динамометром. Для этого задерживаем мяч горизонтально расположенным динамометром на расстояние, равное радиусу R окружности R (рис.B) и определяют показания динамометра. В этом случае сила упругости пружины уравновешивает компонент.
Сравним все три выражения для A N:
,
,
И убедитесь, что они близки друг к другу.
Прогресс.
1. Определите массу луковицы по весам до 1 г.
2. Шар, подвешенный на нитке, закрепите штатив в лапке с помощью куска пробки.
3 .Нарисуйте на листе бумаги круг радиусом 20 см ( R. = 20 см = ________ M).
4. Штатив с маятником расположен таким образом, что продолжение шнура происходит через центр круга.
5 . Взяв пальцами нить за точку подвеса, приведите маятник во вращательное движение
над листом бумаги так, чтобы шар описывал ту же окружность, что и нарисованный на бумаге.
6. Подсчитайте время, за которое маятник сделает 50 полных оборотов ( N. = 50).
7. Рассчитайте период обращения маятника по формуле: Т. = т. / Н. .
8 . Рассчитайте значение центростремительного ускорения по формуле (1):
=
9 . Определите высоту конического маятника ( ч. ). Для этого измерьте расстояние по вертикали от центра мяча до точки подвеса.
10 . Рассчитайте значение центростремительного ускорения по формуле (2):
=
11. Возьмите горизонтально расположенную грушу крутящего момента на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте компонентный модуль.
Затем вычисляем ускорение по формуле (3): =
12.Результаты измерений и вычислений в таблице.
Радиус окружности R. , м. | Скорость Н. | т. , из | Период лечения Т. = т. / Н. | Высота маятника h. , м. | Массовый шар м. , кг | Центральное ускорение м / с. 2 | Центр ускорения м / с. 2 | Центральное ускорение м / с. 2 |
13 . Сравните три значения модуля центростремительного ускорения.
__________________________________________________________________________ ВЫХОД:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительно :
Найдите относительную и абсолютную погрешность косвенного измерения A C (1) и (3):
Формула 1).________; ΔA q = · a c = ________;
Формула (3). _________; ΔA c = · a c = _______.
Тема: Изучение движений тела по окружности.
Цель работы: определение центростремительного ускорения мяча при его равномерном движении по окружности.
Оснащение:
- тренога с муфтой и лапой;
- рулетка измерительная;
- компас;
- динамометрическая лаборатория;
- весы с вариациями;
- шарик на резьбе;
- кусок пробки с отверстием;
- бумага;
- линия.
Теоретическая часть
Эксперименты проводятся с коническим маятником. Маленький шарик движется по окружности радиусом R. . При этом резьба AU , к которой прикреплен шарик, описывает поверхность прямого кругового конуса. На мяч действуют две силы: сила тяжести мГс. и натяжение нити F. (см. Фиг. , но ). Они создают центростремительное ускорение A n, направленное по радиусу к центру окружности.Модуль ускорения можно определить кинематически. Равно:
а n = ω 2 r = 4π 2 r / t 2
Для определения ускорения необходимо измерить радиус окружности R. и период окружности T. . Центростремительное (нормальное) ускорение также можно определить по законам динамиков. По второму закону Ньютона ma = Mg + F . Мощность шпателя F. К компонентам F 1. и F 2. направлены по радиусу к центру окружности и вертикально вверх. Тогда второй закон Ньютона можно записать так:
ma = Mg + F 1 + F 2 .
Направление осей координат будет выбрано, как показано на рисунке b. . В проекции на ось O 1 y уравнение шара примет вид: 0 = F 2 — MG . Отсюда F 2 = MG . Компонент F 2. балансирует гравитацию мГс. действует на мяч. Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось O 1 x. : ma n = F 1 . Отсюда a N = F 1 / M . Компонент модуля F 1. Может определяться различными способами. Во-первых, это можно сделать, используя подобие треугольников OAAK. и FBF 1. :
F 1 / R = Mg / H
Отсюда F 1 = MGR / H и a N = GR / H .
Во-вторых, компонент модуля F 1. Вы можете напрямую измерить динамометр. Для этого задержите горизонтально расположенный шар динамометра на расстояние, равное радиусу R. Круг (рис. в ), и определите показание динамометра. В этом случае сила упругости пружины уравновешивает компонент F 1. . Сопоставимы все три выражения для a N. :
a n = 4π 2 r / t 2, a n = г / ч, a n = f 1 / m
и убедитесь, что числовые значения центростремительного ускорения, полученные тремя способами, близки друг к другу.
В этой работе время следует измерять с максимальной тщательностью. На это полезно посчитать. больше N оборотов маятника, тем самым уменьшая относительную погрешность.
