Практическая работа №18

Тема работы: «Определение КПД наклонной плоскости»

Уровень: базовый (9 класс)

Тема для изучения: Механические явления. Простые механизмы.

Цель: определить КПД наклонной плоскости, измерить зависимость КПД от массы

тела при постоянном угле наклона; убедиться, что полезная работа всегда меньше полной.

Использованные понятия: наклонная плоскость, сила тяжести, сила трения, КПД Оборудование:

№	Название	код	количество
1	Штатив универсальный (основа)	02001.00	1
2	Штативный стержень, l = 250 мм	02031.00	1
3	Штативный стержень, l = 600 мм	02037.00	1
4	Зажим-насадка	02043.00	2
5	Гиря, 50 г, черная,	02206.01	3
6	Динамометр, 2 Н	03065.03	1
7	Тележка	11060.00	1
8	Пластина со шкалой	03962.00	1
9	Дорожка, l=500 мм	11302.00	1
10	Крепежный болт	03962.00	1
11	Рулетка, 2 м	09936.00	1
12	Нить	02089.00	1

Установка

Рис. 1

Измерение массы тележки без груза (рис. 1а) и с грузом (рис. 1б).

Рис. 2

Установите наклонную плоскость, как показано на рис. 2, используя опору с зажимом-насадкой и малый штативный стержень для фиксации дорожки.

С помощью другого зажима прикрепите горизонтально пластину к концу малого штативного стержня.

Выполнение работы

• Зафиксируйте один конец наклонной плоскости на высоте h = 20 см (см. рис. 2).

• Поднимите тележку с помощью динамометра на высоту h и определите ее силу тяжести (вес) F_g. Установите тележку на пластине на верхнем конце дорожки.

• Опустите тележку вниз по дорожке и медленно равномерно поднимите ее по дорожке с помощью динамометра на 1 Н, к верхнему краю дорожки.

• При этом замеряйте силу F и запишите их в таблицу.

• Измеряйте расстояние /, которое проходит тележка по наклонной плоскости. Запишите результат.

• Последовательно нагрузите тележку гирями массой 50, 100 и 150 г; повторите измерения.

• Увеличьте высоту h до 30 см и повторите измерения. Запишите все полученные данные в таблицу.

Результаты и расчеты

Масса гири m = 50 г, F_g = Н

Пройденное расстояние l = см

h, см	m ,г	F,, Н	F, Н	А полезн, Джж	Аполн,	КПД. %
20	50
	100
	150
	200
30	50
	100
	150
	200

1. Вычислите работу по подъему тележки на высоту h: А_полезн = h F_g и результат запишите в таблицу.

2. Вычислите работу, затраченную А_полн = IF, и запишите результаты в таблицу.

3. Сосчитайте коэффициент полезного действия наклонной плоскости.

4. Сравните работу, совершенную по преодолению силы тяжести, с работой затраченной.

Почему вес (сила тяжести) F_g и сила тяги F не равны между собою? Постройте параллелограмм сил на отдельном листе бумаги.

5. Что произойдет, если отпустить тележку на верхнем конце дорожки?

6. Объясните явление в пункте 4.

5. Какое практическое применение наклонной плоскости?

Методические рекомендации для учителя

В данном эксперименте учащиеся должны усвоить, что работа по преодолению силы тяжести не зависит от пути, пройденного точкой от начала до конца подъема.

Для этого они измеряют, с одной стороны, работу, которая необходима для подъема тела на необходимую высоту, а с другой - работу, затраченную по подъему тела по наклонной плоскости с разными углами наклона.