Лабораторная работа по физике исследование зависимости скорости равноускоренного движения от времени

Лабораторная работа: «Исследование зависимости скорости от времени при равноускоренном движении»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
1.3 ЭЛЕКТРОННЫЙ ОТЧЕТ , СТР. 20

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ ПРИ РАВНОУСКОРЕННОМ ДВИЖЕНИИ

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1) Научиться пользоваться лабораторным комплексом «Цифровая лаборатория»
2) Исследовать движение бруска по наклонной плоскости

ОБОРУДОВАНИЕ:

1) Штатив с муфтой
2) Линейка магнитная
3) Герконовые датчики
4) Ноутбук с программным обеспечением
5) Деревянный блок

ЗАКРЕПИТЕ ЛИНЕЙКУ НА ШТАТИВЕ

Штатив поднимите на высоту не менее 30 см

Под нижний край линейки положите поролоновый коврик

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Вначале надо подключить датчик, а потом открыть программу

Установите на линейку герконовые датчики: первые два — вплотную на отметке 15 см, вторые два — вплотную на отметке 25 см.

Получив 4 импульса, вы уже можете использовать их в качестве первых измерений:

Получив 4 импульса, вы уже можете использовать их в качестве первых измерений:
1) Увеличьте область графика, содержащую
4 импульса.
2) Измерьте участок графика, соединяющий начало 1 и начало 2 импульса.

ПОЛУЧИВ ВСЕ ДАННЫЕ, СМЕСТИТЕ ВТОРУЮ ПАРУ ГЕРКОНОВ НА 7 СМ В СТОРОНУ ОТ ПЕРВОЙ ПАРЫ ГЕРКОНОВ (НА ОТМЕТКУ 32 СМ)

ПОЛУЧЕН ГРАФИК ФУНКЦИИ V(T).
ЗАПИШИТЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ А И В ПРЯМОЙ, ПОДУМАЙТЕ НАД ИХ ФИЗИЧЕСКИМ СМЫСЛОМ

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

ВЫВОДЫ

В выводе ответьте на следующие вопросы:
1) Как двигался брусок во время эксперимента?
2) Чему были равны начальная скорость (скорость при прохождении первой пары герконов) и ускорение бруска (из графика)?
3) Для чего 1 и 2, а также 3 и 4 герконы были установлены вплотную друг к другу?

СОХРАНЕНИЕ ОТЧЕТА

ИЗ ОТЧЕТОВ УЧЕНИКОВ К РАБОТЕ 1.3

ИЗ ОТЧЕТОВ УЧЕНИКОВ

Лабораторная работа № 

Тема: Исследование зависимости скорости равноускоренного движения от времени.

Цель работы: состоит в проверке утверждения о том, что скорость тела, движущегося равноускоренно по прямой, изменяется прямо пропорционально времени движения.

Оборудование:

• прибор для изучения прямолинейного движения;
• штатив с муфтой и перекладиной.

Указания к работе

Из определения ускорения следует, что скорость тела V, двигающегося прямолинейно с постоянным ускорением, спустя некоторое время t после начала движения может быть определена из уравнения: V = V_о + at (1). Если тело начало двигаться, не имея начальной скорости, то есть при V₀ = 0, это уравнение становится более простым: V = at (2). Отсюда следует, что тело, двигаясь из состояния покоя с постоянным ускорением а, спустя время t₁ с момента начала движения, будет иметь скорость V₁ =at₁ спустя время t₂ ero скорость будет V₂=at₂, спустя время t₃ — скорость V₃ = at₃ и т.д. Причём, можно утверждать, что V₂ : V₁ = t₂ : t₁, V₃ : V₁ = t₃ : t₁ и т.д. (3)

Чтобы проверить эти соотношения, необходимо определить значения скорости тела V₁, V₂ и V₃, которые оно имело спустя промежутки времени t₁, t₂ и t₃ после начала движения из состояния покоя.

Скорость в заданной точке траектории можно определить, зная перемещение тела из состояния покоя до этой точки и время движения. Действительно, при движении из состояния покоя (V₀ = 0) с постоянным ускорением перемещение определяется по формуле S = at²/2, откуда a = 2S/t² (4). после подстановки формулы (4) в (2): V = at = 2St/t² и сокращения на t получают: V = 2S/t (5).

2. Производят пуск каретки и измеряют время её движения между датчиками — t₁.

3. Повторяют пуск каретки 6-7 раз, каждый раз записывая показания секундомера.

4. Вычисляют среднее время движения каретки t_1cp по участку S₁.

5. По формуле (5) определяют скорость, с которой двигалась каретка в конце первого участка: V₁ = 2S₁/t_1ср.

б. Увеличивают расстояние между датчиками на 5см и повторяют серию опытов для измерения скорости тела в конце второго участка: V₂ = 2S₂/t_2ср. Каретку в этой серии опытов, как и в первой, пускают из крайнего верхнего положения.

7. Проводят еще 2 серии опытов, увеличивая в каждой серии расстояние между датчиками на 5 см. Так находят значения скорости V₃ и V₄.

8. По полученным данным проверяют справедливость отношений: V₂ : V₁ = t_2ср : t_1ср, V₃ : V₂ = t_3ср : t_2ср и V₄ : V₂ = t_4ср : t_2ср

10. Строят график зависимости скорости от времени движения.

Цифровые
лаборатории в образовании: новая реальность и современные возможности (физика)

Проект:

“
Исследование зависимости скорости от времени при
равноускоренном движении ”

(с
использованием ОГЭ-лаборатории)

Выполнила:

учитель
физики МБОУ «Школа «170»

Тарарина
Вера Владимировна         

Нижний
Новгород

2022 год

Актуальность
проекта: Развитие
общества, научно-технический прогресс, информатизация всех сфер
жизнедеятельности людей – все это влияет на отношение подрастающего поколения к
процессу обучения. Возникает необходимость использования современных
технических средств в обучении. Проведение натурного эксперимента с
использованием персонального компьютера, внешними устройствами сопряжения и
традиционного учебного оборудования способствуют лучшему усвоению учащимися
сложных понятий и физических явлений.

Гипотеза: Если
разработать лабораторные работы на базе цифровой лаборатории с учетом имеющихся
в наличии цифровых датчиков, и обеспечивая возможность их применения на уроках
и во внеурочной проектно-исследовательской деятельности обучающихся, то это
позволит расширить дидактический арсенал учителя и активизировать мыслительную
деятельность обучающихся.

Тип проекта:
научно — исследовательский

Учебный
предмет, в рамках которого разрабатывается проект: физика

Цель: Исследование
зависимости скорости от времени при равноускоренном движении

Задачи:

1.                
вычислить
мгновенную скорость бруска в конце заданного пути, пройденного за определенный
промежуток времени

2.                
определить
ускорение движения бруска по наклонной плоскости 

Время
выполнения проекта: 45 минут.

Количество
участников проекта: учащиеся одного класса  (работа
группами по 2- 4 чел.)

Ресурсы:

1.     Компьютер,
программа «Цифровая лаборатория», оборудование к работе 2.6

2.     Методическое
пособие О.А. Поваляев, Н.К. Ханнанов, С.В. Хоменко Цифровая лаборатория по
физике, Москва 2018 

Целевая
аудитория: учащиеся
9,10 класса.

Методы и
способы выполнения проекта:

1.         Теоретический
– анализ теоретического материала

2.     Эмпирический –
проведение эксперимента с использованием цифровой лаборатории.

3.         Математические
методы обработки полученных результатов

Результат:

Отчет и выводы по
проведённому исследованию.

План работы:

1.                
Откройте
методическое руководство на стр.33 работа 1.3.б. 

«Исследование
зависимости скорости от времени при равноускоренном движении»

Внимательно
прочитайте указания к работе, ход выполнения и ответьте на вопросы:

            Название
работы.

            Сформулируйте
цель работы.

            Какие
гипотезы выдвинем?

            Необходимое
оборудование?

             (Учащиеся
отвечают на вопросы и выдвигают  гипотезы:

2.        Собираем 
установку

3.        Проводим
эксперимент

4.        Заносим 
данные  в таблицу и заполняем с клавиатуры объем.

5.        Строим
графики и делаем выводы.

6.        Выполняем
расчеты

7.        Оформляем 
и сохраняем отчет.

Выполнение 
работы:

1.                
Включаем
ПК.

2.                
Закрепите
линейку на штативе.

3.                
Штатив
поднимите на высоту не менее 30 см.

4.                
Под
нижний край линейки положите поролоновый коврик

5.                
ОБРАТИТЕ
ВНИМАНИЕ!

Вначале надо
подключить датчики, а потом открывать программу

Установите на линейку герконовые датчики: первые два —
вплотную на отметке 15 см, вторые два — вплотную на отметке 25 см.

6.                
USB – кабель от
датчиков подключите к компьютеру. Запустите с рабочего стола программу
«Цифровая лаборатория»

 

7.                
В
полученном списке экспериментов выберите эксперимент под номером 1.3

8.                
Проверьте
правильность работы датчиков: запустите измерения нажав символ 

Поместите брусок на
верхнюю часть линейки и отпустите без начальной скорости.

После того, как
брусок «пройдет», остановите измерения, нажав на символ

9.                
Вы
должны получить картинку следующего вида:

Участки графика,
уходящие вниз (это импульсы замыкания герконов) необходимо увеличить.

10.           
 Увеличение
участка графика. Зажмите Alt и проведите
мышкой (с зажатой2 левой кнопкой) по участку графика, который вы хотите
увеличить.

Датчики работают
верно, если вы получили 4 импульса замыкания герконов.

Если вы получили
меньше импульсов, значит часть датчиков не реагирует на брусок. Их нужно
сместить чуть вверх или в низ. Либо сменить брусок.

11.           
 Получив 4 импульса, вы уже можете использовать их в качестве
первых измерений:

1) Увеличьте область графика, содержащую 4
импульса.

2) Измерьте участок графика, соединяющий начало 1
и начало 2 импульса.

12.           
Измерение
участка графика. Левую границу измерений вы помечаете, нажав на нее правой
кнопкой мыши. При этом граница отмечается зеленым цветом. Правую границу –
нажав на нее левой кнопкой мыши. При этом граница отмечается желтым цветом.

  

Величина измерений
отображается выше :

13.           
Пометив
участок графика, соединяющий начала 1 и 2 импульсов, занесите результаты
измерений в таблицу, нажав символ  в верхнем правом углу графика. Вы получите окно
обработки, в котором уже рассчитана скорость тела в момент прохождения первой
пары герконов (Vн):

14.           
Закройте
измерительную таблицу. Пометьте участок, соединяющий начала 3 и 4 импульсов.

 

Занесите
измерения в таблицу. Аналогично будет расчитана величина Vк
(прохождение бруска второй пары герконов)

15.           
Пометьте
участок, соединяющий начала 1 и 3 импульса.

16.           
Получив
все данные, сместите вторую пару герконов на 7 см в сторону от первой пары (на
отметку 32 см)

17.           
Теперь
вам нужно получить данные для нового положения герконов. Для этого нажмите в
программе кнопку

Нажмите
кнопку «Нет». В противном случае, вам придется повторить эксперимент сначала

18.           
После
запуска измерений, вновь пустите брусок по линейке. Остановите измерения.
Занесите все те же данные, что и в предыдущем эксперименте, в таблицу.

19.           
Всего
необходимо провести 5 измерений, каждый раз сдвигая вторую пару герконов на 5-7
см. Вы получите таблицу из 5 строк:

20.           
 Перейдите
во вкладку график, таблицы обработки. Выберите тип прямой Y=A*X+B

Нажмите

21.           
 Получен
график функции V (T). Запишите
коэффициенты А и В прямой, подумайте над их физическим смыслом.

Отчёт

Теперь вам предстоит
составить отчет о проделанной работе и сделать вывод.

Для перехода в окно
создания отчета, нажмите кнопку В появившемся окне, запишите рядом со словами
«Выполнил» свою фамилию, имя и класс. Также запишите имена и фамилии всех
участников группы.

