Лабораторная работа №5. «Исследование силы тяжести». Цель

Лабораторная работа №5.
«Исследование силы тяжести».
Цель работы: изучение силы тяжести, действующей на тела, расположенные вблизи
поверхности Земли.
Задачи работы:

исследовать зависимость силы тяжести от массы тела;

оценить коэффициент пропорциональности графической зависимости силы
тяжести от массы тела, т.е. определить величину ускорения свободного падения
вблизи поверхности Земли;

оценить погрешность полученного результата.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, набор грузов, динамометр, электронные весы
с заданной точностью измерения массы.
Ход работы:
1. Подготовить в тетрадь таблицу измерений:
№ опыта
Масса груза
Число
грузов
m
г
кг
Сила
тяжести
Fтяж
Н
1
2
3
4
5
6
7
8
2. Определить цену деления динамометра.
3. Закрепите на штативе лабораторный динамометр (см. рис.).
4. Определить с помощью электронных весов массу одного
груза.
5. Подвесить к крючку динамометра один груз. Определить силу
тяжести. Результаты измерений занести в таблицу.
6. Повторить ход действий, описанных в пункте 4 и 5 с другими грузами.
7. Исследуйте зависимость силы тяжести от массы грузов. Для этого постройте
графическую зависимость силы тяжести от массы грузов. Масштаб выбрать
самостоятельно.
При
построении
графика
по
результатам
опыта
экспериментальные точки могут не оказаться на одной прямой, которая
соответствует формуле Fтяж  m  g . 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 ускорения свободного падения вблизи поверхности
Земли. Для этого на графике возьмите точку (в средней части), определите для неё
силу тяжести и массу. Найдите отношение силы тяжести к массе груза это, и будет
искомым средним значением ускорения свободного падения вблизи поверхности
Земли g ср 
Fтяж
.
m
9. Рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения ускорения
свободного падения вблизи поверхности Земли. Т. к. g ср 
погрешность  k 
    
2
Fтяж
2
m
Fтяж
, то относительная
m
 F   m 
 
 
 . Основным измерительным
 F   m 
2
2
прибором в 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.
Возможен вариант принятия абсолютной погрешности измерения силы за
цену деления динамометра, как в заданиях тестовой части на ЕГЭ по физике.
Погрешность
измерения
величины
массы
тела
соответствует
точности
электронных весов, т.е. m=10-5 кг.
10. Найдите абсолютную погрешность g   g  g ср Н/кг (м/с2).
11. Записать ответ в виде g  g ср  g 
12. Возможен
вариант
Н
.
кг
использования
методики
графической
обработки
экспериментальных данных и вычислений.
13. Построить графическую зависимость Fтяж=f(m) в Microsoft Excel, используя
мастер
диаграмм
с
добавлением
линии
тренда,
пересечением
зависимости в начале координат и указанием уравнения прямой.
линейной
14. Сравнивая полученное уравнение графической зависимости силы тяжести от массы
тела, указать ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли, сравнить
полученный результат с выражением, записанным в виде g  g ср  g 
табличным значением.
15. Сформулировать общий вывод по лабораторной работе.
Н
и с
кг