З адание:

Отградуируйте пружину и измерьте массу тела с помощью по­лученных пружинных весов.

Порядок выполнения работы:

1. Укрепите динамометр с заклеенной шкалой в штативе. Проведите линию, фиксирующую положение конца ненагруженной пружины.

2. Подвесьте к пружине груз неиз­вестной массы и отметьте положение конца пружины. Измерьте линейкой удли­нение x₁ пружины.

3. Опустите груз в сосуд с водой (рис. 1) и измерьте новое удлинение х₂ пружины.

4. Налейте в измерительный цилиндр определенный объем воды. Опустите в цилиндр груз и измерьте увеличение объема воды в измерительном цилиндре, равное объему V груза.

5. Вычислите жесткость k пружины по формуле (4) и массу груза по фор­муле (5).

6. Рассчитайте границы абсолютной и относительной погрешностей измерения массы груза.

В качестве границы абсолютной погрешности измерения объе­ма можно принять цену деления измерительного цилиндра, для границ абсолютных погрешностей измерения удлинений и – цену деления измерительной линейки.

7. Результаты измерений и расчетов занесите в отчетную таблицу.

Отчетная таблица

x1, м	x2, м	x1-x2, м	V, м3	k, Н/м	m, кг

Контрольные вопросы

1. Как можно измерить жесткость пружины, используя груз неизвестной массы?

2. Сформулируйте закон Гука. При каких условиях он выполняется?

3. Сформулируйте закон Архимеда.

Лабораторная работа «Изучение закона сохранения импульса при упругом ударе шаров»

Оборудование: штатив, лоток дугообразный, шары 2 шт., линейка миллиметровая, листы белой и копировальной бумаги, весы учебные, гири.

Содержание и метод выполнения работы

По закону сохранения импульса при любых взаимодействиях тел векторная сумма импульсов тел до взаимодействия равна векторной сумме импульсов тел после взаимодействия, если эти тела составляют замкнутую систему.

В справедливости этого закона можно убедиться на опыте, исследуя столкновения шаров на установке, изображенной на рисунке. Для сообщения шару определенного импульса в горизонтальном направлении используют наклонный лоток с горизонтальным участком. Шар, скатившись с лотка, движется по параболе до удара о поверхность стола. Горизонтальная составляющая скорости шара и его импульса во время свободного падения не изменяется, так как нет сил, действующих на шар в горизонтальном направлении. Определив импульс первого шара до столкновения, ставят на краю лотка второй шар и запускают первый шар таким же образом, как и в первом опыте. После соударения в горизонтальном направлении слетают с лотка оба шара. По закону сохранения импульса

Где и импульсы первого и второго шара до соударения, а и импульсы первого и второго шара после соударения.

Если оба шара до и после столкновения движутся вдоль одной прямой и в одном и том же направлении, то можно перейти к алгебраической форме.

Так как скорость второго шара до столкновения была рана нулю, то выражение упрощается

Массы шаров можно измерить с помощью весов. Так как во время полета шара в горизонтальном направлении на шар не действуют никакие силы, шар в горизонтальном направлении движется равномерно.

В вертикальном направлении шар совершает свободное падение под действием силы тяжести, поэтому время падения с высоты H равно

Таким образом, измерив высоту Н, с которой падают шары и дальность полета S, можно вычислить их скорости.

Н

S₁

S₂

Порядок выполнения работы

1. Измерьте массы шаров m₁ и m₂ с помощью весов.

2. Укрепите лоток в лапке штатива таким образом, чтобы горизонтальная часть лотка находилась на расстоянии 20 см от поверхности стола. На столе перед лотком положите листы белой бумаги, а на них – листы копировальной бумаги.

3. Возьмите шар с большей массой, установите его у верхнего края наклонной части лотка. Отпустите шар и по отметке на листе бумаги определите его дальность полета в горизонтальном направлении. Опыт повторите три раза и найдите среднее значение дальности полета S₁.

4. Зная высоту края лотка Н над столом, вычислите время падения шара, затем горизонтальные составляющие скорости V₁ и импульса р₁.

5. Установите на краю горизонтальной части лотка второй шар и осуществите запуск первого шара таким же образом, как в первом опыте. По отметкам на бумаге найдите дальности полетов шаров в горизонтальном направлении после их столкновения. Опыт повторите три раза и найдите средние значения дальности полета первого шара и дальности полета второго шара .

6. По найденным числовым значениям дальностей полетов вычислите числовые значения скоростей шаров после столкновения и и их импульсов и . Сравните импульс первого шара до столкновения с суммой импульсов двух шаров после столкновения + . Сделайте вывод.

7. Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу.

№опыта

S1

S1ср

ср

ср

Н

m1

m2

+

1

2

3

8. Оцените границы погрешностей измерения импульсов тел.

Контрольные вопросы.

1. Что называется импульсом тела?

2. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?

3. Выходят ли обнаруженные в опыте отклонения от закона сохранения импульса за пределы границ погрешностей измерений?