Взвешивайте мяч с точностью, которую могут дать лабораторные весы, без необходимости. Достаточно весить до 1 г. Высоты конуса и радиуса круга достаточно измерить с точностью до 1 см. При такой точности измерений относительные погрешности значений будут порядка.
Порядок выполнения работ.
1. Определяем массу лампочки на весах до 1 г.
2. Проденьте проделку через отверстие в пробке и зажмите пробку в лапке штатива (см. Рис. в ).
3. На листе бумаги на листе начертите круг радиусом около 20 см. Измерьте радиус с точностью до 1 см.
4. Штатив с маятником у нас есть так, что продолжение нити происходит через центр окружности.
5. Взяв пальцами нить в точке подвешивания, поверните маятник так, чтобы шарик описывал ту же окружность, что и нарисованный на бумаге.
6. Считаем время, за которое маятник совершает заданное количество оборотов (например, n = 50).
7. Определите высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шара до точки подвеса (мы рассматриваем ч. ~ л.).
8. Найдите модуль центростремительного ускорения по формулам:
a n = 4π 2 R / T 2 и A N = GR / H
9. Прижмите шар горизонтально расположенным динамометром на расстояние, равное радиусу окружности, и измерьте компонентный модуль F 1. . Затем рассчитываем ускорение по формуле a N = F 1 / M .
10. Результаты измерений Входим в таблицу.
Очевидное число | Р. | Н. | Δt. | Т = Δt / n | H. | м. | а n = 4π 2 R / T 2 | А Н = ГР / В | а н = f 1 / м |
1 |
Сравнивая три значения полученного модуля центростремительного ускорения, убеждаемся, что они примерно одинаковы.
Circles Blog Archives — Circl.es
Я работал предпринимателем последние 20 лет, внося свой вклад в развитие Интернета. Все это время меня утешала мысль о том, что помощь людям в общении полезна для планеты.
Но у массового подключения есть недостатки. Пузырьки общения углубляют племенные разделения. Мега-компании, такие как Amazon, уничтожают местные обычные магазины. Дезинформация изобилует, и мы все больше осознаем отсутствие конфиденциальности в Интернете.И, по иронии судьбы, многие из нас чувствуют себя более изолированными, чем когда-либо прежде.
Благодаря пандемии мир виртуального общения пережил строительный бум. Clubhouse, приложение, которое позволяет людям собираться в аудио-чатах, является одной из новейших структур на рынке; Объявления о его прибытии разлетелись на первых полосах газет, и всего через несколько месяцев работы Clubhouse была оценена в 1 миллиард долларов.
Такие компании, как Clubhouse, показывают, что виртуально мы можем быстро создавать большие аудитории, сообщества и даже компании.Но продуманно ли мы проектируем? Как сказал Уинстон Черчилль в 1943 году: «Мы формируем наши здания; после этого они формируют нас ». Можем ли мы представить новый способ спроектировать эти виртуальные пространства так, чтобы они усиливали лучшее из нашего человечества?
Вот небольшой пример. Джоди МакЛин, генеральный директор EDENS, владелец, оператор и застройщик недвижимости, как и многие другие генеральные директора в 2020 году, пыталась решить, как помочь своим новым удаленным сотрудникам избежать риска разделения из-за этой изоляции. Маклин также знал, что эта физическая изоляция происходила в то же самое время, когда компании нужно было собраться вместе для разговоров о системном расизме, возможно, больше, чем когда-либо прежде.Первое, что она попробовала, — это крупноформатный веб-семинар для ее сотрудников из 200 человек. Но это не вызвало реального разговора или связи.
В следующий раз она попробовала другую виртуальную структуру. Персонал размещался в маленьких комнатках по десять человек, лица располагались по кругу. Они встретились на два 90-минутных сеанса. У них было немного времени, чтобы поразмыслить, а затем таймер и повестка дня руководили их беседой. Они рассказали о своей идентичности на работе и о том, как проблемы, волнующие нашу страну, проявляются в физических сообществах, которые EDENS создает для клиентов.Персонал сначала был напуган, привык сидеть сложа руки с выключенными камерами. Но после сеансов 95% персонала были в восторге от своего опыта, отмечая, что их разговоры были искренними. Сессии не проводились профессионалами. В конце дня Маклин заметил: «Никогда еще мы не были так благодарны друг другу».
