Лабораторная работа №6. «Исследование силы упругости

Лабораторная работа №6.
«Исследование силы упругости».
Цель работы: изучение закона Гука.
Задачи работы:

исследовать зависимость силы упругости от удлинения пружины;

вычислить жёсткость пружины лабораторного динамометра;

оценить погрешность полученного результата.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, набор грузов, динамометр, линейка.
Ход работы:
1. Подготовить в тетрадь таблицу измерений и результатов:
Деформация
пружины
x
м
Сила упругости
№ опыта
Fупр
Н
1 груз
2 груза
3 груза
4 груза
5 грузов
6 грузов
7 грузов
8 грузов
2. Если грузы по 50 г, то использовать 8 грузов, если грузы по 100 г, то – 4 груза.
3. Определить цену деления динамометра.
4. Закрепите на штативе лабораторный динамометр (см. рис. 1).
рис. 1
5. Подвесить к крючку динамометра один груз. Определить силу упругости и
величину деформации пружины. Результаты измерений занести в таблицу.
6. Повторить ход действий, описанных в пункте 4 с двумя, тремя, четырьмя, пятью и
шестью грузами.
7. Исследуйте зависимость силы упругости от удлинения пружины лабораторного
динамометра. Для этого постройте графическую зависимость силы упругости от
величины деформации пружины лабораторного динамометра. Масштаб выбрать
самостоятельно.
При
построении
графика
по
результатам
опыта
экспериментальные точки могут не оказаться на одной прямой, которая
соответствует формуле Fупр  k  x . Это связано с погрешностями измерения. В
этом
случае
график
надо
проводить
так,
чтобы
максимальное
число
экспериментальных точек оказалось на прямой или половина точек расположилась
по одну сторону от прямой, другая - по другую. Сформулируйте вывод.
8. Рассчитайте среднее значение жёсткости пружины лабораторного динамометра.
Для этого на графике возьмите точку (в средней части), определите для неё силу
упругости и удлинение пружины. Найдите отношение силы упругости к
удлинению пружины это, и будет искомым средним значением жёсткости пружины
k ср 
Fупр
x
.
9. Рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения жёсткости
пружины.
k 
Т.
 
2
Fуп р
k
к.
Fупр
x
,
то
относительная
погрешность
 F   x 
2
  x   
    . Основным измерительным прибором в
 F   x 
2
2
этой работе является динамометр. Динамометр имеет погрешность F=0,05 Н. Она
и равна погрешности измерения, если указатель совпадает со штрихом шкалы.
Если же указатель в процессе измерения не совпадает со штрихом шкалы (или
колеблется), то погрешность измерения силы равна F=0,01 Н. Погрешность
измерения величины деформации равна x=0,05 см. Возможен вариант
принятия абсолютной погрешности измерения длины, силы за цену деления
линейки и динамометра соответственно – как в заданиях тестовой части на
ЕГЭ по физике.
10. Найдите абсолютную погрешность k   k  k ср Н/м.
11. Записать ответ в виде k  k ср  k 
Н
.
м
12. Возможен
вариант
использования
методики
графической
обработки
экспериментальных данных и вычислений.
13. Построить графическую зависимость Fупр=f(x) в Microsoft Excel, используя мастер
диаграмм с добавлением линии тренда, пересечением линейной зависимости в
начале координат и указанием уравнения прямой.
14. Сравнивая полученное уравнение графической зависимости силы упругости от
деформации пружины, указать жёсткость пружины лабораторного динамометра и
сравнить полученный результат с выражением, записанным в виде k  k ср  k 
.
15. Сформулировать общий вывод по лабораторной работе.
Н
м