Laboratoriotyö 7 nostevoiman mittaus. Laboratoriotyö "nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttavan kelluvuusvoiman suuruuden määrittämiseksi"

Aihe: Laboratoriotyöt"Nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttavan kelluvuusvoiman määrittäminen".

Tavoitteet:

oppia mittaamaan nesteeseen upotettuun kehoon vaikuttavaa kelluvaa voimaa;

kehittää itsenäisen työskentelyn taitoja, kykyä vertailla, havainnoida ja tehdä johtopäätöksiä;

tuoda esille kognitiivinen kiinnostus aiheeseen

Tuntien aikana:

1. Organisatorinen hetki. Tavoitteiden asettaminen

2. Perustietojen päivittäminen

3. Laboratoriotöiden suorittaminen tietokonemallilla.

4. Oppitunnin yhteenveto.

5. Kotitehtävät.

Opettaja: Hei,suuri maanmiehimme M.V. Lomonosov sanoi: "Arvostan yhtä kokemusta korkeammalle kuin tuhat mielikuvituksesta syntynyttä mielipidettä." Tänään kokeilemme itseämme paitsi opiskelijan roolissa myös tieteellisen tutkijan roolissa. Mistä mikään tutkimus alkaa? Tietysti kokeilusta.

Mutta ensin muistetaan käsitelty materiaali.

Opettajan kysymykset:

Opiskelija vastaa:

– Mitkä voimat vaikuttavat nesteeseen upotettuun kehoon?

F T , F A

– Mitä voimaa kutsutaan nostevoimaksi?

Voima, joka syntyy, kun kappale upotetaan nesteeseen tai kaasuun

– Mihin F on suunnattu? T ?

Alas

– Mihin F on suunnattu? A ?

Ylös

– Nimeä kaava F A , luonnehtia siihen sisältyviä määriä

F A .= jaV T g

Kuinka määrittää nesteeseen upotetun kehon paino?

P = F T –F A

Opettaja:

Jos heität ruumiin veteen

Tai vain laske sitä

Siellä on Archimedesin voima

Paina häntä alhaalta.

Jos veden paino tilavuudessa

Upotettu osa tietää

Voit käyttää Archimedesin voimaa

3. Tätä teemme tämän päivän oppitunnilla,laboratoriotyön suorittaminen käyttämällä interaktiivinen tämä malli .

Laitteet: tietokone,interaktiivinen malli.

Päästäksesi alkuun, sinun on määritettävä hinta niiden laitteiden jakamisesta, joiden kanssa työskentelet tänään.käyttämälläinteraktiivinen malli. Muistetaan sääntö.

Opiskelija:

etsi asteikon kaksi lähintä riviä, joiden viereen suuren arvot kirjoitetaan;

vähennä pienempi arvo suuremmasta arvosta ja jaa saatu luku niiden välisten jakojen määrällä.

C =- mittakaavajaon hinta

Kokemus 1.

(Teoksen kuvaus) Täytä taulukko 1

Pöytä 1.

№ kokea

P, ruumiinpaino ilmassa (H)

R 1 , paino vedessä (H)

F Kaari

F Kaari= P - P 1

1. alumiinisylinteri

2. kuparisylinteri

osa 2

Kokemus 2 .

1.Mittaa dekantterilasiin kaadetun veden määrä (Vo).

2.Mittaa se sen jälkeen, kun olet upottanut sylinterit sinne (V b, V m).

3. LaskeV kehon =V-Vо. (Muunna V:ksi m 3 , tietäen, että 1ml = 1cm 3 =0,000001 m 3)

4. LaskeF Kaari =Plenesteet=Mf*g= ρ ja gV(ρ w= 1000 kg\m 3)

Täytä taulukko 2

Taulukko 2.

№ kokea

Vo, kaadetun veden määrä,

(cm 3 )

V, vesimäärä

3 )

V T, kehon tilavuus, cm 3

V T, äänenvoimakkuus

runko, m 3

F Kaari

1.sylinteri iso

2. pieni sylinteri

Tee johtopäätös suoritettujen kokeiden perusteella

Johtopäätös:

1. Archimedean voima ei riipu sen aineen tiheydestä, josta kappale on valmistettu

2. Nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttava voima on suoraan verrannollinen kappaleen tilavuuteen

Heijastus

Viimeistele lause:

Tänään tunnilla opin……………

Oli mielenkiintoista tietää……………..

Se oli vaikeaa……………

5.D/z

§ 48, 49 ex. 24 (1, 2)

Kokemus 1. Tutkimus kelluvan voiman riippuvuudesta kehon tiheydestä

Pöytä 1.

№ kokea

P, ruumiinpaino ilmassa (H)

R 1 , paino vedessä (H)

F Kaari

F Kaari= P - P 1

1. alumiinisylinteri

2. kuparisylinteri

100

Kokemus 2. Tutkimus kelluvan voiman riippuvuudesta vedenalaisen kappaleen tilavuudesta.

Taulukko 2.

№ kokea

Vo, kaadetun veden määrä,

(cm 3 )

V, vesimäärä

sen jälkeen, kun keho on upotettu siihen (katso 3 )

V T, kehon tilavuus, cm 3

V T, äänenvoimakkuus

runko, m 3

F Kaari

1.sylinteri iso

100

137

0,000037

2. pieni sylinteri

100

113

0,000013

Laboratoriotyöt 7 Nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttavan nostevoiman määrittäminen. Työn tarkoitus: havaita kokeellisesti nesteen kelluva vaikutus siihen upotettuun kappaleeseen ja määrittää kelluvan voiman suuruus. Varusteet ja materiaalit: painemittari, kolmijalka kytkimellä ja jalalla, kaksi eri tilavuutta runkoa, lasit vedellä ja kyllästetty suolaliuos.

Koulutustehtävät ja kysymykset 1. Esitä vektoreiden avulla kehoon vaikuttavat voimat 1. ja 2. tapauksessa. 2. Missä on helpompi pitää kehoa: ilmassa vai vedessä? __________ ___________________________________ Miksi? _____________ ___________________________________

3. Kirjoita muistiin kaavat: Arkhimedeen voima Kappaleen paino 4. Kirjoita muistiin kaava Arkhimedeen voiman laskemiseksi, jos tunnetaan kappaleen paino ilmassa - P 1 ja vedessä - P 1 w. F A = ​​_____________ 5. Kehon paino ilmassa P 1 = 120 N Paino vedessä P 1 w = 100 N Arkhimedeen voima F A = ​​​​____________ N

Työn eteneminen 1. Asenna dynamometri jalustaan ​​ja ripusta ensimmäinen runko siitä langalle. Huomaa ja kirjaa dynamometrin lukema taulukkoon. Tämä on kehon paino ilmassa - P 1 2. Laita lasillinen vettä ja vapauta kytkin käpälällä ja dynamometrillä, kunnes koko keho luovuttaa veden alla. Huomaa ja kirjaa dynamometrin lukema taulukkoon. Tämä on kehon paino vedessä - P 1 w. 3. Laske saatujen tietojen perusteella ensimmäiseen kappaleeseen vaikuttava kelluvuusvoima: F 1 = P 1 - P 1 w = __________ 4. Sen sijaan puhdas vesi ota kyllästetty suolaliuos ja määritä uudelleen kaikki nämä kappaleet suolaliuoksessa - P 1 w, kirjoita se taulukkoon ja määritä kelluva voima F 1

5. Ripusta kappale, jonka tilavuus eroaa dynamometristä ja määritä samalla tavalla kuin ensimmäisen kappaleen ulostyöntämisvoima vedessä ja kyllästetyssä tilassa. suolaliuos-F 2. Paino ilmassa, N Paino nesteessä, N Nostevoima, N P 1 P 2 P 1 f P 2 f F 1 F 2 Vesi N kyllästetty. suolaliuos vedessä Kirjoita tulos taulukkoon. Johtopäätös: _______________________________________________________________

Lab 1

Nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttavan kelluvan voiman määrittäminen

Työn tavoite: tutkimus parametreista, joista riippuu nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttava Arkhimedes-voima.

Johdanto

Nesteeseen tai kaasuun upotettu ruumis altistuu kelluvalla voimalla (Arkimedean voima). Archimedesin lain mukaan kelluva voima F A on suunnattu pystysuunnassa ylöspäin ja on numeerisesti yhtä suuri kuin kehon syrjäyttämän nesteen (tai kaasun) paino. Matemaattisesti Archimedesin laki ilmaistaan ​​kaavalla

F A =  gV,

missä  on nesteen tiheys; g- painovoiman kiihtyvyys; V - nesteeseen (tai kaasuun) upotetun ruumiinosan tilavuus. Painottomuuden tilassa Arkhimedeen voima ei toimi.

Kelluvan voiman ansiosta minkä tahansa kappaleen paino nesteessä on pienempi kuin ilmassa. Jos kehon paino on ilmassa R 1, ja nesteessä R 2, niin erona voidaan löytää tähän kappaleeseen vaikuttavan Arkhimedeen voiman arvo sen ollessa upotettuna nesteeseen R 1 ja R 2, eli

F A = R 2 – R 1 .

