Изучение закона сохранения механической энергии. Вывод лабораторная работа изучение закона сохранения механической энергии Структурно-логический анализ темы

Автономное учреждение

профессионального образования

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры

«СУРГУТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Кузмауль Мария Сергеевна, преподаватель физики

Тема урока: Лабораторная работа №3 " Изучение закона сохранения механической энергии".

Тип урока: лабораторно-практический

Приёмы: "Бортовой журнал", объяснительно-иллюстративный, алгоритмизация.

Цель урока: изучить закон сохранения энергии в ходе практической работы

Задачи урока:

Образовательные :

    научить пользоваться приборами и снимать показания с приборов

    научить измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и деформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии системы.

Развивающие:

    развитие мышления учащихся, формирование у них самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления;

    развитие умения анализировать и делать выводы на основе экспериментальных данных.

Воспитательные:

    побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, побуждать к толерантности и коллективизму;

    формирование познавательного интереса к физике и технике.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная; индивидуальная; групповая.

Ожидаемый результат урока:

В результате учебной деятельности, на запланированном уроке, учащиеся должны:

    Закрепить знания по теме «Закон сохранения энергии и его применение».

    Показать навыки индивидуальной работы, групповой работы;

    Усовершенствовать приобретенные ранее умения и навыки при проведении опыта через использование физические приборов и измерительных инструментов для измерения физических величин: силы трения, веса тела.

    Развивать умение анализировать, составлять отчёт о проделанной работе и делать вывод на основании полученного результата.

УМК: мультимедийный проектор, штатив с муфтой и лапкой; динамометр лабораторный; линейка; груз массой m на нити длиной l, описания лабораторной работы.

План урока:

1. Организационный момент - 2 мин (Название темы, цели)

2. Актуализация - 8 мин

Проверка д/з - фронтальный опрос - 3 мин.

    Что такое потенциальная энергия? Её виды?

    Что такое кинетическая энергия?

    Что называется полной механической энергией?

    Назовите закон сохранения механической энергии.

Приём "Бортовой журнал" - заполнение колонки что я знаю! (Коллективное обсуждение) - 5мин

3. Выполнение лабораторной работы - 50 мин.

    Проведение инструктажа по технике безопасности;

    Изучение л/р (познакомить учащихся с приборами, обратить внимание на порядок выполнения работы).

    оформление работы учащимися в тетрадях: тема, цель, оборудование, порядок выполнения работы.

    выполнение учащимися работы, учитель контролирует работу в группах.

    Анализ и вывод по работе.

4. Закрепление - 10 мин.

Учащиеся индивидуально письменно отвечают на вопросы.

5. Рефлексия. - 8 мин.

    Возврат к цели урока: обсуждение, как зависит сила трения от веса тела?

    Заполнение "бортового журнала".

    Вопросы группам:

    "Кто считает, что работал активно на уроке? Поднимите руки"

    Считаете ли вы, что достигли правильного результата?

6. Домашнее задание: выучить § - 2 мин.

Лабораторная работа № 3 Приложение 1.

Тема: Изучение закона сохранения механической энергии.

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и деформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии системы..

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой; динамометр лабораторный; линейка; груз массой m на нити длиной l .

Теоретическая часть

Эксперимент проводится с грузом, прикрепленным к одному концу нити длиной l . Другой конец нити привязан к крючку динамометра. Если поднять груз, то пружина динамометра становится недеформированной и стрелка динамометра показывает ноль, при этом потенциальная энергия груза обусловлена только силой тяжести. Груз отпускают и он падает вниз растягивая пружину. Если за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии взаимодействия тела с Землей взять нижнюю точку, которую он достигает при падении, то очевидно, что потенциальная энергия тела в поле силы тяжести переходит в потенциальную энергию деформации пружины динамометра:
mg (l+Δl) = kΔl 2 /2 , где Δl - максимальное удлинение пружины, k - ее жесткость.

Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т. к. тело движется быстро.

Указания к работе

Для выполнения работы собирают установку, показанную на рисунке. Динамометр укрепляется в лапке штатива.

1. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза F т = mg (в данном случае вес груза равен его силе тяжести).

2. Измерьте длину l нити, на которой привязан груз.

