Мұғалімдер үшін әдістемелік ұсыныстар

Практикалық жұмыс №17.

Жұмыс тақырыбы: «Қатаңдығы белгілі серіппе арқылы энергияның сақталу заңын тексеру»

Оқу үшін тақырып: Механикалық құбылыстар. Энергия.

Мақсаты: серіппедегі жүктің тербеліс қозғалыстарындағы энергияның өзгеруін зерттеу

Қолданылған ұғымдар:серпімділік күші, Гук заңы, кинетикалық энергия, потенциалдық энергия, энергияны сақтау заңы

Жабдықтар:

№	Атауы	коды	Мөлшері
	Жан-жақты штатив (негізі)	02001.01
	Штативтік өзекше, l=600 мм	02037.00
	Дөңгелек немесе тік бұрышты оқтамаларға арналған қысым - саптау	02043.00
	Гірге арналған ұстағыш, 10 г	02204.00
	Саңылаулы гір, 10 г	02205.01
	Динамометр, 2Н	03065.03
	Тіреуші болт	03949.00
	Шкаламен пластина	03962.00
	Өлшеуіш, 2 м	09936.00
	Шыны түтіктерге арналған ұстағыш	05961.00
	Шиыршық серіппе, 3 Н/м	02220.00

Ондырғы

1 және 2 сур. қар.: 1 сур. көрсетілгендей қондырғыны жинаңыздар

1 сур. 2 сур. 3 сур.

Жұмыстың орындалуы

Алдын ала тәжірибе

· Массасы 40 г гірді динамометрге көтеріңіздер.

· Штативтік өзекшенің ең үстіне 3 Н/м қаттылықты

шиыршықты серіппені бекітіңіздер.

· Динамометрге серіппені бекітіңіздер де төмен

қарай тартыңыздар.

4 сур.

Әртүрлі созылуларда динамометрдегі көрсеткішті бақылаңыздар (4 сур. қар.)

2. 2 алдын ала тәжірибе

· Массасы 40 г гірді динамометрге көтеріңіздер (5 сур. қар.).

· Гір үстелге тигенше серіппені керіңіздер (2 және 5 сур. қар.).

· Гірді жіберіп оның қозғалыс траекториясын бақылаңыздар.

Негізгі тәжірибе

• Шиыршықты серіппедегі гірге (m = 10 г) арналған ұстағышты

іліңіздер және серіппенің ∆l ұзаруын анықтаңыздар (1 сур. қар.

өлшеуіштің нөлдік бөлінуі созылмаған серіппеге тең).

• Жүктің массасын 40 г дейін көбейтіңіздер және әр жүк үшін

∆l ұзаруын анықтаңыздар. 5 сур.

• ∆l мағынасын 1 кестеге жазыңыздар.
• h = 2 · ∆l формуласы бойынша h биіктігін анықтаңыздар және мәліметтерді 1 кестеге жазыңыздар.
• m = 10 г үшін анықтаған h биіктігіндегі төмеңгі екі еселі қысқышқа пластинаны бекітіңіздер ( 2сур.).
• Динамометр көмегімен гірді (m = 10 г; гірге арналған ұстағыш) пластина үстіне көтеріңіздер және өрлеудегі салмақтың (күштің) F_g көрсеткіштерін есептеңіздер.

Нәтижелерді 1 кестеге жазыңыздар.

· Гірді серіппеден шешіңіздер, серіппенің төмеңгі ілмегі пластинада тұрған жүктерге арналған ұстағыш ілмегінің деңгейінде орналасуы үшін пластинаның биіктігін реттеңіздер.

· Серіппеге, гірге (m = 10 г) арналған ұстағышты іліңіздер және оны жіберіңіздер. Сіз не бақыладыңыздар?

· Тәжірибені 3 рет m = 20, 30 ,40 г гірлері үшін қайталаңыздар. Естеріңізде болсын, серіппені ілу биіктігі әр жүк үшін өзіңдік!

Нәтижелер

Кесте 1 Кесте 2

m, г	∆l	h, см	Fg, Н				С

Есептеулер

1. Серіппе созылуында және жүк өрлеуіндегі динамометрдің көрсеткіштерінде қандай өзгешеліктер байқалады?

__________________________

2. Ауырлық күшіне қарсы жасалған W_h өрлеу жұмысына тең h биіктегі m массалы жүк W_n потенциалды энергияға ие болады. Серіппеде ілінген жүкті түсіргенде потенциалды энергия кинетикалық қозғалыс энергиясына өзгереді. 2 алдын ала тәжірибедегі потенциалды және кинетикалық энергия туралы не айтуға болады?

__________________________

3. Серіппеге бекітілген гірді үстелдің үстіне тисін деп төмен тартыңыздар өрлеуге жұмсалған күшті гір босатады. Егер гірді түсірсек не болады?

__________________________

4. Берілген құбылысты түсіндіріңіздер?

_____________

5. h, m және F_g мағыналарынан W_h өрлеу жұмысын есептеңіздер; нәтижелерді 1 кестеге жазыңыздар.

6. s = h ұзаруын және W_s және W_h энергияның серпімділік деформациясын 2 кестеге жазыңыздар.

7. 10 г, W_s (20 г)_, W_s (10 г) үшін мағыналар және ең үлкен мағынанын әр қайсысынан жекені таба, энергияның серпімділік деформация мағынасынан С коэффициентің есептеңіздер. Нәтижелерді 2 кестеге жазыңыздар. Осы мағыналар туралы не айтуға болады?

_________________________

8. Алынған мағыналар негізінде s-тен W_s тәуелдік гарфигін құрыңыздар (3 сур.). Алынған қисықты суреттеңіздер.

_____________

9. Есептеулер және өлшеу нәтижелерінен s және W_s арасындағы тәуелдікті орнатыңыздар.

_____________

3 сур.

Мұғалімдер үшін әдістемелік ұсыныстар

Алдын ала тәжірибе

потенциалды энергиясымен және өрлеу күшімен оқушылар таныс.

Созылған серіппедегі энергияны бірден санауға болмайды, өйткені ұзару көбейген сайын күш өзгереді.

Алдын ала тәжірибе

Берілген тәжірибеде жұмсалатын энергия берілген жағдайда өрлеу жұмысы жоғалмайтының оқушылар білуге тиісті. Ол энергияның басқа пішіндеріне өзгереді, берліген жағдайда бұл серіппе энергиясы және/немесе кинетикалық энергия. Олар гір құлағаннан кейін энергия жүйеде қалатының бақылаудан белгіленеді: егер гірді төмен түсірсек ол жоғары көтеріледі.

Негізгі тәжірибе

Энергияны сақтау заңның қолдана,оқушылар энергияның шиыршықты серіппенің серпімділік деформациясы оның созылуына тәуіелді екендігін табыңыздар:W_s=W_h.

Есептеулер жасалу нәтижесінде келесі қорытынды жасалады, шиыршықты серіппенің серпімділік деформацияның энергиясының ұзартылу квадратына пропорцианалды.

Нәтижелер

Кесте 1 Кесте 2

m, г	∆l	h, см	Fg, Н				С
	3,15	6,3	0,1	0,63	6,3	0,63
	6,4	12,8	0,2	2,56	12,8	2,56	4,1
	9,8	19,2	0,3	5,76	19,2	5,76	9,1
	12,8	25,6	0,4	10,24	25,6	10,24	16,3

Есептеулер

гірдің потенциалдық энергиясы

Үстелдің төмеңгі бөлімінің бетіне тербелмелі гір тигенде, потенциалдық энергия нөлге тең болады; s = h салмақ кемдігімен шиыршықты серіппдегі серпімділік энергия деформациясы тең. Гук заңынан алынады.

Оқушылар өлшеу нәтижелері негізінде келесі пропорционалдықты шығаруға тиісті.

Ескертпе

Егер бос салбырамалы серіппеде басты кинетикалық энергия нөлге тең болса, жоғарыда ұсынылған формула тек осы жағдайда мағынаға ие болады. Басқа жағдайларда болғанда, келесі формула нақты: