Laboratorijski rad iz fizike razred 9 Gendenstein Orlov Napredak

1 - Pričvrstite kraj opruge u stativu. Izmjerite visinu na kojoj je donji kraj opruge iznad stola.

2 - Okačite težinu od 100 grama sa opruge. Izmjerite visinu na kojoj je donji kraj opruge sada iznad stola. Izračunajte produljenje opruge.

3 - Ponovite mjerenja, objesivši s opruge dva, tri i četiri utega težine 100 grama.

4 - Zapišite rezultate u tabelu.

5 - Nacrtajte koordinatni sistem za crtanje elastične sile nasuprot izduženju opruge.

7 - Odredite kako sila elastičnosti ovisi o istezanju opruge.

Što je veće istezanje opruge, to je veća sila elastičnosti, odnosno, što je opruga dulje rastegnuta, sila elastičnosti je veća.

8 - Pronađite krutost opruge duž konstruirane ravne linije.

k = Fcont / | x |
k = 4 / 0,1 = 40 H / m

9 - Utvrdite ovisi li krutost opruge o njezinoj duljini, i ako da, kako će se mijenjati smanjenjem duljine opruge.

Krutost opruge neovisna je o produženju dužine opruge. Svaka opruga ima k (krutost opruge) i ona je konstantna, neovisno o Fcont i Δx

Da biste koristili pregled prezentacija, napravite sebi Google račun (račun) i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Dijapozitivi:

Laboratorijski rad "Mjerenje krutosti opruge" Nastavnik fizike GBOU srednja škola №145 Kalininski okrug Sankt Peterburga MV Karabashyan

provjeriti valjanost Hooke-ovog zakona za oprugu dinamometra i izmjeriti koeficijent krutosti ove opruge. Svrha rada Oprema: set "Mehanike" iz kompleta L-mikro tronošca sa spojnicom i stezaljkom, dinamometar sa zapečaćenom vagom, set utega poznate mase (po 50 g), lenjir sa milimetarske podjele.

Pripremna pitanja Šta je elastična sila? Kako izračunati elastičnu silu koja nastaje u opruzi kada je na nju ovješen teret težak m kg? Šta je produženje tijela? Kako izmjeriti istezanje opruge kada je na njoj ovješen teret? Šta je Hookeov zakon?

Sigurnosne mjere opreza Budite oprezni kada radite s ispruženom oprugom. Ne ispuštajte i ne bacajte teret.

Opis rada: Prema Hookeovom zakonu, modul F elastične sile i modul x izduženja opruge povezani su odnosom F = kx. Mjerenjem F i x, koeficijent krutosti k možete pronaći po formuli

U svakom od eksperimenata, krutost se određuje pri različitim vrijednostima sile elastičnosti i istezanja, tj. Uvjeti eksperimenta se mijenjaju. Zbog toga se za izračunavanje prosječne vrijednosti krutosti ne može izračunati aritmetička sredina rezultata mjerenja. Upotrijebit ćemo grafičku metodu za pronalaženje prosječne vrijednosti koja se može primijeniti u takvim slučajevima. Na osnovu rezultata nekoliko eksperimenata, konstruiramo grafikon zavisnosti modula elastične sile F eln od modula istezanja \ x \. Pri crtanju grafa na osnovu rezultata eksperimenta, eksperimentalne točke možda neće biti na pravoj liniji, što odgovara formuli F ypp = k \ x \. To je zbog pogrešaka u mjerenju. U ovom slučaju, grafikon treba nacrtati tako da se približno isti broj točaka nalazi na suprotnim stranama prave linije. Nakon crtanja grafa, uzmite točku na ravnoj crti (u sredini grafikona), odredite iz nje vrijednosti elastične sile i istezanja koje odgovaraju toj točki i izračunajte krutost k. To će biti željena prosječna vrijednost krutosti opruge k usp.

