Методические указания к лабораторному практикуму по курсу «Методика преподавания физики в школе», страница 10

На противоположных концах снаряда имеются стержни с резьбой, служащие для закрепления сменных грузов. Оба снаряда имеют кольцевые выточки, позволяющие осуществлять соединение снарядов на корпусе прибора в надежно зафиксированном положе­нии. При нажатии на клавишу 4 осуществляется одновременный пуск снарядов.

На корпусе прибора на осевой линии – центре приложения сил – закреплен отвес.

Для измерения силы сжатия пружины служит приспособле­ние, состоящее из скобы, которая надевается на снаряд, и дужки, за которую присоединяют динамометр. Сменные грузы имеют шаровую форму. Большой груз – металлический, два малых груза – пластмассовые. Масса грузов по­добрана таким образом, чтобы масса любого снаряда вместе с большим грузом была ≈40 г, а масса снаряда вместе с малым грузом ≈20 г.

Для проведения работ корпус прибора закрепить на лабора­торном штативе на высоте 20-30 см от поверхности стола. Уровнем проверить горизонтальность установки корпуса. Снаряды соединить друг с другом и уложить в желоб корпуса прибора.

При проведении опытов со снарядами разной массы переки­нуть нить отвеса через выступ на лицевой стенке корпуса в сторону снаряда большей массы. Нажать на клавишу и произвести пробный выстрел. В местах падения снарядов справа и слева от отвеса поло­жить листы писчей бумаги и покрыть их копировальной бумагой.

Опыт 1. Сравнение масс двух тел.

Условия опыта: m1 = m2 , где m1 – масса одного снаряда, m2 –масса другого снаряда.

 При взаимодействии двух тел m1 и m2 имеем:

,

где  и  – средние ускорения, полученные телами в результате взаимодействия:

  

t – время взаимодействия тел.

Так как время одинаково для обоих тел, следовательно

,

где v1 и v2 – горизонтальные составляющие скорости, полученные телами в результате взаимодействия.

Поскольку движение снарядов происходит в воздухе с малыми скоростями, то сопротивлением воздуха можно пренебречь и дви­жение тел в горизонтальном направлении принять за равномерное.

s1 = v1t ;    s2 = v2t ,

где s1 и s2 дальности полета снарядов, замеренные от средней ли­нии вправо и влево, t1 и t2 – время их паления (t1 = t2 ).

Снаряды начинают движение с одной высоты, поэтому время падения одинаково

Следовательно

.

Таким образом, для сравнения масс двух взаимодействующих тел достаточно сравнить дальности их полета. При проведении опыта производят 3–5 выстрелов и определяют усреднённые рас­стояния sср.1 и sср.2 , где sср.2 – расстояние от отвеса влево от сред­ней точки. По результатам измерений находят соотношение:

Затем, с помощью весов находят массы снарядов m1 и m2 и, определив отношение , сравнивают его со средним отношением

.Опыт повторяют не менее трех раз, меняя высоту установки прибора и силу упругости пружины*.

 Результаты опыта заносятся в таблицу.

Таблица 1.

п/п

sср.1, см

sср.2, см

1

2

3

 

*Силу упругости пружины можно изменить, вверти пружину до упора в торец внутреннего отверстия снаряда. При этом число рабочих витков пружины уменьшится и сила упругости изменится.

Опыт2. Измерение массы тела.

Для проведения опыта меняют у одного из снарядов массу, т.е. меняют съемный груз, таким образом m1 не равно m2 . Анало­гично первому опыту определяют усредненные расстояния sср.1 и sср.2 и находят отношение

По известной массе одного снаряда находят массу другого

снаряда

    Проверяют результат, определив массу взвешиванием. Опыт проводят не менее трех раз, меняя высоту установки прибора и си­лу упругости пружины аналогично первому опыту.

Опыт 3. Проверка закона сохранения импульса.

Условия опыта: m1 = m2.

Вначале опыта снаряды находятся в состоянии покоя, затем во время выстрела получают импульсы в горизонтальном направле­нии. Значит, закон сохранения импульса двух тел можно записать так: m1v1 = m2v2 (без учета направлений).