FORBUNDET UDDANNELSESAGENTUR
GOU VPO "UFA STATE AVIATION TECHNICAL UNIVERSITY"
Institut for Naturvidenskab og almene faglige discipliner
Laboratorierapport nr. 6
AT STUDERE BEVÆGELSEN AF EN KROPS KASTEDE HORISONTALT
Fuldført:
Tjekket:.
Studie af bevægelsen af en krop kastet vandret
Målet med arbejdet:
Bestem afhængigheden af flyverækkevidden for en krop kastet vandret af højden af kastet.
For eksperimentelt at bekræfte gyldigheden af loven om bevarelse af momentum for to bolde under deres centrale kollision.
Øvelse 1. Studie af bevægelsen af en krop kastet vandret
En stålkugle bruges som kroppen under undersøgelse, som skydes ud fra den øverste ende af slisken. Så slippes bolden. Bolden gentages 5-7 gange og S avg findes. Øger derefter højden fra gulvet til enden af tagrenden, gentag affyring af bolden.
Vi indtaster måledataene i tabellen:
For højde H = 81 cm.
|
№ erfaring |
S, mm |
S onsdag, mm |
N, mm |
S ons / |
|
, mmFor højde H = 106 cm.
|
№ erfaring |
S, mm |
S onsdag, mm |
N, mm |
|
S ons / |
, mm
, mmOpgave 2. Studie af loven om bevarelse af momentum
Vi måler stålkuglens masse m 1 og m 2 på vægten. Vi fastgør en enhed til overfladen af arbejdsbordet for at studere bevægelsen af en krop kastet vandret. Placer bolden, hvor den faldt Blankt ark hvidt papir, lim det med tape og dæk det med karbonpapir. En lodlinje bestemmer det punkt på gulvet, over hvilket kanterne af den vandrette sektion af tagrenden er placeret. De affyrer bolden og måler dens flyverækkevidde i vandret retning l 1. Ifølge formlen 
Vi beregner boldens hastighed og dens momentum P 1.
Dernæst installerer vi en anden bold modsat den nederste ende af tagrenden ved hjælp af en knude med en støtte. Stålkuglen affyres igen, flyveområdet l 1 ' og den anden bold 2 ' måles. Derefter beregnes kuglernes hastigheder efter kollisionen V 1 ’ og V 2 ’, samt deres impulser p 1 ’ og p 2 ’.
Vi vil indtaste dataene i en tabel.
|
P 1, kg m/s |
P1', kg m/s |
P2', kg m/s |
||||||||||
1,15 m/s
0,5 m/s
0,74 m/s
P 1 = m 1 · V 1 = 0,0076 · 1,15 = 0,009 m/s
P 1 ' = m 1 · V 1 ' = 0,0076 · 0,5 = 0,004 m/s
P 2 ' = m 2 · V 2 ' = 0,0076 · 0,74 = 0,005 m/s
Konklusion: I dette laboratoriearbejde studerede jeg bevægelsen af et legeme, der kastes vandret, etablerede flyveområdets afhængighed af kastehøjden og bekræftede eksperimentelt gyldigheden af loven om bevarelse af momentum.
I fysik for klasse 9 (IKKikoin, A.K.Kikoin, 1999),
opgave №4
til kapitlet" LABORATORIE ARBEJDER».
Formålet med arbejdet: at måle den indledende hastighed, der tildeles et legeme i vandret retning, når det bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften.
Hvis en bold kastes vandret, bevæger den sig langs en parabel. Lad os tage som oprindelsen af koordinater startposition bold. Lad os rette X-aksen vandret og Y-aksen lodret nedad. Så til enhver tid t
Flyveområde l er
værdien af x-koordinaten, den vil have, hvis vi i stedet for t erstatter tidspunktet for kroppens fald fra en højde h. Derfor kan vi skrive:
Det er nemt at finde herfra
faldtid t og starthastighed V 0:
Hvis du sender en bold flere gange under konstante eksperimentelle forhold (fig. 177), vil flyveafstandsværdierne have en vis spredning på grund af påvirkningen forskellige årsager, som ikke kan tages i betragtning.