1. Pričvrstite kraj spiralne opruge na stativ (drugi kraj opruge ima strelicu i kuku). 2. Postavite i pričvrstite ravnalo s milimetarskim oznakama pored ili iza opruge. 3. Označite i zabilježite podjelu ravnala na kojoj se nalazi strelica pokazivača opruge. 4. Ovjesite poznatu masu s opruge i izmjerite rezultujuće istezanje opruge. 5. Na prvu težinu dodajte drugu, treću itd. Težinu, bilježeći svaki put izduženje \ x \ opruge. Na osnovu rezultata mjerenja popunite tablicu NAPREDAK RADA:

Eksperimentalni broj M, kg mg, H h, m 1 0,1 2 0,2 ​​3 0,3 4 0,4

6. Nacrtajte x i F osi, odaberite prikladnu skalu i nacrtajte rezultirajuće eksperimentalne tačke. 7. Procijenite (kvalitativno) valjanost Hooke-ovog zakona za datu oprugu: jesu li eksperimentalne tačke smještene blizu jedne ravne linije koja prolazi kroz ishodište. 8. Na osnovu rezultata mjerenja, izgradite grafikon ovisnosti elastične sile o izduženju i pomoću njega odredite prosječnu vrijednost krutosti opruge k usp. 9. Izračunajte najveću relativnu grešku s kojom ćete pronaći vrijednost k cp 10. Zapišite svoj zaključak.

Testna pitanja: Kako se zove odnos između elastične sile i istezanja opruge? Opruga dinamometra se produžila za 5 mm pod dejstvom sile 4N. Odredite težinu utega koji će se ove opruge produžiti za 16 mm.

Razvoj lekcije (bilješke s lekcije)

Srednje opće obrazovanje

Linija UMK G. Ya. Myakishev. Fizika (10-11) (D)

Pažnja! Web lokacija za administraciju web stranice nije odgovorna za sadržaj metodološkog razvoja, kao ni za usklađenost razvoja Saveznog državnog obrazovnog standarda

Svrha lekcije: provjeriti valjanost Hooke-ovog zakona za oprugu dinamometra i izmjeriti koeficijent krutosti ove opruge, izračunati pogrešku mjerenja.

Ciljevi lekcije:

1. obrazovni: sposobnost obrade i objašnjenja rezultata mjerenja i donošenja zaključaka Jačanje eksperimentalnih vještina i sposobnosti
2. edukativni: uključivanje učenika u aktivne praktične aktivnosti, poboljšanje komunikacijskih vještina.
3. razvijanje: ovladavanje osnovnim tehnikama koje se koriste u fizici - mjerenje, eksperiment

Tip lekcije: lekcija treninga vještina

Oprema: stativ sa spojnicom i stezaljkom, spiralna opruga, set utega poznate mase (po 100 g, pogreška Δm = 0,002 kg), ravnalo sa milimetarskim razdjeljcima.

Napredak

I. Organizacijski trenutak.

II. Ažuriranje znanja.

• Šta je deformacija?
• Formuliraj Hookeov zakon
• Što je krutost i u kojim jedinicama se mjeri.
• Dajte ideju o apsolutnoj i relativnoj grešci.
• Razlozi koji dovode do grešaka.
• Greške u mjerenju.
• Kako se crtaju grafovi rezultata eksperimenta.

Mogući odgovori učenika:

• Deformacija- promjena u relativnom položaju tjelesnih čestica povezanih s njihovim kretanjem u odnosu jedna na drugu. Deformacija je rezultat promjene međuatomskih udaljenosti i preslagivanja atomskih blokova. Deformacije se dijele na reverzibilne (elastične) i nepovratne (plastične, puzanje). Elastične deformacije nestaju nakon završetka primijenjenih sila, a nepovratne ostaju. Elastične deformacije temelje se na reverzibilnom pomicanju atoma metala iz ravnotežnog položaja; plastični se temelje na nepovratnom pomicanju atoma na značajnim udaljenostima od početnih ravnotežnih položaja.

• Hookeov zakon: "Sila elastičnosti koja proizlazi iz deformacije tijela proporcionalna je njegovom izduženju i usmjerena je suprotno od smjera kretanja čestica tijela za vrijeme deformacije."
  
  F control = - kx

• Rigidnost naziva koeficijent proporcionalnosti između elastične sile i promjene dužine opruge pod djelovanjem sile koja je na nju primijenjena. Označi k... Mjerna jedinica N / m. Prema Newtonovom trećem zakonu, sila primijenjena na oprugu jednaka je po modulu elastičnoj sili koja je u njoj nastala. Tako se krutost opruge može izraziti kao:

  k = F kontrola / x

• Apsolutna greška približna vrijednost naziva se modul razlike između tačnih i približnih vrijednosti.

