ЛР №9. Изучение наклонной плоскости и измерение её КПД

Исследовательский вопрос

Как угол влияет на усилие и КПД данной установки? До измерений запиши прогноз. Проверяй силу и КПД отдельно: уменьшение силы само по себе не означает уменьшения работы.

Безопасная установка

Работайте втроём, меняясь ролями измеряющего, наблюдающего за прибором и записывающего. Закрепите доску и грузы, поставьте ограничитель. Не превышайте 5 Н. При изменении угла сначала снимите груз.

Путь и высота

Отметьте два положения одной точки бруска. l — расстояние между ними вдоль доски, h — вертикальная разность высот. Измерьте l трижды и запишите цену деления. Полная длина доски не обязательно равна пути.

Вес и тяга

Измерьте P неподвижного бруска со всеми грузами. При 30°проведите три равномерных подъёма, тяга параллельна доске. Запишите три показания и среднее. Пиковая сила перед началом движения не подходит.

Вторая серия

При 45°сохраните тот же груз, путь и поверхность. Измерьте новый h и трижды силу. Установку проверяет учитель. Если движение получается рывками, повторите измерение; не выбирайте удобное показание.

Работы и КПД

Для учебных P=4 Н,h=0,20 м,F=2,5 Н,l=0,40 м: Aпол=0,80 Дж,Aзатр=1 Дж,η=80%. Выигрыш в силе 1,60. Новая попытка P=5 Н,h=0,18 м,l=0,50 м,F=2,4 Н даёт 75%. В своём отчёте используйте только свои данные.

Погрешность прямой длины

При 400,400,400 мм и цене деления 1 мм получаем l=(400±1)мм по методу цены деления учебника. Относительная погрешность εl=Δl/lср·100%=0,25%. При различающихся отсчётах сначала проверь начальную точку и чтение шкалы; если разброс остаётся, используй осторожную оценку Δl=c+max|li−lср|, затем найди εl. Это оценка прямого измерения длины. Она не является рассчитанной погрешностью КПД.

Отчёт и замена опыта

В отчёте нужны цель, схема, измерения, вычисления, вывод и источник ошибки. Без оборудования выполните задания А–В ниже как анализ учебных данных и прямо так назовите работу. Результат отдельной установки не доказывает универсальную зависимость КПД от угла.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. P — прямое взвешивание бруска со всеми грузами. Тяга равномерна и параллельна плоскости. Aпол=Ph; Aзатр=Fl. Данные заданий А–В учебные, не результаты проведённого опыта.

А. Учебные данные: P=4 Н,l=0,40 м. При 30°:h=0,20 м,F=2,5 Н; при 45°:h=0,28 м,F=3,3 Н. Найди для каждого опыта P/F,Aпол,Aзатр,η.

Б. Три отсчёта одной длины:400,400,400 мм. Цена деления 1 мм. По методу цены деления учебника запиши среднее и результат с абсолютной погрешностью. Найди относительную погрешность.

В. По первой строке А ученик взял h=0,40 м и получил 160%. Найди ошибку и исправь результат.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: Новый подъём: P=6 Н,h=0,20 м,l=0,50 м,F=3 Н. Найди КПД.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

По учебным данным P=3 Н,h=0,20 м,l=0,50 м,F=1,5 Н вычисли КПД. Назови один источник ошибки измерения силы.

Главное

КПД определяют по измеренным P,F,h,l одного подъёма. h вертикальна, l направлен вдоль доски. Более крутая плоскость не даёт универсального вывода о КПД: вывод ограничен установкой и измерениями.