Сидеть кругами — очень старая идея. Когда люди находятся в небольшой группе и смотрят друг на друга, они чувствуют себя включенными. Они занимаются. Они предлагают идеи и делятся своими проблемами.Со временем люди соединяются и начинают помогать друг другу. Многие из наших физических пространств не созданы для того, чтобы люди могли находиться в кругу. Подумайте о классах, торговых залах, церквях или аудиториях. Эти пространства глубоко воплощают идеи иерархии, конвейерных линий и учителя как эксперта. Наш переход в виртуальное пространство — шанс поставить это под сомнение.
Дважды щелкните на примере корпоративного обучения и развития. С 2000 по 2012 год моему предыдущему стартапу приходилось быстро расти, чтобы не отставать от стремительно растущего рынка.Мы не могли быстро набрать новые навыки. Нам нужно было, чтобы наши люди росли, чтобы наша компания могла расти. Я начал сосредотачиваться на том, что нужно для формирования культуры обучения на работе. К сожалению, у нас не хватало средств обучения: корпоративный «университет», заполненный устаревшими слайдами, видео-тренингами, менеджеры, коучающие подчиненных 1: 1, система управления производительностью, которую никто не обновлял, и случайные разовый семинар. Им не удалось привлечь всех, кроме нескольких очень самостоятельных учеников.
Одна вещь, которую мы попробовали, сработала: «Битва групп», где около трети компании занялись бас-гитарой, барабанами, гитарой, клавишными или пением. Учителя музыки помогали напоминать людям, как учиться, как слушать друг друга, как практиковаться. Это было упражнение в том, насколько важно создавать увлекательный опыт, когда обучение в командах может подтолкнуть людей к тому, чтобы стать лучшими.
Наши общие корпоративные структуры обучения были созданы для старых обстоятельств. Нам больше не нужно массово производить рабочих для работы на конвейере.Информации больше нет, и люди должны собираться вокруг эксперта. У нас противоположная проблема: каждый день цунами информации. Нашим сотрудникам нужны очень разнообразные и гибкие креативщики, которые могут работать вместе.
Корпоративное обучение и развитие перекликается с системой образования в целом, которая также состоит из традиционных структур и имеет аналогичную проблему разобщенности. В то время как 63% детей обучаются по системе четырехлетних колледжей в США, 40% из этих студентов не заканчивают свою степень в течение шести лет.Это заставляет меня думать, если больше этих студентов будут полностью вовлечены во время учебы в колледже, увеличится ли количество выпускников?
Имеются данные, свидетельствующие о том, что учебные группы улучшают показатели зачисления и успеваемость, а обучение в малых группах или «командное» обучение повышает удовлетворенность как студентов, так и преподавателей лекциями. Набирает популярность метод Харкнесса, впервые примененный в Академии Philips Exeter в 1930 году, при котором все занятия носят разговорный характер и проводятся за овальным столом. Многие штаты в настоящее время уполномочены использовать восстановительные практики, круговой подход к созданию и ремонту сообществ в школах, который оказался намного более эффективным, чем традиционные способы организации школ.
Фактически, оказывается, что многие образовательные подходы основаны на силе кругов. У них разные названия: форум, которым пользуются такие организации, как YPO; сообщества практиков, которые используются на предприятиях, в школах и в правительстве; текстовый диалог, который используется Институтом Аспена; И список продолжается. У всех есть общие практики. В программах Гарвардской школы бизнеса слушатели размещаются в группе из восьми отдельных комнат вокруг кухни, и тренер помогает каждой «живой группе» объединиться в круг, который вместе работает над делами и проектами.
Лично у меня был некоторый опыт обучения в кругах, который помог мне, научил и подтолкнул меня больше, чем любой класс, тренер или даже консультант сделал раньше. Когда мне было 30, я впервые был руководителем масштабной компании, и мои форумы EO и YPO, на каждом из которых собирались 7-8 других генеральных директоров каждый месяц, были тем, как я действительно научился выполнять эту работу. Когда я сокращаю штат или арендую, когда экономика падала? Как мне появиться в офисе, когда мой папа медленно выходит из БАС дома? Как вы решаете разногласия с партнерами, стоит ли того PR, достаточно ли хороши мои публичные выступления? После ухода мне посчастливилось быть выбранным в Братство Генри Кроуна, круг лидеров в аналогичных переходных точках.В рамках этой стипендии Институт Аспена дал мне возможность исследовать ценности, то, что я считал полезным для общества, и следующие шаги. Эти круги были трансформационными.
Область обучения бурлит новыми идеями, технологиями, нейробиологией и наукой о данных. Но незаметно одна из самых старых идей набирает обороты с обоими подходами к обучению и с тем, как лучше всего работать: сидеть в кругу.
