Ознакомление с содержанием раздела "Динамика" в основной и старшей школе. Выполнение демонстрационных опытов "Первый закон Ньютона", "Сравнение масс тел", "Второй закон Ньютона", страница 3

Скорость вращения не следует чрезмерно увеличивать, так как неизбежная неточность в установке шариков вызовет при большой скорости смешение шариков, что может привести к поломке прибора.

Вариант Б

1.  Возьмите две одинаковые легкоподвижные тележки (т. е. движущиеся прак- тически без трения). Между ними зажмите плоскую или спиральную пружину, стянутую нитью (для удобства пружина кренится к одной из тележек).  Нить пережгите и покажите, что тележки одновременно ударяют по препятствиям, расположенным на равных расстояниях от каждой из тележек.

2.  Одну из тележек нагрузите, увеличив её массу вдвое, и опыт повторите. Сделайте вывод.

Вариант В

Опыт, описанный в предыдущем варианте, покажите, используя прибор для демонстрации взаимодействия и удара шаров.

Опыт № 3

Второй закон Ньютона.

Оборудование: диск вращающийся с принадлежностями, электродвигатель, штатив универсальный, регулятор напряжения РНШ, динамометр с круглым циферблатом.

          Установку собирают по рисунку. При вращении диска тесьма тянет груз с силой, которую показывает динамометр, т.е. с силой, вызывающей центростремительное  ускорение. В предлагаемой установке выполняют две регулировки: изменение числа оборотов с помощью РНШ и подбор ра­диуса вращения груза перемещением динамометра в вертикальном направлении. Динамо­метр перемещают при отпущенных винтах муфты, скользящей вдоль стального стержня штатива. Радиус вращения можно менять изменением длины тесьмы.

Опыт проводят в следующей последовательности. С помощью динамометра убеждают­ся, что масса одного катка (0,5 кг) в два раза больше массы другого (0,25 кг). Груз массой 0,5 кг устанавливают на желоб и зацепляют его за тесьму. Регулировкой длины тесьмы и перемещением устанавливают радиус вращения 20 см при показании динамометра 1 Н. Включают электродвигатель. Изменением скорости вращения с помощью РНШ доби­ваются такого состояния, при котором динамометр показывает 1 Н. По маятниковому тахометру замечают, что диск делает 0,5 об/с. Сравнивают два значения ускорения, одно из которых подсчитывают по формуле  

                 a=F/m,     а другое по формуле a= 4p²n²r.

Значения F, m, a, r определяют опытным путём.

Регулятором напряжения РНШ увеличивают скорость вращения, доведя до такого значения, при котором динамометр показывает 4 Н. По тахометру отмечают, что диск  делает 1 об/с. Убеждаются, что ускорение в этом случае в 4 раза больше.

Вместо груза массой 0,5 кг за тесьму зацепляют груз массой 0,25 кг. С помо­щью РНШ устанавливают скорость вращения 1 об/с, контролируя это тахометром.

Отмечают, что показание динамометра 2 Н. Убеждаются, что при одном и том же ускорении, но при уменьшении массы тела в 2 раза нужно приложить силу в 2 раза меньше.

Опыт № 4

Сложение сил, действующих под углом к друг другу.

Оборудование : набор по статике с магнитными держателями.

    Для проведения этого опыта на щите подвешивают пружину и оттягивают её двумя динамометрами так, чтобы последние расположились под прямым углом и по­казывали 3 или 4 единицы (150 г и 200 г). Отмечают мелом положение колечка пру­жины и проводят риски позади динамометров, чтобы отметить направление сил [а]. Затем один динамометр убирают, а другим оттягивают пружину так, чтобы колечко вновь оказалось на оставленной ранее метке. Риской на щите отмечают новое поло­жение динамометра и записывают его показание [б].

Убрав динамометр, проводят мелом из отмеченной точки прямые через 3 риски и на этих прямых в произвольном масштабе строят 3 вектора силы [в]. Соединив концы векторов, показывают, что полученный четырехугольник - паралле­лограмм, а вектор равно­действующей представлен в нём диагональю.

Вектор равнодейст­вующей силы полезно на­чертить цветным мелом. Этим можно подчеркнуть, что равнодействующая не является третьей силой, действующей   одновре­менно с двумя первыми, а заменяет эти силы. Иногда, без применения цветного мела, векторы составляющих сил зачёркивают.