ГПОУ «ГМК» Христова Анастасия Игоревна 05.12.2022
Цель: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и деформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии системы. Знать: закон сохранения энергии и его применение; Уметь: применять навыки при проведении опыта через использование физических приборов и измерительных инструментов для измерения физических величин: силы трения, веса тела; развивать умение анализировать, составлять отчёт о проделанной работе и делать вывод на основании полученного результата. Оборудование: штатив с муфтой и лапкой; динамометр лабораторный; линейка; груз массой m на нити длиной l, описания лабораторной работы.
Эксперимент проводится с грузом, прикрепленным к одному концу нити длиной l. Другой конец нити привязан к крючку динамометра. Если поднять груз, то пружина динамометра становится недеформированной и стрелка динамометра показывает ноль, при этом потенциальная энергия груза обусловлена только силой тяжести. Груз отпускают и он падает вниз растягивая пружину. Если за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии взаимодействия тела с Землей взять нижнюю точку, которую он достигает при падении, то очевидно, что потенциальная энергия тела в поле силы тяжести переходит в потенциальную энергию деформации пружины динамометра: mg ( l+Δl ) = kΔl 2 /2, где Δl — максимальное удлинение пружины, k — ее жесткость. Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации пружины, т. к. тело движется быстро.
Для выполнения работы собирают установку, показанную на рисунке. Динамометр укрепляется в лапке штатива. 1. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза F т = mg (в данном случае вес груза равен его силе тяжести). 2. Измерьте длину l нити, на которой привязан груз. 3. Поднимите груз до точки 0 (отмеченной на динамометре). 4. Отпустите груз, измерьте динамометром максимальную силу упругости F ynp и линейкой максимальное растяжение пружины Δl, отсчитывая его от нулевого деления динамометра.
5. Вычислите высоту, с которой падает груз: h = l + Δl (это высота, на которую смещается центр тяжести груза). 6. Вычислите потенциальную энергию поднятого груза Е' п = mg (l + Δl ). 7. Вычислите энергию деформированной пружины E" п = kΔl 2 /2, где k = F упр / Δl Подставив, выражение для k в формулу для энергии E" п получим E" п = F упр Δl /2 8. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Fт = mg l Δl Fупр h = l + Δl Е'п = mg (l + Δl ) E"п = FупрΔl /2 9. Сравните значения энергий Е' п и E" п. Подумайте, почему значения этих энергий совпадают не совсем точно. 10. Сделайте вывод о проделанной работе.
