Punë laboratorike për matjen e ngjeshjes së sustës. Punë laboratori “Matja e ngurtësisë së sustës” Qëllimi

Zhvillimet e mësimit (shënimet e mësimit)

Mesatare arsimi i përgjithshëm

Linja UMK G. Ya. Fizikë (10-11) (U)

Kujdes! Administrata e faqes nuk është përgjegjëse për përmbajtjen zhvillimet metodologjike, si dhe për pajtueshmërinë me zhvillimin e Standardit Federal të Arsimit Shtetëror.

Objektivi i mësimit: kontrolloni vlefshmërinë e ligjit të Hukut për sustën e dinamometrit dhe matni koeficientin e ngurtësisë së këtij susta, llogaritni gabimin në matjen e vlerës.

Objektivat e mësimit:

1. edukative: aftësia për të përpunuar dhe shpjeguar rezultatet e matjeve dhe për të nxjerrë përfundime Konsolidimi i aftësive eksperimentale
2. arsimore: përfshirja e studentëve në aktivitete praktike aktive, përmirësimi i aftësive të komunikimit.
3. zhvillimi: zotërimi i teknikave bazë të përdorura në fizikë - matje, eksperiment

Lloji i mësimit: mësimi i trajnimit të aftësive

Pajisjet: trekëmbësh me bashkim dhe kapëse, susta spirale, grup peshash me masë të njohur (100 g secila, gabim Δm = 0,002 kg), vizore me gradime milimetrash.

Përparimi i punës

I. Momenti organizativ.

II. Përditësimi i njohurive.

• Çfarë është deformimi?
• Ligji i Shtetit Hooke
• Çfarë është fortësia dhe në cilat njësi matet?
• Jepni konceptin e gabimit absolut dhe relativ.
• Arsyet që çojnë në gabime.
• Gabimet që lindin gjatë matjeve.
• Si të vizatoni grafikët e rezultateve eksperimentale.

Përgjigjet e mundshme të studentëve:

• Deformim- një ndryshim në pozicionin relativ të grimcave të trupit që shoqërohet me lëvizjen e tyre në raport me njëra-tjetrën. Deformimi është rezultat i ndryshimeve në distancat ndëratomike dhe rirregullimi i blloqeve të atomeve. Deformimet ndahen në të kthyeshme (elastike) dhe të pakthyeshme (plastike, zvarritëse). Deformimet elastike zhduken pas përfundimit të forcave të aplikuara, por mbeten deformime të pakthyeshme. Deformimet elastike bazohen në zhvendosjet e kthyeshme të atomeve të metaleve nga pozicioni i ekuilibrit; ato plastike bazohen në lëvizjet e pakthyeshme të atomeve në distanca të konsiderueshme nga pozicionet e tyre fillestare të ekuilibrit.

• Ligji i Hukut: “Forca elastike që lind gjatë deformimit të një trupi është proporcionale me zgjatjen e tij dhe është e drejtuar në kundërshtim me drejtimin e lëvizjes së grimcave të trupit gjatë deformimit.”
  
  F kontroll = - kx

• Ngurtësiaështë koeficienti i proporcionalitetit ndërmjet forcës elastike dhe ndryshimit të gjatësisë së sustës nën ndikimin e një force të aplikuar në të. Cakto k. Njësia matëse N/m. Sipas ligjit të tretë të Njutonit, forca e aplikuar në sustë është e barabartë në madhësi me forcën elastike të krijuar në të. Kështu, ngurtësia e pranverës mund të shprehet si:

  k = F kontroll / x

• Gabim absolut vlerë e përafërt quhet moduli i ndryshimit ndërmjet vlerave të sakta dhe të përafërta.

  ∆X = |X – X e mërkurë|

• Gabim relativ vlera e përafërt është raporti i gabimit absolut me vlerën absolute të vlerës së përafërt.

  ε = ∆X/X

• Matjet nuk mund të kryhet kurrë absolutisht me saktësi. Rezultati i çdo matjeje është i përafërt dhe karakterizohet nga një gabim - devijimi i vlerës së matur sasi fizike nga kuptimi i saj i vërtetë. Arsyet që çojnë në gabime përfshijnë:
  – saktësia e kufizuar e prodhimit të instrumenteve matëse.
  – ndryshimi i kushteve të jashtme (ndryshimi i temperaturës, luhatja e tensionit)
  – veprimet e eksperimentuesit (vonesa në ndezjen e kronometër, pozicione të ndryshme të syve...).
  – natyra e përafërt e ligjeve të përdorura për të gjetur sasitë e matura

• Gabimet, që dalin gjatë matjeve, ndahen në sistematike dhe të rastësishme. Gabimet sistematike janë gabime që korrespondojnë me devijimin e vlerës së matur nga vlera e vërtetë e një sasie fizike, gjithmonë në një drejtim (rritje ose ulje). Me matje të përsëritura, gabimi mbetet i njëjtë. Arsyet shfaqja e gabimeve sistematike:
  – mospërputhja e instrumenteve matëse me standardin;
  – instalimi i gabuar i instrumenteve matëse (anim, çekuilibër);
  - mospërputhja midis treguesve fillestarë të pajisjeve dhe zero dhe injorimi i korrigjimeve që lindin në lidhje me këtë;
  – mospërputhje ndërmjet objektit të matur dhe supozimit për vetitë e tij.

Gabimet e rastësishme janë gabime që ndryshojnë vlerën e tyre numerike në mënyrë të paparashikueshme. Gabime të tilla shkaktohen një numër i madh Shkaqe të pakontrollueshme që ndikojnë në procesin e matjes (parregullsi në sipërfaqen e objektit, fryrje erë, rritje të energjisë, etj.). Ndikimi i gabimeve të rastësishme mund të reduktohet duke përsëritur eksperimentin shumë herë.

Gabimet e instrumenteve matëse. Këto gabime quhen edhe instrumentale ose instrumentale. Ato janë për shkak të dizajnit instrument matës, saktësinë e prodhimit dhe kalibrimit të tij.

Kur ndërtohet një grafik bazuar në rezultatet eksperimentale, pikat eksperimentale mund të mos jenë në vijën e drejtë që korrespondon me formulën F kontroll = kx

Kjo është për shkak të gabimeve në matje. Në këtë rast, orari duhet të kryhet në mënyrë që përafërsisht të njëjtin numër pikat rezultuan të jenë anët e ndryshme nga vija e drejtë. Pas ndërtimit të grafikut, merrni një pikë në vijën e drejtë (në pjesën e mesme të grafikut), përcaktoni prej saj vlerat e forcës elastike dhe zgjatjes që korrespondojnë me këtë pikë dhe llogaritni ngurtësinë. k. Kjo do të jetë ngurtësia mesatare e dëshiruar e pranverës k e mërkurë

III. Urdhri i punës

1. Ngjitni fundin e sustës së spirales në trekëmbësh (skaji tjetër i sustës është i pajisur me një shigjetë dhe një goditje, shih figurën).

2. Pranë ose pas sustës, instaloni dhe fiksoni një vizore me ndarje milimetrash.

3. Shënoni dhe shkruani ndarjen me vizore përballë së cilës bie shigjeta treguese e sustës.

4. Varni një ngarkesë me masë të njohur në susta dhe matni zgjatjen e sustës të shkaktuar prej saj.

5. Në ngarkesën e parë shtoni peshat e dyta, të treta etj., duke regjistruar çdo herë zgjatjen | X| burimet.

Bazuar në rezultatet e matjeve, plotësoni tabelën:

6. Bazuar në rezultatet e matjes, vizatoni varësinë e forcës elastike nga zgjatimi dhe, duke e përdorur atë, përcaktoni vlerën mesatare të ngurtësisë së sustës. k cp.

Llogaritja e gabimeve të matjeve direkte.

Opsioni 1. Llogaritja e gabimit të rastësishëm.

1. Llogaritni ngurtësinë e sustës në çdo eksperiment:

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

Futni rezultatet në tabelë.

3. Llogaritni gabimin relativ ε = ∆ k e mërkurë / k mesatare · 100%

4. Plotësoni tabelën:

5. Shkruani përgjigjen si: k = k mesatare ± ∆ k mesatare, ε =…%, duke zëvendësuar në këtë formulë vlerat numerike vlerat e gjetura.

Opsioni 2. Llogaritja e gabimit instrumental.

1. k = mg/X Për të llogaritur gabimin relativ, përdorim formulën 1, faqe 344 e tekstit shkollor.

ε = ∆ A/A + ∆NË/NË + ∆ME/ME = ε m + ε g + ε x.

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

2. Llogaritni më i madhi gabim relativ me të cilin gjendet vlera k cf (nga përvoja me një ngarkesë).

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

3. Gjeni ∆ k av = k av ε

4. Plotësoni tabelën:

5. Shkruani përgjigjen si: k = k mesatare ± ∆ k cf, =…%, duke zëvendësuar vlerat numerike të sasive të gjetura në këtë formulë.

Opsioni 3. Llogaritja duke përdorur metodën e vlerësimit të gabimit të matjeve indirekte

1. Për të llogaritur gabimin, duhet të përdorim përvojën që kemi marrë gjatë eksperimentit nr. 4, sepse i përgjigjet gabimit relativ më të vogël të matjes. Llogaritni kufijtë F min dhe F max, e cila përmban vlerën e vërtetë F, duke pasur parasysh atë F min = F – Δ F, F max = F + Δ F.

2. Prano Δ F= 4Δ m· g, ku Δ m– gabim gjatë prodhimit të peshave (për vlerësim, mund të supozojmë se Δ m= 0,005 kg):

x min = x – ∆x x max = x + ∆x, ku Δ X= 0,5 mm.

3. Duke përdorur metodën e vlerësimit të gabimit të matjeve indirekte, llogaritni:

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

4. Llogaritni vlerën mesatare të kcp dhe gabim absolut Matjet Δ k sipas formulave:

k av = ( k max + k min)/2 Δ k = (k maksimumi - k min)/2

5. Llogaritni gabimin relativ të matjes:

ε = ∆ k e mërkurë / k mesatare · 100%

6. Plotësoni tabelën:

7. Shkruani rezultatin në fletoren tuaj të laboratorit si më poshtë: k = k cp ± Δ k, ε = …% duke zëvendësuar vlerat numerike të sasive të gjetura në këtë formulë.

Shkruani atë në fletoren tuaj për përfundimi laboratorik mbi punën e bërë.

IV. Reflektimi

Mundohuni të krijoni një sinkron rreth konceptit të "mësimit - punëtorisë". Sinkwine (përkthyer nga frëngjishtja - pesë rreshta): Rreshti i parë është një emër (thelbi, emri i temës);

Rreshti i dytë është një përshkrim i vetive-shenjave të temës me dy fjalë (dy mbiemra);

Rreshti i tretë është një përshkrim i veprimit (funksioneve) brenda temës duke përdorur tre folje;

Rreshti i katërt është një frazë (frazë) ​​me katër fjalë që tregon qëndrimin ndaj temës;

Rreshti i pestë është një sinonim me një fjalë (emër), i cili përsërit thelbin e temës (me emrin e parë).

Puna laboratorike №

Matja e ngurtësisë së pranverës

klasa e 10-të

Qëllimi i punës: gjeni ngurtësinë e sustës nga matjet e zgjatjes së sustës në vlera të ndryshme të gravitetit duke balancuar forcën elastike
, bazuar në ligjin e Hooke:
.

Pajisjet dhe materialet:

Në çdo eksperiment, ngurtësia përcaktohet në kuptime të ndryshme forcat e elasticitetit dhe të zgjatjes, d.m.th. ndryshojnë kushtet eksperimentale. Prandaj, për të gjetur vlerën mesatare të ngurtësisë, është e pamundur të llogaritet mesatarja aritmetike e rezultateve të matjes. Le të përfitojmë grafikisht
. gjetja e një vlere mesatare që mund të zbatohet në raste të tilla. Bazuar në rezultatet e disa eksperimenteve, ne do të ndërtojmë një grafik të varësisë së modulit të forcës elastike nga moduli i zgjatimit x. Kur ndërtohet një grafik bazuar në rezultatet eksperimentale, pikat eksperimentale mund të mos jenë në vijën e drejtë që korrespondon me formulën .

Kjo është për shkak të gabimeve në matje: Në këtë rast, grafiku duhet të vizatohet në mënyrë që përafërsisht i njëjti numër pikash të jenë në anët e kundërta të vijës së drejtë. Pas ndërtimit të grafikut, merrni një pikë në vijën e drejtë (në pjesën e mesme të grafikut), përcaktoni prej saj vlerat e forcës elastike dhe zgjatjes që korrespondojnë me këtë pikë dhe llogaritni ngurtësinë k.
Kjo do të jetë ngurtësia mesatare e dëshiruar e pranverës
- Rezultati i matjes zakonisht shkruhet si shprehje , Ku gabimi më i madh absolut i matjes. Dihet se gabimi relativ ( :

) është i ndryshëm në lidhje me gabimin absolut
.

në vlerën e k
, ku
Kjo do të jetë ngurtësia mesatare e dëshiruar e pranverës
,
,

Në këtë vepër

. ;

Kjo është arsyeja pse

.

Gabimet absolute:

Lidhni fundin e sustës së spirales në trekëmbësh.

Pranë sustës ose pas saj, instaloni dhe fiksoni një vizore me ndarje milimetrash.

Shënoni dhe shkruani ndarjen e vizores kundër së cilës bie shigjeta treguese e pranverës.

Varni një ngarkesë me masë të njohur në një susta dhe matni zgjatjen e sustës të shkaktuar prej saj.

Shtoni ngarkesën e dytë, të tretë, etj. ngarkesat, duke regjistruar çdo herë zgjatjen x të sustës. Bazuar në rezultatet e matjeve, plotësoni tabelën:

Në fizikë për klasën 9 (I.K.Kikoin, A.K.Kikoin, 1999),
detyrë №2
te kapitulli " PUNË LABORATORIKE».

Qëllimi i punës: gjeni ngurtësinë e sustës nga matjet e zgjatjes së sustës në kuptime të ndryshme gravitetit

balancimi i forcës elastike bazuar në ligjin e Hukut:

Në secilin prej eksperimenteve, ngurtësia përcaktohet në vlera të ndryshme të forcës elastike dhe zgjatjes, d.m.th., ndryshojnë kushtet eksperimentale. Prandaj, për të gjetur vlerën mesatare të ngurtësisë, është e pamundur të llogaritet mesatarja aritmetike e rezultateve të matjes. Le të përdorim një metodë grafike për gjetjen e vlerës mesatare, e cila mund të zbatohet në raste të tilla. Bazuar në rezultatet e disa eksperimenteve, do të ndërtojmë një grafik të varësisë së modulit të forcës elastike Fel nga moduli i zgjatjes |x|. Kur ndërtohet një grafik bazuar në rezultatet eksperimentale, pikat eksperimentale mund të mos jenë në vijën e drejtë që korrespondon me formulën

Kjo është për shkak të gabimeve në matje. Në këtë rast, grafiku duhet të vizatohet në mënyrë që përafërsisht i njëjti numër pikash të jenë në anët e kundërta të vijës së drejtë. Pas ndërtimit të grafikut, merrni një pikë në vijën e drejtë (në pjesën e mesme të grafikut), përcaktoni prej saj vlerat e forcës elastike dhe zgjatjes që korrespondojnë me këtë pikë dhe llogaritni ngurtësinë k. Kjo do të jetë vlera mesatare e dëshiruar e ngurtësisë së sustës k mesatare.

Rezultati i matjes zakonisht shkruhet si shprehja k = = k cp ±Δk, ku Δk është gabimi më i madh absolut i matjes. Nga kursi i algjebrës (klasa VII) dihet se gabimi relativ (ε k) është i barabartë me raportin e gabimit absolut Δk me vlerën e k:

prej nga Δk - ε k k. Ekziston një rregull për llogaritjen e gabimit relativ: nëse vlera e përcaktuar eksperimentalisht gjendet si rezultat i shumëzimit dhe pjesëtimit të vlerave të përafërta të përfshira në formulën e llogaritjes, atëherë gabime relative paloset. Në këtë vepër

Mjetet matëse: 1) një grup peshash, masa e secilës është m 0 = 0,100 kg, dhe gabimi Δm 0 = 0,002 kg; 2) një vizore me ndarje milimetrash.

Materialet: 1) trekëmbësh me lidhëse dhe këmbë; 2) pranverë spirale.

Urdhri i punës

1. Ngjitni fundin e sustës spirale në trekëmbësh (skaji tjetër i sustës është i pajisur me një shigjetë dhe një goditje - Fig. 176).

2. Pranë ose pas sustës, instaloni dhe fiksoni një vizore me ndarje milimetrash.

3. Shënoni dhe shkruani ndarjen me vizore përballë së cilës bie shigjeta treguese e sustës.

4. Varni një ngarkesë me masë të njohur në susta dhe matni zgjatjen e sustës të shkaktuar prej saj.

5. Në ngarkesën e parë, shtoni peshën e dytë, të tretë etj., duke shënuar çdo herë zgjatjen |x| burimet. Bazuar në rezultatet e matjeve, plotësoni tabelën:

6. Bazuar në rezultatet e matjes, vizatoni varësinë e forcës elastike nga zgjatimi dhe, duke e përdorur atë, përcaktoni vlerën mesatare të ngurtësisë së sustës k cp.

7. Njehsoni gabimin relativ më të madh me të cilin është gjetur vlera e k av (nga eksperimenti me një ngarkesë). Në formulën (1)

meqenëse gabimi në matjen e zgjatimit është Δx=1 mm, atëherë

8. Gjeni

dhe shkruani përgjigjen si më poshtë:

1 Merrni g≈10 m/s 2 .

Ligji i Hooke: "Forca elastike që lind gjatë deformimit të një trupi është proporcionale me zgjatjen e tij dhe është e drejtuar në kundërshtim me drejtimin e lëvizjes së grimcave të trupit gjatë deformimit."

