Практическое руководство к лабораторному практикуму по технике школьного эксперимента. Часть 1. Механика

М и ни сте р ство о б р а зо ва ни я Ро сси йско й Ф е де р а ци и В о р о не ж ски й го суда р стве нный уни ве р си те т Ф и зи че ски й фа культе т Ка фе др а о б щ е й фи зи ки

П Р А КТИ Ч Е С КО Е Р У КО В О Д С ТВ О КЛ А Б О Р А ТО Р Н О М У П Р А КТИ КУ М У П О ТЕ Х Н И КЕ Ш КО Л Ь Н О ГО ЭКС П Е Р И М Е Н ТА частьI. М еханика для студентовIV курса дневногоотделения ф из ического ф акультета

Со ста ви ли : до ц. П о по ва И .А. пр е п. Ш и ло в В .Д .

В оронеж 2002

2

Л а бора т орн а я ра бот а № 1. О п ы т ы с п роекцион н ой а п п а ра т урой Це ль р а б о ты: о зна ко ми ться с р а б о то й пр о е кци о нно го а ппа р а та и пр о ве сти де мо нстр а ци о нные о пыты с пр о е кци е й ве р ти ка льных и го р и зо нта льных о б ъе кто в. Задание 1. И зучи ть по за во дско му о пи са ни ю устр о йство пр о е кци о нно го а ппа р а та Ф ОС-67 и на зна че ни е е го о тде льных пр и на дле ж но сте й (р и с. 1).

Ри с. 1. Д е та ли уни ве р са льно го пр о е кци о нно го а ппа р а та : 1–о пти че ска я ска мья; 2– ко р пус о све ти те ля; 3–ки но пр о е кци о нна я ла мпа ; 4– а вто мо б и льна я ла мпа ; 5–дуго ва я ла мпа ; 6–р тутна я ла мпа ; 7–на тр и е ва я ла мпа ; 8– ко нде нсо р ; 9–о б ъе кти в; 10–о б о р о тна я пр и зма а и пло ско е зе р ка ло б ; 11–ди а по зи ти вна я р а мка ; 12–ди а фр а гма на ш и р ме ; 13–щ е ль р а здви ж на я; 14–сто ли к на сте р ж не ; 15– р е йте р ы; 16–экр а н-ш и р ма ; 17–пр и спо со б ле ни е для го р и зо нта льно й пр о е кци и ; 18– упо р но е ко льцо .

Со б р а тьа ппа р а тдля пр о е кци и ве р ти ка льных о б ъе кто в, уста но ви в вна ча ле о б ъе кти в б е з о б о р о тно й пр и змы(р и с. 2).

Ри с. 2. Схе ма уста но вки для ве р ти ка льно й пр о е кци и : 1–ко нде нсо р ; 2– пр е дме т; 3– о б ъе кти в; 4–зе р ка ло .

П о лучи тьяр ко е р а вно ме р но о све щ ё нно е б е ло е по ле на экр а не . В ним ание! В пр о е кци о нно м а ппа р а те пр и ме няе тся ла мпа б о льш о й мо щ но сти , ле гко пе р е го р а ющ а я, по это му включа ть е ё нуж но че р е з Л АТ Р (ла б о р а то р ный а вто тр а нсфо р ма то р ). Л АТ Р пр е два р и те льно уста но ви ть на ми ни ма льно е на пр яж е ни е (кр а йне е ле во е по ло ж е ни е р учки р е гулято р а Л АТ Ра ). П о сле

3 включе ни я ла мпы р учко й Л АТ Ра уста на вли ва ют тр е б уе мо е на пр яж е ни е (Н О Н Е Б О Л Е Е 80 В о льт!). П р и р е гули р о вке о све щ ё нно сти по ля зр е ни я и в мо ме нтса мо й де мо нстр а ци и уста на вли ва ть70 В о льт, а пр и по дго то вке де мо нстр а ци и с вклю чённой ла мпо й –50 В о льт. Задание 2. П р о де ла ть о пыт по де мо нстр а ци и ме ни ско в в ка пи лляр а х по кни ге «Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нт по фи зи ке для 6-7 кла ссо в», стр . 91-92. П р и де мо нстр а ци и по дста вку для ка пи лляр ных тр уб о к уста на вли ва ть на по дъё мный сто ли к, са ми ка пи лляр ы пр е два р и те льно вымыть о т о се вш и х кр и ста лли ко в во до пр о во дно й во до й и за по лни ть го луб ым р а ство р о м ме дно го купо р о са . Д е мо нстр а ци ю пр о во ди ть с о б ъе кти во м со встр о е нно й пр и змо й (р и с. 3).