I sådanne tilfælde tages det aritmetiske gennemsnit af resultaterne opnået i flere forsøg som værdien af den målte størrelse.
Måleværktøj: lineal med millimeterinddelinger.
Materialer: 1) stativ med kobling og fod; 2) bakke til affyring af bolden; 3) krydsfinerplade; 4) bold; 5) papir; 6) knapper; 7) karbonpapir.
Arbejdsordre
1. Brug et stativ til at støtte krydsfinerpladen lodret. Brug samtidig den samme fod til at klemme bakkens fremspring. Den buede ende af bakken skal være vandret (se fig. 177).
2. Fastgør et ark papir, der er mindst 20 cm bredt, til krydsfiner med tommelfinger og læg carbonpapir på en strimmel hvidt papir i bunden af installationen.
3. Gentag eksperimentet fem gange, skyd bolden fra samme sted i bakken, fjern carbonpapiret.
4. Mål højden h og flyveområdet l. Indtast måleresultaterne i tabellen:
7. Send bolden langs slisken og sørg for, at dens bane er tæt på den konstruerede parabel.
Det første mål med arbejdet er at måle starthastighed, kommunikeret til kroppen i vandret retning, når den bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften. Målingen udføres ved hjælp af installationen beskrevet og afbildet i lærebogen. Hvis luftmodstanden ikke tages i betragtning, bevæger et legeme, der kastes vandret, sig langs en parabolsk bane. Hvis du vælger det punkt, hvor bolden begynder sin flyvning som udgangspunkt for koordinaterne, ændres dens koordinater over tid på følgende måde: x=V0t, a
Den afstand, som kuglen flyver før faldøjeblikket (l) er værdien af x-koordinaten i det øjeblik, hvor y = -h, hvor h er faldets højde, herfra kan vi få i faldøjeblikket
Afslutning af arbejdet:
1. Bestemmelse af starthastighed:
Beregninger:
2. Konstruktion af kroppens bane.
Løsningen af problemet:formålet med arbejdet: at måle den begyndelseshastighed, der tildeles et legeme i vandret retning, når det bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften.
Hvis en bold kastes vandret, så bevæger den sig langs en parabel. Vi tager boldens begyndelsesposition som udgangspunkt for koordinaterne. lad os rette x-aksen vandret og y-aksen lodret nedad. så til enhver tid t
EN
y = 
flyveområde l er
værdien af x-koordinaten, den vil have, hvis vi i stedet for t erstatter tidspunktet for kroppens fald fra en højde h. så vi kan skrive: 
let at finde herfra
faldtid t og starthastighed v 0:
hvis du sender en bold flere gange under konstante eksperimentelle forhold (fig. 177), vil flyveafstandsværdierne have en vis spredning på grund af forskellige årsager, som ikke kan tages i betragtning. 
i sådanne tilfælde tages det aritmetiske gennemsnit af resultaterne opnået ved flere forsøg som værdien af den målte størrelse.
måleinstrumenter: lineal med millimeterinddelinger.
materialer: 1) stativ med kobling og fod; 2) bakke til affyring af bolden; 3) krydsfinerplade; 4) bold; 5) papir; 6) knapper; 7) karbonpapir.
arbejdsrækkefølge
1. Brug et stativ til at støtte krydsfinerpladen lodret. Brug samtidig den samme fod til at klemme bakkens fremspring. den bøjede ende af bakken skal være vandret (se fig. 177).
2. Fastgør et ark papir, der er mindst 20 cm bredt, til krydsfineren med stifter og læg carbonpapir på en strimmel hvidt papir i bunden af installationen.