Практически все, что мы делаем на работе, выполняется в команде. Методологии построения команды, такие как Agile (кросс-функциональные команды, работающие последовательно структурированно), Scaling up (ежедневные встречи для улучшения коммуникации), EOS / Traction (ежеквартальная работа для достижения набора целей компании) и Holocracy (гибкость сотрудников для выполнения задач. в плоской корпоративной структуре) подчеркивают важность и силу небольших групп, обучающихся вместе и быстро.В сердце каждого из них — структурированная встреча в малых группах.
Успех этих небольших групповых структур зависит от открытого сотрудничества команд. Проект Google Аристотеля показал, что психологическая безопасность — вера в то, что человек не будет наказан или унижен за высказывание идей, вопросов или опасений — была самым очевидным фактором успеха для сотен исследованных ими команд. Практики Кругов способствуют такому виду безопасности благодаря групповым беседам, в которых никто не доминирует в разговоре, каждый чувствует себя комфортно и чувствует себя услышанным.Они помогают боссу сидеть рядом с вами в команде, моделирующей уязвимость, вместо того, чтобы отдавать обновления и приказы из передней части комнаты.
Я потратил много энергии в качестве генерального директора, пытаясь создать последовательную корпоративную культуру и согласованность во всей компании. Но реальная культура, с которой человек сталкивается изо дня в день, напрямую связана с его непосредственной командой. Нам нужно научиться руководить «командами команд». Это поможет справиться с смехотворно низким уровнем вовлеченности сотрудников, о котором Gallup сообщает в наших компаниях из года в год.Как сказал мне мой сотрудник из Аспена, ныне генеральный директор Heineken, Дольф ван ден Бринк: «Мы хорошо поработали над построением структуры во всей глобальной организационной структуре, но не там, где это наиболее важно: внутри команд».
Идея, которая привела меня к созданию Circles Learning Labs, Inc. (Circl.es), заключалась в том, чтобы облегчить людям обучение и работу в кругу. Я задавался вопросом, почему у всех в мире нет Форума, как у меня, когда я был новым генеральным директором? Или стипендию, которая поможет им определиться с их следующим карьерным шагом? Я спросил себя, могу ли я помочь решить проблемы всем лидерам восстановительной практики или толпе Холократии, которые все больше работали над этим?
Когда я начал экспериментировать в 2016 году, я подумал, что мы будем создавать сервис поиска партнеров: использовать LinkedIn, например, для поиска восьми новых руководителей маркетинга в небольших компаниях.Но оказалось, что эта часть была относительно простой: сообщества и компании уже собрали единомышленников. Мы не думали, что нам вообще нужно будет создавать видеопространство, но когда мы поэкспериментировали с новым интерфейсом, где люди были в круге, а не в сетке, мы получили невероятную реакцию. Оказалось, что все эти разные кружки имеют очень похожие передовые практики, что делает их хорошим кандидатом для программного обеспечения. Для компаний и сообществ было сложно и дорого создавать и управлять множеством кругов — еще одна проблема, которую можно было решить с помощью программного обеспечения.
Итак, мы решили создать виртуальное пространство, в котором каждая функция, которую мы добавляем или убираем, способствует подлинному человеческому взаимодействию и упрощает запуск и масштабирование множества кругов. Результаты использования Circl.es с такими организациями, как EDENS, обнадеживают:
- Гарвардская школа бизнеса в течение многих лет пыталась найти правильный способ поддержать студентов, изучающих управленческое образование, чтобы они могли практиковать и применять полученные навыки после выхода из университетского городка. Их программа «Virtual Living Group» заставляет руководителей ежемесячно встречаться по кругу.Когда появился Covid, мы добавили Circl.es в их виртуальный кампус, сократив прогулы в виртуальных программах почти до нуля и «значительно углубив общение в классе».
- Школы тысячелетия создали кружки учителей, и 89% заявили, что это улучшило их способность поддерживать учеников, 90% заявили, что это улучшило их самочувствие, и 92% заявили, что это уменьшило их чувство изоляции.
- Компании Кена Бланшара обнаружили, что круги общения улучшают результаты семинаров и приводят к успешным последующим действиям. «Есть две вещи, которые ведут к успешной устойчивости обучения — подотчетность и отношения», — отметила Диана Урбина, руководитель службы коучинга.
- Крис Андерсон, основатель TED, основал круги TED, чтобы помочь своему сообществу перейти от вдохновения к действию. Менее чем за год программа охватила тысячи кругов по всему миру и быстро становится основной частью сообщества TED.
- Jumpcrew, аутсорсинговая компания из Нэшвилла, штат Теннесси, начала свою программу Circl.es до пандемии. Он продолжал быстро расти в удаленной рабочей среде, поскольку они обнаружили, что создание «кружков для наших будущих лидеров» сократило отток сотрудников и улучшило нашу культуру.”