3. Поднимите груз до точки 0 (отмеченной на динамометре).

4. Отпустите груз, измерьте динамометром максимальную силу упругости F ynp и линейкой максимальное растяжение пружины Δl , отсчитывая его от нулевого деления динамометра.

5. Вычислите высоту, с которой падает груз: h = l + Δl (это высота, на которую смещается центр тяжести груза).

6. Вычислите потенциальную энергию поднятого груза Е" п = mg (l + Δl) .

7. Вычислите энергию деформированной пружины E" п = kΔl 2 /2, где k = F упр /Δl

Подставив, выражение для k в формулу для энергии E" п получим E" п = ;F упр Δl/2

8. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

F т =mg

F упр

h = l + Δl

Е" п = mg (l + Δl)

E" п = F упр Δl/2

9. Сравните значения энергий Е" п и E" п . Подумайте, почему значения этих энергий совпадают не совсем точно.

10. Сделайте вывод о проделанной работе.

Задачи

Образовательные:

· Формировать знания, умения, навыки по теме «Работа силы. Законы сохранения в механике»

· Обобщить и систематизировать знания учащихся по теме «Работа силы. Законы сохранения в механике»

· Осуществлять подготовку к итоговой аттестации, в ходе повторения ранее изученных тем

Воспитательная:

· Воспитывать самостоятельность через организацию самостоятельной работы на уроках

· Воспитывать стремление к овладению знаниями, к поиску интересных фактов

· Воспитывать внимательность, аккуратность

Развивающие:

· Формировать у учащихся оценочные умения, критическое отношение к уровню своей подготовки через самопроверку выполняемых на уроке заданий

· Развивать умение отбирать необходимые знания из большого объема информации, умение обобщать факты, делать выводы (составить по прошедшей теме схему-конспект, в которой отражены все понятия, явления и законы данного раздела и их взаимосвязь)

· Совершенствовать навыки самостоятельной работы (самостоятельное решение задач)

Основные подтемы

Структурно-логический анализ темы

Основные подтемы.

Закон сохранения энергии

§ 43. Работа силы

§ 44. Мощность

§ 45. Энергия

§ 46. Кинетическая энергия и ее изменение

§ 47. Работа силы тяжести

§ 48. Работа силы упругости

§ 49. Потенциальная энергия

§ 50. Закон сохранения энергии в механике

§ 51. Уменьшение механической энергии системы под действием сил трения

Тематическое планирование базового и профильного уровня

по физике 10 класс (2ч./нед. и 5ч./нед.)

В данной теме вводятся следующие формулы:

Здесь А- работа, F – модуль силы, совершающей работу, S – модуль перемещения, α – угол между векторами силы и перемещения, k – жесткость, х – деформация, N – мощность, v – скорость, t – время.

В формулах совершает работу или развивает мощность некоторое тело, которое действует на данное тело с определенной силой F. Это может быть сила тяги или сила натяжения или сила трения и т.д., но не равнодействующая всех сил, действующих на данное тело.

При изучении темы «Работа силы. Законы сохранения в механике» вводятся следующие понятия:

Физические понятия: Механическая работа, мощность, энергия, кинетическая энергия, потенциальная энергия, работа силы тяжести, работа силы упругости, абсолютно упругий удар, абсолютно неупругий удар.

Законы: закон сохранения импульса, закон сохранения энергии.

Фронтальные лабораторные работы

Изучение закона сохранения механической энергии

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и деформированной пружины, сравнить два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный, линейка, груз массой m на нити длинной l, набор картонок, толщиной порядка 2 мм, краска и кисточка.

Задача

Шофер выключил двигатель в тот момент, когда скорость автомобиля была Через ∆t = 2 c скорость автомобиля упала до Чему был равен импульс автомобиля в момент выключения двигателя? Чему равно изменение импульса автомобиля ∆p? Чему равен импульс силы сопротивления движению автомобиля ? Сила сопротивления движению в течение времени ∆t была постоянна и составляет

Согласно основному уравнению динамики импульс силы, действовавшей на тело , равен изменению импульса этого тела, значит, ∆p = .

Изменение импульса ∆p равно разности конечного p импульса и начального . По определению импульса и , где m-масса автомобиля.

