Методические указания для выполнения лабораторной работы по физике "Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«ДЗЕРЖИНСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ ИМЕНИ КРАСНОЙ АРМИИ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ ПО

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ОУДп. 08 ФИЗИКА

по специальности среднего профессионального образования

15.02.01 "Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)"

Дзержинск, 2018

Методическое пособие к лабораторной работе № 2

по дисциплине «Физика».

Тема: Сохранение механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

Цель лабораторной работы:

• Экспериментальная проверка сложения сил, действующих на тело по одной прямой;

• Экспериментальная проверка сохранения механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

• Сравнить экспериментально уменьшение потенциальной энергии пружины с увеличением кинетической энергии тела, связанного с пружиной.

Оборудование:

- Динамометр, блок неподвижный, пружина, грузы с двумя крючками, гири, штатив, шарик на нити, лист белой и лист копировальной бумаги, сантиметровая лента, весы.

Теория.

• Равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону, равна их сумме и направлена в ту же сторону.

• Равнодействующая двух сил, действующих на тело по одной прямой в противоположные стороны, равна разности этих сил и направлена в сторону большей силы.

• Н а основании закона сохранения и превращения механической энергии при взаимодействии тел силами упругости изменение потенциальной энергии растянутой пружины должно быть равно изменению кинетической энергии тела связанного с пружиной, взятому с обратным знаком. Для проверки этого утверждения можно воспользоваться данной установкой. Закрепив динамометр в лапке штатива, прикрепляют нить с шариком к пружине и натягивают ее, держа нить горизонтально. Когда шар отпускают, он под действием силы упругости приобретает скорость V.

При этом потенциальная энергия пружины переходит в кинетическую энергию шарика

.

Скорость шарика можно определить, измерив, дальность его полета S при падении его с высоты Н по параболе. Из выражений

следует, что , а .

• Целью данной работы является проверка равенства:

.

С учётом равенства k_x=F_упр, получим:

Методика выполнения лабораторной работы

1. Подвесить два груза, измерить значение силы. Затем, сняв грузы подвесить один груз массой равной сумме двух предыдущих грузов, измерить значение силы.

2. Подвесить два груза, измерить значение силы. Затем, сняв один груз поставить его на столик, укрепленный на верхнем стержне динамометра, измерить значение силы.

3. К верхнему крючку динамометра привязать нить и перебросить ее через неподвижный блок, укрепленный на штативе.

К свободному концу нити, переброшенной через блок, подвесить два груза. Затем к нижнему крюку динамометра подвесить последовательно один, два, три груза. Каждый раз по показанию динамометра определить величину и направление равнодействующей силы.

Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

№ опыта	Масса груза m0	Масса груза m	Направление равнодействующей силы F	Показания динамометра (равнодействующая) F
1.
2.
3.
4.

1. Соберите установку с динамометром в качестве пружины. На место падения шарика положите лист белой, а сверху лист копировальной бумаги.

2. Соблюдая горизонтальность нити натянуть пружину динамометра до значения 1 Н. Отпус­тить шарик и по отметке на листе белой бумаги найти дальность его полёта. Повторить опыт три раза и найти среднее расстояние S.

3. Измерьте деформацию пружины при силе упругости 1 Н и вычислите потенциальную энер­гию пружины.

4. Повторите п.2,3 задавая силу упругости 2 Н и З Н соответственно.

5. Измерьте массу шарика и вычислите увеличение его кинетической энергии.

6. Результаты занесите в таблицу.

Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

№	Fупр, Н	х, м	Ер, Дж	m, кг	Н, м	S, м	Ek, Дж

Порядок оформления отчета к лабораторной работе

Отчет по лабораторному занятию должен содержать:

1. Дату, номер лабораторной работы, ее название;

2. Цель лабораторной работы;

3. Оборудование;

4. Основные формулы или законы, используемые в работе;

5. Таблицу, заполненную результатами измерений и расчетов;

6. Расчеты требуемых величин и ошибок измерений;

7. Выводы из лабораторной работы;

8. Ответы на контрольные вопросы.

(Порядок оформления отчета ко всем последующим лабораторным работам аналогичен).

Порядок отчетности по лабораторному занятию

1. Студенты, выполнившие лабораторную работу, предъявившие отчет преподавателю не позднее следующего лабораторного занятия, и, ответившие на контрольные вопросы, получают зачет по данной лабораторной работе.

2. Студенты, отсутствовавшие на лабораторном занятии, получают задание в форме рефератов и др. творческих работ по данной теме.

(Порядок отчетности по всем последующим лабораторным занятиям аналогичен).

Контрольные вопросы

1. Назовите основные силы в природе.

2. Работа каких сил зависит от формы пути?

3. Какое количество энергии пошло на деформацию двух столкнувшихся шаров массами 4 кг, если они двигались навстречу друг другу со скоростями ₁= 3 м/с и ₂= 8 м/с? (Шары взаимодействуют по прямой, проходящей через их центры. Удар абсолютно неупругий.)

4. В каких случаях выполняется закон сохранения механической энергии?

5. Чем можно объяснить неточное выполнение исследуемых равенств?