Լաբորատոր աշխատանք «Զսպանակների կոշտության չափում» մեթոդական մշակումը ֆիզիկայում թեմայի շուրջ. Լաբորատոր աշխատանք ֆիզիկայում «Զսպանակի կոշտության չափում» Լաբորատոր աշխատանք կոշտության գործակիցը որոշող.

Լաբորատոր աշխատանք.

Զսպանակի կոշտության գործակցի որոշում.

Աշխատանքի նպատակը. օգտագործելով առաձգական ուժի փորձարարական կախվածությունը բացարձակ երկարացումից՝ հաշվարկիր զսպանակի կոշտության գործակիցը։

Սարքավորումներ: եռոտանի, քանոն, զսպանակ, յուրաքանչյուրը 100 գ կշռող կշիռներ։

Տեսություն. Դեֆորմացիան հասկացվում է որպես արտաքին ուժերի ազդեցության տակ մարմնի ծավալի կամ ձևի փոփոխություն: Երբ փոխվում է նյութի մասնիկների (ատոմներ, մոլեկուլներ, իոններ) հեռավորությունը, փոխվում են նրանց փոխազդեցության ուժերը։ Քանի որ հեռավորությունը մեծանում է, ձգող ուժերը մեծանում են, իսկ հեռավորության նվազումով` վանող ուժերը, որոնք հակված են մարմինը վերադարձնել սկզբնական վիճակին: Հետեւաբար, առաձգական ուժերը էլեկտրամագնիսական բնույթ ունեն։ Էլաստիկության ուժը միշտ ուղղված է դեպի հավասարակշռության դիրքը և ձգտում է մարմինը վերադարձնել իր սկզբնական վիճակին։ Առաձգական ուժն ուղիղ համեմատական ​​է մարմնի բացարձակ երկարացմանը։

Հուկի օրենքը. Մարմնի դեֆորմացիայի ժամանակ առաջացող առաձգական ուժն ուղիղ համեմատական ​​է նրա երկարացմանը (սեղմմանը) և ուղղված է դեֆորմացման ժամանակ մարմնի մասնիկների շարժմանը։ , Ֆ վերահսկողություն = кДх , որտեղկ- գործակից

կոշտություն [k] = N / մ,Δ Ն.Ս = Δ Լ - մարմնի երկարացման մոդուլը.

Կոշտության գործակիցը կախված է մարմնի ձևից և չափից,

և նաև նյութից։ Այն թվայինորեն հավասար է առաձգական ուժին

մարմինը 1 մ-ով երկարացնելիս (սեղմելիս).

Աշխատանքի կարգը.

1. Ամրացրեք դինամոմետրը եռոտանի մեջ:

2. Չափեք աղբյուրի սկզբնական երկարությունը քանոնով։Լ 0 .

3 ... Կասեցրեք 100 գ բեռը:

4. Չափել դեֆորմացված զսպանակի երկարությունը քանոնովԼ. Որոշեք երկարության չափման սխալը.ΔƖ = 0,5 div * C 1 , որտեղՀԵՏ 1 – տիրակալի բաժանման գինը.

5. Հաշվարկել գարնան երկարացումըԴх = Դ Լ = Լ - Լ 0 .

6. Զսպանակի նկատմամբ հանգստացող բեռի վրա գործում են երկուսը միմյանց փոխհատուցողուժեր՝ ձգողականություն և առաձգականությունՖ t = Ֆ վերահսկողություն (տես վերևի նկարը)

7. Հաշվիր առաձգական ուժը բանաձևով, Ֆ վերահսկողություն = մ է . Որոշեք ուժի չափման սխալը. Δ Ֆ = 0,5 div * C 2 , որտեղՀԵՏ 2 – դինամոմետրի բաժանման գինը.