Ри с. 3. У ста но вка для де мо нстр а ци и ме ни ско в в ка пи лляр а х

Задание 3. Со б р а ть пр о е кци о нный а ппа р а тдля пр о е кци и го р и зо нта льных о б ъе кто в (р и с. 4).

а) б) Ри с. 4. а ) – уста но вка а ппа р а та для го р и зо нта льно й пр о е кци и ; б ) – хо д луче й пр и го р и зо нта льно й пр о е кци и .

4 П о во р о тно е пр и спо со б ле ни е для го р и зо нта льно й пр о е кци и , на де ва е мо е на ко нде нсо р , по д де йстви е м тяж е сти б уде т выхо ди ть и з го р и зо нта льно го по ло ж е ни я, по это му, что б ы это го не пр о и схо ди ло , е го не о б хо ди мо по дпе р е ть по дъё мным сто ли ко м, уста но вле нным на р е йте р е . Об ъе кти в и спо льзо ва ть б е з по во р о тно й пр и змы. П р о ве сти де мо нстр а ци ю о б те ка ни я те л по кни ге «Опыты по фи зи ке с пр о е кци о нно й а ппа р а тур о й» стр . 30-34. П р и б о р по о б те ка ни ю те л (р и с. 5) пе р е д де мо нстр а ци е й пр о мыть во до пр о во дно й во до й и сна р уж и о б те р е ть до суха , за те м уста но ви ть е го на по во р о тно е пр и спо со б ле ни е , по ло ж и ть в не го те ло , о б те ка ни е ко то р о го б уде тпо ка зыва ться, и на ли ть во ды до кр а ё в это го те ла . Н а во ду на сыпа ть не мно го ли ко по ди я, взяв е го и з спе ци а льно го фла ко на . П о сле де мо нстр а ци и во ду выли ть.

а) б) Ри с. 5. а ) – уста но вка для де мо нстр а ци и о б те ка ни я те л; б ) – схе ма ва нны.

Задание 4. П о ка за ть р а б о ту мо де ли б р о уно вско го дви ж е ни я (р и с. 6), и спо льзуя кни гу «Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нт по фи зи ке в ср е дне й ш ко ле » по д р е д. А.А. П о кр о вско го , ч. I, стр . 101-102, пр и это м по льзуясь уста но вко й для го р и зо нта льно й пр о е кци и со гла сно р и с. 4,7.

5

Ри с. 6. П р и б о р для де мо нстр а ци и мо де ли б р о уно вско го дви ж е ни я: 1–ме та лли че ска я р а ма ; 2–ста льна я пло ска я пр уж и на ; 3–уда р ный ме ха ни зм с зуб ча тко й, уда р ни ко м и р учко й; 4–ско б а для кр е пле ни я пр и б о р а на пр о е кци о нно м а ппа р а те .

Ри с. 7. У ста но вка пр и б о р а на пр о е кци о нно м а ппа р а те

Ко нтр о льные во пр о сыи за да ни я 1. Ка ко ва о пти че ска я схе ма пр о е кци о нно го а ппа р а та ? Об ъясни ть на зна че ни е е го о тде льных пр и на дле ж но сте й. 2. Схе ма уста но вки для ве р ти ка льно й пр о е кци и . Об ъясни ть по ста но вку де мо нстр а ци й с е ё по мо щ ью. 3. Ка ко ва схе ма уста но вки для го р и зо нта льно й пр о е кци и ? Об ъясни ть по ста но вку де мо нстр а ци й с е ё по мо щ ью. Л и те р а тур а 1. Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нт по фи зи ке в ср е дне й ш ко ле / по д р е д. А.А. П о кр о вско го , ч. I, М е ха ни ка .-М .: «П р о све щ е ни е », 1978.-стр . 16-19. 2. Кузьми н А.П ., П о кр о вски й А.А. Опыты по фи зи ке с пр о е кци о нно й а ппа р а тур о й/ А.П . Кузьми н, А.А. П о кр о вски й.-М .: «П р о све щ е ни е », 1956.-стр . 30-34. 3. Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нт по фи зи ке для 6-7 кла ссо в/ по д р е д. А.А. П о кр о вско го .-М .: «П р о све щ е ни е », 1974.-стр . 91-92. 4. Ф и зи ка 10. У че б но е по со б и е для 10 кла сса ш ко л с углуб ле нным и зуче ни е м фи зи ки / по д р е д. А.А. П и нско го .-М .: «П р о све щ е ни е », 1993.стр . 72, 122-123.

6

Л а бора т орн а я ра бот а № 2. И зучен ие им ею щихся дем он ст ра цион н ы х оп ы т ов п о ра здела м : м еха н ические колеба н ия и волн ы , звук Задание 1. П о ка за ть за ви си мо сть пе р и о да ко ле б а ни я ма те ма ти че ско го ма ятни ка о туско р е ни я си лытяж е сти . Д ля де мо нстр а ци и и спо льзо ва ть ма те ма ти че ски й ма ятни к на высо ко м ш та ти ве , др о ссе льную ка туш ку (о б мо тку на 3600 ви тко в), се р де чни к о т уни ве р са льно го тр а нсфо р ма то р а и выпр ями те ль В С-24 вме сто б а та р е йки (р и с. 8).

Ри с. 8. Ко ле б а ни е ж е ле зно го ш а р и ка в ма гни тно м по ле

У ста но ви тьсе р де чни к в ка туш ку ве р ти ка льно , а о б мо тку ка туш ки на 3600 ви тко в (зе лё на я о б мо тка ) по дсо е ди ни ть к выпр ями те лю В С-24 че р е з ключ. В ключи ть выпр ями те ль и уста но ви ть на нё м 24 В . В ыключи ть выпр ями те ль. У ста но ви ть ма ятни к на д ка туш ко й та к, что б ы ш а р и к е го на хо ди лся на д се р де чни ко м на высо те 1 см. Со о б щ и тьма ятни ку ко ле б а ни я с не б о льш о й а мпли тудо й (2-3 см). В ключи ть выпр ями те ль и на б люда ть и зме не ни е пе р и о да ко ле б а ни я ма ятни ка . В ыключи ть выпр ями те ль и на б люда тько ле б а ни я с пр е ж ни м пе р и о до м. П о вто р и тьо пытне ско лько р а з. Задание 2. П р о и зве сти де мо нстр а ци ю эле ктр и че ско й за пи си ко ле б а ни я ма ятни ка . Д ля де мо нстр а ци и эле ктр и че ско й за пи си ко ле б а ни й со б и р а ют уста но вку, ка к по ка за но на р и с. 9.

Ри с. 9. У ста но вка для эле ктр и че ско й за пи си ко ле б а ни й ма гни та на пр уж и не

7 В е р хни й ко не ц спи р а льно й пр уж и ны вви нчи ва ют в де р ж а те ль, укр е пле нный на го р и зо нта льно м сте р ж не по дста вки , а к ни ж не му ко нцу пр и кр е пляют не б о льш о й по дко во о б р а зный ма гни т. П о д ма гни то м ста вят ка туш ку с б о льш и м чи сло м ви тко в, взятую, на пр и ме р , о т уни ве р са льно го тр а нсфо р ма то р а (на на пр яж е ни е 220 В ). За ж и мы ка туш ки со е ди няют с вхо до м ве р ти ка льно го уси ли те ля эле ктр о нно го о сци лло гр а фа (Y-вхо д о сци лло гр а фа ). Осци лло гр а ф включа ют в се ть и , ка к то лько по яви тся сле д луча на экр а не , выключа ют ге не р а то р го р и зо нта льно й р а зве р тки ; све тло е пятно фо куси р уют и пр и уме р е нно й яр ко сти уста на вли ва ют в це нтр е экр а на . П р уж и ну с ма гни то м пр и во дят в ко ле б а те льно е дви ж е ни е и на б люда ют ве р ти ка льные ко ле б а ни я све тло го пятна на экр а не . За ме ча ют, что ча сто та ко ле б а ни й пятна р а вна ча сто те ко ле б а ни й ма гни та , а по фа зе ко ле б а ни я сдви нуты на че тве р ть пе р и о да . Ампли туду ко ле б а ни й пятна по дб и р а ютс по мо щ ью р е гулято р а ве р ти ка льно го уси ли те ля и де ли те ля вхо дно го на пр яж е ни я. П о сле это го ча сто ту ко ле б а ни й ма гни та уве ли чи ва ют пр и ме р но до 5 Гц, что б ы ко ле б а ни я све тло го пятна на экр а не сли ли сь для гла за в спло ш ную ве р ти ка льную ли ни ю. Д ля это го ча сть ви тко в пр уж и ны вве р тыва ют в де р ж а те ль, что б ы о ни не уча ство ва ли в ко ле б а те льно м пр о це ссе . Одно вр е ме нно с ко ле б а ни ями пр уж и нысо зда ютго р и зо нта льную р а зве р тку луча с по мо щ ью ге не р а то р а го р и зо нта льно й р а зве р тки . В по сле дне м случа е р учку ступе нча то го пе р е ключа те ля ча сто ты ге не р а то р а уста на вли ва ютна пе р во е де ле ни е ш ка лы и , де йствуя р е гулято р о м пла вно й на стр о йки , до б и ва ются усто йчи во го и зо б р а ж е ни я на экр а не . Е сли ча сто ту ге не р а то р а по до б р а ть о ди на ко во й с ча сто то й пр уж и нно го ма ятни ка , то за вр е мя о дно го по лно го ко ле б а ни я све тло е пятно на экр а не о пи ш е т о дну си нусо и ду. Задание 3. П р о и зве сти де мо нстр а ци ю мо де ли по пе р е чно й и пр о до льно й во лн. Сна ча ла о зна ко ми ться по за во дско му о пи са ни ю с пр и нци по м де йстви я во лно во й ма ш и ны, а по то м по кни ге «Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нтпо фи зи ке в ср е дне й ш ко ле » по д р е д. А.А. П о кр о вско го , ч. II, стр . 79 пе р е йти к де та льно му выясне ни ю ме ха ни зма о б р а зо ва ни я по пе р е чных во лн, и спо льзуя во лно вую ма ш и ну. Д и ск ма ш и ны пр и во дят в по ло ж е ни е , пр и ко то р о м ш а р и ки о ка зыва ются о пущ е нными к ни ж не й пла нке . За те м с по мо щ ью муфтш а р и ки по дни ма юти уста на вли ва ютна ур о вне б е ло й че р ты, пр о ве де нно й на щ итке . Ш а р и ки ма ш и ны мо де ли р уют о тде льные ча сти цы упр уго й ср е ды. Н а ча льно е и х по ло же ни е со о тве тствуе т по ло же ни ю р а вно ве си я. Д а ле е , пе р е ста вляя ш а р и ки с по мо щ ью муфт, по ка зыва ют р а спо ло ж е ни е ча сти ц ср е ды пр и о б р а зо ва ни и и р а спр о стр а не ни и по пе р е чно й во лны.

8

а)

б)

Рис. 10. У стано вка диска на во лно во й ма ш и не для де мо нстр а ци и : а ) по пе р е чных во лн, б ) пр о до льных во лн.

П о сле это го ди ск во лно во й ма ш и ны уста на вли ва ют для де мо нстр а ци и по пе р е чных во лн (Ри с. 10а ). Д ля это го сте р ж е нь а с ш а р ни р о м вви нчи ва ютв ме та лли че ско е гне здо в, пр и кр е пле нно е к щ и тку. Д и ск ж е о ттяги ва ют о т щ и тка и на са ж и ва ют це нтр а льным о тве р сти е м на ви нт ш а р ни р а , на ко то р ый за те м на ви нчи ва ют р уко ятку б. П р и та ко м по ло ж е ни и ди ска все ш а р и ки по дни ма ются на ур о ве нь б е ло й ли ни и , и ме ющ е йся на ли це во й сто р о не щ и тка . (П р и это м муфты на спи ца х до лж ны б ыть о пущ е ны.) Руко й вр а щ а ют р уко ятку б та к, что б ы о на о пи сыва ла б о ко вую по ве р хно сть ко нуса . П р и это м во зни ка е тне пр е р ывный пр о це сс р а спр о стр а не ни я по пе р е чно й во лны. Д а ле е пе р е хо дят к де мо нстр а ци и пр о до льно й во лны с по мо щ ью во лно во й ма ш и ны. Д ля это го ди ск ма ш и ны уста на вли ва ют в по ло ж е ни е , и зо б р а ж е нно е на р и с. 10б . В это м случа е ш а р и ки о пуска ются к ни ж не й пла нке пр и б о р а . В зявш и сь за р учку ни тяно го за ж и ма , вр а щ а ют е е по о кр уж но сти , на че р че нно й на щ и тке . П р и это м ма ятни ки с ш а р и ка ми со ве р ш а ют ко ле б а те льно е дви ж е ни е и со зда ют ка р ти ну р а спр о стр а не ни я пр о до льных во лн. Задание 4. П о ка за тьсто ячую во лну, во зни ка ющ ую на ш па га те . П р и со е ди ни ть к эле ктр о ма гни тно му ви б р а то р у, сде ла нно му и з де мо нстр а ци о нно го эле ктр и че ско го зво нка , с ко то р о го снят ко ло ко льчи к, ш па га т, дли но ю 1,5 - 2 м, а др уго й ко не ц ш па га та пр и вяза ть к сто йке о т по дъе мно го сто ли ка . Н а ви б р а то р по да ть4-6 В о льта о твыпр ями те ля В С-412. И зме няя на тяж е ни е ш па га та пе р е ме щ е ни е м ви б р а то р а , по лучи ть о дну по луво лну, две , и т.д.

9

Рис. 11. Сто ячи е во лнына ш па га те

Задание 5. П о ка за ть, что звуча щ е е те ло ко ле б ле тся. В о зб уж да ютка ме р то н, на хо дящ и йся на р е зо на то р но м ящ и ке , уда р о м мо ло то чка и пла вно пр и дви га ют к ма ятни ку, сде ла нно му и з ма ле нько го ста льно го ш а р и ка и не б о льш о й ни ти . Д ви ж е ни е до лж но б ытьта ки м, что б ы ма ятни к пе р е ме щ а лся вдо ль р е зо на то р но го ящ и ка . М а ятни к, ко снувш и сь ко нца ве тви ка ме р то на , пр и де т в ко ле б а ни е , о тта лки ва ясь о т ка ме р то на . Е сли ка ме р то н по дви га ть та к, что б ы ш а р и к о ка за лся ме ж ду пла сти н ка ме р то на , то ш а р и к, ко снувш и сь о дно й пла сти ны, б уде т, о тска ки ва я, уда р яться о др угую и со ве р ш и тр яд б ыстр ых ко ле б а ни й.

1.

2.

3. 4.

5.

Ко нтр о льные во пр о сыи за да ни я За пи са ть ур а вне ни я сво б о дных и вынуж де нных ко ле б а ни й, о сно вные па р а ме тр ы, вхо дящ и е в ур а вне ни я, и х фи зи че ски й смысл, а та кж е р е ш е ни я эти х ур а вне ни й. П р и ве сти пр и ме р ыде мо нстр а ци й та ки х ви до в ко ле б а ни й (пр и нци п де йстви я, устр о йство и ме то ди ка де мо нстр а ци й). Об ъясни ть, ка ки е сущ е ствуют ви ды во лн, пр и ве сти и х ур а вне ни я, во лно вые ха р а кте р и сти ки и пр е дста ви ть р е ш е ни я эти х ур а вне ни й в а на ли ти че ско м и гр а фи че ско м ви да х. Ра сска за ть пр и нци п о б р а зо ва ни я сто ячи х во лн, и х о сно вные сво йства и ме то ди ку и х де мо нстр а ци й. П о др о б но о б ъясни ть устр о йство и пр и нци п де йстви я во лно во й ма ш и ны, а та кж е пе р е стр о йку е ё на де мо нстр а ци и р а зли чных ви до в во лн. Ч то пр е дста вляе т со б о й звуко ва я во лна и ка ко вы е ё спе ци фи че ски е ха р а кте р и сти ки ? Ка ки е сущ е ствуютэ кспе р и ме нты для по ка за звуко вых во лн?

Л и те р а тур а 1. Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нт по фи зи ке в ср е дне й ш ко ле / по д р е д. А.А. П о кр о вско го , ч. II, Ко ле б а ни я и во лны.-М .: П р о све щ е ни е , 1979.стр . 18-21, 78-82. 2. Ф и зи ка 11: У че б но е по со б и е для кла ссо в и ш ко л с углуб ле нным и зуче ни е м фи зи ки / по д р е д. А.А. П и нско го .-М .: П р о све щ е ни е , 1994.стр . 106-109. 3. Б о льш о й энци кло пе ди че ски й сло ва р ь«Ф и зи ка ».-М .: 1998.- стр . 198,474.

10

Л а бора т орн а я ра бот а № 3. О п ы т н ое п одт верж ден ие за кон ов м еха н ического движен ия Задание 1. Д е мо нстр а ци я сво б о дно го па де ни я р а зли чных те л. Это за да ни е выпо лняе тся с по мо щ ью, та к на зыва е мо й тр уб ки Н ьюто на и на со са Ко мо вско го . Озна ко ми ться по за во дски м о пи са ни ям с устр о йство м и пр а ви ла ми по льзо ва ни я тр уб ко й Н ьюто на и на со со м Ко мо вско го . Со б р а тьуста но вку со гла сно р и с. 12.

Ри с. 12.

У тр уб ки Н ьюто на о ткр ыва ют кр а н и , де р ж а е е в ве р ти ка льно м по ло ж е ни и кр а но м кве р ху, о б р а щ а ютвни ма ни е на то , что пти чье пе р ыш ко , пр о б ка и кусо че к сви нца ле ж а тна дне пр и б о р а . П р и б ыстр о м пе р е во р а чи ва ни и тр уб ки кр а но м вни з (это на до сде ла ть 2-3 р а за ) слыш е н уда р сви нцо во го гр узи ка , за те м ви дно , ка к па да е тпр о б ка и ме дле нно о пуска е тся пе р ыш ко . Д а ле е со е ди няютто лсто сте нным р е зи но вым ш ла нго м ва куум-на со с с тр уб ко й Н ьюто на и о тка чи ва ютво здух. Кр а н тр уб ки Н ьюто на за кр ыва ют. Сняв р е зи но вый ш ла нг, сно ва пе р е во р а чи ва ют тр уб ку 2-3 р а за . Слыш е н стук кусо чка сви нца и на б люда е тся о дно вр е ме нно е с ни м па де ни е пе р ыш ка и пр о б ки . Ч то б ы лучш е б ыли ви дны те ла , за ключе нные в тр уб ке , р е ко ме ндуе тся пр о во ди тьо пытпо во змо ж но сти по б ли ж е к уча щ и мся и на те мно м фо не . Задание 2. П р о де мо нстр и р о ва ть во зни кно ве ни е це нтр о стр е ми те льно й си лы. Озна ко ми ться с за во дски м о пи са ни е м «Д и ск вр а щ а ющ и йся с на б о р о м пр и на дле ж но сте й». Д и ск и зо б р а ж ё н на р и с. 13.

11

Ри с. 13.

Опыт 1. П о ка за ть дви же ни е ка тка на вр а щ а ющ е мся ди ске . Для де мо нстр а ции это го о пыта диск р а спо ла га ютна по дста вке с ур а вни те льными ви нта ми . Ч то б ыуста но ви тьди ск стр о го го р и зо нта льно , на не го кла дутур о ве ньи по ве р тыва ютди ск сна ча ла та к, что б ыур о ве ньза нял по ло же ни е а (р ис. 14).

Рис. 14. Го р изо нта льна я уста но вка диска пр и по мо щ и ур о вня

Де йствуя ви нто м 1, до б и ва ются го р и зо нта льно го по ло же ния ур о вня, за те м по ве р тыва ют ди ск на 90°, что б ы ур о ве нь о ка за лся в по ло же нии б , и пр о де лыва ютту же о пе р а ци ю, де йствуя ви нто м 2. П о сле это го для ко нтр о ля по во р а чи ва ютди ск во кр уг о си ; го р и зо нта льно стьур о вня до лж на со хр а няться во все х по ло ж е ни ях. За кр е пляют на ди ске ж е ло б и и з двух ка тко в, пр и ла га е мых к диску, выб ир а ютб о ле е ма ссивный. П р и кр е пляютка то к те сьмо й к р о ли ку и ста вятна

12 ж е ло б . Дли ну те сьмы по дб и р а юттак, что б ы р а ди ус вр а щ е ния ка тка не пр е выш а л30 см. Для де мо нстр а ции це нтр о стр е мительно го уско р е ния ка то к ста вят на р а ссто яни и 10-15см о то си ди ска и вр а щ а ютди ск (р и с. 15).

Рис. 15.

П р и по во р о те ка то к ка ти тся по же ло б у, дви га ясь по ине р ции пр ямо лине йно , по ка не на тяне тся тесьма . Сила упр уго сти искр ивляе т тр а е кто р и ю движе ни я ка тка , за ста вляя е го двига ться по о кр ужно сти . Опытпо вто р яют, о сво б о див ка то к о т тесьмы. Ка то к двига е тся, ка к и в пр е дыдущ е м о пыте , но р о ль це нтр о стр е ми те льно й си лы в это м случа е выпо лняе т р е а кци я упо р а , за кр е пле нно го на на р уж но м ко нце ж е ло б а . Опыт 2. В о зни кно ве ни е це нтр о стр е ми те льно й си лы с по мо щ ью ш а р и ко в на сте р ж не . В о дно м и з кр а йни х о тве р сти й диска за кр е пляютсто йку, в ко то р ую с по мо щ ью ви нта за ж и ма ют сте р ж е нь с тр е мя ш а р и ка ми на ни тях в та ко м по ло ж е ни и , что б ыо ди н и з ш а р и ко в ви се л на д це нтр о м ди ска (р и с. 16).

Ри с. 16. Д и ск с тр е мя ш а р и ка ми на сте р ж не

Д и ск пр и во дят во вр а щ е ни е , пла вно уве ли чи ва я е го ско р о сть. Ш а р и к, ви сящ и й на д це нтр о м ди ска , о ста е тся в пр е жне м по ло же ни и, а о ста льные два ш а р и ка о ткло няются о т о си те м б о льш е , че м да льш е о ни на хо дятся о то си вр а щ е ни я. Об ъясни тьна б люда е мо е явле ни е . Задание 3. Д е мо нстр а ци я не ко то р ых за ко но в ки не ма ти ки и ди на ми ки с по мо щ ью М а ш и ныАтвуда . О пы т1. Опр е де ле ни е мгно ве нно й ско р о сти дви ж е ни я

13 Д ля пр о ве де ни я да нно го о пыта на до со б р а ть эле ктр и че скую це пь по схе ме (р и с. 17), в ко то р ую вхо дят: М а ш и на Атвуда (р и с. 18), се кундо ме р , и сто чни к по сто янно го то ка , ключза мыка ни я.

Ри с. 17. Схе ма эле ктр и че ско й це пи (пр и по дсо е ди не ни и по дви ж но го ко льца уча сто к це пи (1) за ме няе тся уча стко м це пи (2)).

Ри с. 18.

П е р е д пр о ве де ни е м о пыта М а ш и ну Атвуда не о б хо ди мо уста но ви ть на де мо нстр а ци о нно м сто ле и тщ а те льно выве р и ть в ве р ти ка льно м по ло ж е ни и . К за ж и ма м 1 и 2 ко ло дки , р а спо ло ж е нно й в ни ж не й ча сти ш ка лы, по дсо е ди ни ть се кундо ме р , а к за ж и ма м 3 и 4 че р е з ключ за мыка ни я выпр ями тель. П уска те ль уста но ви ть с ле во й сто р о ны ко р пуса . П р а вый гр уз с пе р е гр узко м 4 г уста но ви ть ни ж не й по ве р хно стью пр о ти в нуле во го де ле ни я ш ка лы и за фи кси р о ва ть включе ни е м эле ктр о ма гни та . Е сли р а зо мкнуть це пь эле ктр о ма гни та , то гр узы на чнутсво ё дви ж е ни е . В ко нце 2-й се кунды о ста но ви ть гр узы включе ни е м эле ктр о ма гни та . Гр узы о ста но вятся, пр о йдя путьпр и ме р но 20 см. У ста но ви ть на ур о вне пе р е гр узка пр а во го гр уза по дви ж но е ко льцо . Е сли те пе р ь пусти ть гр узы о тнуле во го де ле ни я ш ка лы и о ста но ви ть и х че р е з о дну се кунду по сле сняти я по дви ж ным ко льцо м пе р е гр узка , т. е . в ко нце 3-й се кунды по сле на ча ла дви ж е ни я, путь, пр о йде нный гр уза ми , б уде т р а вняться пр и ме р но 40 см о тна ча ла дви ж е ни я. Сле до ва те льно , за по сле днюю се кунду гр узы пр о ш ли пр и ме р но 20 см, дви га ясь р а вно ме р но , и в ко нце 2-й се кунды и ме ли

