Изучение движения тела , брошенного горизонтально.

Лабораторная работа
ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА, БРОШЕННОГО ГОРИЗОНТАЛЬНО
О б о р у д о в а н и е: . штатив с муфтой и лапкой, желоб дугообразный, шарик стальной,
пленка-отметчик (копировальная бумага), линейка с миллиметровыми деленииями, скотч.
Цель работы: исследование зависимости дальности полета тела, брошенного горизонтально,
от высоты, с которой оно начало движение.
Содержание и метод выполнения работы
Если тело бросить с некоторой высоты горизонтально, то его движение можно рассматривать
как равномерное движение по горизонтали и равноускоренное движение по вертикали.
По горизонтали тело движется в соответствии со вторым законом Ньютона, поскольку кроме
силы сопротивления со стороны воздуха, которую не учитывают, в этом направлении на него никакие другие силы не действуют. Силой сопротивления воздуха можно пренебречь, так как за короткое время полета тела, брошенного с небольшой высоты, действие этой силы заметного влияния на
движение не окажет.
По вертикали на тело действует сила тяжести, которая сообщает ему ускорение (ускорение
свободного падения).
Рассматривая перемещение тела в таких условиях как результат двух независимых движений по горизонтали и вертикали, можно установить зависимость дальности полета тела s от высоты H, с
которой его бросают. Если учесть, что скорость тела в момент
броска направлена горизонтально, и вертикальная составляющая
начальной скорости отсутствует, то время падения можно найти,
используя основное уравнение равноускоренного движения:
gt 2
2H
H
, откуда t 
. За это же время тело успеет проле2
g
теть по горизонтали, двигаясь равномерно, расстояние s = vt. Подставив в эту формулу уже найденное время полета, и получают
искомую зависимость дальности полета от высоты и скорости:
2H
sv
(1).
g
Из полученной формулы видно, что дальность броска находится в квадратичной зависимости
от высоты, с которой бросают. Например, при увеличении высоты в четыре раза, дальность полета
возрастет вдвое; при увеличении высоты в девять раз, дальность возрастет в три раза и т.д.
Этот вывод можно подтвердить более строго. Пусть при броске с высоты Н1 дальность составит s1, при броске с той же скоростью с высоты Н2 = 4Н1, дальность составит s2. По формуле (1):
2H1
2H 2
s1  v
, и s2  v
. (3)
g
g
s2
H2
4 H1


 2 или s2  2s1 (2).
s1
H1
H1
Эту зависимость, полученную теоретическим путем из уравнений равномерного и равноускоренного движения, в работе проверяют экспериментально.
В работе исследуется движение шарика, который скатывается с желоба. Желоб закрепляют
так, чтобы его изогнутая часть располагалась горизонтально на некоторой высоте над столом. Это
обеспечивает горизонтальное направление скорости шарика в момент начала его свободного полета.
Проводят две серии опытов, в которых высоты горизонтального участка желоба от поверхности стола отличаются в четыре раза, и измеряют расстояния s1 и s2, на которые удаляется шарик от
жeлоба по горизонтали. Для уменьшения влияния на результат побочных факторов определяют
Поделив второе равенство на первое получим:
Лабораторная работа «Изучение движения тела, брошенного горизонтально»
среднее значение этих расстояний. Сравнивая средние расстояния, полученные в каждой серии
опытов, делают вывод о том, насколько справедливо равенство (2).
2
Порядок выполнения работы
1. Укрепите желоб на стержне штатива так, чтобы его изогнутая часть располагалась горизонтально на высоте около 10 см от поверхности стола. В месте предполагаемого падения шарика на
стол разместите пленку-отметчик (копировальную бумагу).
2. Произведите пробный пуск шарика от верхнего края желоба. Определите место падения шарика на стол. Шарик должен попасть в среднюю часть пленки. При необходимости скорректируйте
положение пленки. Приклейте пленку к столу кусочком скотча.
3. С помощью линейки измерьте высоту Н горизонтальной части желоба над столом. С помощью линейки установленной вертикально, отметьте на поверхности стола точку, над которой располагается окончание горизонтальной части желоба.
4. Пустите шарик от верхнего края желоба и измерьте на поверхности стола расстояние от
точки, под горизонтальным краем желоба, до отметки, оставленной на пленке шариком при падении.
5. Повторите пуск шарика 5-6 раз. Чтобы скорость, с которой шарик слетает с желоба, была
одинаковой во всех опытах, его пускают из одной и той же точки от верхнего края желоба.
6. Вычислите среднее значение расстояния.
7. Увеличьте высоту желоба в четыре раза. Проверьте горизонтальность его отогнутой части.
Измерьте и при необходимости скорректируйте высоту горизонтального участка Н2 добившись выполнения условия: Н2 = 4Н1.
8. Повторите серию пусков шарика. Для каждого пуска измерьте расстояние, которое пролетает шарик по горизонтали, вычислите его среднее значение.
9. Проверьте, насколько выполняется равенство s2cp= 2s1cp. Укажите возможную причину расхождения результатов. Сделайте вывод о зависимости дальности полета горизонтально брошенного
тела от высоты броска, с которой тело начало двигаться.
№опыта
1
2
3
4
5
среднее арифметическое
H1
S1
H2
S2
H2/H1
S2/S1
v
10.Взяв одну из формул (3) , выразите скорость ,с которой было брошено тело , вычислите её и
впишите в таблицу
11.Сделайте вывод.