Учтем, что изменение импульса ∆p меньше нуля, ведь конечная скорость меньше начальной. Тогда -∆p = - , откуда масса автомобиля

Теперь найдем и начальный импульс автомобиля

Подставив данные в уравнения получим:

∆p = = 1,2 Н∙с,

Ответ: ∆p = = 1,2 Н∙с, кг

Качественная задача:

Зачем велосипедист приближаясь к подъему увеличивает скорость движения?

Если нет трения, то кинетическая энергия при подъёме велосипедиста переходит в потенциальную, и скорость надо вначале увеличить, чтобы кинетической хватило для подъёма до верхней точки (полная энергия остаётся постоянной).

Если кинетическая энергия не уменьшается, это означает, что обязательно кто-то совершает работу, и это компенсирует убыль кинетической энергии. В этой задаче работу должен совершать конечно велосипедист, т.е. при подъёме в гору велосипедист так усердно крутит педали, что совершаемая им работа в точности компенсирует убыль кинетической энергии. Если использовать формулы, то надо использовать теорему о механической энергии; конечная механическая энергия, минус начальная механическая энергия равна работе внешних неконсервативных сил, плюс работа силы трения (если она есть).Только при совершении велосипедистом работы по кручению педалей при подъёме кинетическая энергия может оставаться постоянной.

Использованная методическая литература:

Каменецкий «теория и методика обучения физики в школе. Частные вопросы.»

Мякишев 11 класс

Касаткина «Репетитор по физике»

Научно-популярная литература, и интернет-ресурсы, рекомендуемые учащимся:

Журнал «Квант»

Журнал «Потенциал»

Журнал «физика для школьников»

Приложение

Понятия

Механическая работа – физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения на косинус угла между ними.

Мощность – физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, в течение которого она была совершена.

Энергия – физическая величина, являющаяся количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи. Равна работе, которую может совершить тело или система тел при переходе из данного состояния на нулевой уровень.

Кинетическая энергия – энергия, которой обладает тело вследствие своего движения.

Потенциальная энергия – энергия, обусловленная взаимодействием различных тел или частей одного тела. Зависит от взаимного расположения тел или величины деформации тела.

Работа силы тяжести – не зависит от траектории движения тела и всегда равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком.

Работа силы упругости – равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

Абсолютно упругий удар – столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.

Абсолютно неупругий удар – такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

Выбранный для просмотра документ Лабораторная работа 2.docx

МБОУ СОШ р.п.Лазарев Николаевский район Хабаровский край
Выполнила: учитель физики Т.А.Князева

Лабораторная работа №2. 10 класс

Изучение закона сохранения механической энергии.

Цель работы : научатся измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование : штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см.

Определяем вес шарика F 1 =1 Н.

Расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести шарика 40 см.

Максимальное удлинение пружины l =5 см.

Сила F =20 Н, F /2=10 Н.

Высота падения h = l + l =40+5=45см=0,45м.

Е р1 = F 1 х(l + l)=1Нх0,45м=0,45Дж.

Е р2 = F /2х L =10Нх0,05м=0,5Дж.

Результаты измерений и вычислений занесем в таблицу:

Лабораторная работа «Изучение закона сохранения механической энергии»

Успейте воспользоваться скидками до 50% на курсы «Инфоурок»

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Цель работы: экспериментально установить, что полная механическая энергия замкнутой системы остается неизменной, если между телами действуют только силы тяготения и упругости.

Оборудование: прибор для демонстрации независимости действия сил; весы, гири, линейка измерительная; отвес; белая и копировальная бумага; штатив для фронтальных работ.

Установка для опыта показана на рисунке. При отклонении стержня А от вертикального положения шар на его конце поднимется на некоторую высоту h относительно начального уровня. При этом система взаимодействующих тел «Земля-шар» приобретает дополнительный запас потенциальной энергии ? E p = mgh .