Ниже надписи:
«Описание установки», щелкните правой кнопкой мыши и выберите пункт «Камера».
Откроется окно с камерой. Поверните ноутбук так, чтобы установка умещалась на фотоснимке.
Сделав это, закройте окно с камерой, тем самым сохранив его в отчете.

 

Нажмите надписи:
«Регистрация данных», щелкните правой кнопкой мыши и выберите пункт «Данные».

Вставится последний
открытый фрагмент графика измерений.

Ниже надписи «Обработка
данных» вставте график и таблицу, щелкнув правой кнопкой мыши на этом месте, и
в подменю «Обработка» выберите сначала таблицу, а затем график.

Убедитесь ещё раз,
что в вашем отчете есть ваша фамилия, дата, фотография установки, участок
графика измерений, таблица измерений и график зависимости. Теперь сделайте
вывод. В выводе при необходимости написания математических формул, нажмите  и скопируйте
нужный вам символ.

Выводы
учащихся:

В выводе ответьте на следующие вопросы:

1) Как двигался брусок во время эксперимента?

2) Чему были равны начальная скорость (скорость при
прохождении первой пары герконов) и ускорение бруска (из графика)?

3) Для чего 1 и 2, а также 3 и 4 герконы были установлены
вплотную друг к другу?

Сохранение
отчета.

Теперь сохраните ваш
отчет нажав кнопку  Отчет сохраните в папку «Лабораторные работы» на
рабочем столе. В качестве имени отчета, выберите фамилию одного из выполнявших
работу.

Оборудование: 
прибор для изучения прямолинейного
движения 
штатив.

Цель
работы состоит
в проверке утверждения о том, что скорость
тела, движущегося равноускоренно по
прямой, изменяется прямо пропорционально
времени движения.

Из
определения ускорения следует, что
скорость тела V,
двигающегося прямолинейно с постоянным
ускорением, спустя некоторое время t
после начала движения может быть
определена из уравнения: V
= V₀
+ at
(1). Если тело начало двигаться, не имея
начальной скорости, то есть при V₀
= 0, это
уравнение становится более простым: V
= at
(2). Отсюда следует, что тело, двигаясь
из состояния покоя с постоянным ускорением
a,
спустя время t₁
с момента
начала движения, будет иметь скорость
V₁
= at₁,
спустя время t₂
его скорость
будет V₂
= at₂,
спустя время
t₃
— скорость
V₃
= at₃
и т.д. Причем, можно утверждать,
что
V₂:
V₁
= t₂:
t₁,
V₃:
V₁
= t₃:
t₁
и т.д. (3).

Чтобы
проверить эти соотношения, необходимо
определить значения скорости тела

V₁
,V₂
и V₃,
которые оно имело спустя промежутки
времени t₁,
t₂
и t₃
после начала движения из
состояния покоя.

Скорость
в заданной точке траектории можно
определить, зная перемещение тела из
состояния покоя до этой точки и время
движения. Действительно, при движении
из состояния покоя (V₀
= 0) с
постоянным ускорением перемещение
определяется по формуле S=
,
откуда a
=

(4). После подстановки формулы (4) в (2):V
= a
t =

t и сокращения
на t
получают:

V
=

(5).

Для
выполнения работы направляющую рейки
устанавливают с помощью штатива в
наклонном положении. Ее верхний край
должен находиться на высоте 18-20 см от
поверхности стола. Под нижний край
подкладывают пластиковый коврик. Каретку
устанавливают на направляющей в крайнем
верхнем положении, причем ее выступ с
меткой должен быть обращен в сторону
датчиков. Первый датчик размещают вблизи
метки каретки так, чтобы он запускал
секундомер, как только каретка начнет
двигаться. Второй датчик устанавливают
на удалении 20-25 см от первого. Далее
работу выполняют в таком порядке.

1. Измеряют
   перемещение, которое каретка совершит,
   двигаясь между датчиками — S₁.

2. Производят
   пуск каретки и измеряют время ее движения
   между датчиками — t_1.

3. Повторяют
   пуск каретки 6-7 раз, каждый раз записывая
   показания секундомера.

4. Вычисляют
   среднее время движения каретки
   t_{1
   ср} по
   участку S₁.

5.По
формуле (5) определяют скорость, с которой
двигалась каретка в конце первого
участка:
V₁
=
.

6.Увеличивают
расстояние между датчиками на 5см и
повторяют серию опытов для измерения
скорости тела в конце второго участка:
V₂
=
.
Каретку в этой серии опытов, как и в
первой, пускают из крайнего верхнего
положения.

7.Проводят
еще две серии опытов, увеличивая в каждой
серии расстояние между датчиками на 5
см. Так находят значения скорости
V₃
и V₄.

8.По
полученным данным проверяют справедливость
отношений:

9.V₂
:V₁
= t_2
ср:t_1
ср;
V₃
: V₂
= t_3
ср
: t_2
ср и
V₄
:
V₂
= t_4
ср
: t_2
ср.

10.Строят
график зависимости скорости от времени
движения.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  26.04.2019907.26 Кб3МП.doc

Лабораторная работа 1.4.

Исследование зависимости пути от времени при равноускоренном движении

Цель работы: установить зависимость пути от времени при равноускоренном движении и определить ускорение и начальную скорость движения тела.

Оборудование: скамья, цифровой герконовый датчик положения, каретка с магнитом, коврик пенополиуретановый, муфта, нетбук с приложением «Практикум».

Ход работы

1. Соберите установку. Конец скамьи должен быть поднят примерно на 30 см, под нижний край положите пенополиуретановый коврик. 4 герконовых датчика устанавливаются на магнитной ленте на расстоянии 10 см друг от друга, начиная с отметки 20 см. Соедините герконы с USB-портом компьютера.

2. Запустите программу «Практикум». Выберите сценарий работы «1.4. Исследование зависимости пути от времени при равноускоренном движении».

1. Запустите измерения (кнопка ) и отпустите каретку с магнитом без начальной скорости. После достижения кареткой нижней точки остановите измерения (кнопка — ). Выделите и увеличьте область графика, содержащую 4 импульса (используя клавишу Alt).

1. Установите зеленый маркер в момент первого срабатывания первого геркона (кликните на рабочем поле в области начала первого всплеска правой кнопкой мыши для появления зеленого маркера) и измерьте промежутки времени от этого момента времени до начала срабатывания второго, третьего и четвертого герконов (левой кнопкой — в начале каждого всплеска). Каждый раз после установки желтого маркера нажимайте и каждое нажатие на эту кнопку будет посылать значение выделенного маркерами интервала времени в следующую ячейку выбранного столбца Таблицы.

2. Выделите левой кнопкой нужную ячейку столбца «S, м», (кликнув на нее левой кнопки мыши, она окрасится в темно-голубой цвет) и введите в ячейку значение расстояния между первым и вторым герконом, (расстояния отмеряются по линейке на скамье). Заполните вторую и третью строку столбца значениями расстояний от первого геркона до третьего и четвертого герконов в метрах.

1. Перейдите на вкладку «График S(t)». Подберите функцию, которая наилучшим образом опишет полученный график (прямую вида Y=A·X²+BX). Постройте график функции на клавишу .

1. Сравнивая коэффициенты уравнения с уравнением равноускоренного движения , вычислите ускорение, с которым двигалась каретка, и скорость, с которой она двигалась мимо первого геркона.

1. Для формирования отчета работы необходимо открыть (кнопка ) окно «Отчёт» и использовать меню, вызываемое по нажатию правой кнопки мыши после установки курсора в нужный блок отчета. Текстовые фрагменты отчета (например, Вывод) набираются с клавиатуры.

2. Используя в меню формирования Отчёта опцию «Камера» сфотографируйте вашу установку и поместите ее в отчет. Перенесите в Отчёт исходную кривую из «Окна регистрации», содержимое вкладок «Таблица» и «График». После подзаголовка «Выводы» запишите с клавиатуры вывод.

1. После создания Отчёт должен быть сохранен в директории указанной учителем в виде ФИО-1-4.rtf-файла.

Лабораторная работа 1.4. 1