Лабораторная работа

Измерение ускорения свободного падения.

Цель работы: измерить ускорение свободного падения с помощью прибора для изучения движения тел.

Оборудование: прибор для изучения движения тел; штатив с муфтой и лапкой.

Описание устройства и действия прибора.

Прибор для изучения движения тел (рис. 194) состоит из направляющей 1 длиной 60-70 см; бруска 2 с пусковым магнитом 3, закреплённым на торце алюминиевого стержня; электронного секундомера 4 с двумя датчиками 5. Направляющая укрепляется вертикально в лапке штатива 6. Под рейку подкладывается коврик 7 из пористого пластика. Магнитные датчики 5 могут быть установлены в любом месте направляющей на магнитной резине, расположенной вдоль направляющей рядом со шкалой с миллиметровыми делениями.

В момент прохождения пускового магнита мимо первого датчика начинается отсчёт времени; при прохождении второго датчика на экране секундомера высветится числовое значение промежутка времени t, за который брусок прошёл расстояние между датчиками.

Теоретические сведения.

Измерив расстояние s между установленными на направляющей датчиками времени и промежуток времени t, за который это расстояние было пройдено бруском, можно рассчитать ускорение свободного падения по формуле:

Указания к работе.

1. Соберите установку по рисунку 194, а.

2. Прочтите инструкцию на тыльной стороне секундомера и включите его.

3. Приложите брусок к направляющей так, чтобы её пусковой магнит находился выше первого датчика времени (рис. 194, б).

4. Отпустите брусок. Определите промежуток времени, за который брусок проходит расстояние s между датчиками.

5. Не меняя расположения датчиков, проведите опыт ещё 4 раза. Рассчитайте среднее время движения бруска:

6. Вычислите ускорение свободного падения по формуле:

7. Занесите в таблицу 4 результаты всех измерений и вычислений.

8. Определите отклонение полученного вами значения g от действительного его значения g₀ = 9,8 м/с² (т. е. найдите разность между ними). Вычислите, какую часть (в %) составляет эта разность от значения g₀. Это отношение называется относительной погрешностью и обозначается буквой ε. Чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерений.

Примечание: при аккуратной работе с прибором можно добиться того, чтобы относительная погрешность не превышала 10%.

Выполнение работы.

№ опыта

Время между датчиками, t, c

Среднее время движения, t ср., c

Расстояние, S, м

Ускорение свободного падения, g, м/с2

1

0,28

2

0.28

0,4

3

0,29

Расчеты:

t ср. =

g =

Δ g = (g эксп. - g теор.) =

ε g = Δ g/ g теор. * 100 % = %

Вывод:

Контрольные вопросы.

1. Как зависит погрешность измерений от числа измерений?

2. Зависит ли ускорение свободного падения от широты местности и высоты над уровнем моря?