Если стержень освободить, то он возвратится в вертикальное положение, где будет остановлен специальным упором. Считая силу трения очень малой, можно принять, что во время движения стержня на шар действуют только гравитационные силы и силы упругости. На основании закона сохранения механической энергии можно ожидать, что кинетическая энергия шара в момент прохождения исходного положения будет равна изменению его потенциальной энергии:

Вычислив кинетическую энергию шара и изменение его потенциальной энергии, и сравнив полученные результаты, можно экспериментально проверить закон сохранения механической энергии. Чтобы вычислить изменение потенциальной энергии шара, нужно определить его массу тна весах и измерить с помощью линейки высоту h подъема шара.

Для определения кинетической энергии шара необходимо измерить модуль его скорости?. Для этого прибор укрепляют над поверхностью стола, отводят стержень с шаром в сторону до высоты H + h и затем отпускают. При ударе стержня об упор шар соскакивает со стержня.

Скорость шара во время падения изменяется, однако горизонтальная составляющая скорости остается неизменной и равной по модулю скорости? шара в момент удара стержня об упор. Поэтому скорость? шара в момент срыва со стержня можно определить из выражения

V = l / t , где l - дальность полета шара, t - время его падения.

Время t свободного падения с высоты H (см. рис. 1) равно: , поэтому

V = l / v 2Н/g. Зная массу шара, можно найти его кинетическую энергию: E к = mv 2 /2 и сравнить ее с потенциальной энергией.

Порядок выполнения работы

1. Укрепите прибор в штативе на высоте 20-30 см над столом, как показано на рисунке. Наденьте шар отверстием на стержень и сделайте предварительный опыт. На месте падения
шара закрепите липкой лентой лист белой бумаги и накройте его листом копировальной бумаги.

3. Надев снова шар на стержень, отведите стержень в сторону, измерьте высоту подъема шара h по отношению к первоначальному уровню и отпустите стержень. Сняв лист копировальной бумаги, определите расстояние l между точкой на столе под шаром в его начальном положении, найденной по отвесу, и отметкой на листе бумаги в месте падения шара.

4. Измерьте высоту шара над столом в начальном положении. Взвесьте шар и вычислите изменение его потенциальной энергии? E p и кинетическую энергию Ек в момент прохождения шаром положения равновесия.

5. Повторите опыт при двух других значениях высоты h и сделайте измерения и вычисления. Результаты занесите в таблицу.

7. Сравните значения изменений потенциальной энергии шара с его кинетической энергией и сделайте вывод о результатах вашего эксперимента

Решебник по физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №7
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.

Материалы: 1) фиксатор;

2) штатив с муфтой и лапкой.

а энергия пружины при ее деформации увеличивается на

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа № 7 «Изучение закона сохранения механической энергии»

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ > номер 7

Цель работы: сравнить две величины-уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.

1) динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м; 2) линейка

Измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.

Материалы: 1) фиксатор;

2) штатив с муфтой и лапкой.

Для работы используется установка, показанная на рисунке 180. Она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором 1.

Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. Фиксатор (в увеличенном масштабе он показан отдельно - помечен цифрой 2) - это легкая пластинка из пробки (размерами 5 Х 7 X 1,5 мм), прорезанная ножом до ее центра. Ее насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. В этом нужно убедиться перед началом работы. Для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. Затем растягивают и отпускают.

Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.

Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgH. При падении груза (опускание на расстояние x = h) потенциальная энергия груза уменьшится на

А энергия пружины при ее деформации увеличивается на

Порядок выполнения работы

1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.

2. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.

3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.

4. Повторите опыт пять раз.

6. Результаты занесите в таблицу:



7. Сравните отношение

С единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.

Закон сохранения механической энергии. Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы

Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг). На него действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равны по модулю меду собой. Абсолютные значения моментов сил F и P определим соответственно:

Рассмотрим груз, прикрепленный к упругой пружине таким образом, как показано на рисунке. Вначале удерживаем тело в положении 1, пружина не натянута и сила упругости, действующая на тело равна нулю. Затем отпускаем тело и оно падает под действием силы тяжести до положения 2, в котором сила тяжести полностью компенсируется силой упругости пружины при удлинении ее на h (тело покоится в этот момент времени).

Рассмотрим изменение потенциальной энергии системы при переходе тела из положения 1 в положение 2. При переходе из положения 1 в положение 2 потенциальная энергия тела уменьшается на величину mgh, а потенциальная энергия пружины возрастает на величину

Целью работы является сравнение этих двух величин. Средства измерения: динамометр с известной заранее жесткостью пружины 40 Н/м, линейка, груз из набора по механике.

