Список лабораторных исследований, проводимых дома с использованием подручных средств и программы «Живая физика»
для 9х классов.
1. Равномерное движение тела.
1.1. в программе «Живая физика» создать горизонтальную плоскость;
1.2. поставить на неё тело;
1.3. убрать трение;
1.4. придать телу скорость и пронаблюдать за его движением (вывести на экран координаты и скорость тела);
1.5. после этого сделать плоскость наклонной и повторить наблюдения.
2. Равноускоренное движение тела (средняя и мгновенная скорость).
2.1. в программе «Живая физика» создать модель (шарик на наклонной плоскости);
2.2. пронаблюдав его движение, установить среднюю скорость, её зависимость от длины и наклона плоскости, её соотношение с мгновенной скоростью в конце плоскости;
2.3. рассмотреть случаи наличия и отсутствия трения в системе. Найти и объяснить различия.
3. Равноускоренное движение тела (построение графиков).
3.1. в программе «Живая физика» создать модель (шарик на наклонной плоскости);
3.2. пронаблюдав его движение, установить зависимость ускорения шарика от длины, угла и синуса угла наклона плоскости;
3.3. по результатам работы построить соответствующие графики.
4. Движение в среде при наличии вязкого трения.
4.1. в программе «Живая физика» создать модель свободно падающего шарика;
4.2. ввести сопротивление среды и, меняя массу шарика, пронаблюдать за изменением величины установившейся скорости;
4.3. затем, оставив массу постоянной, изменить коэффициент сопротивления среды несколько раз. Опять пронаблюдать за изменением величины установившейся скорости;
4.4. построить соответствующие графики.
5. Движение тела, брошенного под углом к горизонту в среде при наличии вязкого трения.
5.1. в программе «Живая физика» создать модель тела брошенного под углом к горизонту;
5.2. меняя угол вылета, построить зависимость дальности полёта от угла бросания;
5.3. ввести сопротивление среды. Повторить опыт;
5.4. опять построить зависимость дальности полёта от угла бросания. (Указание: если в случае отсутствия сопротивления среды мы знаем ответ - наибольшая дальность полета достигается при угле вылета 450, то при наличии сопротивления ответ нам заранее не известен. Следовательно, желательно сначала поменять несколько раз угол грубо (+ - 100), а потом, найдя интервал в котором лежит ответ, пройти его, изменяя угол плавно (по 10). Так полученный ответ будет гораздо точнее.)
6. Модель движения связанных тел
6.1. в программе «Живая физика» создать модель (два шарика на нити);
6.2. гравитацию отключить, придать шарикам одинаковую массу и одинаковую, но противоположно направленную скорость;
6.3. убедиться, что центр вращения лежит посередине нити;
6.4. меняя массу шариков (желательно в точной пропорции) и скорость (в обратной пропорции), убедиться, что радиусы окружностей, по которым движутся шарики, относятся обратно отношению масс.
7. Сила тяготения.
7.1. в программе «Живая физика» создать модель планетной системы (рекомендуемые параметры М1 = 5е12, м2 = 5е9);
7.2. рассчитав круговую скорость для разных расстояний, убедиться, что при данной скорости тело движется по окружности указанного радиуса.
8. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения между поверхностями.
8.1. Приборы и материалы: безмен, сумка, книги.
8.2. Порядок выполнения:
8.2.1. положить книгу в сумку взвесить её безменом;
8.2.2. положить сумку на рабочую поверхность зацепить её безменом, равномерно протащить её несколько сантиметров, фиксируя показание безмена;
8.2.3. исследовать зависимость силы трения от веса. (Указание: показания безиена не забыть умножить на 9.8 м/с2, лучше не менять пару трущихся тел (оптимально – книги в сумке, которую тащат по ковру));
8.2.4. построить график, измерить погрешность;
8.2.5. в программе «Живая физика» создать модель данного опыта. (Указание: ставим тело на горизонтальную поверхность, приложив к телу силу, заставляем его двигаться, меняя массу тела, меняем и силу, прикладываемую к нему, до тех пор, пока ускорение тела не будет чуть-чуть больше 0. (Почему?). Эта сила и будет приблизительно равна силе трения.);
8.2.6. построить график (можно две линии на одном графике.);
8.2.7. сделать выводы;
8.2.8. дополнительное задание: исследовать зависимость силы трения от свойств поверхности. Построить график.
9. Лабораторная работа. Определение коэффициента упругости резинки.
9.1. Приборы и материалы: бельевая резинка, безмен, линейка.
9.2. Порядок выполнения:
9.2.1. растянуть резинку безменом, определить показание безмена и величину деформации резинки;
9.2.2. определить зависимость коэффициента упругости от длины и толщины резинки. (Длину менять просто, а вот толщину… Можно, конечно сложить резинку вдвое, втрое и т. д., но это некорректно. Почему?)
9.2.3. построить соответствующие зависимости.
10. Модель машины Атвуда.
10.1. в программе «Живая физика» создать модель машины Атвуда (два тела, связаны нитью перекинутой через блок);
10.2. задать телам немного разную массу. Определить ускорение грузов, решив соответствующую задачу и проверить ответ на опыте. (Указание: ускорение свободного падения при теоретическом решении брать такое же, как и в программе.)
11. В программе «Живая физика» создать модели систем тел связанных нитями (указания на уроке). Проверить результаты численного моделирования теоретическими расчётами.
12. Закон сохранения импульса.
12.1. в программе «Живая физика» создать модель шарика, сталкивающегося с массивной плоскостью;
12.2. исследовать зависимость угла отскока от коэффициента трения шарика о плоскость и угловой скорости вращения шарика;
12.3. исследовать зависимость скорости отскока шарика от скорости и направления движения плоскости при лобовом ударе;
12.4. сравнить результаты последнего исследования с теоретическим предсказанием;
12.5. построить соответствующие графики;
12.6. сделать выводы.
13. Лабораторная работа. Определение КПД наклонной плоскости.
13.1. Приборы и материалы: доска (удобно гладильная), тело (сумка с книгами), безмен;
13.2. Порядок выполнения:
13.2.1. поставить наклонно доску, измерить высоту верхнего края доски. Это будет высота, на которую необходимо поднять тело;
13.2.2. взвесить тело. Знание высоты доски и массы тела даёт возможность рассчитать полезную работу по подъёму тела;
13.2.3. протащить тело по доске, измерить силу, необходимую для этого. Измерить длину доски. Эти данные позволяют узнать полную работу по подъёму тела;
13.2.4. рассчитать КПД;
13.2.5. рассчитать погрешность измерений;
13.2.6. решить соответствующую задачу теоретически, для чего измерить коэффициент трения тела о доску любым удобным способом;
13.2.7. сравнить результаты теоретического и практического исследования, сделать выводы.