10 класс
Лабораторная работа №2
Исследование движения тела, брошенного горизонтально
Цель работы
Освоить способ определения начальной скорости тела, брошенного горизонтально, по высоте броска и дальности полёта.
Оборудование
Штатив с муфтой и лапкой, жёлоб дугообразный, шарик стальной, металлический цилиндр (калориметрическое тело), листы белой и копировальной бумаги, рулетка, скотч.
Необходимые сведения
Экспериментальная установка для проведения работы показана на рисунке 6.
Объектом исследования является движение шарика, который скатывается с дугообразного жёлоба, закреплённого на некоторой высоте над столом.
Если шарик бросить горизонтально, его полёт можно рассматривать как два независимых движения: равномерное по горизонтали и равноускоренное по вертикали. Скорость равномерного движения υ равна начальной скорости полёта υ0. Bpeмя этих движении одинаково, причем по горизонтали 
, а по вертикали 
. Учитывая, что
tг = tв и υ = υ0, можно получить формулу для определения начальной скорости шарика υ0:
s — расстояние по горизонтали, которое пролетит шарик; H — высота, на которой произошёл отрыв шарика от жёлоба.
Подготовка к работе
1. Выведите формулу (1).
2. Укажите, какие величины подлежат прямым измерениям при выполнении опыта. C помощью каких приборов их можно измерить?
3. Запишите формулы для определения относительной и абсолютной погрешностей измерения начальной скорости шарика.
4. Укажите факторы, которые могут повлиять на точность результата. Предложите способы уменьшения их влияния.
5. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
Таблица для записи результатов измерений и вычислений
| Номер опыта | H, 10-3 м | s, 10-3 м | scp, 10-3 м | υ0, м/с |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 |
Порядок выполнения работы
1. Закрепите, используя детали штатива, жёлоб так, чтобы его отогнутая часть располагалась строго горизонтально на высоте 25—30 см над столом.
2. Прикрепите скотчем к верхней части жёлоба цилиндр, который будет определять точку пуска шарика.
3. Нанесите на столе карандашом метку точно под нижним концом жёлоба, используя угольник (или самодельный отвес в виде гайки с привязанной нитью).
4. Измерьте высоту H нижнего конца жёлоба с учётом погрешности измерения.
5. Проведите пробный пуск шарика, приложив его к нижнему основанию цилиндра, закрепленного на жёлобе, и отпустив без толчка.
6. Положите на место падения шарика на стол лист бумаги, накройте его копировальной бумагой и прикрепите к столу скотчем.
7. Проведите серию пусков шарика, прикладывая его каждый раз вплотную к цилиндру.
8. Измерьте по меткам на бумаге расстояние s, которое шарик пролетал над столом при каждом пуске.
9. Вычислите среднее значение scp.
10. Вычислите значение начальной скорости шарика υ0 выч по формуле (1).
11. Вычислите значение абсолютной погрешности измерения Δυ0.
12. Запишите значение начальной скорости с учётом погрешности измерения: υ0 = υ0 выч ± Δυ0.
Дополнительные задания
Задание 1.
• Измените высоту H жёлоба над столом. Проведите вторую серию пусков шарика и определите начальную скорость υ0 шарика.
• Сделайте вывод, зависит ли скорость шарика от высоты его броска.
Задание 2.
• Используя метод определения начальной скорости, использованный в данной работе, предложите способ измерения скорости шарика, катящегося по поверхности стола.