3. Gentag eksperimentet fem gange, skyd bolden fra samme sted i bakken, fjern carbonpapiret.
4. Mål højden h og flyveområdet l. Indtast måleresultaterne i tabellen:
nummer erfaring | h, m | l, m | l gennemsnit, m | v 0av, m/s |
5. Beregn gennemsnitsværdien af starthastigheden ved hjælp af formlen
6. ved at bruge formlerne x =
finde koordinaten
x af kroppen (y-koordinaten er allerede blevet beregnet) hver 0,05 s og afsæt bevægelsesbanen på et stykke papir fastgjort til en krydsfinerplade:
t, s | 0 | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,2 |
x, m | 0 | ||||
y, m | 0 | 0,012 | 0,049 | 0,110 | 0,190 |
7. Send bolden langs slisken og sørg for, at dens bane er tæt på den konstruerede parabel.
Det første mål med arbejdet er at måle den indledende hastighed, som kroppen får i vandret retning, når den bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften. Målingen udføres ved hjælp af den installation, der er beskrevet og afbildet i lærebogen. Hvis luftmodstanden ikke tages i betragtning, bevæger et legeme, der kastes vandret, sig langs en parabolsk bane. hvis du vælger det punkt, hvor bolden begynder sin flyvning som udgangspunkt for koordinaterne, ændres dens koordinater over tid som følger: x=v 0 t, a
afstanden, som bolden flyver før faldmomentet (l), dette er værdien af x-koordinaten i det øjeblik, hvor y = -h, hvor h er faldets højde, herfra kan den fås i øjeblikket af at falde
færdiggørelse af arbejdet:
1. Bestemmelse af starthastighed:
Erfaring nr. | h, m | l, m | l gennemsnit, m | v 0 m/s | v 0cp m/s |
1 | 0,2 | 0,16 | 0,15 | 0,79 | 0,74 |
2 | 0,2 | 0,14 | 0,69 |
||
3 | 0,2 | 0,15 | 0,74 |
||
4 | 0,2 | 0,135 | 0,67 |
||
5 | 0,2 | 0,165 | 0,82 |
||
6 | 0,2 | 0,145 | 0,71 |
udregninger:
2. konstruere kroppens bevægelsesbane:
t, s | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 |
x, m | 0,037 | 0,074 |
Målet med arbejdet: måle starthastigheden af et legeme, der kastes vandret ind i jordens tyngdefelt.
Udstyr, måleinstrumenter: stålkugle, bueformet bakke, laboratoriestander, krydsfinerplade, to ark hvidt papir, carbonpapir, målelineal
Diagrammet over forsøgsopstillingen er vist på figuren. Bolden, der begynder at bevæge sig i toppen af den bueformede bakke, flyver vandret ud ved punkt O med en begyndelseshastighed v 0 og flyver langs en lodret krydsfinerplade. Nedkastet er fastgjort i et stativ, så punktet O er i højden h over den vandrette krydsfinerplade, som kuglen falder på.
For at fikse det punkt, hvor bolden falder, læg et ark hvidt papir på brættet og sæt et ark kopipapir ovenpå. Bolden, der falder ned på brættet, efterlader et mærke på det hvide papir.
Bevægelsen af en bold kastet vandret fra en højde h sker i det lodrette XY-plan (X er den vandrette akse rettet mod højre, Y er lodret akse, peger ned). Boldens udgangspunkt er valgt som udgangspunkt. (Figur 2).
O V 0 X 0 v 0 l X
l avg Y fig.1 fig. 2
Ved hjælp af de målte data, højde h og flyveområde l, kan du finde boldens flyvetid og begyndelseshastighed og nedskrive ligningen for bevægelsesbanen y(x).
For at finde disse størrelser skriver vi kuglens bevægelseslov på koordinatform. Acceleration frit fald g er rettet lodret nedad. Bevægelsen langs X-aksen vil være ensartet, og langs Y-aksen vil den blive ensartet accelereret.
