Ознакомление с содержанием темы школьного курса физики 9 класса "Основы кинематики". Выполнение демонстрационных опытов "Равномерное движение", "Прямолинейное и криволинейное движение", страница 4

Два шарика одинакового размера, но разного веса захватывают в одну руку и одновременно опускают. Шарики падают, и удары их слышны одновременно. Опыт этот показывает, что если сопротивление воздуха невелико по сравнению с размером тела, то тела, независимо от их веса, падают с одним и тем же ускорением.

ОПЫТ № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

Оборудование:  машина Атвуда настольная; секундомер электромеханический с источником постоянного тока на 6 В или секундомер электронный с выпрямителем.

На демонстрационном столе устанавливают машину Атвуда без блока и грузов. В отверстие передвижного столика вставляют тарелочку для гашения удара шарика  и замыкают контакты столика, подняв его втулку вверх. Передвижной столик закрепляют в таком положении, чтобы тарелочка оказалась против деления 80 см. Пусковой столик переводят в горизонтальное положение, и в его отверстие продевают нить отвеса. Регулируя положение прибора уравнительными винтами, добиваются, чтобы отвес расположился точно над центром тарелочки.

Секундомер включают в сеть, а его пусковые зажимы соединяют с зажимами пускового и передвижного столиков. Нажимают кнопку установки секундомера на нуль и кладут стальной шарик на пусковой столик.

При опускании рычажка, находящегося у основания прибора, пусковой столик под действием пружины освобождает шарик и одновременно  включает секундомер. Шарик падает, ударяет в тарелочку и остается в ней.  При этом тарелочка и втулка продвигаются вниз и размыкают ток. Секундомер выключается, и по его шкале можно отсчитать время падения шарика.

Опыт повторяется несколько раз, находят среднее значение полученных результатов и вычисляют ускорение по формуле:          .

Затем меняют положение столика и повторяют опыты. Ускорение вычисляют по новым данным и получают результат, близкий к полученному ранее.

ОПЫТ № 7

НАПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ОКРУЖНОСТИ

Оборудование: вращающийся диск; сирена дисковая; машина центробежная с червячной передачей; штатив; тесьма 1,5 м; точило; напильник.

Для выяснения понятий о линейной скорости собирают модель ременной передачи, изображенной на рисунке. Роль шкивов выполняют вращающийся диск и сирена дисковая. Их диаметры относятся приблизительно, как 1 : 2. Диски охватываются матерчатой тесьмой шириной около 2 см и устанавливаются строго в одной плоскости. Только в таком случае получится надежная ременная передача и тесьма во время опыта не будет сползать. Чтобы было удобно вращать диск с небольшой скоростью, рукоятку центробежной машины ввинчивают в торец шпинделя, выдвинув из него крючок.

Приступая к объяснениям, показывают, что точки, одинаково удаленные от оси вращения, имеют одинаковые скорости. Для этого наводят мелом на верхнем диске точки 1 и 2 и повертывают его на ¼ оборота, ½ оборота и на полный оборот. Обе точки проходят за одно и тоже время одинаковые пути и проведенные через них радиусы повертываются на одинаковые углы.

Затем оставляют на диске точку 2 и наносят точку 3. Повертывая диск, показывают, что радиусы, проведенные через эти  точки, повертываются на один и тот же угол, но путь, пройденный  точкой 2 вдвое больше пути, пройденного точкой 3. Следовательно, эти точки имеют разные линейные скорости, но одинаковые угловые.

Повертывают верхний диск так, чтобы точка 1 расположилась внизу, и против неё на нижнем диске наносят точку 4. Повертывают нижний диск на целый оборот и обращают внимание учащихся, что верхний диск при этом повернулся менее чем на ½ оборота, хотя пути, пройденные обеими точками, одинаковы. Отсюда следует, что линейные скорости точек 1 и 4, лежащих на окружности дисков, а также линейная скорость ремня равны между собой. Угловые же скорости этих точек различны.

Чтобы показать, как направлена линейная скорость при вращательном движении, приводят в быстрое движение наждачный круг ручного точила и прижимают к нему какой – либо стержень из закаленной стали, например напильник. Тонкий пучок искр, вырывающийся из – под стержня, направлен по касательной к окружности. Направление движения раскаленных частиц стали и есть направление их мгновенной скорости.

ОПЫТ № 8

ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРИОДА И ЧАСТОТЫ ОБРАЩЕНИЯ

ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ОКРУЖНОСТИ

Оборудование:  диск вращающийся; указатели; секундомер.

Для нахождения периода обращения удобно измерить время определенного числа оборотов  N. Для этого приведем вращающийся диск во вращение и секундомером измерим время полных 6 – 7 оборотов. Тогда     .

Частота обращения очень просто связана с периодом обращения Т:   .