Еще более обнадеживающими, чем результаты программы, являются отзывы участников, которые мы получаем после сеанса на Circl.es.
«Я люблю дискутировать на каждом занятии и вместе разбираться в реальных, глубоких жизненных ситуациях».
«Circl.es создает пространство для открытого и честного общения на высоком уровне».
«Так приятно слышать от других — так много общих моментов борьбы и празднования, что невероятно воодушевляет!
«Продолжая оставаться сплоченной группой, чтобы расти, развиваться, учиться и узнавать друг друга.»
Круги очеловечиваются. Исследования показывают, что когда мы чувствуем, что можем проявить себя более достоверно, мы более открыты для новых идей и чувствуем большее благополучие. Никогда еще не было технически проще формировать небольшие круги людей со всего мира и хорошо управлять кругом. Любой может использовать передовой опыт Circl.es для облегчения энергии, времени и потока, благодаря которым время, проведенное вместе в кругу, кажется упакованным. Результат хорошо организованного круга в виртуальном окружении может открыть для нас истинное разнообразие и изменить способ нашего мышления.
Может быть, будущее обучения и работы — это возвращение в прошлое. Меньше презентаций, больше разговоров. Пространство и время для небольших групп, чтобы объединиться, без потока тысяч голосов, доходящих до вас через ваши экраны. Пространство для размышлений и обработки вместо того, чтобы ежесекундно вбирать больше информации.
За прошедшие годы мы построили большие иерархические структуры; Теперь лидеры могут сосредоточиться на том, что происходит на грани, способствуя более тесным связям, где люди могут привнести свое подлинное, полноценное «я» в разговоры и соединиться как люди.И с небольшой помощью пандемии мы можем воспользоваться тем фактом, что многие сотрудники не возвращаются на свои рабочие места, и изменить форму нашей реальности.
Дэн Хоффман — генеральный директор и основатель Circl.es. Чтобы узнать больше от Дэна, свяжитесь с ним в LinkedIn здесь или продолжайте следить за нашим блогом.
Неврология для детей — Vision Exp.
Неврология для детей — Vision Exp.Прицел (обзор) |
Один из самых драматичных экспериментов — демонстрация слепое пятно.Слепое пятно — это область на сетчатке без рецепторы, реагирующие на свет. Поэтому образ, который попадает на это регион НЕ будет виден. Именно в этой области выходит зрительный нерв. глаз на пути к мозгу. Чтобы найти свое слепое пятно, посмотрите на изображение ниже или нарисуйте его на листе бумаги: | Чтобы нарисовать тестер слепых зон на листе бумаги, сделайте небольшую точку на левая сторона разделена примерно на 6-8 дюймов от маленького + справа боковая сторона. Закройте правый глаз.Удерживайте изображение (или отведите голову от компьютерный монитор) на расстоянии около 20 дюймов. Левым глазом посмотрите на +. Медленно приблизьте изображение (или переместите голову), глядя на +. На определенном расстоянии точка исчезнет из поля зрения … это когда точка попадает на слепое пятно вашей сетчатки. Обратный процесс. Закройте левый глаз и посмотрите на точку правым глазом. Переместите изображение медленно приближается к вам, и знак + должен исчезнуть. |
Вот еще несколько изображений, которые помогут вам найти слепое пятно.Для этого изображения закройте правый глаз. Левым глазом посмотри на красный круг. Медленно приближайте голову к изображению. На определенном расстояние, синяя линия не будет выглядеть сломанной !! Это потому, что ваш мозг «восполняет» недостающую информацию. Это следующее изображение позволяет вам увидеть другой способ, которым ваш мозг заполняет слепая зона. Опять закройте правый глаз. Левым глазом посмотрите на +. Медленно приближайте голову к изображению. пространство в середина вертикальных линий исчезнет. На следующих двух изображениях снова закройте правый глаз. Левым глазом посмотрите на числа справа, начиная с цифры «1». Ты должно быть видно «грустное лицо» (верхнее изображение) или разрыв в синем линия (нижнее изображение) периферийным зрением. Держите ваши голова неподвижна и левым глазом посмотрите на другие числа. Грустный лицо должно исчезнуть, когда вы дойдете до «4», и снова появиться примерно на «7». Точно так же синяя линия будет выглядеть законченной между цифрами «4» и «7».» Вот еще одно изображение, показывающее ваше слепое пятно. Закройте правый глаз. Левым глазом посмотрите на +. Вы должны увидеть красную точку на своем периферийное зрение. Продолжайте смотреть на + левым глазом. Красный точка переместится слева направо, исчезнет и снова появится как точка перемещается в слепое пятно и выходит из него. Материалы: Более (Подробнее) о слепых пятнах Почитайте про глаз. |
Знаете ли вы? | У осьминога нет слепого пятна! В сетчатка осьминога устроена более логично, чем сетчатка млекопитающих.Фоторецепторы у осьминога сетчатка расположена во внутренней части глаза, а клетки, которые несут информацию в мозг, расположены во внешней части сетчатка. Следовательно, зрительный нерв осьминога не прерывает никакого пространства. сетчатки. | Осьминог Глаз (Изображение любезно предоставлено Biodidac) |
Для марок К-12 Два глаза лучше, чем один, особенно когда дело доходит до восприятия глубины. Восприятие глубины — это способность судить об объектах, которые находятся ближе или дальше, чем другие.Чтобы продемонстрировать разницу между использованием одного и двух Глаз, чтобы оценить глубину, держите концы по карандашу, по одному в каждой руке. Держи их вертикально или горизонтально лицом друг к другу на расстоянии вытянутой руки от твое тело. Закрыв один глаз, попробуйте дотронуться до конца карандашей. все вместе. Теперь попробуйте двумя глазами: должно быть намного проще. Это потому что каждый глаз смотрит на изображение под другим углом. Этот эксперимент тоже можно проделать пальцами, но карандаши дают эффект немного более драматично. Материалы:
|
Для 3–12 классов Вот еще одна демонстрация важности двух глаз при оценке глубина. Соберите набор монеток (или пуговиц, или скрепок). Сядьте за стол с ваш предмет. Поставьте чашку перед объектом. Чашка должна быть примерно в двух футах от объекта. Закройте объект на один глаз. Держать пенни в воздухе около 1.5 футов над столом. Переместите пенни медленно. Попросите испытуемого сказать «Брось!» когда он или она думает Пенни упадет в чашку, если вы ее отпустите. Когда субъект говорит «Бросьте», бросьте пенни и посмотрите, попадет ли он в чашку. Попытайся снова, когда объект использует оба глаза. Попробуйте еще раз с чашкой подальше от темы. Попробуйте еще раз, поставив чашку ближе к объекту. Сравните результаты «10 капель» на каждом расстоянии. Вопросов:
Материалы:
Материалы:
|
Для марок К-12 Вот еще один способ продемонстрировать, как разные изображения проецируются на каждый глаз.Посмотрите на объект вдалеке (на расстоянии 20–30 футов), например, часы на стене. Закройте один глаз, поднимите руку и выровняйте палец с предметом. Теперь, не двигая пальцем или головой, закройте открытый глаз и откройте закрытый глаз. Объект на расстоянии будет казаться прыгающим в сторону … ваш палец больше не будет выровнен. Это показывает, что на каждый глаз попадают разные изображения. Материалы: |
Для 3-12 классов В глазу есть два типа фоторецепторов: палочки и колбочки.В стержни отвечают за зрение в условиях тусклого света, колбочки — за цветовое зрение. Чтобы продемонстрировать, как фоторецепторы «адаптируются» к низкой освещенности. условий, получите коллекцию объектов, которые выглядят немного иначе: для Например, получите 10 крышек для бутылок с колой, 10 крышек для бутылок с газировкой и 10 бутылок с водой. колпачки. Они должны ощущаться одинаково, но не выглядеть одинаково. В ярком попросите учащихся разделить шапки на стопки одинаковых крышек. потом выключите свет, чтобы в комнате было очень и очень темно. Попросите их разделить снова шапки.Выключи свет и посмотри на результат … там должно быть много ошибок. Подсчитайте количество ошибок. Затем приглушите свет снова и поговорите / обсудите адаптацию к темноте или животных, которые могут видеть в темноте. Технического объяснения адаптации к темноте нет. необходим для маленьких детей. Запланируйте поговорить и обсудить примерно 7-10 человек. минут … этого времени хватит на хотя бы частичную адаптацию фоторецепторы. После обсуждения (7-10 минут) попросите студентов снова отделите колпачки в тех же очень, очень тусклых условиях, как и раньше.Подсчитайте количество ошибок. На этот раз ошибок должно быть меньше потому что фоторецепторы адаптировались к условиям низкой освещенности. Материалы:
|
4–12 классы Многие
из этих иллюзий доступны в виде интерактивных ударно-волновых игр в Neuroscience для Детская галерея визуальных иллюзий. То, что вы видите, — это не всегда то, что есть.Либо это? Глаз может играть проделки с мозгом. Вот несколько иллюзий, демонстрирующих это точка.
Что происходит: сетчатка ваших глаз бывает трех цветов рецепторы (колбочки), наиболее чувствительные к красному, синему или зеленому. Когда вы слишком долго смотрите на определенный цвет, эти рецепторы становятся «усталый» или «утомленный».»Когда вы посмотрите на другой фон, рецепторы, которые устали, тоже не работают. Таким образом, информация от всех различных цветовых рецепторов не находится в равновесии. Следовательно, вы видите цветные «остаточные изображения».
7.Иллюзия Поггендорфа была создана Иоганном Поггендорфом в 1860 году. Линии за прямоугольниками прямые или нет? Похоже, что это не идет прямо, но так ли? Поггендорф Иллюзия8. Хммм … это центральный круг справа того же размера, что и центр круг слева? Многим кажется, что круг окруженный маленькими кружками, больше, чем круг, окружены большими кругами. Однако я знаю, что они такие же размер…. Я скопировал и вставил точно такой же круг в середины !! Иллюзия ТитченераЭто иллюзия показывает, что наш мозг оценивает размер, сравнивая предметы с вещами в окрестностях.
| ||||||||||
15. Иллюзия движения: эти двухмерные объекты создают иллюзия движения. Посмотрите в центр этих изображений, чтобы увидеть круги изображений вращаются. |
Для классов К-12 Как окружающая картина влияет на то, что мы видим? Узнайте с это интерактивная картинка.У вас должен быть браузер, поддерживающий «JAVA скрипты ». |
Для классов К-12 Как окружающий цвет влияет на то, что мы видим? Узнайте с это интерактивная картинка. Вы должны иметь браузер, поддерживающий «сценарии JAVA». |
Для 3–12 классов Как ваш мозг подготавливает вас к чему-то? Узнайте с это интерактивная картинка. У вас должен быть браузер, поддерживающий «JAVA скрипты ». |
Для 9–12 классов В Exploratorium в Сан-Франциско есть стоящий виртуальный коровий глаз Рассечение, чтобы проверить. |
3–12 классы У вас есть «Рентген Видение? »Вы сможете увидеть собственными глазами с помощью этого простого иллюзия. Сверните лист блокнота в трубочку. Диаметр трубка должна быть около 0,5 дюйма. Поднимите левую руку перед ты.Держите трубку рядом с нижней частью левого «указательного» пальца. между большим пальцем (см. рисунок ниже). Посмотрите в трубку ПРАВЫМ глазом и держите твой левый глаз тоже открыт. Вы должны увидеть дыру в левой руке !! Почему? Потому что ваш мозг получает два разных изображения … одно из дыр в бумаге и в одной левой руке. Материалы: |
3–12 классы вы когда-нибудь заметил, что звезду на небе легко увидеть НЕ глядя прямо на это? Ночью на самом деле легче увидеть тусклую звезду посмотрев немного в сторону.Попытайся! Это потому, что два типы фоторецепторов (палочки и колбочки) в сетчатке выполняют разные функции и расположены в сетчатке в разных местах. В колбочки, которые лучше всего подходят для детализации и цветового зрения, находятся в самом высоком концентрация в центре сетчатки. Стержни, которые лучше работают в тусклый свет, в наибольшей степени сосредоточены по бокам сетчатки. Так что если если посмотреть на звезду «не по центру», ее изображение упадет на площадь сетчатка, у которой больше стержней! Материалы: Нет |
К-3 Вот увлекательный способ познакомить с чувством зрения и изучить его.Получить разнообразные образцы «цветных карточек» из местного магазина красок. Эти карты размером с учетную карточку и демонстрируют разнообразие красок. имеется в наличии. Приведите их обратно в класс и попросите учащихся сопоставить похожие цвета. Вы также можете использовать образцы подарочной упаковки или обоев для раскрашивания. или карточки с выкройками. Просто приклейте пленку или обои к карточке доску, чтобы получить себе «Цветную карту». Материалы:
|
К-3 Color Spy — это разновидность игры «Я шпионю».Разделите игроков на команды. Напишите слова «синий», «красный», «желтый», «оранжевый» и «зеленый» на отдельных куски бумаги. Попросите одного члена каждой команды выбрать бумагу. Выбранный цвет будет названием команды. Когда кто-то говорит «Вперед», у команд будет 10 минут, чтобы осмотреться. комната для предметов, которые имеют цвет своей команды. Команды должны составить список все предметы, которые они находят. После 10 минут поиска команды собираются вместе и читаются списки объектов. Каждая команда получает по одному балл за каждый найденный объект.После того, как списки будут прочитаны, каждая команда получит пять минут, чтобы обыскать комнату в поисках цветных предметов, которые другие команд НЕ нашли. Например, если красная команда сделала не найти красное яблоко, другая команда, которая ДЕЙСТВИТЕЛЬНО нашла красное яблоко, получит один пункт. Команда, набравшая наибольшее количество очков после обоих поисков, является победитель. Материалы: |
