Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«БИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра общей физики и методики обучения физике

ИНСТРУКЦИЯ

к лабораторной работе №9

Работа.

Мощность. Энергия

Бирск - 2008

Лабораторная работа № 9. Работа. Мощность. Энергия.

Инструкция по выполнению работы

Цель работы: Научиться разрабатывать экспериментальные установки, проводить опыты, демонстрирующие основные элементы знаний в теме.

Задание 1. Изучите по школьному учебнику тему «Работа. Мощность. Энергия» (7 класс). Повторите основные знания, которые должны быть усвоены учащимися в этой теме и выпишите в тетрадь формулировки элементов знаний, относящиеся к системе демонстрационного эксперимента в этой теме (смотри задание 3).

Задание 2. Изучите по описаниям и инструкциям следующие приборы:

1. Трибуметр демонстрационный;

2. Рычаг демонстрационный;

3. Ворот демонстрационный;

4. Блок на стержне;

5. Грузы наборные

6. Динамометры трубчатые

Задание 3. Разработайте принципиальные схемы и смонтируйте с помощью имеющихся приборов экспериментальные установки для следующих опытов:

1. Определение работы и мощности при подъеме груза

по вертикали.

2. Условие равновесия сил на рычаге.

3. Условие равновесия сил на вороте.

4. Подвижный и неподвижный блоки.

5. КПД простого механизма.

6. Энергия поднятого тела.

Задание 4. Подготовьтесь к проведению экспериментов с собранными ЭУ по следующему плану:

1. Цель эксперимента;

2. Метод проведения эксперимента;

3. Проектирование и конструирование ЭУ (или описание готовой ЭУ);

4. План проведения эксперимента;

5. Анализ полученных результатов;

6. Вывод из опыта;

7. Эмпирический вывод;

8. Теория эксперимента.

Задание 5. Подготовьте письменный отчет по выполнению лабораторной работы, включив в него:

1. Название работы; Цель работы;

2. Результаты выполнения задания 1;

3. Результаты выполнения задания 2.

4. Описание экспериментов по указанному в задании 4 плану с рисунками ЭУ.

Описания приборов, используемых в теме

Трибометр демонстрационный (рис. 16) предназначен для опытов по механике. Прибор состоит из доски длиной 0,8 м и шириной 0,1 м, деревянного катка, деревянного бруска с гнездами и ведерка. На одном конце доски укреплен блок, а на другом— деревянный бортик. Сбоку на доске установлен стержень, который можно укреплять в муфте штатива.

Каток имеет проволочную дужку, а брусок—крючки, за которые цеп­ляется нить, переброшенная через блок и привязанная другим концом к ведерку. В ведерко насыпают дробь и ставят гири.

Рычаг демонстрационный (рис. 17) служит для изучения законов рычага и условий равновесия тела, имеющего ось вращения.

Рычаг представляет собой линейку длиной 1 м, имеющую в середине отверстие для оси, а на концах—винты с уравновешивающими грузами. На линейке нанесены деления с оцифровкой через каждые 5 см. Нулевое деле­ние нанесено против отверстия для оси. Над каждым делением сделаны отверстия малого диаметра для крючков, к которым можно подвешивать грузы или цеплять динамометр. К рычагу приложено 6 крючков и ось в виде ступенчатого стержня, имеющего на одном конце резьбу с гайкой.

Перед началом работы ось пропускают через центральное отверстие рычага, навинчивают на нее фасонную гайку, а затем укрепляют ось в муф­те штатива. Вращением уравновешивающих грузов добиваются равновесия рычага.

Ворот демонстрационный (рис. 18) служит для изучения устрой­ства и действия ворота и определения его коэффициента полезного действия.

Ворот представляет собой двойной ступенчатый цилиндр, насаженный на ось, которая укреплена в скобе. Диаметр большого цилиндра 100 мм, малого—33,3 мм. В выступающей части оси имеется отверстие, через ко­торое пропущена рукоятка с противовесом 1. Рукоятку можно перемещать при отпущенном винте 2. В скобе со стороны малого цилиндра имеется приспособление для торможения, представляющее собой винт 3, упираю­щийся в цилиндр.

К скобе прикреплен стержень 4, позволяющий устанавливать прибор на штативе. В каждом из цилиндров ворота имеется по одному отверстию для закрепления нити. Радиусы цилиндров и плечо рукоятки подобраны так, чтобы можно было получить выигрыш в силе в отношении 1:4 и 1:12.

Блок на стержне и блок с двумя крючками (рис. 19) применяют в ряде опытов по механике, в том числе для демонстрации неподвижного и подвижного блоков.

Грузы наборные (1 и 2 кг) (рис. 20) служат для демонстрационных опытов и применяются в качестве мер силы и массы.

Грузы выполнены в форме цилиндров, имеющих в центре отверстия и радиальные вырезы. В центре нижнего груза укреплен стержень с крюч­ком. Крючок и верхняя часть стержня плоские, их толщина меньше диа­метра стержня, что позволяет надевать грузы на стержень.

В комплект входят два груза с крючками массой 0,1 и 0,2 кг и два на­бора грузов: первый—0,05 кг (2 шт.), 0,1 кг (2 шт.), 0,2 и 0,5 кг: второй— 0,1 кг (2 шт.), 0,2 кг (2 шт.), 0,4 и 1 кг.

Динамометр (круглый) используется для демонстрационного измерения сил. Он изготовлен в виде круглого металлического кожуха, на одной стороне которого расположен циферблат со стрелкой, а на другой - металлическая коробка, внутри которой заключен пружинный механизм. Механизм состоит из двух спиральных пружин, надетых на оси, и зубчатой рейки, связывающей эти оси и сцепленной с шестерней, к которой прикреплена металлическая стрелка. Концы осей выведены из коробки в противоположные стороны.

Под действием сил рейка перемещается и вращает шестерню вместе со стрелкой по или против направления движения часовой стрелки. Шкала циферблата рассчитана на предельную нагрузку 12 Н и разбита на 12 делений, по 1 Н каждое. Для предохранения стрелки и циферблата от повреждений они находятся под стеклом.

Циферблат может с незначительным трением вращаться относительно кожуха и стрелки, что позволяет быстро и удобно устанавливать стрелку динамометра на нуль шкалы в разных положениях. Этим пользуются и тогда, когда нет необходимости учитывать собственный вес установок, используемых в опыте.

Для закрепления блоков, установки балок, различных грузов применяют призмы и столики (насадки), которые крепятся на стержне динамометра. Комплект из двух демонстрационных динамометров содержит одну модель двутавровой балки и по два экземпляра блоков, столиков, трехгранных призм, крючков.