Проведение эксперимента
Задание 1. Определение систематической ошибки прибора.
1. Будем считать истинным значением ускорения свободного падения g = 9,80665 м/с2.
2. Запишите в таблицу высоту h, с которой падает шарик. Преобразуя формулу (7), вычислите время tист, которое требуется шарику для прохождения этого расстояния и внесите его в таблицу.
3. Подготовьте установку к работе. Для этого необходимо включить компьютер, замкнуть механический контакт, включить питание электромагнита и к его сердечнику подвесить шарик.
4. Отключите питание электромагнита, запустив тем самым счетчик времени. Удар шарика о механический контакт, приводящий к его размыканию, завершит процесс измерения. На мониторе компьютера будут отображены время движения тела и ускорение свободного падения тела.
5. Повторите 10 раз опыт 3-4 Данные занесите в табл.1.
6. Определите среднее время движения тела. Вычислите систематическую ошибку прибора .
7. Проверьте правильность вычислений, проведя определение времени падения тела с другой высоты и сравнивая его с вычисленными по формуле временем. Опыт повторите 5 раз, постоянно изменяя высоту h. Результаты внесите в табл.2.
8. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.
9. Сделайте вывод о погрешностях прибора.
Таблица 1.
|
|
| ||||||||||
Опыт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Среднее |
τ, с |
t,сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.
Опыт |
h |
tист |
t |
to = t – τ |
Δto |
δto |
м |
с |
с |
с |
с |
| |
1…5 |
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Определение ускорения свободного падения и систематической ошибки.
1. Подготовьте установку.
2. Проведите измерение времени падения тела с известной высоты. Результаты занесите в табл.3.
3. Повторите опыт 2 не менее 5 раз.
4. Рассчитайте значения ускорения свободного падения и систематической ошибки по формулам (10) и внесите их в таблицу. Вычислите их среднее значение.
5. Аналитически рассчитайте относительную и абсолютную погрешности ускорения и ошибки.
6. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.
7. Сделайте вывод о предложенном способе измерения ускорения свободного падения и систематической ошибки прибора.
Таблица 3.
Опыт |
h |
t |
g |
Δg |
δg |
τ |
Δτ |
δτ |
|
м |
с |
м/с2 |
м/с2 |
|
c |
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
| ||
Среднее |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 3. Изучение зависимости координаты тела от времени при свободном падении.
1. Подготовьте экспериментальную установку. И проведите измерение времени падения тела. Повторите измерения трижды и занесите в табл.4 среднее значение измерений.
Внимание! Вносите в таблицу время, с учетом систематической погрешности.
2. Повторите 10-12 раз опыт 1 для различных высот, занося в таблицу высоту, значение времени и ускорения свободного падения.
3. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.
4. Постройте графики зависимости , , .
5. Сделайте вывод о зависимости ускорения свободного падения от высоты. Проанализируйте полученные графики.
6. Используя экстраполирование функции вблизи точки , определите систематическую ошибку прибора.
Таблица 4.
Опыт |
Результаты измерений |
Результаты вычислений | |||||
y |
Δy |
t |
Δt |
g |
Δg | ||
м |
м |
с |
с |
м/с2 |
м/с2 | ||
1…12 |
|
|
|
|
|
|
|
Задание 4. Изучение зависимости характера движения тела от его размеров.
1. Подготовить экспериментальную установку.
2. Провести 10-12 опытов по измерению ускорения свободного падения, с различной высоте падения. Результаты занесите в табл.5. Внимание! Результаты заносить в таблицу, с учетом систематической ошибки.
3. Провести опыт 2 с шариками другого диаметра, результаты занести в таблицу.
4. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.
5. Постройте графики зависимости, , для всех тел.
6. Сделайте вывод о зависимости измеряемого ускорения от размеров тела и высоты падения.
Таблица 5.
Опыт |
Первое тело, d1 = |
Второе тело, d2 = |
Третье тело, d3 = | ||||||
y1 |
t1 |
g1 |
y2 |
t2 |
g2 |
y3 |
t3 |
g3 | |
м |
с |
м/с2 |
м |
с |
м/с2 |
м |
с |
м/с2 | |
1…10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключении по лабораторной работе следует отразить достоинства и недостатки каждого метода определения ускорения свободного падения и систематической ошибки, сравнить методы между собой и результаты, даваемые ими. Пояснить графики, полученные в заданиях, дать теоретическое обоснование их вида и предложить причину, объясняющую их отклонения от идеальности.