Изучение закона сохранения механической энергии
Лабораторная работа
«Изучение закона сохранения механической энергии»
Цель: Сравнить изменение потенциальной энергии падающего тела с изменением энергии пружины, растянутой при его падении.
Оборудование: Динамометр пружинный, груз на капроновой леске длиной 25 – 20 см, фиксатор, линейка измерительная, штатив лабораторный.
Теоретическая часть
Закон сохранения механической энергии: Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остаётся неизменной при любых движениях тел системы: Ер1+ Ек1 = Ер2 + Ек2. Сравнить изменения потенциальной энергии падающего груза с изменением потенциальной энергии пружины, растянутой при его падении поможет установка, показанная на рисунке 2. Деформацию пружины х можно измерить по изменению положения фиксатора ( 5х7х2 мм.).При поднятии груза на высоту изменяется его потенциальная энергия, которая определяется по формуле: ∆Ер = mg(Н1-Н2), где m – масса груза (100 гр.); Н1-начальная высота груза над столом (м), Н2- конечная высота груза над столом (м), измеряются линейкой; g- ускорение свободного падения ( 9,8 м/с2). Изменение потенциальной энергии груза вызывает изменение потенциальной энергии растянутой пружины, которое определить: ∆Ер = kх2/2, где х – растяжение пружины, измеряется линейкой (м); k – жесткость пружины (40 Н/м). Для экспериментальной проверки закона сохранения энергии, нужно определить изменение энергии груза и энергии растянутой пружины и сравнить их между собой.
Ход работы
1.Подготовьте таблицу в тетради для записи результатов измерений и вычислений.
|
№ опыта |
m, кг |
H1, м |
H2, м |
k, Н/м |
x, м |
∆Ер1, Дж |
∆Ер2, Дж |
|
1 |
|
|
|
|
|
- |
- |
|
2 |
|
|
|
- |
- |
- |
- |
|
среднее значение |
- |
|
|
- |
- |
|
|
2. К крючку динамометра подвесьте груз, измерьте линейкой деформацию х (перемещение указателя) пружины и вычислите жесткость по формуле: k = F/х
3. Соберите установку для работы исходя из рис. 1. Поднимите груз так, чтобы его центр был против крючка динамометра. Опустите фиксатор вниз по стержню и измерьте высоту H1 груза над столом.
4. Отпустите груз и после того как он совершит несколько колебаний, осторожно рукой погасить колебания и измерить его высоту H2 над столом.
5. Снова поднимите груз рукой вверх и измерить деформацию пружины х ( расстояние между начальным и конечным положением фиксатора).
6. Вычислите изменение потенциальной энергии груза ∆Ер1 и изменение потенциальной энергии пружины ∆Ер2, по формулам: ∆Ер1 = mg(Н1-Н2), ∆Ер2 = kх2/2.
7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
8. Сравните результаты и сделайте вывод
рис.1