К-12 Конечно, вы не можете увидеть, полностью ли темно, но вы можете немного увидеть в тусклом свете.В тусклом свете рецепторы в ваши глаза, называемые стержнями, делают большую часть работы. Однако стержни делают не предоставлять никакой информации о цвете. Другие фоторецепторы в вашем Глаза, называемые колбочками, используются для восприятия цвета. Шишки не работайте при тусклом свете. Вот почему вы не можете видеть цвета при тусклом свете. Убедитесь сами: Возьмите пять листов бумаги разного цвета (например, разного цвета). печатная бумага или плотная бумага). Приглушите свет, пока не сможете почти не вижу.Подождите около 10 минут (возможно, послушайте музыку, пока вы ждать). Затем напишите на каждом листе бумаги того цвета, который, по вашему мнению, является. Включите свет и посмотрите, верны ли ваши догадки. Все ли в вашем классе смешали один и тот же цвет или все получили цвета верный? Материалы:
|
3–12 классы Когда свет попадает в глаз, он сначала преломляется (преломляется) роговицей.Хрусталик глаза изгибает свет дальше в процессе, называемом размещение. Чтобы изображение было четким на сетчатке, Хрусталик глаза меняет форму, выпячиваясь или уплощаясь. Более плоский линза меньше преломляет свет. Вот как продемонстрировать проживание: Закройте один глаз и посмотрите на точку примерно в 20 футах от вас. Это должно быть в фокус. Сосредоточьтесь на точке и поднимите один из пальцев прямая видимость чуть ниже точки. Ваш палец должен быть немного размытым.Теперь смените фокус: смотрите на кончик пальца, а не на точку 20. в футах. Ваш палец будет в фокусе, но дальняя точка будет размытый. Материалы: Никто |
Дополнительные ресурсы, связанные со зрением, из «Неврологии для детей»:
Глаз
Сетчатка
Путь зрения
Вы носите очки? Выяснить
Зачем!
Советы по безопасности глаз
План урока о
Eye
План урока о цвете
Vision
План урока о глубине
и движение
ЦВЕТ еды
и напитки влияют на вкус?
Общие глазные болезни и
Расстройства
Национальный глазной институт имеет БОЛЬШАЯ страница с мероприятиями, связанными с Глаз называется «увидеть все, что можно увидеть» для детей; и учиться насчет «стереограмм.»
[Вернуться к началу]
Гравитация и орбиты — гравитационная сила | Круговое движение | Астрономия
Темы
- Сила гравитации
- Круговое движение
- Астрономия
Описание
Переместите Солнце, Землю, Луну и космическую станцию, чтобы увидеть, как это влияет на их гравитационные силы и орбитальные пути.Визуализируйте размеры и расстояния между разными небесными телами и выключите гравитацию, чтобы увидеть, что бы произошло без нее!
Примеры целей обучения
- Опишите взаимосвязь между Солнцем, Землей, Луной и космической станцией, включая орбиты и положения
- Опишите размер и расстояние между Солнцем, Землей, Луной и космической станцией
- Объясните, как гравитация управляет движением нашей солнечной системы
- Определите переменные, которые влияют на силу гравитации
- Предскажите, как изменится движение, если гравитация будет сильнее или слабее
Версия 1.4,0
HTML5 sims могут работать на iPad и Chromebook, а также в системах ПК, Mac и Linux в современных веб-браузерах. Если у вас возникли проблемы с использованием симулятора HTML5 на поддерживаемой платформе, отключите все расширения браузера.
iPad:
iOS 12+ Safari
iPad-совместимые sim-карты
Android:
Официально не поддерживается. Если вы используете симуляторы HTML5 на Android, мы рекомендуем использовать последнюю версию Google Chrome.
Chromebook:
Последняя версия Google Chrome
Симуляторы HTML5 и Flash PhET поддерживаются на всех устройствах Chromebook.
SIM-карты, совместимые с Chromebook
Системы Windows:
Microsoft Edge, последняя версия Firefox, последняя версия Google Chrome.
Системы Macintosh:
macOS 10.13+, Safari 13+, последняя версия Chrome.
Системы Linux:
Официально не поддерживается. Пожалуйста, свяжитесь с phethelp @ colorado.edu с проблемами устранения неполадок.