Følgelig er kuglens koordinater (x,y) på et vilkårligt tidspunkt bestemt af ligningerne 
ved anslagspunktet y = h, derfor kan man ud fra ligning (2) finde tidspunktet for dens flyvning:
Kuglens koordinat x i anslagspunktet er lig med kuglens l flyvedistance, som måles i arbejdet med en lineal. Ud fra ligning (1) er det let at finde boldens begyndelseshastighed under hensyntagen til udtryk (3). 
Arbejdsordre:
1. Indsamle forsøgsopstilling, indstil kuglens højde til ca. 20 cm. Mål højden h med en lineal med millimeterinddelinger. Bestem den absolutte målefejl Δh =
2. Skriv ned den resulterende højde h meas = h ± Δh
3. Beregn boldens flyvetid ved hjælp af formel (3). I dette tilfælde er g = 9,81 m/s 2.
4. For at måle flyverækkevidden skal du kaste bolden fem gange fra samme punkt på den bueformede bakke. Indtast måleresultaterne l k (k = 1, ..., 5) i tabel 1.
tabel 1
7. Beregn den tilfældige fejl Δl av =
8. Beregn den maksimale absolutte fejl Δl = Δl av + Δl pr =
9. Nedskriv resultatet af måling af flyveområdet l =
5. Beregn boldens begyndelseshastighed ved hjælp af formel (4) v 0 =
11.Beregn relativ fejl indirekte måling starthastighed (se tabel 2 i referencematerialet).
12. Find den absolutte fejl ved indirekte måling af starthastigheden Δv 0 =
13. Skriv det endelige resultat af måling af boldens begyndelseshastighed.
Ekstra opgave. Sammenlign den faktiske ballistiske bane for bolden med den beregnede.
1. For at få den estimerede bane y(x) for en bold kastet vandret, udtryk tiden t fra ligning (1):
Hvis du indsætter det i ligning (2), får du parabelligningen (5)
2. Brug ligning (1), (2) og ved at kende v 0av, find kuglens x- og y-koordinater hver 0,05 s. Konstruer den beregnede bevægelsesbane på et stykke papir fastgjort til en lodret krydsfinerplade. Brug bordet for nemheds skyld. 3.
| t, s | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | |
| y, m | |||||
| x, m |
3. Send bolden langs slisken, sammenlign dens faktiske ballistiske bane med den beregnede bane.
4. Træk en konklusion: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Laboratoriearbejde nr. 4
Laboratoriearbejde nr. 6
Målet med arbejdet:
1) Etabler afhængigheden af flyverækkevidden for en krop, der kastes vandret, af kastehøjden.
2) Bekræft eksperimentelt gyldigheden af loven om bevarelse af momentum for to bolde under deres centrale kollision.
Beskrivelse af arbejdet:
Bolden ruller ned ad en buet sliske, Nederste del som er vandret. Efter adskillelse fra slisken bevæger bolden sig langs en parabel, hvis spids er ved punktet for adskillelse af bolden fra slisken. Lad os vælge et koordinatsystem som vist i figur 1.
Boldens indledende højde h og flyverækkevidde / hænger sammen med forholdet . Ifølge denne formel, når den oprindelige højde falder med 4 gange, falder flyverækkevidden med 2 gange. Efter at have målt h og /, du kan finde boldens hastighed i det øjeblik, hvor den adskilles fra slisken ved hjælp af formlen
Udstyr: stativ med kobling og klemme, buet rille, metalkugle, ark papir, ark carbonpapir, lod, målebånd.
Fremskridt:
1. Saml installationen vist på figuren. Nederste sektion
tagrender skal være vandret, og afstand h fra bunden
kanten af tagrenden til bordet skal være 40 cm Spændefødder
skal placeres nær den øverste ende af tagrenden.
2. Læg et ark papir under slisken, tyn det ned med en bog, så
den bevægede sig ikke under forsøgene. Marker på dette ark med
ved hjælp af et lod EN, placeret på samme lodret med
den nederste ende af tagrenden.
