Лабораторная работа № 2 «Исследование движения тела под действием постоянной силы»
(Лабораторная работа - дистанционная выполняется в домашних условиях)
Цель работы: Изучить движение тела под действием постоянной силы
Задание 1. Ответить на вопросы (1 балл).
1) Запишите формулы, определения:
- первого закона Ньютона;
- второго закона Ньютона
- третьего закона Ньютона
2) При каком условии тело движется равномерно и прямолинейно.
3) Запишите формулу для определения силы упругости, трения
Задание 2 (2 балла). Исследование зависимости силы трения скольжения от веса
тела
Оборудование: динамометр, деревянный брусок, деревянная линейка или деревянная
плоскость, набор грузов по 100 г.
Демонстрация опыта
Ход работы:
1. Масса деревянного бруска 0,07 кг.
2. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз 100 г.
3. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Запишите показания динамометра, это и есть величина силы трения скольжения.
4. Добавьте второй, третий, четвертый грузы, каждый раз измеряя силу трения. С увеличением числа грузов растет сила нормального давления.
5. Результаты измерений массы бруска и массы тел, сила тяжести уже занесены в таблицу, перепишите их.
6. Рассчитайте в каждом из опытов общий вес тела Р=N=(m1+m2)g
Принять g=9,81 м/с2. Результаты расчётов занести в таблицу.
7. В каждом опыте рассчитать коэффициент трения по формуле: 
8. Определите среднее значение коэффициента трения
|
№ опыта |
Масса бруска, |
Масса груза, |
Общий вес тела |
Сила трения, |
Коэффициент трения, μ |
Среднее значение |
|
1 |
0,07 |
0,1 |
(0,07+0,1)·9,81=1,67 |
0,4 |
|
|
|
2 |
0,2 |
|
0,6 |
|
||
|
3 |
0,3 |
|
0,8 |
|
||
|
4 |
0,4 |
|
1 |
|
||
|
5 |
0,5 |
|
1,2 |
|
9. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы реакции опоры
10. Сделайте вывод: зависит ли сила трения скольжения от силы реакции опоры, и если зависит, то как?
Задача 1. (1 балл). На рисунке дан график зависимости проекции скорости от времени тела массой 2 кг. Найти проекцию силы, действующей на тело на каждом этапе движения.
Задача 2. (1 балл). Подъемный кран поднимает груз массой 2 т. Какова сила натяжения троса в начале подъема, если груз двигается (очень кратковременно) с ускорением 25 м/с2?
Критерии оценки
5 баллов – отлично 4 балла – хорошо
3 балла – удовлетворительно 1-2 балла – неудовлетворительно
Методические указания по выполнению и оформлению задач
Методические указания к задаче 1.
Рядом с таблицей, указанной в условии задачи необходимо построить таблицу-решение. В ней необходимо все известные данные перевести в систему СИ (кг, Н, м/с2)В ячейки, в которых стоят вопросы необходимо внести полученные значения. Необходимые формулы и расчеты представить в решении.
Методические указания к задачам 2-4.
В задачах необходимо записать дано, в решении представить рисунок с расстановкой всех сил, действующих на тело.
Пример решения задач
Задача 1. Автомобиль массой m = 1020 кг, двигаясь равнозамедленно, остановился через время t = 5 с, пройдя путь S = 25 м. Найти начальную скорость V0 автомобиля и силу торможения F.
Дано:
m = 1020 кг
t = 5 с,
S = 25 м.
V0-?
F-?
Решение.
По второму закону
Ньютона 
или
в скалярном виде F = ma (1). Уравнение движения при равнозамедленном движении
автомобиля имеет вид:
(2),
(3).
Поскольку конечная скорость автомобиля v= 0, то из (3) начальная скорость
автомобиля 
Подставляя
это выражение в (2) найдем
.
Подставляем (4) в (1), получим:
Задача 2. Тело массой 4 кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же силы?
Дано:
Решение:
Задача 3. При каком ускорении разорвется трос при подъеме груза массой 500 кг, если максимальная сила натяжения, которую выдерживает трос не разрываясь, равна 15 кН?
Решение:
Согласно второму закону Ньютона ma = T - mg,
тогда 