Физика-9кл-Кикоин-ГДЗ-1999 (9 класс - Кикоин), страница 13

знаменатель меньшеεµ =0,05 Н 0,05 Н+= 0,125 + 0,04 = 0,129 ≈ 0,13.0,4 Н1,35 НРассчитаем абсолютную погрешность∆F тр ∆РF трТак как ì =+.εµ = εFтр + εР =F трРРВидно, что наибольшая относительная погрешность будет в опыте снаименьшим грузом, т.к. знаменатель меньше.εµ =0,05 Н 0,05 Н+= 0,125 + 0,04 = 0,129 ≈ 0,13.0,4 Н1,35 НРассчитаем абсолютную погрешность∆µ = µср ⋅ εµ = 0,35 ⋅ 0,13 = 0,0455 ≈ 0,05.Полученный в результате опытов коэффициент трения скольженияможно записать как: µ = 0,35 ± 0,05.Лабораторная работа № 4«Изучение движения тела, брошенного горизонтально»Первой целью работы является измерение начальной скорости, сообщенной телу в горизонтальном направлении при его движениипод действием силы тяжести.

Измерение производится при помощиустановки описанной и изображенной в учебнике. Если не принимать в расчет сопротивление воздуха, то тело, брошенное горизонтально, движется по параболической траектории. Если выбрать заначало координат точку начала полета шарика, то координаты его стечением времени изменяются следующим образом: х=V0t, ay= −gt 2.2Расстояние, которое шарик пролетает до момента падения (l), этозначение координаты х в момент, когда y = −h, где h − высота падения, отсюда можно получить в момент падения−h = −t=gt 2;22h;gl = V0t;V0 = l2h.g119Выполнение работы:1. Определение начальной скорости:№ опытаh, мl, мlcp, мV0 м/c10,20,1620,20,1430,20,1540,20,1350,6750,20,1650,8260,20,1450,71V0cp м/c0,790,690,150,740,74Вычисления:l1 + l 2 + l 3 + l 4 + l 5 + l 6= 0,15 м6V0= lср⋅g9,8м,8 2=0,74 м/c.=0,152h2 ⋅ 0,2м2.

Построение траектории движения тела:t, c0,511,5x, м0,0370,0740,111y, м−0,012−0,049−0,11Вычисления x = V0⋅t; y = −20,148−0,19gt 229.81 ⋅ (0,05) 2= −0,01229.81 ⋅ (0,1) 22. x = 0,74⋅0,1 = 0,074 y = −= −0,04929.81 ⋅ (0,15) 23. x = 0,74⋅0,15 = 0,111y =−= −0,1129.81⋅ (0,2) 24. x = 0,74⋅0,2 = 0,148 y = −= −0,1921.

x = 0,74⋅0,05 = 0,037120y =−Построение траектории:y, м00,0370,0740,1110,148 x, м-0,012-0,049Траектория, построеннаявами, несколько отличается от реальной, которую вы можете наблюдать во время опытов,так как не учитывает сопротивления воздуха.-0,11-0,19Лабораторная работа № 5«Изучение движения тела по окружности под действиемсил упругости и тяжести»Груз из набора по механике, подвешенныйна закрепленную в верхней точке нить, движется в горизонтальной плоскости по окружности радиуса r под действием двух сил:rrrсилы тяжести Fт = mg и силы упругости N .rРавнодействующая этих двух сил F направлена горизонтально к центру окружности и сообщает грузу центростремительноеускорение.Т − период обращения груза по окружности. Его можно вычислить подсчитав время, за которое груз совершает некоторое числополных оборотов Т =ем по формуле а =t.

Центростремительное ускорение рассчитаh4π2 rT2.Теперь, если взять динамометр и прикрепить его к грузу, как показано на рисунке,rможно определить силу F (равнодейстrrвующую сил m g и N .121Если груз отклонен от вертикали на расстояние r, как и при двиrжении по окружности, то сила F равна той силе, которая вызываладвижение груза по окружности. Мы получаем возможность сравrнить значение силы F , полученное путем прямого измерения и сиrлы m a , рассчитанной по результатам косвенных измерений иrFсравнить отношениеr с единицей. Для того, чтобы радиус окmaружности, по которой движется груз, изменялся вследствие влияниясопротивления воздуха медленнее и изменение это незначительновлияло на измерения, следует выбирать его небольшим (порядок0,05÷0,1 м).Выполнение работы№ опытаt, ctср, cnm, кгr, м a, м/c2 F, HВычисленияt + t + t 3 + t 4 15c + 12c + 13c + 14c=13,5 c=tср= 1 244t ср 13,54 ⋅ (13,4 ) 2 ⋅ 0,05м=1,35 c a=T===1,082 м/с2n10(13,5с ) 2ma = 0,1кг ⋅1,082 м/с2 = 0,108 F ≈ 0,1HF= 0,93maОценка погрешностей.Точность измерения: линейка − ∆r = ±0,0005 мсекундомер − ∆t = ±0,5 сдинамометр −∆F = ±0,05 НПодсчитаем погрешность определения периода (если считать,что число n определено точно):εТ=∆t 0,5с∆T=== 0,04 (4%)Tt ср 13,5Погрешность определения ускорения подсчитаем как:∆а ∆r∆T 0,0005м= +2⋅=+2⋅0,04= 0,05 (5%)arT0,05м0,002Погрешность определения ma εmа=εm + εа=+0,05 = 0,070,1εа=(7%), то есть ma = (0,108±0,008) Н.

С другой стороны, силу F мыизмерили со следующей погрешностью: εF=122∆F 0,05Н==0,5 (50%)F0,1НТакая погрешность измерения, конечно, очень велика. Измерения с такими погрешностями годны только для приблизительныхоценок. Отсюда видно, что отклонение отношениеFmaот единицыможет быть существенным при использовании примененных намиспособов измерения*.Лабораторная работа № 6«Изучение равновесия тел под действием нескольких сил»Основной целью работы является установление соотношения междумоментами сил, приложенных к телу с закрепленной осью вращенияпри его равновесии. В нашем случае в качестве такого тела мы используем рычаг. Согласно правилу моментов, чтобы такое тело находилось в равновесии, необходимо чтобы алгебраическая суммамоментов сил относительно оси вращения была равна нулю.Рассмотрим такое тело (в нашем случаерычаг).

На него действуют две силы: вес груrrзов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равныпо модулю меду собой. Абсолютные значенияrrмоментов сил F и P определим соответственно: М1 = Рl1; M2 = Fl2.Выводы о погрешности экспериментальной проверки правила моM1ментов можно сделать сравнив с единицей отношение:.M2Средства измерения: линейка (∆l = ±0,0005 м), динамометр (∆F =±0,05 H). Массу грузов из набора по механике полагаем равной(0,1±0,002) кг.Выполнение работы№ опыта1231*l1, мl2, мP=mg, HF, HM1, нм0,10,20,30,350,150,14211,12,730,40,40,3M2, нм M1/ M20,3850,4050,31,040,991Так что вам не следует смущаться, если в этой лабораторной работеотношениеFmaбудет отличным от единицы. Просто аккуратно оцените всепогрешности измерений и сделайте соответствующий вывод.123Вычисления: M1=P l1, M2= F l21)M1=4H⋅0,1м=0,4 Н⋅мM1=1,04MM2=1,1H⋅0,35м=0,385 Н⋅м2)M1=2H⋅0,2м=0,4 Н⋅мM1=0,99MM2=2,7H⋅0,1 5м=0,405 Н⋅мM1=1H⋅0,3м=0,3 Н⋅мM2=3H⋅0,1 м=0,3 Н⋅м223)Оценим погрешности:M1M2=1ε M1 = εM1 +εM2= εP +εl+ εF+εlM2εP=εm+εg=2∆m ∆g 0,002 кг 0,2м /c+=0,04+=gm0,1кг10м /c 2В 1-м опыте отклонение от единицы максимально и составляет(1,04 − 1)×100%=4%.

Для первого опыта:0,0005м 0,05н 0,0005м++=0,04+0,005+0,045+0,001ε M1 = 0,04+0,1м1,1н0,35мM2Поскольку εр = const и не зависит от количества грузов, ясно, чтоε M1 в любом опыте меньше, чем (относительная погрешность опM2rределения P . Вывод. Во всех опытах отклонение M1 от единицыM2лежит в пределах погрешности измерений.Лабораторная работа № 7«Изучение закона сохранения механической энергии»Закон сохранения механической энергии. Полная механическаяэнергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы Ер1 + Ек1 = Ер2 + Ек2Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг).

На неrrго действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находилсяв равновесии и моменты этих сил должны быть равныпо модулю меду собой. Абсолютные значения моменrrтов сил F и P определим соответственно: М1 = Рl1;M2 = Fl2.Рассмотрим груз, прикрепленный к упругой пружине таким образом, как показано на рисунке. Вначале удерживаем тело в положении 1, пружина не натянута и сила упругости, действующая на тело124равна нулю.

Затем отпускаем тело и оно падает под действием силытяжести до положения 2, в котором сила тяжести полностью компенсируется силой упругости пружины при удлинении ее на h (телопокоится в этот момент времени).Рассмотрим изменение потенциальной энергии системы при переходе тела из положения 1 в положение 2.

При переходе из положения 1 в положение 2 потенциальная энергия тела уменьшается навеличину mgh, а потенциальная энергия пружины возрастает на веkh 2личину.2Целью работы является сравнение этих двух величин. Средства измерения: динамометр с известной заранее жесткостью пружины 40Н/м, линейка, груз из набора по механике.Выполнение работы:№ опытаh=xmax, мhср=xñð, мЕ1ср, ДжЕ2ср, Дж123450,0540,0520,0480,0500,0520,0510,0500,052E 1cpE 2 cp0,96x1 + x 2 + x 3 + x 4 + x 5=50,054 м + 0,052 м + 0,048 м + 0,05 м + 0,052 м= 0,051 м=5Е1ср = mghcp = 0,1 кг ⋅ 9,81 м/с2 ⋅ 0,051 м = 0,050 ДжR(x )240 H / м⋅(0,051 м) 2cpЕ2ср === 0,052 Дж.22Оценим погрешности:ε Е1 = ε Е1 + ε Е 2 = 2ε х + ε m + ε x = 3ε x + ε mВычисления: hср = хср =Е2ε Е1 = 3Е2∆0,0005 м 0,002 кг∆x ∆m+= 3⋅+= 0,05 (5%)0,051 м0,1 кгx cpmЕ1 Е1=⋅ 0,05 = 0,96 ⋅ 0,05 ≈ 0,05Е2 Е2Е1= 0,96 ± 0,05,Е2откуда видно, что полученное отклонение от единицы лежит в пределах погрешности измерений.125Отношение потенциальных энергий запишем как:Лабораторная работа № 8«Измерение ускорения свободного паденияс помощью маятника»Изучая курс физики вам часто приходилось использовать в решениизадач и других расчетах значение ускорения свободного падения наповерхности земли.

Вы принимали значение g = 9,81 м/с2, то есть с тойточностью, которой вполне достаточно для производимых вами расчетов.Целью данной лабораторной работы является экспериментальноеустановление ускорения свободного падения с помощью маятника.Зная формулу периода колебания математического маятника Т =2πlgможно выразить значение g через величины, доступные про-стому установлению путем эксперимента и рассчитать g с некото2рой точностью.

Выразим g = 4 π2 l , где l − длина подвеса, а Т − периTод колебаний маятника. Период колебаний маятника Т легко определить, измерив время t, необходимое для совершения некоторогоколичества N полных колебаний маятника Т = t . МатематическимNмаятником называют груз, подвешенный к тонкой нерастяжимойнити, размеры которого много меньше длины нити, а масса − многобольше массы нити. Отклонение этого груза от вертикали происходит на бесконечно малый угол, а трение отсутствует. В реальныхусловиях формула Т=2πlgимеет приблизительный характер.Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг).