Решебник по физике 9 класс Перышкин ФГОС Лабораторные работы

Цель работы: Определить ускорение движения бруска по наклонной плоскости и его мгновенную скорость в конце заданного пути.

Приборы и материалы: Прибор для изучения движения тел, штатив с муфтой.

Собрали установку по рисунку 212.

Отпускаем брусок и определяем промежуток времени t, за который брусок прошел это расстояние: t₁ = 1,09 с, t₂ = 1,14 с, t₃ = 1,12 с.

Определили расстояние между датчиками: S = 0,75 м.

По результатам трех опытов рассчитали среднее время движения бруска:

t_ср = \(\frac{t_{1} + t_{2} + t_{3}}{3}\) = \(\frac{1,09\ + 1,14\ + 1,12}{3}\) = 1,12 с.

Затем вычислили ускорение движения бруска и его мгновенную скорость в конце пути:

a = \(\frac{2S}{t_{ср}^{2}}\) = \(\frac{2 \times 0,75}{{1,12}^{2}}\) = 1,2 м/с².

ν = at_ср = 1,2 × 1,12 = 1,34 м/с.

Все записали в таблицу:

Вывод: мы определили ускорение движения бруска по наклонной плоскости и его мгновенную скорость в конце заданного пути.

Цель работы: Измерить ускорение свободного падения при помощи прибора для изучения движения тел.

Приборы и материалы: Прибор для изучения движения тел, штатив с муфтой и лапкой.

Собрали установку по рисунку 213, а.

Отпускаем брусок и определяем промежуток времени t, за который брусок прошел это расстояние: t₁ = 0,29 с, t₂ = 0,31 с, t₃ = 0,31 с, t₄ = 0,29 с, t₅ = 0,29 с.

Определили расстояние между датчиками: S = 0,36 м.

По результатам пяти опытов рассчитали среднее время движения бруска:

t_ср = \(\frac{t_{1} + t_{2} + t_{3} + t_{4} + t_{5}}{5}\) = \(\frac{0,29\ + \ 0,3 + 0,29\ + 0,29\ + 029}{5}\) = 0,292 с.

Затем вычислили ускорение свободного падения:

g = \(\frac{2S}{t_{ср}^{2}}\) = \(\frac{2 \times 0,36}{{0,292}^{2}}\) = 8,4 м/с²

Отклонение от действительного значения:

Δg = g₀ – g = 9,8 – 8,4 = 1,5 м/с².

Эта разность составляет 15% от значения g₀ = 9,8 м/с².

Вывод: мы измерили ускорение свободного падения при помощи прибора для изучения движения тел и получили отклонение от табличного значения превышающее 10%, у нас оно составило 15%.

Цель работы: Определить жесткость пружины по графику зависимости F_упр(х).

Приборы и материалы: Штатив с муфтой и лапкой, спиральная пружина, набор грузов массой 100 г каждый, линейка.

Закрепили в лапке штатива конец пружины и линейку так, чтобы пружина была параллельна линейке.

Определили длину пружины в ненагруженном состоянии:

l₀ = 3,2 см

Подвешиваем к пружине последовательно:

один груз m₁ = 100 г l = 6,9, удлинение x = l – l₀ = 6,9 – 3,2 = 3,7 см

два груза m₂ = 200 г l = 10,7, удлинение x = l – l₀ = 10,7 – 3,2 = 7,5 см

три груза m₃ = 300 г l = 14,7 , удлинение x = l – l₀ = 14,7 – 3,2 = 11,5 см

четыре груза m₄ = 400 г l = 18,8, удлинение x = l – l₀ = 18,8 – 3,2 = 15,6 см

Абсолютная погрешность результатов прямых измерений равна цене деления шкалы линейки. Цена деления линейки равна C = \(\frac{1 - 0}{10}\) = 0,1 см. Значит, абсолютная погрешность результатов прямых измерений равна Δl = 0,1 см.

Абсолютная погрешность удлинения пружины будет складываться из погрешности определения начальной длины пружины и погрешности определения длины пружины в нагруженном состоянии:

Δx = 0,1 + 0,1 = 0,2 см

Находим силу упругости F_упр = mg:

F_упр1 = 0,1 · 10 = 1 Н

F_упр2 = 0,2 · 10 = 2 Н

F_упр3 = 0,3 · 10 = 3 Н

F_упр4 = 0,4 · 10 = 4 Н

График зависимости силы упругости пружины от ее удлинения:

Результаты подтверждают справедливость закона Гука, а именно, что сила упругости, возникающая при упругой деформации растяжения или сжатия тела, пропорциональна абсолютному значению изменения длины тела.

