Svrha rada je provjeriti valjanost Hookeovog zakona za
opruge dinamometra i izmjeriti koeficijent
krutost ove opruge.
Oprema:
stativ sa spojkom i stezaljkom, dinamometar sa
zatvorena vaga, skup utega poznate mase
(po 100 g), ravnalo sa milimetarskim podjelama.

Pripremna pitanja
Šta je elastična sila?
Kako izračunati elastičnu silu,
koji nastaju u proleće tokom suspenzije
na njega teret mase m kg?
Šta je izduživanje tijela?
Kako izmjeriti izduženje opruge na
visi teret na njemu?
Šta je Hookeov zakon?

Sigurnosni propisi
Budite oprezni kada radite sa rastezanjem
proljeće.
Nemojte ispuštati ili bacati teret.

Opis posla:
Prema Hookeovom zakonu, modul F elastične sile i
modul x proširene opruge spojene
odnos F = kx. Mjerenjem F i x, može se pronaći
koeficijent krutosti k prema formuli

U svakom od eksperimenata, krutost je određena na različitim vrijednostima
sile elastičnosti i istezanja, tj. mijenjaju se uvjeti eksperimenta. Zbog toga
da bi se pronašla prosječna vrijednost krutosti ne može se izračunati
aritmetička sredina rezultata mjerenja. Hajde da iskoristimo
grafički način pronalaženja prosječne vrijednosti, koja
može se primijeniti u takvim slučajevima. Na osnovu rezultata nekoliko
eksperimentima konstruišemo graf zavisnosti modula elastične sile Fupr od
modul za proširenje \x\. Prilikom konstruisanja grafa na osnovu rezultata eksperimenta
eksperimentalne tačke možda nisu na pravoj liniji, što
odgovara formuli Fypp=k\x\. To je zbog grešaka
mjerenja. U ovom slučaju raspored treba da bude tako nacrtan
otprilike isti broj bodova, pokazalo se, prema različite strane od
ravno. Nakon crtanja grafika, uzmite tačku na pravoj (at
srednji dio grafa) odredi iz njega odgovarajući
navedite vrijednosti elastične sile i istezanja i izračunajte
tvrdoća k. To će biti željena prosječna vrijednost krutosti
izvori kav.

NAPREDAK:

1. Pričvrstite kraj zavojne opruge na stativ
(drugi kraj opruge ima pokazivač strelice i
heklanje).
2. Pokrijte vagu dinamometra papirom.
3. Označite podjelu na kojoj se nalazi pokazivač opruge.
4. Pričvrstite poznatu težinu na oprugu i izmjerite
rezultirajuće produženje opruge. označiti poziciju
pokazivač dinamometra.
5. Dodajte drugi, a zatim i treći uteg prvom utegu,
beležeći svaki put položaj pokazivača strelice i
upisujući svaki put produžetak \x\ opruge. By
rezultati merenja popuniti tabelu

6. Nacrtajte x i F koordinatne ose, odaberite pogodnu
skalirajte i nacrtajte rezultirajući eksperiment
bodova.
7. Procijenite (kvalitativno) valjanost Hookeovog zakona za
dato proljeće: su eksperimentalne točke
blizu jedne prave linije koja prolazi kroz ishodište
koordinate.
8. Na osnovu rezultata mjerenja, napravite grafikon
ovisnost elastične sile od istezanja i korištenje
njima, odrediti srednju vrijednost krutosti opruge kav.
9. Izračunajte najveću relativnu grešku,
sa kojim se nalazi vrijednost kcp
10. Zapišite svoj zaključak.

broj iskustva
1
m, kg
0,1
2
0,2
3
0,3
mg, H
hm

10.

Test pitanja:
Kako se zove odnos između
elastičnost i izduženje opruge?
Opruga dinamometra pod snagom
4H produžen za 5 mm. Odredite težinu
opterećenje, pod čijim djelovanjem ove opruge
produžen za 16 mm.

Lekcija 13/33

Tema. Laboratorijski rad br. 2 "Mjerenje krutosti opruge"

Svrha lekcije: provjeriti valjanost Hookeovog zakona za dinamometarsku oprugu i izmjeriti krutost ove opruge

Vrsta časa: kontrola i provjera znanja

Oprema: tronožac sa spojkom i stezaljkom, dinamometar sa zapečaćenom vagom, set tegova poznate težine (100 g svaki), ravnalo sa milimetarskim podjelama

NAPREDAK

1. Postavite dinamometar na stativ na dovoljno visokoj visini.

2. Viseći različit iznos težine (od jedan do četiri), izračunajte za svaki slučaj odgovarajuću vrijednost F = mg, a također izmjerite odgovarajući nastavak opruge x.

3. Zapišite rezultate mjerenja i proračuna u tabelu:

	m , kg	mg, N

4. Nacrtajte x i F koordinatne ose, odaberite pogodnu skalu i nacrtajte tačke dobijene tokom eksperimenta.

6. Izračunajte faktor krutosti koristeći formulu k = F / x koristeći rezultate eksperimenta br. 4 (ovo daje najveću tačnost).

7. Za izračunavanje greške treba koristiti iskustvo koje smo dobili tokom ponašanja eksperimenta br. 4, jer ono odgovara najmanjoj relativnoj grešci mjerenja. Izračunajte Fmin i Fmax granice unutar kojih istinska vrijednost F , uz pretpostavku da je Fmin = F - ΔF , F = F + ΔF . Uzmimo ΔF = 4Δm g, gdje je Δm greška pri izradi utega (za procjenu možemo pretpostaviti da je Δm = 0,005 kg):

gdje je Δh = 0,5 mm.

8. Metodom procjene greške indirektnih mjerenja izračunajte:

9. Izračunajte prosječnu vrijednost kcep i apsolutnu grešku mjerenja Δk koristeći formule:

10. Izračunajte relativnu grešku mjerenja:

11. Popunite tabelu:

Fmin, H	Fmax, H	xmin, m	xmax, m	km, N/m	kmax, N/m	k gospodine, N/m

12. Rezultat zapišite u bilježnicu za laboratorijski rad u obliku k = kcep ± Δk, zamjenjujući numeričke vrijednosti pronađenih veličina u ovu formulu.

13. Zapišite u bilježnicu za laboratorijski zaključak: šta ste mjerili i kakav rezultat ste dobili.

Razvoj lekcije (napomene sa lekcije)

Srednje opšte obrazovanje

Linija UMK G. Ya. Myakishev. fizika (10-11) (U)

Pažnja! Stranica administracije stranice nije odgovorna za sadržaj metodološki razvoj, kao i za usklađenost sa razvojem Federalnog državnog obrazovnog standarda.

Svrha lekcije: provjerite valjanost Hookeovog zakona za oprugu dinamometra i izmjerite koeficijent krutosti ove opruge, izračunajte grešku mjerenja vrijednosti.

Ciljevi lekcije:

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

Vrsta lekcije: lekcija za obuku veština

Oprema: tronožac sa spojkom i stezaljkom, spiralna opruga, set tegova poznate mase (po 100 g, greška Δm = 0,002 kg), ravnalo sa milimetarskim podjelama.

Napredak

I. Organizacioni momenat.

II. Ažuriranje znanja.

• Šta je deformacija?
• Formulirajte Hookeov zakon
• Šta je krutost i u kojim jedinicama se mjeri.
• Dajte koncept apsolutne i relativne greške.
• Razlozi za greške.
• Greške koje proizlaze iz mjerenja.
• Kako nacrtati grafikone rezultata eksperimenta.

Mogući odgovori učenika:

• Deformacija- promjena relativnog položaja čestica tijela, povezana s njihovim kretanjem jedna u odnosu na drugu. Deformacija je rezultat promjene međuatomskih udaljenosti i preuređivanja blokova atoma. Deformacije se dijele na reverzibilne (elastične) i nepovratne (plastične, puzeće). Elastične deformacije nestaju nakon završetka djelovanja primijenjenih sila, dok ostaju nepovratne. Elastične deformacije se temelje na reverzibilnim pomacima atoma metala iz ravnotežnog položaja; plastični se zasnivaju na nepovratnim pomeranjima atoma na značajnim udaljenostima od njihovih početnih ravnotežnih položaja.

• Hookeov zakon: "Sila elastičnosti koja nastaje deformacijom tijela proporcionalna je njegovom istezanju i usmjerena je suprotno smjeru kretanja čestica tijela tokom deformacije."
  
  F ex = - kx

• Krutost naziva se koeficijent proporcionalnosti između elastične sile i promjene dužine opruge pod djelovanjem sile koja se na nju primjenjuje. odrediti k. Jedinica mjere N/m. Prema trećem Newtonovom zakonu, modul sile primijenjene na oprugu jednak je sili elastičnosti koja je nastala u njoj. Dakle, krutost opruge se može izraziti kao:

  k = F ex / x

• Apsolutna greška približna vrijednost se naziva modulom razlike između tačne i približne vrijednosti.

  ∆X = |X – X sri|

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

  ε = ∆X/X

• mjerenja nikada ne može biti potpuno tačan. Rezultat svakog mjerenja je približan i karakterizira ga greška - odstupanje od izmjerene vrijednosti fizička količina od njegove prave vrednosti. Razlozi za greške uključuju:
  – ograničena tačnost proizvodnje mjernih instrumenata.
  - promijeniti spoljni uslovi(promjena temperature, fluktuacija napona)
  – radnje eksperimentatora (kašnjenje uključivanja štoperice, različit položaj oka...).
  - približnu prirodu zakona koji se koriste za pronalaženje izmjerenih veličina

• Greške koji nastaju tokom mjerenja dijele se sa sistematski i nasumično. Sistematske greške su greške koje odgovaraju odstupanju izmjerene vrijednosti od prave vrijednosti fizičke veličine uvijek u jednom smjeru (povećanje ili podcjenjivanje). Uz ponovljena mjerenja, greška ostaje ista. Razlozi pojava sistematskih grešaka:
  - neusaglašenost mjernih instrumenata sa standardom;
  - nepravilna instalacija mjernih instrumenata (nagib, debalans);
  – nepodudarnost početnih indikatora uređaja sa nulom i ignorisanje korekcija koje nastaju u vezi s tim;
  – nesklad između mjerenog objekta i pretpostavke o njegovim svojstvima.