  ∆x = |x – x Sre|

• Relativna greška približna vrijednost je omjer apsolutne pogreške i modula približne vrijednosti.

  ε = ∆x/x

• Mjerenja nikada se ne može izvesti apsolutno tačno. Rezultat bilo kojeg mjerenja približan je i karakterizira ga pogreška - odstupanje izmjerene vrijednosti fizičke veličine od njene stvarne vrijednosti. Razlozi koji dovode do pojave grešaka uključuju:
  - ograničena tačnost proizvodnje mernih instrumenata.
  - promjene u vanjskim uvjetima (promjene temperature, oscilacije napona)
  - radnje eksperimentatora (kašnjenje s početkom štoperice, drugačiji položaj oka ...).
  - približnu prirodu zakona koji se koriste za pronalaženje izmjerenih veličina

• Netočnosti nastali tokom mjerenja dijele se sa sistematično i slučajno... Sistematske pogreške su greške koje odgovaraju odstupanju izmjerene vrijednosti od stvarne vrijednosti fizičke veličine uvijek u jednom smjeru (povećanje ili smanjenje). Pri ponovljenim mjerenjima greška ostaje ista. Razlozi pojava sistematskih grešaka:
  - neusklađenost mernih instrumenata sa standardom;
  - nepravilna ugradnja mjernih instrumenata (nagib, neravnoteža);
  - neusklađenost početnih indikatora uređaja sa nulom i zanemarivanje ispravki koje nastaju u vezi s tim;
  - neusklađenost izmjerenog objekta sa pretpostavkom njegovih svojstava.

Slučajne pogreške su greške koje mijenjaju svoju numeričku vrijednost na nepredvidiv način. Takve su greške uzrokovane velikim brojem nekontroliranih razloga koji utječu na postupak mjerenja (nepravilnosti na površini predmeta, puhanje vjetra, naponski napon itd.). Utjecaj slučajnih pogrešaka može se smanjiti ponavljanjem ponavljanja eksperimenta.

Pogreške mjernih instrumenata. Te se greške nazivaju i instrumentalne ili instrumentalne. Do njih dolazi zbog dizajna mjernog uređaja, tačnosti njegove izrade i kalibracije.

Pri crtanju grafa na osnovu rezultata eksperimenta, eksperimentalne točke možda neće biti na pravoj liniji, što odgovara formuli F control = kx

To je zbog pogrešaka u mjerenju. U ovom slučaju, grafikon mora biti nacrtan tako da se približno jednak broj točaka nalazi na suprotnim stranama prave linije. Nakon crtanja grafa, uzmite točku na ravnoj liniji (u sredini grafikona), odredite iz nje vrijednosti elastične sile i istezanja koje odgovaraju toj točki i izračunajte krutost k... To će biti željena prosječna vrijednost krutosti opruge k Sre

III. Radni nalog

1. Pričvrstite kraj spiralne opruge na stativ (drugi kraj opruge ima strelicu i kuku, pogledajte sliku).

2. Postavite i pričvrstite ravnalo s milimetarskim oznakama pored ili iza opruge.

3. Označite i zabilježite podjelu ravnala na kojoj se nalazi strelica pokazivača opruge.

4. Ovjesite poznatu masu s opruge i izmjerite rezultujuće istezanje opruge.

5. Prvoj težini dodajte drugu, treću itd. Težinu, bilježeći svaki put izduženje | x|. | izvori.

Na osnovu rezultata mjerenja popunite tablicu:

		F control = mg, H	׀ ‌x׀ ‌, · 10 –3 m	k Srijeda, N / m

6. Na osnovu rezultata mjerenja, izgradite grafikon zavisnosti elastične sile o izduženju i pomoću nje odredite prosječnu vrijednost krutosti opruge k cp.

Proračun grešaka direktnih mjerenja.

Opcija 1. Izračun slučajne pogreške.

