Проведение эксперимента

Задание 1. Определение систематической ошибки прибора.

1. Будем считать истинным значением ускорения свободного падения g = 9,80665 м/с².

2. Запишите в таблицу высоту h, с которой падает шарик. Преобразуя формулу (7), вычислите время t_ист, которое требуется шарику для прохождения этого расстояния и внесите его в таблицу.

3. Подготовьте установку к работе. Для этого необходимо включить компьютер, замкнуть механический контакт, включить питание электромагнита и к его сердечнику подвесить шарик.

4. Отключите питание электромагнита, запустив тем самым счетчик времени. Удар шарика о механический контакт, приводящий к его размыканию, завершит процесс измерения. На мониторе компьютера будут отображены время движения тела и ускорение свободного падения тела.

5. Повторите 10 раз опыт 3-4 Данные занесите в табл.1.

6. Определите среднее время движения тела. Вычислите систематическую ошибку прибора .

7. Проверьте правильность вычислений, проведя определение времени падения тела с другой высоты и сравнивая его с вычисленными по формуле временем. Опыт повторите 5 раз, постоянно изменяя высоту h. Результаты внесите в табл.2.

8. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.

9. Сделайте вывод о погрешностях прибора.

Таблица 1.

Опыт

Среднее

τ, с

t, сек

Таблица 2.

Опыт	h	tист	t	to = t – τ;	Δto	δto
м	с	с	с	с
1…5

 

Задание 2. Определение ускорения свободного падения и систематической ошибки.

1. Подготовьте установку.

2. Проведите измерение времени падения тела с известной высоты. Результаты занесите в табл.3.

3. Повторите опыт 2 не менее 5 раз.

4. Рассчитайте значения ускорения свободного падения и систематической ошибки по формулам (10) и внесите их в таблицу. Вычислите их среднее значение.

5. Аналитически рассчитайте относительную и абсолютную погрешности ускорения и ошибки.

6. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.

7. Сделайте вывод о предложенном способе измерения ускорения свободного падения и систематической ошибки прибора.

Таблица 3.

Опыт	h	t	g	Δg	δg	τ;	Δτ;	δτ;
	м	с	м/с2	м/с2		c	c
Среднее

 

Задание 3. Изучение зависимости координаты тела от времени при свободном падении.

1. Подготовьте экспериментальную установку. И проведите измерение времени падения тела. Повторите измерения трижды и занесите в табл.4 среднее значение измерений.

Внимание! Вносите в таблицу время, с учетом систематической погрешности.

2. Повторите 10-12 раз опыт 1 для различных высот, занося в таблицу высоту, значение времени и ускорения свободного падения.

3. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.

4. Постройте графики зависимости , , .

5. Сделайте вывод о зависимости ускорения свободного падения от высоты. Проанализируйте полученные графики.

6. Используя экстраполирование функции вблизи точки , определите систематическую ошибку прибора.

Таблица 4.

Опыт	Результаты измерений	Результаты вычислений
y	Δy	t	Δt		g	Δg
м	м	с	с		м/с2	м/с2
1…12

 

Задание 4. Изучение зависимости характера движения тела от его размеров.

1. Подготовить экспериментальную установку.

2. Провести 10-12 опытов по измерению ускорения свободного падения, с различной высоте падения. Результаты занесите в табл.5. Внимание! Результаты заносить в таблицу, с учетом систематической ошибки.

3. Провести опыт 2 с шариками другого диаметра, результаты занести в таблицу.

4. Приведите пример вычислений всех расчетных величин.

5. Постройте графики зависимости , , для всех тел.

6. Сделайте вывод о зависимости измеряемого ускорения от размеров тела и высоты падения.

Таблица 5.

Опыт	Первое тело, d1 =	Второе тело, d2 =	Третье тело, d3 =
y1	t1	g1	y2	t2	g2	y3	t3	g3
м	с	м/с2	м	с	м/с2	м	с	м/с2
1…10

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении по лабораторной работе следует отразить достоинства и недостатки каждого метода определения ускорения свободного падения и систематической ошибки, сравнить методы между собой и результаты, даваемые ими. Пояснить графики, полученные в заданиях, дать теоретическое обоснование их вида и предложить причину, объясняющую их отклонения от идеальности.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется абсолютной и относительной погрешностями. Классификация погрешностей.

2. Что называется ускорением свободного падения. Зависимость ускорения свободного падения от высоты. Напряженностью гравитационного поля.

3. Формулировка и физический смысл закона всемирного тяготения. Различные его формулировки. Применение в астрономии. Законы Кеплера с учетом закона всемирного тяготения.

4. Определение и характеристики равноускоренного и равномерного движений.