14 мгно ве нную ско р о сть20 см/с. Ана ло ги чным спо со б о м мо ж но о пр е де ли ть мгно ве нную ско р о сть в ко нце 3-й се кунды, ко то р а я о ка ж е тся пр и ме р но 30 см/се к. П о лучи в тр и зна че ни я мгно ве нно й ско р о сти , по стр о и тьгр а фи к за ви си мо сти ско р о сти о т вр е ме ни . О пы т2. Д е мо нстр а ци я за ко на пути для р а вно уско р е нно го дви ж е ни я. Д ля пр о ве де ни я о пыта и спо льзуе тся схе ма , о пи са нна я выш е . П р а вый гр уз с пе р е гр узко м 4 г уста но ви ть ни ж не й по ве р хно стью пр о ти в нуле во го де ле ни я ш ка лыи за фи кси р о ва тьэле ктр о ма гни то м. Ка к и в пр е дыдущ е м о пыте , в ка че стве сче тчи ка мо ж но и спо льзо ва ть эле ктр о нный се кундо ме р . Оста на вли ва я гр узы в ко нце 1-й, 2-й, 3-й, 4-й се кунд, по лучи м р е зульта ты пр и ме р но 5, 20, 45 и 80 см. У ско р е ни е , вычи сле нно е по р е зульта та м о пыта по фо р муле S = at2/2 , б уде тр а вно 10 см/с2. Ана ли зи р уя р е зульта ты, мо ж но по ка за ть, что пути , пр о хо ди мые за по сле до ва те льные р а вные пр о ме ж утки вр е ме ни , пр о по р ци о на льны р яду не че тных чи се л, т. е . 5 : 15 : 25 : 35= 1 : 3 : 5 : 7. О пы т 3. Д е мо нстр а ци я за ви си мо сти уско р е ни я о т де йствующ е й на те ло си лы. У ста но ви тьпр а вый гр уз с пе р е гр узко м 2 г ни ж не й по ве р хно стью пр о ти в нуле во го де ле ни я ш ка лыи за фи кси р о ва тьэле ктр о ма гни то м. Оста на вли ва я гр узы в ко нце 1-й, 2-й, 3-й и 4-й се кунд, по лучи м р е зульта ты пр и ме р но 2,5; 10; 22,5 и 40 см., т. е . вдво е ме ньш е , че м в пр е дыдущ е м о пыте . У ско р е ни е по р е зульта та м о пыта б уде тр а вно 5 см/с2. П р о ве де нный о пыт сви де те льствуе т о то м, что с уме ньш е ни е м де йствующ е й си лы, во сто лько ж е р а з уме ньш а е тся и уско р е ни е . Ко нтр о льные во пр о сыи за да ни я 1. Ч то на зыва е тся сво б о дным па де ни е м и че м о но ха р а кте р и зуе тся? От че го за ви си т уско р е ни е сво б о дно го па де ни я? Об ъясни ть устр о йство тр уб ки Н ьюто на и о пыты, пр о во ди мые с е ё по мо щ ью. Ка к устр о е н на со с Ко мо вско го ? 2. Ка к пр о и схо ди т дви ж е ни е те ла на вр а щ а ющ е мся ди ске и ка ки ми па р а ме тр а ми о но ха р а кте р и зуе тся? 3. Об ъясни ть устр о йство , пр и нци п де йстви я, ки не ма ти че скую и эле ктр и че скую схе мы пр и б о р а по ки не ма ти ке и ди на ми ке , на зыва е мо го «М а ш и но й Атвуда ». 4. Ка ки е де мо нстр а ци и мо ж но пр о ве сти с по мо щ ью М а ш и ныАтвуда ? Л и те р а тур а 1. Д е мо нстр а ци о нный экспе р и ме нт по фи зи ке в ср е дне й ш ко ле / по д р е д. А.А. П о кр о вско го , ч. I, М е ха ни ка .-М .: П р о све щ е ни е , 1978.-стр . 33, 6768. 2. Ф и зи ка 10: У че б но е по со б и е для кла ссо в и ш ко л с углуб ле нным и зуче ни е м фи зи ки / по д р е д. А.А. П и нско го .-М .: П р о све щ е ни е , 1993.стр . 36.

15 3. Ки ко и н И .К., Ки ко и н А.К. Ки ко и н.-М .: 1990.- стр . 39-40.

Ф и зи ка 9/ И .К. Ки ко и н, А.К.

С О ДЕР Ж А Н И Е Л а б о р а то р на я р а б о та № 1. Опытыс пр о е кци о нно й а ппа р а тур о й. ................ 2 Л а б о р а то р на я р а б о та № 2. И зуче ни е и ме ющ и хся де мо нстр а ци о нных о пыто в по р а зде ла м: ме ха ни че ски е ко ле б а ни я и во лны, звук....................... 6 Л а б о р а то р на я р а б о та № 3. Опытно е по дтве р ж де ни е за ко но в ме ха ни че ско го дви ж е ни я......................................................................................................... 10 Со ста ви те ли : П о по ва И р и на Але кса ндр о вна , Ш и ло в В а ле р и й Д ми тр и е ви ч. Ре да кто р Т и хо ми р о ва О.А.