3. Placer bolden i rillen, så den rører klemmen, og slip bolden uden at skubbe. Læg mærke til (omtrent) stedet på bordet, hvor bolden lander, mens den ruller af slisken og flyver gennem luften. Læg et ark papir på det markerede sted, og på det - et ark kopipapir med "arbejdssiden" nedad. Tryk disse ark ned med en bog, så de ikke bevæger sig under eksperimenter.
4. Placer kuglen tilbage i rillen, så den rører klemmen, og slip den uden at skubbe. Gentag dette eksperiment 5 gange, og sørg for
så arket carbonpapir og arket under det
bevægede sig ikke. Fjern forsigtigt arket carbonpapir uden
flytte arket nedenunder, og marker ethvert punkt, der ligger mellem printene. Bemærk venligst, at synligt
der kan være mindre end 5 udskrifter, fordi nogle
fingeraftryk kan smelte sammen.
5. Mål afstanden l fra det markerede punkt til punkt A.
6. Gentag trin 1-5, sænk tagrenden, så afstanden fra
nederste kant Tagrenden til bordet var 10 cm (starthøjde). Mål den tilsvarende værdi af flyveområdet og beregn forholdene og .
Skriv resultaterne af målinger og beregninger ned i tabellen:
Øvelse 1. Studie af bevægelsen af en krop kastet vandret
Som kroppen under undersøgelse bruger vi en stålkugle, som skydes ud fra den øverste ende af slisken. Så slipper vi bolden. Vi gentager affyringen af bolden 5-7 gange og finder S avg. Derefter øger vi højden fra gulvet til enden af tagrenden og gentager kuglelanceringen.
Vi indtaster måledataene i tabellen:
For højde H = 81 cm.
| Erfaring nr. | S, mm | S gns., mm | N, mm | , mm | Savg / , mm |
| 40,6 | 28,5 | 1,42 | |||
For højde H = 106 cm.
| Erfaring nr. | S, mm | S gns., mm | N, mm | , mm | Savg / , mm |
| 32,6 | 1,41 | ||||
| 47,5 | |||||
| 48,5 |
Opgave 2. Studie af loven om bevarelse af momentum
Vi måler stålkuglens masse m 1 og m 2 på vægten. Vi fastgør en enhed til overfladen af arbejdsbordet for at studere bevægelsen af en krop kastet vandret. Læg et rent ark hvidt papir, hvor kuglen falder, lim det fast med tape og dæk det med karbonpapir. En lodlinje bestemmer det punkt på gulvet, over hvilket kanterne af den vandrette sektion af tagrenden er placeret. Bolden affyres, og dens flyverækkevidde i vandret retning l 1 måles. Ifølge formlen
Vi beregner boldens hastighed og dens momentum P 1 .
Dernæst installerer vi en anden bold modsat den nederste ende af tagrenden ved hjælp af en knude med en støtte. Stålkuglen affyres igen, flyveområdet l 1 ’ og den anden kugle l 2 ’ måles. Derefter beregnes kuglernes hastigheder efter kollisionen V 1 ’ og V 2 ’, samt deres impulser p 1 ’ og p 2 ’.
Lad os finde gennemsnitsværdien og den absolutte målefejl ved hjælp af formlerne
, 
.
Lad os beregne den relative målefejl
.
Vi vil indtaste dataene i en tabel.
| Erfaring nr. | m 1, kg | m 2, kg | l 1, m | V1, m/s | P 1, kg m/s | l 1', m | l 2', m | V1', m/s | V2', m/s | H, m | P1', kg m/s | P2', kg m/s |
| 1. | 0,0076 | 0,0076 | 0,47 | 1,15 | 0,0076 | 0,235 | 0,3 | 0,5 | 0,74 | 0,81 | 0,004 | 0,005 |
1,15 m/s
0,5 m/s
0,74 m/s
P 1 = m 1 V 1 = 0,0076 1,15 = 0,009 m/s
P 1 ' = m 1 V 1 ' = 0,0076 0,5 = 0,004 m/s
P 2 ' = m 2 V 2 ' = 0,0076 0,74 = 0,005 m/s
