Опыты с демонстрационными динамометрами
7-й и 9-й классы. Базовый курс
Технологическая изношенность учебного оборудования и невозможность обновления заставляют учителя физики придумывать все новые способы его использования. В качестве примера покажем, что можно делать с динамометрами. В стандартный комплект поставки (рис. 1) входят два демонстрационных динамометра в круглых металлических корпусах, модель двутавровой балки длиной 80 см с делениями и двумя передвижными крючками, два съемных круглых столика диаметром 70 мм, два съемных блока и две трехгранные опорные призмы.
1. Равновесие сил на неподвижном блоке. На штативе закрепляют блок, через который перекидывают шнур. К одному концу шнура подвешивают гирю массой 1 кг, а другой конец прицепляют к крючку динамометра (рис. 2). Наблюдают, что неподвижный блок не дает выигрыша в силе, т.к. сила тяжести гири и показания динамометра одинаковы.
2. Равновесие сил на подвижном блоке. Закрепляют в муфте штатива динамометр, к лапке штатива и крючку динамометра прицепляют концы шнура, на шнур устанавливают подвижный блок, к его крючку прицепляют гирю массой 1 кг (рис. 3). Наблюдают, что подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза, т.е. при силе тяжести гири 10 Н показания динамометра равны 5 Н.
3. Зависимость давления при постоянной силе от площади поверхности. На стержень динамометра сначала надевают трехгранную призму, а затем – круглый столик (рис. 4). В обоих опытах исследуемым телом является кусок поролона толщиной 30–40 мм. При одинаковой силе (см. показания динамометра) деформация губки, т.е. производимое на нее давление, разная. При силе 10 Н призма полностью погружается в поролон, а столик остается на его поверхности.
4. Условие равновесия рычага. Если в геометрическом центре двутавровой балки просверлить отверстие, вставить и закрепить в нем гнездо, то получают рычаг с оцифровкой (рис. 5). Установив рычаг на штативе, подвешивают к нему грузы. Рычаг с грузами приводят в равновесие путем перемещения подвижных крюч- ков.
5. Передача давления жидкостями и газами. Закрепляют динамометры с надетыми на их стержни столиками так, как показано на рис. 6. Между столиками помещают детский воздушный шарик, соединенный со стеклянным цилиндром от прибора Паскаля. Вначале в шарик накачивают воздух и фиксируют показания динамометров. Они одинаковы. Затем в шарик наливают воду и снова фиксируют показания динамометров. Они также одинаковы. Итак, опыты показывают, что газы и жидкости одинаково передают давление в противоположные стороны.
6. Сложение сил. Закрепляют демонстрационные динамометры (два с круглой шкалой, один трубчатый на 10 Н), как показано на рис. 7. К крючкам динамометров привязывают нити, свободные концы которых прицепляют к колечку. Нити располагают под углом друг к другу, а шкалы динамометров поворачивают так, чтобы стрелки установились на нуле.
К колечку подвешивают наборный груз или гирю массой 1 кг. Записывают показа-
ния динамометров с круглой шкалой. Векторы этих сил изображают на доске с учетом масштаба и по правилу параллелограмма находят их равнодействующую.
Далее трубчатый динамометр зацепляют за колечко и тянут динамометр вертикально вверх до тех пор, пока стрелки динамометров с круглой шкалой не установятся на нуле. Записывают показания трубчатого динамометра, т.е. модуль равнодействующей силы, и сравнивают его показания с модулем равнодействующей силы, тем самым подтверждая правильность математических расчетов.
Обращают внимание учащихся на то, что модель равнодействующей силы меньше суммы модулей сил, но больше их разности, при условии, если угол между слагаемыми силами отличается от 0 и 180°.
Изменяют угол между силами, оставляя уравновешивающую силу неизменной, и наблюдают, что модули составляющих сил изменились. Опыты убеждают в том, что при одной и той же уравновешивающей силе, модули составляющих сил возрастают с увеличением угла между ними.
7. Разложение сил на кронштейне. С помощью муфт, лапок штатива и демонстрационных динамометров собирают кронштейн (рис. 8). На нить, перекинутую через блок динамометра, подвешивают грузы, которые увлекают за собой конец балки (крючок трубчатого динамометра). Балка (трубчатый динамометр) и укосина (динамометр с круглой шкалой) деформируются. Иначе говря, приборы показывают силы упругости: трубчатый – при растяжении пружины, динамометр с круглой шкалой – при сжатии.
При подвешивании на нить следующего груза показания динамометров увеличиваются до тех пор, пока система не придет в равновесие. Записывают показания динамометров, силу тяжести, угол при вершине кронштейна и на доске в выбранном масштабе с помощью чертежных инструментов изображают составляющие силы. Далее по правилу параллелограмма находят равнодействующую и сравнивают ее с показаниями динамометра с круглой шкалой. В результате анализа опытов приходят к выводу: не вращающееся тело находится в равновесии, если сумма проекции приложенных сил на любую ось равна нулю.
