Лабораторная работа по физике 9 класс "Измерение ускорения свободного падения"

Работа сопровождается фотографиями и приложением.

Цели лабораторной работы:

• научить измерять ускорение свободного падения с помощью компьютера;
• развитие познавательных интересов, памяти, мышления, навыков решения задач;
• научное мировоззрение, воспитывать умение преодолевать трудности, уважать окружающих.

Ход урока

Актуализация знаний

- Опрос д/з.

- Индивидуальная работа по карточкам (СР-13). 

СР-13. Свободное падение

Вариат № 1

С высокого отвесного обрыва начинает свободно падать ка­мень. Какую скорость он будет иметь через 4 с после начала падения?

Тело свободно падает с высоты 80 м. Сколько времени займет падение?

Какой путь пролетает тело за шестую секунду свободного паде­ния? Начальная скорость равна нулю, сопротивление воздуха считать пренебрежимо малым.

Вариант № 2

Камень брошен с некоторой высоты вертикально вниз с на­чальной скоростью 1 м/с. Чему будет равна скорость камня че­рез 0,6 с после броска?

Мяч свободно падает с балкона в течение 2 с. На какой высоте находится балкон?

Какой путь пролетает тело за пятую секунду свободного паде­ния? Начальная скорость равна нулю, сопротивление воздуха считать пренебрежимо малым. 

Ответы:

СР-13. Свободное падение тел

Выполнение лабораторной работы № 2

Тема: Измерение ускорения свободного падения.

Цель работы: измерить ускорение свободного падения с помощью персонального компьютера.

Оборудование: компьютер, среда программирования QBasic, установка (рис. 1,2), металлический шарик, штатив с муфтой и лапкой.

Описание устройства и действия прибора.

Рис.1. Установка для определения ускорения свободного падения.

1 – катушка, 2 – металлический шарик, 3 – системный блок, 4 – контакт, 5 – резистор (1 кОм), 6 – транзистор (кт 315), 7 – LPT-порт.

Рис. 2 Установка для определения ускорения свободного падения.

Теоретические обоснования

Мы знаем формулу для нахождения перемещения тела при прямолинейном равноускоренном движении без начальной скорости:

S=gt²/2,

где S – перемещение, g – ускорение свободного падения, t – время, за которое произошло перемещение.

Из этой формулы найдем g:

g=2S/t²

Указания к работе

1. Соберите установку в соответствии с рисунком и  подключите ее к LPT-порту (рис.3).

Рис.3. LPT - порт.

2. Включите компьютер в сеть и запустите программу QBasic.

3. Напишите программу на языке QBasic, которая рассчитывает ускорение свободного падения:

10 out &h378, 1   (шарик держится катушкой)

20 SLEEP 2    (задержка, 2 секунды)

30 out &h378, 0  (шарик начинает падать)

40 t1=TIMER   (включается таймер)

50 A=inp(&h379)  (обращение к входному порту)

60 IF A=119 THEN GOTO 50    (пока кнопка замкнута, таймер считает)

70 t2=TIMER   (если кнопка разомкнулась, то таймер останавливается)

80 t=t2-t1      (рассчитаем время падения)

90 g=(2*S)/(t*t)    (рассчитываем ускорение свободного падения)

100 PRINT g     (выводим результат на экран)

У нас здесь Д₀, Д₃ – номера выводов порта.

A=119 – означает, что вывод Д₃ замкнут, как только А=127, таймер остановится, т.е. контакт разомкнулся.

S измеряем с помощью линейки (в метрах) и подставляем в формулу g=(2*S)/(t*t).

Запускаем программу. Через 2 секунды шарик падает и размыкает контакт, после чего на экран выводится значение ускорения свободного падения!

4. Сделайте необходимые измерения и выполните вычисления с помощью программы.

5. Определите отклонение полученного вами значения g от действительного значения, равного 9,8 м/с² (т. е. найдите разность между ними). Вычислите, какую часть (в процентах) составляет эта разность от действительного значения g. Это отношение называется относительной погрешностью ε. Чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерений.

6. Опишите все проделанные действия в тетради и сделайте вывод о проделанной работе.

Итоги урока

Д/з: повторение темы «Свободное падение».