1. Izračunajte krutost opruge u svakom od eksperimenata:

k =	F	,
	│x│

2... k cf = ( k 1 + k 2 + k 3 + k 4)/4 ∆k = ׀ ‌k – k cf ׀ ‌, ∆ k cf = (∆ k 1 + ∆k 2 + ∆k 3 + ∆k 4)/4

Unesite rezultate u tabelu.

3. Izračunajte relativnu grešku ε = ∆ k Sri / k Sre 100%

4. Popunite tabelu:

	F kontrola, N	׀ ‌x׀ ‌, · 10 –3 m	k, N / m	k Srijeda, N / m	Δ k, N / m	Δ k Srijeda, N / m

5. Odgovor zapišite u obrazac: k = k cp ± ∆ k cf, ε =…%, zamjenjujući numeričke vrijednosti pronađenih veličina u ovoj formuli.

Opcija 2. Izračun instrumentalne greške.

1. k = mg/x Za izračunavanje relativne greške koristimo formulu 1 na strani 344 udžbenika.

ε = ∆ ALI/ALI + ∆IN/IN + ∆OD/OD = ε m + ε g + ε x.

∆m= 0,01 10 –3 kg; ∆ g= 0,2 kg m / s s; ∆ x= 1 mm

2. Izračunajte najveći relativna greška s kojom je vrijednost pronađena k Sre (iz iskustva s jednim opterećenjem).

ε = ε m + ε g + ε x = ∆m/m + ∆g/g + ∆x/x

3. Pronađite ∆ k cf = k cf ε

4. Popunite tabelu:

5. Odgovor zapišite u obrazac: k = k cp ± ∆ k Sre, = ...%, zamjenjujući numeričke vrijednosti pronađenih vrijednosti u ovoj formuli.

Opcija 3. Izračun metodom procjene greške indirektnih mjerenja

1. Da biste izračunali grešku, trebali biste koristiti iskustvo koje smo stekli tokom eksperimenta br. 4, jer odgovara najmanjoj relativnoj pogrešci mjerenja. Izračunajte ograničenja F min i F max, koja sadrži pravu vrijednost F s obzirom na to F min = F – Δ F, F max = F + Δ F.

2. Prihvatite Δ F= 4Δ m· g, gdje je Δ m- greška prilikom izrade utega (za procjenu se može pretpostaviti da je Δ m= 0,005 kg):

x min = x – ∆x x max = x + ∆x, gdje je Δ x= 0,5 mm.

3. Pomoću metode procjene pogreške neizravnih mjerenja izračunajte:

k max = F max / x min k min = F min / x maks

4. Izračunajte prosječnu vrijednost kcp i apsolutnu pogrešku mjerenja Δ k po formulama:

k cf = ( k max + k min) / 2 Δ k = (k max - k min) / 2

5. Izračunajte relativnu grešku mjerenja:

ε = ∆ k Sri / k Sre 100%

6. Popunite tabelu:

F min, H	F maks., H	x min, m	x maks., m	k min, N / m	k maks., N / m	k Srijeda, N / m	Δ k, N / m

7. Rezultat zapišite u bilježnicu za laboratorijski rad u obrazac k = k cp ± Δ k, ε =…% zamjenjujući numeričke vrijednosti pronađenih veličina u ovoj formuli.

Zapišite zaključak o obavljenom poslu u vašu laboratorijsku bilježnicu.

IV. Reflection

Pokušajte sastaviti sintezu o konceptu "lekcija - radionica". Sinkwine (prevedeno s francuskog - pet redaka): Prvi red - jedna imenica (suština, naziv teme);

Drugi red je opis svojstava-atributa teme u dvije riječi (dva pridjeva);

Treći red je opis radnje (funkcija) unutar teme u tri glagola;

Četvrti red je fraza (fraza) od četiri riječi, koja pokazuje stav prema temi;

Peti red je sinonim od jedne riječi (imenica) koji ponavlja suštinu teme (do prve imenice).

Fizika za 9. razred (I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999),
zadatak №2
do poglavlja " LABORATORIJSKI RADOVI».

Svrha rada: utvrditi krutost opruge iz mjerenja izduženja opruge pri različitim vrijednostima sile teže

uravnotežujuća elastična sila temeljena na Hookeovom zakonu:

U svakom od eksperimenata, krutost se određuje pri različitim vrijednostima sile elastičnosti i istezanja, tj. Uvjeti eksperimenta se mijenjaju. Zbog toga se za izračunavanje prosječne vrijednosti krutosti ne može izračunati aritmetička sredina rezultata mjerenja. Upotrijebit ćemo grafičku metodu za pronalaženje prosječne vrijednosti koja se može primijeniti u takvim slučajevima. Na osnovu rezultata nekoliko eksperimenata konstruišemo grafikon zavisnosti modula elastične sile F eln od modula izduženja | x | Pri crtanju grafa na osnovu rezultata eksperimenta, eksperimentalne točke možda neće biti na pravoj liniji, što odgovara formuli

To je zbog pogrešaka u mjerenju. U ovom slučaju, grafikon treba nacrtati tako da se približno isti broj točaka nalazi na suprotnim stranama prave linije. Nakon crtanja grafa, uzmite točku na ravnoj liniji (u sredini grafikona), pomoću nje odredite vrijednosti elastične sile i istezanja koje odgovaraju toj točki, i izračunajte krutost k. To će biti željena prosječna vrijednost krutosti opruge k usp.

Rezultat mjerenja obično se zapisuje u obliku izraza k = = k cp ± Δk, gdje je Δk najveća apsolutna pogreška mjerenja. Iz kursa algebre (VII stepen) poznato je da je relativna greška (ε k) jednaka omjeru apsolutne pogreške Δk i vrijednosti k:

odakle je Δk - ε k k. Postoji pravilo za izračunavanje relativne greške: ako se vrijednost utvrđena u eksperimentu pronađe kao rezultat množenja i dijeljenja približnih vrijednosti uključenih u formulu izračuna, tada se relativne pogreške zbrajaju. U tom poslu

Mjerila: 1) skup utega, čija je masa jednaka m 0 = 0,100 kg, a pogreška Δm 0 = 0,002 kg; 2) lenjir sa milimetarskim podjelama.

Materijali: 1) stativ sa spojnicama i nožicom; 2) spiralna opruga.

Radni nalog

1. Pričvrstite kraj spiralne opruge za stativ (drugi kraj opruge opremljen je strelicom i kukom - slika 176).

2. Postavite i pričvrstite ravnalo s milimetarskim oznakama pored ili iza opruge.

3. Označite i zabilježite podjelu ravnala na kojoj se nalazi strelica pokazivača opruge.

4. Ovjesite poznatu masu s opruge i izmjerite rezultujuće istezanje opruge.

5. Prvoj težini dodajte drugu, treću itd. Težinu, svaki put bilježeći produljenje | x | izvori. Na osnovu rezultata mjerenja popunite tablicu:

6. Na osnovu rezultata mjerenja, izgradite grafikon zavisnosti elastične sile o izduženju i pomoću nje odredite prosječnu vrijednost krutosti opruge k cp.

7. Izračunajte najveću relativnu grešku s kojom je pronađena vrijednost k cf (iz eksperimenta s jednim opterećenjem). U formuli (1)

budući da je pogreška u mjerenju istezanja Δx = 1 mm, onda

8. Pronađi

i napišite odgovor u obliku:

1 Uzmite g≈10 m / s 2.

Hookeov zakon: "Sila elastičnosti koja proizlazi iz deformacije tijela proporcionalna je njegovom izduženju i usmjerena je suprotno od smjera kretanja tjelesnih čestica tijekom deformacije."

Hookeov zakon

Krutost je koeficijent proporcionalnosti između elastične sile i promjene dužine opruge pod djelovanjem sile koja je na nju primijenjena. Prema Newtonovom trećem zakonu, sila primijenjena na oprugu jednaka je po modulu elastičnoj sili koja je u njoj nastala. Tako se krutost opruge može izraziti kao:

gdje je F sila primijenjena na oprugu, a x promjena duljine opruge pod njenim djelovanjem. Mjerila: skup utega, čija masa je m 0 = (0,1 ± 0,002) kg.

Ravnalo s milimetarskim razdjeljcima (Δh = ± 0,5 mm). Redoslijed rada opisan je u udžbeniku i ne zahtijeva komentare.

	težina, kg		izduženje | x |,