- •1. Статистическая обработка результатов эксперимента Физические измерения
- •Погрешности физических измерений
- •Оценка величины систематической погрешности
- •Оценка погрешности при прямых однократных измерениях
- •Оценка величины случайной погрешности
- •Оценка погрешности при прямых многократных измерениях
- •Оценка погрешности косвенных измерений
- •1.1. Определение погрешности прямого многократного
- •1.2. Определение погрешности косвенного измерения удельного сопротивления. (Лабораторная работа 2) Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Вычисление погрешности измерения удельного сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •2. Кинематика и динамика поступательного движения тел
- •2.1. Измерение ускорения свободного падения на машине Атвуда. (Лабораторная работа 3)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Проверка второго закона Ньютона с помощью машины Атвуда. (Лабораторная работа 4)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Задание 1. Проверка закона пути .
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Исследование прямолинейного движения тел в поле силы тяжести. (Лабораторная работа 5)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Подготовка прибора к измерениям
- •3. Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела
- •3.1. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека. (Лабораторная работа 6)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •4. Закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии
- •Удар – совокупность явлений, связанных со значительными изменениями скорости тела за малый промежуток времени (тысячные доли секунды).
- •В качестве меры механического взаимодействия тел при ударе служит импульс силы за время удара:
- •4.1. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью прибора Гримзеля. (Лабораторная работа 7)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Удар шаров. (Лабораторная работа 8)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Определение момента инерции и проверка закона сохранения энергии с помощью маятника Максвелла. (Лабораторная работа 9)
- •Теория метода и описание прибора
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5. Закон изменения момента импульса и закон сохранения момента импульса
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Изучение прецессии гироскопа. (Лабораторная работа 11)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6. Механические колебания. Физический маятник
- •6.1. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. (Лабораторная работа 12)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Определение ускорения свободного падения с помощьюмаятника универсального. (Лабораторная работа 13)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
Обработка результатов измерений
Используя данные измерений, для каждого опыта определить t и tср как среднеарифметическое из 3 – 5 измерений.
Пользуясь формулой , вычислить ускорения.
Подсчитать погрешность измерения ускорений
,
где ∆S = 0,5 см, и записать окончательный результат в виде .
По данным измерений задания 1 показать, что ускорения системы для различных S при одной и той же движущей силе в пределах ошибок равны.
Используя данные измерений задания 2, проверить выполнимость соотношений (2.19) и (2.20) с учетом погрешности измерений.
Контрольные вопросы
Сформулируйте цель работы.
Как определяются скорость и ускорение материальной точки?
От чего зависит длина пути при равномерном, равноускоренном движениях?
Какое движение твердого тела называется поступательным; свободным падением?
Является ли движение правого грузика в машине Атвуда свободным падением?
Что такое сила, масса?
Сформулируйте законы Ньютона.
Примените II закон Ньютона к движению грузиков в работе.
От чего зависит сила, сообщающая ускорение системе грузиков на нити?
Сделайте выводы по работе.
2.3. Исследование прямолинейного движения тел в поле силы тяжести. (Лабораторная работа 5)
Приборы и принадлежности: машина Атвуда ФМ-11, электронный блок, набор грузов и перегрузков.
Теория метода и описание прибора
Машина Атвуда предназначена для исследования прямолинейного движения тел в поле силы тяжести. В данной работе используется лабораторная установка “Машина Атвуда ФМ 11”. Она состоит из укрепленного на вертикальной стойке 1 блока 2, через который перекинута нить с подвешенными на ней одинаковыми грузами 3 и 4 массами М (рис. 2.5).
Рис. 2.5
Масса этих грузов может быть увеличена добавочными небольшими грузами (перегрузками) 5 массой m. Если на один из грузов массой М положить перегрузок, то вся система начнет двигаться равноускоренно.
Чтобы выяснить, от чего зависит ускорение системы, рассмотрим силы, действующие на правый и левый грузы системы. На каждый из них действует сила тяжести и сила натяжения нити. В предположении, что масса блока пренебрежимо мала, а нить невесома и нерастяжима, силы натяженияT одинаковы для обоих грузов, а их ускорения одинаковы по величине (и противоположны по направлению), то есть T1=T2=T и . ПрименяяII закон Ньютона для каждого груза, получим
В проекциях на направления движения грузов будем иметь
Решая систему уравнений относительно ускорения a, получим
. (2.21)
Из соотношения (2.21) видим, что сила, сообщающая системе грузов с общей массой Мс = 2M + m ускорение, равна силе тяжести перегрузка.
Ускорение а системы всегда меньше ускорения свободного падения g и может быть определено экспериментально.
Если F=mg во время движения не изменяется, то движение системы будет равноускоренно, и для него справедливо уравнение
где S – расстояние, проходимое грузами за время t.
Измеряя S и t, можно определить ускорение:
. (2.22)
Из-за весомости блока и наличия сил трения в оси блока, ускорение, наблюдаемое на опыте, будет меньше, чем определяемое формулой (2.21).
Примечание. Если массы основных грузов на концах нити одинаковы, то сила, сообщающая ускорение системе грузов на нити, будет равна разности сил тяжести перегрузков, находящихся на разных концах нити: F = (m2 - m1)g.
Перекладывая перегрузки с одного конца нити на другой (но не снимая с нити), можно менять величину движущей силы F, не меняя общей массы системы Мс.
Меняя же массу основных грузов при неизменном положении перегрузков, можно менять общую массу системы Мс при постоянной движущей силе F.