С помощью данной экспериментальной установки можно показать разложение сил на кронштейне с прямым, острым и тупым углами и опытным путем прийти к заключению о наиболее удачной конструкции кронштейна.
Источник
Опыты с динамометрами
Динамометры с комплектом принадлежностей дают возможность осуществить следующие опыты.
4. 1. Определение реакции балки, лежащей на двух опорах. Опыт проводится с двумя динамометрами, установленными на двух физических штативах (рис. 6). На оси динамометров насаживают призмы, а на призмы помещают балку в горизонтальном положении.
Перед нагрузкой балки стрелки динамометров следует установить на нуль, что упрощает задачу; при таких условиях в последующих отчетах вер балки исключается. Нагружают балку гирями,
которые ставят на ее верхнюю полку, или при помощи подвешивания грузов на крючок, надеваемый на нижнюю полку балки, как показано на рисунке 3.
Произведенная на балку нагрузка регистрируется обоими динамометрами, указывающими величины, реакции опор нагруженной балки.
4. 2. Сложение и разложение сил может быть показано с одним динамометром (рис. 7а и 76) и с двумя (рис. 7в).
В примере сложения сил, изображенном на рисунке 7а, гиря Р1, установленная на площадке, весит 2 Н, подвешенные снизу грузики Р2 весят также 2 Н. Динамометр показывает 4 Н (после установки площадки на ось динамометра стрелка была приведена к нулю, поэтому вес площадки в показаниях исключается).
На рисунке 7б показан вариант разложения сил. В этом случае ось динамометра направляется наклонно и нуль шкалы устанавливается по оси.
Мять, на которую подвешиваются грузики, одним концом прикрепляется к крючку оси, а другое вариант разложения другим концом — к какому-либо крючку в стене или на штативе. Тогда
Силы Р1 и Р2 являются составляющими; R-равнодействующая равна уравновешивающим грузам 4 Н. В частном случае при α = 60 0 Р1=Р2×4Н
На рисунке 7а изображен другой вариант разложения сил, когда используются два динамометра. В этом случае динамометры устанавливаются на физических штативах на разной высоте. Ось верхнего динамометра располагают горизонтально, циферблат поворачивают так, чтобы нуль и ось совпадали. Высота расположения другого динамометра подбирается с таким расчетом, чтобы нить, прикрепленная к крючку оси первого динамометра, будучи перекинута через блок, насаженный на наклонно поставленную ось второго динамометра, составляла вместе с осью первого динамометра прямую линию. К другому концу нити подвешиваются грузики. В этом случае составляющие силы P1 и Р2 определяются грузиками, показанием верхнего динамометра, а равнодействующую силу R показывает нижний динамометр.
4. 3. Закон Архимеда можно продемонстрировать с одним динамометром, воспользовавшись ведерком Архимеда, как показано на рисунке 8. К крючку динамометра подвешиваются ведерко и цилиндр. Стрелка динамометра регистрирует вес цилиндра и ведерка; ее положение полезно зафиксировать, наложив на стекло циферблата полоску мокрой белой бумаги (против конца стрелки). Далее проводится все в обычном порядке.
4. 4. Распределение сил в неподвижном блоке можно показать на установке, собранной, как показано на рисунке 9. Блок посредством зажима прикрепляется к нижнему концу оси динамометра, после чего стрелка прибора приводится к нулю. Нить с грузом Р
 |
 |
на одном конце перекидывается через блок. Другой конец нити удерживается в руке. Стрелка динамометра в таком случае показывает силу, равную 2Р.
Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 973 | Нарушение авторских прав
Источник
«Динамометр.Измерение сил динамометром»
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему
Урок позволяет реализовывать следующие психолого- педагогические принципы: личностно ориентированные и деятельностный подход. Позволяет создавать ситуацию успеха для каждого ученика.
Эффективность и целесообразность использования наглядности в виде компьютерной презентации и дидактических материалов для учеников.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| tema_uroka_dinamometr.doc | 71 КБ |
| dinamometr.ppt | 444 КБ |
| material_k_uroku.doc | 176 КБ |
Предварительный просмотр:
ТЕМА УРОКА Динамометр. Измерение сил динамометром.
ЦЕЛЬ Образовательная: систематизировать знания по теме сила, совершенствовать умение пользоваться физическим прибором, планировать и проводить эксперимент
развивающая: развитие умений выделять главное, решать проблемные ситуации и экспериментальные задачи, делать выводы.
воспитательная: воспитание умений слушать других, отстаивать свое мнение при работе в группе.
ОБОРУДОВАНИЕ: динамометры лабораторные, грузы 100г, демонстрационные динамометры, силометры.
- ОРГ. МОМЕНТ. (1-2 мин) Здравствуйте, ребята! Сегодня нам на уроке предстоит узнать много нового. Я надеюсь, что вы будете внимательны и поможете мне в проведении урока.
- АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ.(7мин) начнем мы урок с повторения. У вас на столе распечатанная таблица «проверь себя», содержащая пять вопросов. Читаю вопросы. Попробуйте ответить на них. На это у вас 5 минут.
1.Что такое сила?
2.Как обозначается сила?
3.Чем характеризуется сила?(от чего зависит результат действия силы)
4.Какие единицы силы вы знаете?
5.Какие силы (виды сил) вы изучили?
Проверку осуществляем с помощью самоконтроля. Если верно ответили на вопрос, то ставим +, если нет – и вносим коррективы в таблицу.
Если вы набрали 5+,то оценка5, то 43+, то32+, то2. выставьте себе оценку. Поднимите руки, кто написал на 5,4,3,2.Итак, те кто справились я думаю собой довольны, а остальные наверное поняли в чем их ошибки и еще сегодня себя покажут.
3.МОТИВАЦИЯ (5 мин)
Взгляните на рисунки. Слайд
Когда мальчик несет книги, он с силой поддерживает их. Опишите происходящее взаимодействие двух тел рук и книг? (Руки действуют на книги, а книги на руки). Какие силы действуют на книги? (сила тяжести и сила упругости) Как они направлены? (сила тяжести вниз, сила упругости вверх). Сравните эти силы? (Силы направлены в разные стороны) (они уравновесили друг друга). Итак, при равновесии две силы направленные в разные стороны уравновешивают друг друга.
Изобразим данную ситуации с помощью чертежа. Книги — это физическое тело, поэтому изобразим их в виде прямоугольника, опора- руки изображаем в виде прямой линии. В листах уже есть заготовка чертежа. Какие силы действуют на книги?как направлены? Где их точка приложения. Изображаем. Итак, рисунок готов. 
Слайд Рассмотри гамак, растянувшийся под весом медведя. Опишите происходящее взаимодействие медведя и гамака? Какие силы действуют на медведя? Как они направлены? Почему, направленные в разные стороны силы не дают упасть медведю? Итак, две силы уравновешивают друг друга. Выполните рисунок в тетради самостоятельно. Изобразите и эту ситуацию на чертеже самостоятельно. Сравните получившиеся чертежы. Похожи они или отличаются.
Что общего в этих примерах? В этих примерах «с силой» есть общее — действие одного тела на другое. Мы можем с равнивать силы.
Сила может быть больше или меньше .Сравните действие бабочки на гамак и медведя? ( сила давления медведя на гамак больше, чем бабочки)
Следовательно, СИЛУ можно измерить. Что необходимо для измерения физических величин. а для этого необходим прибор, который бы измерил силы путем сравнения.
ИТАК, ПРОБЛЕМА сегодняшнего урока изучить прибор, для измерения силы и научится силы измерять. Заполните листок.
- ОБЪЯСНЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА. (10 мин)
Прибор для измерения силы называется динамометр. Тема урока. Динамометр. Измерение сил динамометром .
Слайд Изучение любого физического прибора надо проводить по плану
2. устройство а) основные элементы
б) изучение шкалы ( пределы измерения, определение цены деления)
3. принцип действия
1 назначение прибора.
Слайд динамометр – прибор для измерения сил . Разделите это слово на две основы. Как вы думаете что они означают? (греч. «динамис» – сила, «метр»- измерить).Название знаменитой футбольной команды оказывается происходит от греческого слова сила? запишем в план. Итак, каково назначение прибора. Запишем в план.
2. Изучим устройство прибора. основные элементы прибора. Рассмотрите динамометр и выделите его основные элементы.(самостоятельно 1 мин) их четыре. Демонстрация одним из учащихся. Основные его части упругая пружина ,стрелка, шкала, крючок. запишем в план. Слайд
Как подписана шкала? имеет ли она название . Почему ?
Слайд Единица силы называется 1 ньютон (обозначение: 1 Н).в честь ученого Исаака Ньютона. Как мы понимаем сила равную 1Н? (Это приблизительно такая сила, с которой Земля притягивает гирю массой 102 г.Рассмотрим более детально шкалу. Какие подписанные деления на ней есть. (0,1,2,3,4). Какую максимальную и какую минимальную силу можно измерить с помощью прибора.
Однако, динамометр имеет более мелкие деления. Для чего они нужны ? (для более точного измерения) Сколько маленьких делений между большими.(10). Обратите внимание , что эти части равны.
Одной из основных характеристик прибора является цена деления. Как определяется цена деления. Найдите два ближайших делении шкалы отмеченных цифрами, вычтите из большего меньшее и поделите на число маленьких делений между ними.
Определите цену деления. Запишите в таблицу.
- Слайд принцип действия динамометра основывается на сравнении любой силы с силой упругости пружины. Проверим это.
Демонстрация. Измерьте линейкой расстояния между штрихами, обозначенными цифрами (1 и 2), (2 и 3). Как вы думаете почему они равны?
Установим зависимость между нагрузкой ( растягиваю динамометр) и удлинением пружины. С помощью какого прибора можно определить удлинение, измерить длину (линейка).
Итак, нам понадобится динамометр и линейка. отметим положение указателя стрелки, оно соответствует о значению шкалы. Укрепите динамометр вертикально в штативе.
Подвесим к пружине груз 1 Н . Какие силы действуют на груз? Как они направлены? Что можно сказать о их числовых значениях?(они равны) , а значит силы уравновешивают друг друга.
определим удлинение и запишем удлинение в таблицу. Таблица в листе.
Подвесим к пружине груз 2 Н . Какие силы действуют на груз? Как они направлены? Что можно сказать о их числовых значениях?(они равны) , а значит силы уравновешивают друг друга.
определим удлинение и запишем удлинение в таблицу. Таблица в листе.
прокомментируйте подвешивание третьего груза.
Источник
Лабораторная работа по теме «Измерение силы трения с помощью динамометра»
по теме «Измерение силы трения с помощью динамометра»
Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы я задаю на предыдущем уроке домашнее задание: «Повторить в учебнике § 32, 59 и ответить на вопросы после §».
При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. Она обозначается буквой F с индексом: F тр (рис. 1).
Сила трения – это еще один вид силы, отличающийся от рассмотренных ранее силы тяжести и силы упругости.
Одной из причин возникновения силы трения является шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже гладкие на вид поверхности тел имеют неровности и царапины.
На рисунке 2 неровности изображены в увеличенном виде. Когда одно тело скользит или катится по поверхности другого, эти неровности цепляются друг за друга, что создаёт некоторую силу, задерживающую движение.
Другая причина трения – взаимное притяжение молекул соприкасающихся тел.
Возникновение силы трения обусловлено главным образом первой причиной, когда поверхности тел шероховаты. Но если поверхности тел хорошо отполированы, при соприкосновении часть их молекул располагается очень близко друг к другу. В этом случае начинает заметно проявляться притяжение между молекулами соприкасающихся тел.
Слой смазки (рис. 3) разъединяет поверхности трущихся тел и трение уменьшается.
При скольжении одного тела по поверхности другого возникает трение, которое называют трением скольжения
Если же тело не скользит, а катится по поверхности другого, то трение, возникающее при этом, называют трением качения.
Силу трения можно измерить. Так, чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по доске или по столу, надо прикрепить к нему динамометр (рис. 4). Затем равномерно двигать брусок по доске, держа динамометр горизонтально.
На брусок в горизонтальном направлении действуют две силы. Одна сила – сила упругости пружины динамометра, направленная в сторону движения. Вторая сила – это сила трения, направленная против движения. Так как брусок движется равномерно, то это значит, что равнодействующая этих двух сил равна нулю. Следовательно, эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению. Динамометр показывает силу упругости (силу тяги), равную по модулю силе трения.
Измеряя, силу, с которой динамометр действует на тело при его равномерном движении, мы измеряем силу трения.
Чем больше сила, прижимающая тело к поверхности, тем больше возникающая при этом сила трения.
Цель работы: Выяснить, от чего зависит сила трения скольжения, и сравнить ее с силой трения качения.
Приборы и материалы: Динамометр, деревянный брусок, две цилиндрические палочки (круглые карандаши), набор грузов, пластмассовая линейка.
1. Положили брусок на деревянную поверхность стола.
2. Опыт 1. Прикрепили к бруску динамометр и равномерно перемещаем брусок по поверхности. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Полученные показания записываю в таблицу.
F тяг1 = F тр1 = Н
3. Определяю вес бруска. Сравниваю вес бруска с силой тяжести. Полученные данные записываю в таблицу:
4. Опыт 2, 3. Ставлю груз на брусок. Повторяю измерения поочередно с одним грузом, а затем с двумя (повторяем пункты 2 и 3).
5. Опыт 4. Положил брусок на пластмассовую поверхность и, перемещая его равномерно, определяю силу трения. Показания динамометра записываю в таблицу.
6. Опыт 5. Разместил брусок на двух цилиндрических палочках и равномерно перемещаю его по столу.
7. Показания полученные в ходе выполнения работы заношу в таблицу.
Источник