Ход лабораторной работы 5. Изучение закона сохранения механической энергии

1. Соберите установку, изображенную на рисунке.

2. Привяжите груз на нити к крючку динамометра (длина нити 12-15 см). Закрепите динамометр в зажиме штатива на такой высоте, чтобы груз, поднятый до крючка, при падении не доставал до стола.

3. Приподняв груз так, чтобы нить провисала, установите фиксатор на стержне динамометра вблизи ограничительной скобы.

4. Поднимите груз почти до крючка динамометра и измерьте высоту груза над столом (удобно измерять высоту, на которой находится нижняя грань груза).

9. Сравните полученное отношение с единицей и запишите в тетради для лабораторных работ сделанный вывод; укажите, какие превращения энергии происходили при движении груза вниз.

  • Штрафы ГИБДД за превышение скорости 2018 Таблица штрафов за превышение скорости. Срок и порядок оплаты. Как оплатить штраф за скорость со скидкой 50%. Как обжаловать штраф за скорость. Проверка и оплата штрафов ГИБДД Проверяем информацию о штрафах, пожалуйста, подождите несколько секунд Превышение скорости от 20 […]
  • Фз о пособиях по уходу за ребенком до 15 лет Подписка - 2018 C 1 АПРЕЛЯ открыта ПОДПИСНАЯ КОМПАНИЯ НА 2-Е ПОЛУГОДИЕ 2018 ГОДА. ЦЕНА НА РАЙОННУЮ ГАЗЕТУ “ЗА ЧЕСТЬ ХЛЕБОРОБА” НЕ ИЗМЕНИЛАСЬ - 325 РУБ. 50 КОП.Всероссийская декада подписки пройдет с 10 по 20 мая. В пятницу, 11 мая, и четверг, 17 мая, на Солнцевском […]
  • Экзамен ПДД онлайн 2018 на категории A B M по билетам ГАИ / ГИБДД Теоретический курс обучения по билетам ПДД категорий «A», «B», «M» и подкатегорий «A1», «В1» для подготовки к экзамену в ГИБДД (ГАИ) или для самопроверки знания ПДД. Каждый из 40 билетов состоит из четырех тематических блоков, каждый из которых […] Мало кто из людей путешествует налегке. Практически всегда возникает необходимость взять с собой какие-нибудь вещи. Для авиаперелетов существуют правила авиаперевозки пассажиров и багажа в Аэрофлоте. Именно о них и пойдет речь. Сначала давайте разберемся, что является в Аэрофлоте багажом и ручной кладью. Ручная […]

Уфимский государственный авиационный технический университет

Лабораторная работа №13

(по физике)

Изучение закона сохранения механической энергии

Факультет: ИРТ

Группа: Т28-120

Выполнил: Дымов В. В.

Проверил:

1. Цель работы: Изучение закона сохранения механической энергии и проверка его справедливости с помощью маятника Максвелла.

2. Приборы и принадлежности: маятник Максвелла.

    Основание

    Регулируемые ножки

    Колонка, миллиметровая шкала

    Неподвижный нижний кронштейн

    Подвижный кронштейн

    Электромагнит

    Фотоэлектрический датчик №1

    Вороток для регулирования длины бифилярной подвески маятника

    Фотоэлектрический датчик №2

  1. Заменные кольца

    Миллисекундомер

3. Таблица с результатами измерений и вычислений

3.1 Результаты измерений

t , сек

m , кг

h max , м

t cp , с

J , кг*м 2

a , м/с 2

t 1 =2,185

t 2 =3,163

t 3 =2,167

m д =0,124

m о =0,033

m к =0,258

h max =0,4025

t ср =2,1717

t ср =2,171±0,008

J=7,368*10 -4

a = 0,1707

a= 0,1707±0,001

3.2 Результаты опытов

опыта

t , сек

h , м

E n , Дж

E n , Дж

E k , Дж

E k , Дж

t ’=1,55

h ’=0,205

E n ’=0,8337

E n ’=2,8138*10 -2

E k ’= 1,288

t ’’= 0

h ’’=0,4025

E n ’’= 2,121 6

E k ’’= 0

t ’=2,1717

h ’=0

E n ’’’=0

E k ’’ = 2,12 19

4. Расчет результатов измерений и погрешностей

4.1. Прямое измерение времени полного падения маятника

t 1 =2,185c.

t 2 =3,163c.

t 3 =2,167c.