8. Կասեցրեք 200 գ քաշը և կրկնեք փորձը 4-6 կետերով:

9. Կասեցրեք 300 գ քաշը և կրկնեք փորձը 4-6 կետերով:

10. Մուտքագրեք արդյունքները աղյուսակում:

11. Յուրաքանչյուր չափման համար հաշվարկեք զսպանակների կոշտության գործակիցըK = Ֆ վերահսկողություն / Δx և գրեք այս արժեքները աղյուսակում: Որոշեք միջինըTO ամուսնացնել

12. Որոշեք չափման բացարձակ սխալը Δ k = ( Δ Ֆ / Ֆ վերահսկողություն + ΔƖ / լ) * Դեպի չափված , որտեղ Δ Ֆ – ուժի չափման սխալ,ΔƖ - երկարության չափման սխալ.

13. Ընտրեք կոորդինատային համակարգ և կազմեք առաձգական ուժի կախվածության գրաֆիկՖ վերահսկողություն գարնան երկարացումից Δ Լ .

Չափման աղյուսակ

p / p

Սկզբնական երկարություն,Լ 0, մ

Վերջի երկարությունը,Լ, մ

Բացարձակ երկարացում Δx 1 =Δ Լ = Լ – Լ 0, մ

առաձգականության ուժ,Ֆ վերահսկողություն, Ն

Կոշտության գործակիցը, K, N / մ

14. Եզրակացություն արեք. Փորձերի արդյունքում ստացված զսպանակների կոշտության գործակիցը կարելի է գրել.k = k ամուսնացնել չափված (յուրաքանչյուր ուսանող ունի իր գործակիցը) ±Δ Դեպի (տարբեր սխալ բոլորի համար):

Լաբորատոր աշխատանք

«Զսպանակի կոշտության որոշում»

աշխատանքի նպատակը Զսպանակների կոշտության գործակիցի որոշում: Հուկի օրենքի վավերականության ստուգում Չափման սխալի գնահատում.

Աշխատանքային կարգը .

Հիմնական մակարդակը

Սարքավորումներ եռոտանի ճարմանդով և ոտքով, յուրաքանչյուրը 100 գ կշիռների հավաքածու, զսպանակավոր դինամոմետր, քանոն։

Լ0 Ֆ

Լ1 այս դեպքում.

լ= Լ0 - Լ1

կամուսնացնել.ըստ բանաձեւիկամուսնացնել=( կ1 + կ2 + կ3 )/3

Ֆ, Հ

լ, մ

կ, N / մ

կամուսնացնել, N / մ

6. Գծի՛ր կախվածության գրաֆիկլ ( Ֆ).

Ընդլայնված մակարդակ

Սարքավորումներ ՝ ճարմանդով և ոտքով եռոտանի, յուրաքանչյուրը 100 գ կշիռների հավաքածու, զսպանակ, քանոն։

Զսպանակը ամրացրեք եռոտանիին և չափեք աղբյուրի երկարությունըԼ0 արտաքին ազդեցության բացակայության դեպքում (Ֆ= 0H): Չափումների արդյունքները գրանցեք աղյուսակում:

Զսպանակից կախեք 1 N քաշը և որոշեք դրա երկարությունըԼ1 այս դեպքում.

Բանաձևով գտե՛ք աղբյուրի դեֆորմացիան (երկարացումը).լ= Լ0 - Լ1 Մուտքագրեք չափման արդյունքները աղյուսակում:

Նմանապես, գտեք զսպանակի երկարացումը 2 N և 3 N կշիռները կասեցնելիս: Մուտքագրեք չափման արդյունքները աղյուսակում:

Հաշվի՛ր միջին թվաբանականըկամուսնացնել.ըստ բանաձեւիկամուսնացնել=( կ1 + կ2 + կ3 )/3

Գնահատեք Δ սխալըկմիջին սխալի մեթոդով: Դա անելու համար հաշվարկեք տարբերության մոդուլը│ կամուսնացնել- կես│=∆ կեսյուրաքանչյուր հարթության համար

կ = կ ամուսնացնել ±∆ կ

Ֆ, Հ

լ, մ

կ, N / մ

կամուսնացնել, N / մ

∆կ, N / մ

∆կամուսնացնել, N / մ

Ընդլայնված մակարդակ

Սարքավորումներ: ճարմանդով և ոտքով եռոտանի, յուրաքանչյուրը 100 գ-անոց կշիռների հավաքածու, զսպանակ, քանոն։

Զսպանակը ամրացրեք եռոտանիին և չափեք աղբյուրի երկարությունըԼ0 արտաքին ազդեցության բացակայության դեպքում (Ֆ= 0H): Չափումների արդյունքները գրանցեք աղյուսակում:

Զսպանակից կախեք 1 N քաշը և որոշեք դրա երկարությունըԼ1 այս դեպքում.

Բանաձևով գտե՛ք աղբյուրի դեֆորմացիան (երկարացումը).լ= Լ0 - Լ1 Մուտքագրեք չափման արդյունքները աղյուսակում:

Նմանապես, գտեք զսպանակի երկարացումը 2 N և 3 N կշիռները կասեցնելիս: Մուտքագրեք չափման արդյունքները աղյուսակում:

Հաշվի՛ր միջին թվաբանականըկամուսնացնել.ըստ բանաձեւիկամուսնացնել=( կ1 + կ2 + կ3 )/3

Հաշվարկել հարաբերական սխալները և չափման բացարձակ անորոշությունները∆ կբանաձևերով

ε Ֆ=(∆ Ֆ0 + Ֆև) / Ֆառավելագույնը

ε լ=(∆ լ0 + լև) / լառավելագույնը

ε կ=ε Ֆ+ε լ

∆k = εկ* կամուսնացնել

Ստացված արդյունքը գրե՛ք ձևաթղթումկ = կ cf ± ∆ կ

Գծե՛ք կախվածության գրաֆիկլ ( ՖՁևակերպե՛ք կոշտության երկրաչափական նշանակությունը:

Ֆ, Հ

լ, մ

կ, N / մ

կամուսնացնել, N / մ

ε Ֆ

ε լ

ε կ

∆ կ

Ըստ ֆիզիկամեկ 9-րդ դասարան(I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999 թ.),
առաջադրանք №2
դեպի գլուխ» ԼԱԲՈՐԱՏՈՐԻԱՅԻ ԱՇԽԱՏԱՆՔՆԵՐ ».

Աշխատանքի նպատակը՝ գտնել աղբյուրի կոշտությունը՝ զսպանակի երկարացման չափումներից՝ ձգողականության ուժի տարբեր արժեքներով։

հավասարակշռող առաձգական ուժ՝ հիմնված Հուկի օրենքի վրա.

Փորձերից յուրաքանչյուրում կոշտությունը որոշվում է առաձգականության և երկարացման ուժի տարբեր արժեքներով, այսինքն՝ փորձի պայմանները փոխվում են: Հետևաբար, միջին կոշտության արժեքը գտնելու համար հնարավոր չէ հաշվարկել չափման արդյունքների միջին թվաբանականը: Միջին արժեքը գտնելու համար մենք կօգտագործենք գրաֆիկական մեթոդ, որը կարող է կիրառվել նման դեպքերում։ Մի քանի փորձերի արդյունքների հիման վրա մենք կկառուցենք F eln առաձգական ուժի մոդուլի կախվածության գրաֆիկը երկարացման մոդուլից | x |: Փորձի արդյունքների հիման վրա գրաֆիկ գծելիս փորձարարական կետերը կարող են չլինել ուղիղ գծի վրա, որը համապատասխանում է բանաձևին.

Դա պայմանավորված է չափման սխալներով: Այս դեպքում գրաֆիկը պետք է գծվի այնպես, որ մոտավորապես նույն թվով կետեր լինեն ուղիղ գծի հակառակ կողմերում: Գրաֆիկը գծելուց հետո ուղիղ գծի վրա վերցրեք կետ (գրաֆիկի մեջտեղում), օգտագործեք այն՝ որոշելու այս կետին համապատասխան առաձգական ուժի և երկարացման արժեքները և հաշվարկեք կոշտությունը k. Դա կլինի զսպանակի կոշտության ցանկալի միջին արժեքը k cf.

Չափման արդյունքը սովորաբար գրվում է k = = k cp ± Δk արտահայտության տեսքով, որտեղ Δk-ն չափման ամենամեծ բացարձակ սխալն է։ Հանրահաշվի ընթացքից (VII աստիճան) հայտնի է, որ հարաբերական սխալը (ε k) հավասար է Δk բացարձակ սխալի հարաբերությանը k-ի արժեքին.

որտեղից Δk - ε k k. Հարաբերական սխալը հաշվարկելու կանոն կա. եթե փորձի մեջ որոշված ​​արժեքը հայտնաբերվում է հաշվարկման բանաձևում ներառված մոտավոր արժեքները բազմապատկելու և բաժանելու արդյունքում, ապա հարաբերական սխալները գումարվում են: Այդ աշխատանքում

Չափման միջոցներ՝ 1) կշիռների հավաքածու, որոնցից յուրաքանչյուրի զանգվածը հավասար է m 0 = 0,100 կգ, իսկ սխալը Δm 0 = 0,002 կգ. 2) միլիմետրային բաժանումներով քանոն.

Նյութեր՝ 1) եռոտանի ագույցներով և ոտքով; 2) պարուրաձև զսպանակ.

Աշխատանքային կարգը

1. Կծիկային զսպանակի ծայրը ամրացրեք եռոտանիին (զսպանակի մյուս ծայրը հագեցած է սլաքով և կեռիկով - նկ. 176):

2. Տեղադրեք և ամրացրեք միլիմետրային նշաններով քանոն աղբյուրի կողքին կամ հետևում:

3. Նշի՛ր և գրանցի՛ր քանոնի այն բաժանումը, որի դեմ է աղբյուրի սլաքի ծայրը։

4. Հայտնի զանգվածը կախել աղբյուրից և չափել աղբյուրի առաջացած երկարացումը։

5. Առաջին քաշին ավելացնել երկրորդ, երրորդ և այլն կշիռները՝ ամեն անգամ գրանցելով երկարացումը |x | աղբյուրներ. Չափումների արդյունքների հիման վրա լրացրեք աղյուսակը.

6. Չափումների արդյունքների հիման վրա կառուցեք առաձգական ուժի կախվածության գրաֆիկը երկարացումից և օգտագործելով այն որոշեք զսպանակի կոշտության միջին արժեքը k cp:

7. Հաշվե՛ք ամենամեծ հարաբերական սխալը, որով գտնվել է k cf արժեքը (մեկ ծանրաբեռնվածությամբ փորձից): Բանաձևում (1)

քանի որ երկարացումը չափելու սխալը Δx = 1 մմ, ապա

8. Գտեք

և պատասխանը գրի՛ր ձևով.

1 Վերցրեք գ≈10 մ/վ 2.

Հուկի օրենքը. «Մարմնի դեֆորմացիայից առաջացող առաձգականության ուժը համաչափ է նրա երկարացմանը և ուղղված է դեֆորմացման ժամանակ մարմնի մասնիկների շարժման ուղղությանը»։

Հուկի օրենքը

Կոշտությունը առաձգական ուժի և դրա վրա կիրառվող ուժի ազդեցության տակ զսպանակի երկարության փոփոխության համաչափության գործակիցն է։ Ըստ Նյուտոնի երրորդ օրենքի՝ զսպանակին կիրառվող ուժը մոդուլով հավասար է նրանում առաջացած առաձգական ուժին։ Այսպիսով, զսպանակի կոշտությունը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

որտեղ F-ը զսպանակի վրա կիրառվող ուժն է, իսկ x-ը դրա գործողության տակ գտնվող զսպանակի երկարության փոփոխությունն է։ Չափման միջոց՝ կշիռների հավաքածու, յուրաքանչյուրի զանգվածը մ 0 = (0,1 ± 0,002) կգ է։

Միլիմետրային բաժանումներով քանոն (Δх = ± 0,5 մմ): Աշխատանքի կատարման կարգը նկարագրված է դասագրքում և մեկնաբանություններ չի պահանջում։

	քաշը, կգ		երկարացում | x |,

Դաս 13/33

Թեմա. Լաբորատոր աշխատանք թիվ 2 «Զսպանակների կոշտության չափում».

Դասի նպատակը՝ ստուգել Հուկի օրենքի վավերականությունը դինամոմետրային զսպանակի համար և չափել այս զսպանակի կոշտության գործակիցը։

Դասի տեսակը՝ գիտելիքների վերահսկում և գնահատում

Սարքավորում՝ թևով և սեղմակով եռոտանի, կնքված կշեռքով դինամոմետր, հայտնի զանգվածի կշիռների հավաքածու (յուրաքանչյուրը 100 գ), միլիմետրային բաժանումներով քանոն։

ԱՌԱՋԸՆԹԱՑ

1. Տեղադրեք դինամոմետրը եռոտանի մեջ բավական բարձր բարձրության վրա:

2. Կասեցնելով տարբեր թվով կշիռներ (մեկից չորս), յուրաքանչյուր դեպքի համար հաշվարկեք համապատասխան արժեքը F = մգ, ինչպես նաև չափեք համապատասխան զսպանակի երկարացումը x:

3. Չափումների և հաշվարկների արդյունքները գրանցեք աղյուսակում.

	մ, կգ	մգ, Ն

4. Գծե՛ք x և F առանցքները, ընտրե՛ք հարմար սանդղակ և գծե՛ք փորձի ընթացքում ստացված կետերը։

6. Հաշվեք կոշտության գործակիցը k = F / x բանաձևով, օգտագործելով թիվ 4 փորձի արդյունքները (սա ապահովում է ամենամեծ ճշգրտությունը):

7. Սխալը հաշվարկելու համար պետք է օգտագործել այն փորձը, որը մենք ստացել ենք թիվ 4 փորձի վարքագծի ժամանակ, քանի որ այն համապատասխանում է չափման ամենափոքր հարաբերական սխալին։ Հաշվեք Fmin և Fmax սահմանները, որոնցում F-ի իրական արժեքն է, ենթադրելով, որ Fmin = F - ΔF, F = F + ΔF: Վերցրեք ΔF = 4Δm · g, որտեղ Δm-ն կշիռների արտադրության ժամանակ սխալն է (գնահատման համար կարող ենք ենթադրել, որ Δm = 0,005 կգ).

որտեղ Δх = 0,5 մմ:

8. Օգտագործելով անուղղակի չափումների սխալի գնահատման մեթոդը՝ հաշվարկեք.

9. Հաշվե՛ք kcep-ի միջին արժեքը և Δk չափման բացարձակ սխալը՝ օգտագործելով բանաձևերը.

10. Հաշվել հարաբերական չափման սխալը.

11. Լրացրե՛ք աղյուսակը.

Ֆմին, Հ	Ֆմաքս, Հ	xmin, մ	xmax, մ	kmin, N / մ	kmax, N / մ	k պարոն, N / մ

12. Գրեք լաբորատոր աշխատանքի նոթատետրում ստացված արդյունքը k = kcep ± Δk ձևով, այս բանաձևով փոխարինելով գտնված քանակությունների թվային արժեքները:

13. Լաբորատոր եզրակացությունների համար գրեք տետրում՝ ինչ եք չափել և ինչ արդյունք եք ստացել: