План работы.

27.10.2020

Физика

Группа 263 1 курс

Тема занятия: «Изучение движения тела по окружности под действием сил упругости и тяжести»

Вид занятия (тип урока):Лабораторная работа № 2

Цель занятия	Учебная	Экспериментально определить центростремительное ускорение шарика при его равномерном движении по окружности.
	Воспитательная	воспитание стремления к учению, умения напряженно трудиться; развивать культуру речи, взаимоотношения, взаимопомощь и сотрудничество.
	Развивающая	развивать коммуникабельные способности по теме, уметь выделять главное; сопоставлять факты, результаты, анализировать, высказывать свою точку зрения по проблеме урока.

Уважаемые студенты!

Для достижения цели занятия вам рекомендуется организовать самообразовательную деятельность, опираясь на предложенный план работы.

План работы.

1. Запишите в тетрадь по образцу:

Двадцать седьмое октября

Лабораторная работа

Тема: 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, шарик на нити, кусочек пробки с отверстием, лист бумаги, линейка

Ход работы

2. Прочитайте теоретическую часть работы, указания к выполнению работы:

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 О₁У уравнение движения шарика примет вид: 0 = F₂ — mg. Отсюда F₂ = mg: составляющая уравновешивает силу тяжести , действующую на шарик.

Запишем второй закон Ньютона в проекциях на ось О₁х:

ma_n = F₁. Отсюда

Модуль составляющей F₁ можно определить различными способами. Во-первых, это можно сделать из подобия треугольников ОАВ и FBF₁:

Отсюда и

Во-вторых, модуль составляющей F₁ 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.

В этой работе с наибольшей тщательностью следует измерять время. Для этого полезно отсчитывать возможно большее число 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.

Указания к работе.

1. Определяем массу шарика на весах с точностью до 1 г.

2. Нить продеваем сквозь отверстие и зажимаем пробку в лапке штатива (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 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.

7. Определяем высоту конического маятника. Для этого измеряем расстояние по вертикали от центра шарик; до точки подвеса.

8. Находим модуль центростремительного ускорение по формулам:

9. Оттягиваем горизонтально расположенным динамо метром шарик на расстояние, равное радиусу окружности, и измеряем модуль составляющей . Затем вычисляем ускорение по формуле .

10. Результаты измерений заносим в таблицу.

Сравнивая полученные три значения модуля центростремительного ускорения, сделать вывод:

3. Просмотрите видеоролик с экспериментом, перейдя по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=qMyQJSmDbws

4. Используя данные эксперимента со странички http://phys.shcool8.ru/labrab101.html , перенесите таблицу в тетрадь после слов «Ход работы»

5. Выполните расчеты и занесите их в тетрадь после таблицы

6. Запишите вывод в тетрадь

Домашнее задание

1. Проработать материал урока

2. Оформить отчет о выполнении лабораторной работы

Отсканированный вариант или файл WORD выполненных заданий урока, а так же возникшие вопросы присылайте преподавателю личным сообщением по адресу https://vk.com/id403066777 до 30.10.2020

Преподаватель Лисица Елена Петровна