№5 Лабораториялық практикум: «Денелердің соқтығысу кезіндегі импульстің сақталу заңын зерделеу.»
9а сынып
Сабақтың тақырыбы: №5 Лабораториялық практикум:
«Денелердің соқтығысу кезіндегі импульстің сақталу заңын зерделеу.»
Сабақтың мақсаты:
1. Білімділік мақсаты:Денелердің соқтығысу кезіндегі импульстің сақталу заңын анықтау, жұмысты орындап, есептеулерді реттеп жазып, жұмыстан шыққан қорытындыны тұжырымдау.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.
Сабақтың түрі:практикалық
Сабақтың әдіс-тәсілдері: кітаппен жұмыс, демонстрация, жаттығулар орындау
Сабақтың көрнекіліктері:плакаттар, суреттер, үлестірме қағаздар,
Сабақтың барысы:
І. Ұйымдастыру кезеңі: Сәлемдесу, отырғызу, түгендеу.
ІІ. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А) теориялық білімдерін тексеру.
Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру.
Б) есептерін тексеру.
ІІІ. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
1. Практикалық жұмыс жасауға дайындық. (әңгіме)
2. Техника қауіпсіздігі жөнінде нұсқау.
3. Практикалық жұмысты оқулықтағы нұсқау бойынша орындау.
4. Жұмысты қорытындылау, жұмыс орнын тазалау.
№ 5 лабораториялық практикум
Импульстің сақталу заңын зерделеу
Жұмыстың мақсаты: денелердің серпімсіз соққысы кезіндегі импульстің сақталу заңының дұрыстығын тәжірибе жүзінде тексеру.
Құрал – жабдықтар: штатив, қалақша, диаметрі 25 мм (3 шт) шарлар, сызғыш, таза ак қағаз.
Қысқаша теория
Импульстің сақталу заңы бойынша денелердің соқтығысқанға дейінгі импулдьсінің векторлық қосындысы денелердің соқтығысқаннан кейінгі импульсіне тең болады. Бұл заңның дұрыстығына 1 сурещттегі қондырғымен хшарлардың соқтығысуын тәжірибе арқылы зерттеу арқылы тексеруге болады. Шарға белгілі бір импульс беру ушін горизонталь бөлігі бар қалақша қолданылады. Қалақшадан ұшып шыққан шар столмен соқтығысқанша парабола бойымен қозғалады. Шар жылдамдығының және оның импульсінің горизонталь оське түсірілген проекциялары еркін түсу кезінде өзгеріссіз қалады, себебі горизонталь бағытта ісер ететін ешқандай күш жоқ болғандықтан. Бір шардың импульсін анықтап алып, қалақтың шетіне екінші шарды қою арқылы және бірінші шарды бірінші тәжірибедегідей ектіп тасталады да тәжірибе екі шармен жүргізіледі. Соқтығысудан кейін екі шар да қалақшадан ұшып кетеді. Импульстің сақталу заңы бойынша соқтығысуға дейінгі бірінші шардың 
импульсінің екінші шардың импульсіне 
қосындысы соқтығысудан кейінгі импульстердің қосындысына тең болу керек:
(1)
Егер шарлардың соқтығысуы кезінде орталықтандырылған түзу соқтығысу болса және соқтығысудан кейін екі шар да бір түзудің бойымен және бірінші шардың соқтығысуға дейінгі бағытында қозғалған болса, онда импульстің сақталу заңының векторлық қосындылары төмендегідей түрде болады:
(2)
(шарлардың түзу орталықтандырылған соқтығысу дегеніміз - шарлардың жылдамдықтарының векторы соқтығысу кезінде шар центрлерін жалғастыратын сызықтар параллель болатын соқтығысу )
Екінші шардың соқтығысуға дейінгі жылдамдығы v02 нольге тең болғандықтан (2) өрнек жеңіл қорытылады.
(3)
(3)теңдіктің орындалуын тексеру үшін шар массаларын өлшеу және v01, v1 және v2 жылдамдықтарын есептеу қажет. Шардың парабола бойымен қозғалысы кезіндегі жылдамдықтың горизонталь оське түсірген проекциялары өзгермейді. Оны шардың горизонталь бағытта ұшу кезіндегі ұшу қашықтығы және оның еркін түсу уақыты арқылы табуға болады.
(4)
Жұмыстың орындалу тәртібі
1. Таразының көмегімен шарлардың массасын m1, және m2 өлшеңдер.
2. Қалақшаны штативке оның горизонталь орналасқан жазықтығы стол бетінен 20 см биіктікте орналасатындай етіп бекітіңдер ( 1 сур). Стол бетіне штатив алдына ақ парақ орналастырыңдар.
3. Массасы үлкен шарды алыңдар да оны қалақшаның жоғарғы бөлігіне орналастырыңдар . шарды жіберіп қалыңдар, және ақ қағаз бетіне түскен белгінің көмегімен ұшу қашықтығын есептеңдер. Тәжірибені 3 рет қайталап ұшу қашықтығының l орташа мәнін есептеңдер.
4.Қалақшаның үстел бетінен биіктігін біле отырып шардың түсу уақытын, содан кейін оның жылдамдығының v01, және импульсінің р01 горизонталь бағыттағы проекцияларын анықтаңдар.
5. Қалақшаныі екінші ұшына екінші шарды қойыңдар да бірінші шарды бірінші тәжірибедегідей етіп тастап жіберіңдер. Ақ парақтағы белгілер арқылы шарлардың соқтығысудан кейінгі горизонталь бағыттағы ұшу қашықтығын анықтаңдар. Тәжірибені 3 рет қайталап l11 бірінші шардың және l21 екінші шардың орташа ұшу қашықтықтарының орташа мәнін есептеңдер (2 сур).
6. Алынған ұшу қашықтықтарының мәндерінің көмегімен соқтығысудан кейінгі v1 және v2 жылдамдықтарды және р1 и р2импульстерін табыңдар. Бірінші шардың p01 импульсін p1+p2 соқтығысудан кейінгі импульстерінің қосындысымен салыстырыңдар.
7. Қорытынды жасаңдар.
VI. Үй тапсырмасын беру: қайталау
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 5_fiz_prak_9_kl.docx | 220.43 КБ |
Предварительный просмотр:
Лабораторная работа
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА
Цель работы: экспериментально проверить справедливость закона сохранения импульса при упругом соударении тел и оценить правдоподобность полученных результатов.
О б о р у д о в а н и е: штатив для фронтальных работ; лоток дугообразный; шары диаметром 25 мм (3 шт.); линейка с миллиметровыми делениями; листы белой и копировальной бумаги; весы учебные; разновес.
Содержание и метод выполнения работы
По закону сохранения импульса при любых взаимодействиях тел векторная сумма импульсов до взаимодействия равна векторной сумме импульсов тел после взаимодействия. В справедливости этого закона можно убедиться на опыте, изучая столкновения шаров на установке, изображенной на рисунке 1. Для сообщения шару определенного импульса в горизонтальном направлении используют наклонный лоток с горизонтальным участком. Шар, скатившись с лотка, движется по параболе до удара о поверхность стола, Проекции скорости шара и его импульса на горизонтальную ось во время свободного падения не изменяются, так как нет сил, действующих на шар в горизонтальном направлении. Определив импульс одного шара, проводят опыт с двумя шарами, поставив на краю лотка второй шар, и запускают первый шар так же, как и в первом опыте. После соударения оба шара слетают с лотка. По закону сохранения импульса сумма импульсов первого и второго шаров до столкновения должна быть равна сумме импульсов и этих шаров после столкновения: (1)
Если при столкновении шаров произошел прямой центральный удар и оба шара после столкновения движутся вдоль одной прямой и в том же направлении, в каком двигался первый шар до столкновения, то от векторной формы записи закона сохранения импульса можно перейти к алгебраической форме:
(2)
(Прямым центральным ударом шаров называется такой удар, при котором векторы скоростей шаров в момент столкновения параллельны линии, соединяющей центры шаров.)
Так как скорость второго шара v02 до столкновения была равна нулю, то выражение (2) упрощается: (3)
Для проверки выполнения равенства (3) необходимо измерить массы шаров и вычислить скорости v01, v1 и v2 . Во время движения шара по параболе проекция скорости на горизонтальную ось не изменяется; ее можно найти по дальности l полета шара в горизонтальном направлении и времени t его свободного падения: (4)
Порядок выполнения работы
1. Измерьте массы шаров m1, и m2 с помощью весов.
2. Укрепите лоток в лапке штатива так, чтобы горизонтальная часть лотка находилась на высоте 20 см от поверхности стола (рис. 1). На столе перед основанием штатива положите листы белой бумаги, на них листы копировальной бумаги.
3. Возьмите шар с большей массой, установите его у верхнего края наклонной части лотка. Отпустите шар и по отметке на листе белой бумаги определите его дальность полета в горизонтальном направлении. Опыт повторите 3 раза и найдите среднее значение
дальности полета l.
У к а з а н и е. Для того чтобы шар при движении по лотку не вращался, можно подложить под него металлическую шайбу.
4. Зная высоту края лотка над столом, вычислите время падения шара, затем проекции v01, и р01, его скорости и импульса на горизонтальное направление.
5. Установите на краю горизонтальной части лотка второй шар и запустите первый шар с верхнего края наклонной части лотка, как и в первом опыте. По отметкам на бумаге найдите дальности полета шаров в горизонтальном направлении после их столкновения. Опыт повторите 3 раза и найдите средние значения дальности полета l11 первого шара и дальности полета l21 второго шара (рис. 2).
6. По найденным значениям дальностей полетов определите скорости v1 и v2 шаров после столкновения и их импульсы р1 и р2. Сравните импульс p01 первого шара до столкновения с суммой импульсов p1+p2 двух шаров после столкновения. Сделайте выводы.
Дополнительное задание
Проверьте выполнение закона сохранения импульса при косом центральном соударении шаров.
Возможный вариант выполнения
1. Возьмите два шара одинаковой массы. Один шар установите на краю лотка таким образом, чтобы вектор скорости первого шара при столкновении был направлен мимо центра второго шара. При таком столкновении, являющемся косым центральным, векторы скоростей v1 и v2шаров после столкновения имеют различные направления. По закону сохранения импульса должно выполняться равенство: Так как m1 = m2, то
2. Для проверки последнего равенства получите отметки точки падения шара по вертикали с края лотка (точка А), точки падения шара после свободного скатывания (точка В) и точек падения шаров после столкновения (точки С и В) (рис. 3).
Соедините точку А с точками В, С и D. Вектор параллелен вектору скорости шара и пропорционален ему по длине. Векторы и параллельны векторам скоростей и шаров после их столкновения. При выполнении закона сохранения импульса сумма векторов и должна быть равна .
3. Постройте параллелограмм со сторонами АD и АС и проведите его диагональ из вершины А. Сравните эту диагональ с модулем вектора .
Контрольные вопросы
1. Что называется импульсом тела?
2. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?
З. Выходят ли обнаруженные в опыте отклонения от закона сохранения импульса за пределы границ погрешностей измерений?