4.2. Расчет среднего времени полного падения

4.3. Расчет ускорения поступательного движения маятника

l =0,465м – длина нити

R =0,0525м – радиус кольца

h = l - R -0,01м=0,4025м – путь при падении маятника

4.4. Расчет высоты положения маятника в момент времени t

;

;
;

v – скорость поступательного движения в момент времени t

- скорость вращательного движения оси маятника в момент времени t

r =0,0045м – радиус оси маятника

4.5. Вычисление момента инерции маятника

J 0 момент инерции оси маятника

m 0 =0,033кг масса оси маятника

D 0 =
диаметр оси маятника

J д момент инерции диска

m д =0,124кг масса диска

D д =
диаметр диска

J к момент инерции накладного кольца

m к =0,258кг масса накладного кольца

D к =0,11м – диаметр накладного кольца

4.6. Вычисление потенциальной энергии маятника относительно оси, проходящей вдоль оси

маятника, при положении в момент времени t

4.7. Вычисление кинетической энергии маятника в момент времени t

-кинетическая энергия поступательного движения

-кинетическая энергия вращательного движения

4.8. Расчет погрешности прямых измерений

4.9. Расчет погрешностей косвенных измерений

5. Конечные результаты:

Полная механическая энергия маятника в некоторый момент времени равна E = E n + E k

Для опыта №1: E ’= E n ’+ E k ’=0,8337Дж+1,288Дж=2,1217Дж

Для опыта №2: E ’’= E n ’’+ E k ’’=2,1216Дж+0=2,1216Дж

Для опыта №3: E ’’’= E n ’’’+ E k ’’’=0+2,1219Дж=2,1219Дж

Из данных опытов следует, что
(разница в 10 ­ ­ -3 Дж обусловлена несовершенством измерительных приборов), следовательно, закон сохранения полной механической энергии верен.

По физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №7
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

Цель работы: сравнить две величины-уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.

Средства измерения:

1) динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м; 2) линейка

измерительная; 3) груз из набора по механике; масса груза равна (0,100 ±0,002) кг.

Материалы: 1) фиксатор;

2) штатив с муфтой и лапкой.

Для работы используется установка, показанная на рисунке 180. Она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором 1.

Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. Фиксатор (в увеличенном масштабе он показан отдельно - помечен цифрой 2) - это легкая пластинка из пробки (размерами 5 Х 7 X 1,5 мм), прорезанная ножом до ее центра. Ее насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. В этом нужно убедиться перед началом работы. Для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. Затем растягивают и отпускают.

Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.

Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgH. При падении груза (опускание на расстояние x = h) потенциальная энергия груза уменьшится на

а энергия пружины при ее деформации увеличивается на

Порядок выполнения работы

1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.

2. Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.

3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.

4. Повторите опыт пять раз.

5. Подсчитайте

6. Результаты занесите в таблицу:

Номер опыта



7. Сравните отношение

с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.

Закон сохранения механической энергии. Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы

Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг). На него действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равны по модулю меду собой. Абсолютные значения моментов сил F и P определим соответственно:

Рассмотрим груз, прикрепленный к упругой пружине таким образом, как показано на рисунке. Вначале удерживаем тело в положении 1, пружина не натянута и сила упругости, действующая на тело равна нулю. Затем отпускаем тело и оно падает под действием силы тяжести до положения 2, в котором сила тяжести полностью компенсируется силой упругости пружины при удлинении ее на h (тело покоится в этот момент времени).

Рассмотрим изменение потенциальной энергии системы при переходе тела из положения 1 в положение 2. При переходе из положения 1 в положение 2 потенциальная энергия тела уменьшается на величину mgh, а потенциальная энергия пружины возрастает на величину

Целью работы является сравнение этих двух величин. Средства измерения: динамометр с известной заранее жесткостью пружины 40 Н/м, линейка, груз из набора по механике.

Выполнение работы:

Вверх