Ligji i Hukut

Ngurtësia është koeficienti i proporcionalitetit midis forcës elastike dhe ndryshimit në gjatësinë e sustës nën ndikimin e një force të aplikuar në të. Sipas ligjit të tretë të Njutonit, forca e aplikuar në sustë është e barabartë në madhësi me forcën elastike të krijuar në të. Kështu, ngurtësia e pranverës mund të shprehet si:

ku F është forca e aplikuar në sustë dhe x është ndryshimi në gjatësinë e sustës nën veprimin e saj. Mjetet matëse: një grup peshash, masa e secilës është m 0 = (0,1 ± 0,002) kg.

Vizitor me ndarje milimetrike (Δx = ±0,5 mm). Procedura për kryerjen e punës është përshkruar në tekstin shkollor dhe nuk kërkon komente.

	peshë, kg		zgjerimi |x|,

Puna laboratorike

"Përcaktimi i ngurtësisë së pranverës"

Qëllimi i punës : Përcaktimi i konstantës së sustës. Kontrollimi i vlefshmërisë së ligjit të Hukut Vlerësimi i gabimit të matjes.

Gabimet absolute: .

Niveli bazë

Pajisjet : trekëmbësh me bashkim dhe këmbë, komplet peshash 100 g, dinamometër susta, vizore.

L0 F

L1 në këtë rast.

l= L0 - L1

ke mërkurë.me formulëke mërkurë=( k1 + k2 + k3 )/3

F, N

l, m

k,N/m

ke mërkurë, N/m

6. Vizatoni një grafik të marrëdhëniesl ( F).

Niveli i avancuar

Pajisjet : trekëmbësh me bashkim dhe këmbë, komplet peshash 100 g, susta, vizore.

Montoni sustën në një trekëmbësh dhe matni gjatësinë e sustësL0 në mungesë të ndikimit të jashtëm (F=0H). Regjistroni rezultatet e matjes në tabelë.

Varni një ngarkesë 1 N në susta dhe përcaktoni gjatësinë e sajL1 në këtë rast.

Gjeni deformimin (zgjatjen) e sustës duke përdorur formulënl= L0 - L1 .Futni rezultatet e matjes në tabelë.

Në mënyrë të ngjashme, gjeni zgjatjen e sustës kur varni ngarkesa me peshë 2 N dhe 3 N. Vendosni rezultatet e matjes në tabelë.

Llogaritni mesataren aritmetikeke mërkurë.me formulëke mërkurë=( k1 + k2 + k3 )/3

Vlerësoni gabimin ∆kme metodën e gabimit mesatar. Për ta bërë këtë, llogarisni modulin e diferencës│ ke mërkurë- ki│=∆ kipër çdo dimension

k = k e mërkurë ±∆ k

F, N

l, m

k,N/m

ke mërkurë, N/m

∆k,N/m

∆ke mërkurë, N/m

Niveli i avancuar

Pajisjet: trekëmbësh me bashkim dhe këmbë, komplet peshash 100 g, susta, vizore.

Montoni sustën në një trekëmbësh dhe matni gjatësinë e sustësL0 në mungesë të ndikimit të jashtëm (F=0H). Regjistroni rezultatet e matjes në tabelë.

Varni një ngarkesë 1 N në susta dhe përcaktoni gjatësinë e sajL1 në këtë rast.

Gjeni deformimin (zgjatjen) e sustës duke përdorur formulënl= L0 - L1 .Futni rezultatet e matjes në tabelë.

Në mënyrë të ngjashme, gjeni zgjatjen e sustës kur varni ngarkesa me peshë 2 N dhe 3 N. Vendosni rezultatet e matjes në tabelë.

Llogaritni mesataren aritmetikeke mërkurë.me formulëke mërkurë=( k1 + k2 + k3 )/3

Llogaritni gabimet relative dhe gabimin absolut të matjes∆ ksipas formulave

ε F=(∆ F0 + FDhe) / Fmaksimumi

ε l=(∆ l0 + lDhe) / lmaksimumi

ε k=ε F+ε l

∆k= εk* ke mërkurë

Shkruani rezultatin e marrë në formulark = k av±∆ k

Vizatoni një grafik të marrëdhëniesl ( F).Formuloni kuptimin gjeometrik të ngurtësisë.

F, N

l, m

k,N/m

ke mërkurë, N/m

ε F

ε l

ε k

∆ k