Slučajne greške su greške koje mijenjaju svoju numeričku vrijednost na nepredvidiv način. Takve greške su uzrokovane veliki broj nekontrolisani uzroci koji utiču na proces merenja (neravnine na površini objekta, duvanje vetra, udari struje itd.). Uticaj slučajnih grešaka može se smanjiti ponovnim ponavljanjem eksperimenta.

Greške mjernih instrumenata. Ove greške se takođe nazivaju instrumentalnim ili instrumentalnim. Nastaju zbog dizajna mjernog uređaja, tačnosti njegove izrade i kalibracije.

Prilikom konstruiranja grafika na osnovu rezultata eksperimenta, eksperimentalne tačke možda neće biti na pravoj liniji koja odgovara formuli F extr = kx

To je zbog grešaka u mjerenju. U ovom slučaju, graf se mora nacrtati tako da približno isti broj tačaka bude na suprotnim stranama prave linije. Nakon crtanja grafika, uzmite tačku na pravoj liniji (u srednjem dijelu grafikona), odredite iz nje vrijednosti elastične sile i elongacije koje odgovaraju ovoj tački i izračunajte krutost k. To će biti željena prosječna vrijednost krutosti opruge k cf.

III. Radni nalog

1. Pričvrstite kraj zavojne opruge na stativ (drugi kraj opruge ima pokazivač sa strelicom i kuku, vidi sliku).

2. Pored ili iza opruge, ugradite i osigurajte ravnalo sa milimetarskim podjelima.

3. Označite i zapišite podjelu ravnala na koju pada pokazivač opruge.

4. Okačiti uteg poznate mase sa opruge i izmeriti produženje opruge izazvano njom.

5. Prvom utegu dodajte drugi, treći itd. tegove, svaki put beležeći produžetak | X| opruge.

Prema rezultatima merenja popunite tabelu:

		F extr = mg, N	׀ ‌X׀ ‌, 10–3 m	k cf, N/m

6. Na osnovu rezultata merenja izgraditi grafik zavisnosti elastične sile od istezanja i pomoću njega odrediti prosečnu vrednost krutosti opruge k k.p.

Proračun grešaka direktnih mjerenja.

Opcija 1. Proračun slučajne greške.

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 cp = (∆ k 1 + ∆k 2 + ∆k 3 + ∆k 4)/4

Zapišite rezultate u tabelu.

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

4. Popunite tabelu:

	F kontrola, N	׀ ‌X׀ ‌, 10–3 m	k, N/m	k cf, N/m	Δ k, N/m	Δ k cf, N/m

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

Opcija 2. Proračun instrumentalne greške.

1. k = mg/X Za izračunavanje relativne greške koristimo formulu 1, stranica 344 udžbenika.

ε = ∆ ALI/ALI + ∆AT/AT + ∆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 cf (iz iskustva sa 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 cf ± ∆ k cf, =…%, zamjenjujući numeričke vrijednosti pronađenih vrijednosti u ovu formulu.

Opcija 3. Proračun metodom procjene greške indirektnih mjerenja

1. Za izračunavanje greške treba koristiti iskustvo koje smo dobili tokom eksperimenta br. 4, jer ono odgovara najmanjoj relativnoj grešci mjerenja. Calculate Limits F min i F max , koji sadrži pravu vrijednost F, pod pretpostavkom da F min = F – Δ F, F max= F + Δ F.

2. Prihvatite Δ F= 4Δ m· g, gdje je ∆ m- greška pri izradi utega (za procjenu možemo pretpostaviti da je Δ m= 0,005 kg):

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

3. Koristeći metodu procjene greške indirektnih mjerenja izračunajte:

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

4. Izračunajte srednju vrijednost kcp i apsolutnu grešku mjerenja Δ k prema formulama:

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

5. Izračunajte relativnu grešku mjerenja:

ε = ∆ k sri / k sri 100%

6. Popunite tabelu:

F min , H	F max , H	x min , m	x max , m	k min , N/m	k max , N/m	k cf, N/m	Δ k, N/m

7. Rezultat zapišite u bilježnicu za laboratorijski rad u obrazac k = k cp ± ∆ k, ε = …% zamjenom numeričkih vrijednosti pronađenih veličina u ovu formulu.

Zaključak o obavljenom radu zapišite u bilježnicu za laboratorij.

IV. Refleksija

Pokušajte sastaviti sinkvin o konceptu "lekcija - vježba". Sinkwine (prevedeno sa francuskog - pet redova): Prvi red je jedna imenica (suština, naslov teme);

Drugi red je opis svojstava-atributa teme ukratko (dva pridjeva);

Treći red je opis radnje (funkcije) u okviru teme sa tri glagola;

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

Peti red je jednorečni sinonim (imenica), koji ponavlja suštinu teme (do prve imenice).