Лабораторная работа по теме взаимодействие тел

1. Сравнение масс тел по результату их взаимодействия. Оборудование: 1) бруски металлические размером 40 X 25 X 8 мм (алюминиевые — 2 шт. и стальной); 2) пинцет; 3) нить с петлей на конце (рис. 94).

Работу выполняют при введении понятия о массе тела. Ее цель — ознакомить учащихся с методом измерения массы тела путем сравнения скоростей, приобретенных покоящимися телами в результате их взаимодействия.

Рис. 94. Оборудование к работе 1

Учащимся предлагают сравнить массы двух брусков, имеющих одинаковые размеры. Вначале на столе располагают рядом два одинаковых алюминиевых бруска. Между брусками помещают сжатый пинцет, на ножки которого надета нитяная петля.

Бруски вплотную придвигают к ножкам пинцета и замечают начальное положение брусков относительно стола. Затем, удерживая пинцет за его ручку, другой рукой сдергивают за нить петлю с его ножек. В результате взаимодействия бруски разлетаются в противоположные стороны примерно с одинаковыми скоростями и до остановки проходят одинаковые пути.

Опыт повторяют несколько раз. Бруски после каждого взаимодействия разлетаются примерно с одинаковыми начальными скоростями, следовательно, они имеют одинаковые массы. Далее наблюдают взаимодействие алюминиевого и стального брусков и убеждаются в различии их масс: у стального бруска она больше, чем у алюминиевого, так как начальная скорость у стального бруска после взаимодействия была меньше, чем у алюминиевого.

Учителю следует иметь в виду, что учащиеся при выполнении этой работы больше внимания обращают на пути, которые проходят бруски после взаимодействия, а не на изменения их скоростей, так как последнее заметить труднее. Поэтому им следует разъяснить, что по путям, пройденным брусками после взаимодействия, нельзя сделать количественный вывод об их массах, можно только узнать, у какого из них она больше: масса больше у того бруска, который прошел меньший путь.

Это объясняется тем, что пути, пройденные брусками после взаимодействия, не пропорциональны приобретенным скоростям, а зависят от квадратов этих скоростей. Для количественного сравнения масс брусков надо знать отношение изменения их скоростей, которое произошло в результате взаимодействия.

2. Измерение массы тела с помощью рычажных весов. Оборудование: 1) весы с гирями; 2) кольцо и лапка от штатива (рис. 95).

Рис. 95. Оборудование к работе 2

Перед работой необходимо заблаговременно проверить и уравновесить весы и уравнять массы тел для взвешивания. Если некоторые из весов оказались не уравновешенными, надо взять кусок медной проволоки (можно воспользоваться эмалированным проводом 0,5— 1 мм), положить его на ту чашу весов, которую следует догрузить, и, постепенно укорачивая проволоку, довести весы до равновесия. Полученный отрезок проволоки надо плотно виток к витку намотать на дужку.

Такая подготовка освободит учащихся от необходимости тратить время на уравновешивание весов. С этой операцией учащиеся ознакомятся в физическом практикуме старших классов на весах, которые снабжены для этого корректором.

В качестве тел для взвешивания удобно воспользоваться кольцами от лабораторного штатива, но массу их надо уравнять. Для этого надо сначала из всего комплекта колец найти наименее массивное. Это делается путем попарного сравнения колец.

Два кольца кладут на чаши уравновешенных весов. Кольцо, которое перетягивает, откладывают в сторону, а на его место кладут следующее и повторяют эту операцию, пока на весах не останется последнее кольцо. Оно, очевидно, и будет наименее массивным, и с него надо начинать подготовку аккуратным спиливанием хвостовой части.

Массу надо подгонять таким образом, чтобы число целых граммов у всех колец было одинаково (в долях грамма может быть расхождение) и для взвешивания требовалось бы около половины гирек всего разновеса. Например, подойдет кольцо массой 136,23 г, так как при взвешивании будут использованы пять граммовых гирек 100, 20, 10, 5 и 1 г.

При первом знакомстве учащихся с весами необходимо подчеркнуть, что это весьма точный прибор, который требует бережного обращения. В ходе работы учащиеся должны усвоить и научиться выполнять правила взвешивания. Это достигается не заучиванием правил, а путем повторных взвешиваний, из которых первое должно быть проведено по отдельным операциям согласно указаниям учителя.

Взвешивают по отдельным операциям учащиеся все одновременно по следующим указаниям:
1. Поставить перед собой весы и справа от них ящик с гирьками.
2. Положить на левую чашу весов железное кольцо, которое надо взвесить.
3. Приподнять коромысло весов и закрепить его на подставке так, чтобы правая чаша оказалась на высоте около 3 см.
4. Открыть ящик с гирьками и, сняв стекло, положить его перед ящиком. Посмотреть и запомнить, как уложен пинцет, чтобы после работы уложить его так же (загнутыми концами наружу в широкой части гнезда, как показано на рис. 96)

Рис. 96. Вынимание пинцета из гнезда разновеса

5. Нажать пальцем левой руки на концы пинцета, взять пинцет правой рукой за ручку и держать загнутыми концами вверх.
6. Вынуть пинцетом из гнезда гирьку массой 100 г и аккуратно поставить ее на правую чашу весов (много это или мало? Мало!).
7. Поставить еще гирьку массой 50 г (теперь много!).
8. Перенести пинцетом гирьку массой 50 г обратно в гнездо ящика и поставить на чашу весов следующую гирьку — 20 г (мало!).

Таким образом, взвешивание по указаниям учителя надо продолжать, пока не будут исчерпаны граммовые гирьки. Дальнейшее взвешивание гирьками в доли грамма учащиеся ведут самостоятельно.

После этого подсчитывают общую массу гирь, лежащих на чаше весов, и полученный результат записываю т в тетрадь. Затем гирьки убирают на место и все взвешивание еще раз повторяет второй ученик звена: он взвешивает лапку от штатива. По окончании взвешивания проводят обсуждение полученных результатов.

Необходимо иметь в виду, что указанную работу нецелесообразно использовать для введения представления о погрешности взвешивания, что встречается в практике преподавания. Это связано с тем, что погрешность измерения массы на весах складывается из трех слагаемых. Вместе с тем при проведении у казанной работы может быть сформулировано только представление о погрешности гирь и чувствительности весов.

Взвешивание по операциям исключает необходимость сообщать учащимся правила взвешивания. Эти правила воспринимаются и прививаются в ходе самого взвешивания. Очень важно на дальнейших работах не допускать нарушений и добиться того, чтобы полученные навыки стали привычкой.