Жесткость пружины:

F_упр = kx; k = \(\frac{F_{упр}}{x}\)

k = \(\frac{1}{3,7}\) = 0,27 (Н/м)

k = \(\frac{2}{7,5}\) = 0,27 (Н/м)

k = \(\frac{3}{11,5}\) = 0,26 (Н/м)

k = \(\frac{4}{15,6}\) = 0,26 (Н/м)

kср = \(\frac{0,27 + 0,27 + 0,26 + 0,26}{4}\) = 0,265 Н/м

Жесткость пружины равна k ~ 0,27 Н/м.

Цель работы: Выяснить, как зависят период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.

Приборы и материалы: Штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью длиной 130 см, протянутой сквозь кусочек резины, линейка, часы с секундной стрелкой или секундомер мобильного телефона.

Собрали установку по рисунку 214. Отклоняем шарик от положения равновесия и отпускаем. Он должен совершить N = 30 колебаний во всех опытах.

Длина маятника l = 5 см, t = 14,3 с; T = \(\frac{t}{N}\) = \(\frac{14,3}{30}\) = 0,48 с; v = \(\frac{1}{Т}\) = \(\frac{1}{0,48}\) = 2,1 Гц.

Длина маятника l = 20 см, t = 28,4 с; T = \(\frac{t}{N}\) = \(\frac{28,4}{30}\) = 0,95 с; v = \(\frac{1}{Т}\) = \(\frac{1}{0,95}\) = 1,05 Гц.

Длина маятника l = 45 см, t = 42,2 с; T = \(\frac{t}{N}\) = \(\frac{42,2}{30}\) = 1,41 с; v = \(\frac{1}{Т}\) = \(\frac{1}{1,41}\) = 0,71 Гц.

Длина маятника l = 80 см, t = 59,4 с; T = \(\frac{t}{N}\) = \(\frac{59,4}{30}\) = 1,98 с; v = \(\frac{1}{Т}\) = \(\frac{1}{1,98}\) = 0,51 Гц.

Длина маятника l = 125 см, t = 74,5 с; T = \(\frac{t}{N}\) = \(\frac{74,5}{30}\) = 2,48 с; v = \(\frac{1}{Т}\) = \(\frac{1}{2,48}\) = 0,51 Гц.

Вывод: с увеличением длины маятника период свободных колебаний маятника увеличивается, а частота – уменьшается.

\(\frac{T_{2}}{T_{1}}\) = \(\frac{0,95}{0,48}\) = 2 ; \(\frac{T_{3}}{T_{1}}\) = \(\frac{1,41}{0,48}\) = 3; \(\frac{T_{4}}{T_{1}}\) = \(\frac{1,98}{0,48}\) = 4; \(\frac{T_{5}}{T_{1}}\) = \(\frac{2,48}{0,48}\) = 5

\(\frac{l_{2}}{l_{1}}\) = \(\frac{20}{5}\) = 4; \(\frac{l_{3}}{l_{1}}\) = \(\frac{45}{5}\) = 9; \(\frac{l_{4}}{l_{1}}\) = \(\frac{80}{5}\) = 16; \(\frac{l_{5}}{l_{1}}\) = \(\frac{125}{5}\) = 25

Вывод: Сравнивая результаты всех четырех столбцов таблицы, можно сделать вывод о том, что зависимость между периодом колебаний маятника Т и его длиной l – квадратичная.

Цель работы: Измерить фокусное расстояние и оптическую силу линзы. Изучить на опыте свойства изображения в собирающей линзе.

Приборы и материалы: Лабораторный источник питания (ЛИП), лампа на подставке, собирающая линза на подставке, колпачок с прорезью (для лампы), экран, ключ, соединительные провода, измерительная лента.

На экране получили четкое изображение рамы окна.

Ход лучей: изображение отсутствует (уходит на ∞)

Фокусное расстояние между линзой и экраном равно F = 10 см = 0,1 м

Оптическая сила линзы равна D = \(\frac{1}{F}\) = \(\frac{1}{0,1}\) = 10 дптр

Абсолютная погрешность результатов прямых измерений равна цене деления шкалы измерительной ленты. Цена деления измерительной ленты равна C = \(\frac{1 - 0}{10}\) = 0,1 см = 0,001 м. Значит, абсолютная погрешность результатов прямых измерений равна Δl = 0,001 м.

Собрали электрическую цепь, соединив последовательно лампу, источник тока и ключ.

Располагаем лампу на разных расстояниях d от линзы:

1. d > 2F, d = 0,3 м:

Изображение действительное, перевернутое, уменьшенное

2. d = 2F, d = 0,2 м:

Изображение действительное, перевернутое, равное

3. F < d < 2F, d = 0,15 м:

Изображение действительное, перевернутое, увеличенное

4. d < F, d = 0,07 м:

Изображение мнимое, прямое, увеличенное

Вывод: в результате лабораторной работы были измерены фокусное расстояние F = 10 см и оптическая сила D = 10 дптр собирающей линзы. Мы проследили, что характер изображения, даваемого собирающей линзой, зависит от положения предмета относительно линзы.