Kokeen kuvaus

Tässä työssä sinua pyydetään mittaamaan nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttava kelluvuusvoima sekä tutkimaan nostevoiman riippuvuutta kehon tilavuudesta ja sen massasta.

Arkhimedeen voiman mittaus suoritetaan voima-anturin avulla: ensin punnitaan keho ilmassa ja nesteessä ja sitten lasketaan saatujen arvojen välinen ero.

Varusteet ja materiaalit

Tehtävät

1. Mittaa kappaleiden paino ilmassa ja vedessä.

2. Määritä kelluva voima, joka vaikuttaa veteen upotettuihin kappaleisiin.

3. Selvitä kelluvuusvoiman riippuvuus kehon tilavuudesta.

4. Tutki kelluvan voiman riippuvuutta kehon upotetun osan tilavuudesta.

5. Tutki kelluvan voiman riippuvuutta kehon painosta.

6. Analysoi saadut tiedot.

7. Tee johtopäätökset.

Kokeen suorittaminen

1. Tutustu itseesi yleiset säännöt turvatoimenpiteet käytännön työssä fysiikan luokassa.

2. Ennen työn aloittamista sinun on tarkistettava voimaanturin liitäntä ja toiminta. Liitä anturi UIODiin. Valitse valikosta Tiedosto kohta Uusi. Anturi tulee tunnistaa automaattisesti, jolloin laitteen näytöllä näkyy kuvassa 1 näkyvä kuva.

3. Kokeen suorittamiseksi sinun on muutettava Taajuus anturin mittaukset 1 Hz:llä ja Kokeiluaika 10 s ajaksi.

minäOsa: kelluvan voiman riippuvuuden tarkistaminen kehon tilavuudesta

1. Ripusta kehosi voimaanturista. Määritä seuraavaksi kehon paino ilmassa ja syötä punnitustulokset ja keskipaino taulukkoon. Mittaa paino useita kertoja (3-5).

2. Aseta sitten dekantterilasi vettä kehon alle ja upota koko keho veteen kuvan 2 mukaisesti. Tätä tehdessäsi sinun on tarkkailtava voimaanturin lukemia. Ruumiinpaino vedessä on myös määritettävä 3-5 kertaa. Näin määrität kehon painon vedessä ja syötät punnitustulokset ja keskipainon taulukkoon.

3. Laske sitten ja syötä taulukkoon kehoon vaikuttavan kelluvan voiman arvo. Laskemiseen käytetään keskimääräistä ruumiinpainoa ilmassa ja vedessä.

4. Noudata ohjeita. 1-3 eri tilavuudella.

Sinun tulee myös sisällyttää tämän kappaleen toistuvan punnituksen tulokset raporttitaulukkoon.

IIosa: kelluvan voiman riippuvuuden tarkistaminen upotetun kehon osan tilavuudesta

1. Ripusta metallisylinteri voima-anturiin eri massaisista ja saman tilavuuksista kappaleista.

2. Punnitse sylinteri ilmassa ja kirjaa arvo taulukkoon. Tässä työn osassa suosittelemme oppitunnin rajoitetun ajan vuoksi kertaluonteisia painomittauksia.

3. Seuraavaksi sinun on piirrettävä viivat, jotka merkitsevät sylinterin ehdollista jakoa neljään yhtä suureen osaan. Näitä viivoja on kätevä käyttää sivupinta sylinteri kontrastivärisellä värikynällä. Suosittelemme, että mittaat ensin puolet sylinterin korkeudesta ja piirrät viivan, ja jaat sitten molemmat puolikkaat uudelleen. Siten sylinterillä on selvästi merkittyjä viivoja kyljellään, jakaen sen ehdollisesti neljään osaan.

4. Sitten sinun on upotettava ensin ¼, sitten ½, ¾ sylinterin tilavuudesta nesteeseen, sitten se upotettava kokonaan ja punnittava jokaisessa tapauksessa. Jokaiselle veteen upotetun sylinterin osan tilavuuden arvolle on määritettävä kehon paino vedessä ja syötettävä tämä arvo taulukkoon.

5. Laske ja syötä taulukkoon kussakin tapauksessa kehoon vaikuttavan kelluvan voiman arvot.

IIIosa: kelluvan voiman riippuvuuden tarkistaminen kehon painosta

1. Määritä kahden sylinterin paino ilmassa ja vedessä eri massaisista ja saman tilavuuksista kappaleista, kun ne ovat täysin upotettuina veteen, ja syötä saadut tiedot taulukkoon. Tee mittaukset useita kertoja (3-5).

2. Laske ja syötä taulukkoon sylintereihin vaikuttavien nostevoimien arvot. Analysoi saamasi tiedot ja vastaa kontrollikysymyksiin.

3. Tee yksityiskohtainen johtopäätös laboratoriotyön jälkeen. Muistutamme, että johtopäätös on tehtävä työn tavoitteiden ja siinä asetettujen tehtävien perusteella.

Kokeilun tulosten käsittely

I. Täytä työn ensimmäisen osan taulukko.

Taulukko 1. Tulokset eri tilavuuksien painon mittaamisesta ilmassa ja vedessä punnittaessa

II. Täytä työn toisen osan taulukko.

Taulukko 2. Ruumiinpainomittausten tulokset riippuen veteen upotetusta ruumiintilavuuden osasta. Ruumiinpaino ilmassa punnittuna R 1 =…., N

III. Täytä työn kolmannen osan taulukko.

Taulukko 3. Tulokset punnituskappaleista, joilla on eri massat, mutta sama tilavuus

Kontrollikysymykset

1. Riippuuko nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttava kelluva voima sen tilavuudesta?

2. Ovatko ensin vedessä ja sitten kerosiinissa kelluvaan kappaleeseen vaikuttavat kelluvuusvoimat samat?

3. Mikä vähenee, kun kappale upotetaan nesteeseen – kehon paino vai painovoima?

4. Jääpala kelluu ääriään myöten vedellä täytetyssä lasissa. Vuotaako vesi yli, jos jää sulaa?

Lisätehtävät.

1.Laske Arkhimedes-voiman arvo valinnaisesti kokeen ensimmäiselle tai kolmannelle osalle virheet huomioiden. Virheitä laskettaessa pitää voimaanturin instrumentin suhteellinen virhe yhtä suuri kuin δ R = 3%.

2. Ehdota tapaa määrittää kehon sisällä olevan ontelon tilavuus. Oletetaan, että sen materiaalin tiheys, josta kappale on valmistettu, tunnetaan.

3. Suorita työ tutkiaksesi kappaleen painon riippuvuutta sen nesteen tiheydestä, johon se on upotettu. Upota tätä varten kappaleita, joiden massa on eri, mutta tilavuudeltaan sama suolavesi. Vertaa saatuja tuloksia tuloksiin, jotka on saatu upottamalla kappaleita puhtaaseen veteen.

4. Tarkista kokeellisesti, riippuuko kelluntavoima kehon nesteeseen upotussyvyydestä .

Laboratoriotyö nro 8.

Aihe: Nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttavan kelluvan voiman määrittäminen.

Miksi muna

ponnahtaa ylös?

Kohde: Tutki nesteen vaikutusta vedenalaiseen kappaleeseen, tutki kokeellisesti kelluntavoiman riippuvuutta nesteen tiheydestä ja kappaleen tilavuudesta.

Oppitunnin tavoitteet:

• 1. Opeta oppilaita havaitsemaan kehoa nesteestä työntävän voiman läsnäolo, selvittämään, mistä tekijöistä kelluvan voiman suuruus riippuu (ei riipu) ja muotoilemaan Arkhimedesen laki määrittämällä Arkhimedes-voiman riippuvuus nesteeseen upotetun kappaleen tilavuudesta ja nesteen tiheydestä.
• 2. Kasvata kykyä työskennellä määrätietoisesti yhteisten ja henkilökohtaisten tavoitteiden saavuttamiseksi, suvaitsevaisuuden ja muiden mielipiteiden kunnioittamisen edistäminen sekä kommunikaatiotaitojen kehittäminen.
• 3. Kehitä tekniikoita henkisen toiminnan aktivoimiseksi - analyysi, synteesi, vertailu, yleistäminen ja abstraktio.

1. Mihin kelluva voima suunnataan?

2. Muuttuuko kehon paino veteen upotettuna?

3. Kehon paino?

Kohde: löydä kokeellisesti nesteen kelluva vaikutus siihen upotettuun kehoon.

Laitteet:

kolmijalka kytkimellä, dynamometri, 2 runkoa, lasit puhtaalla ja suolaisella vedellä.

Edistyminen.

1. Nostevoiman laskemiseksi sinun on mitattava...

1. Laskeaksesi tarvitsemasi kelluvuusvoiman

1) Mittaa kehon paino ilmassa F 1 .

2) Mittaa ruumiinpaino vedessä F 2 .

Missä on eniten painoa?

2. Nostevoiman laskemiseen tarvitsemasi...

F olet t = F 1 - F 2 .

Raporttitaulukko .

Kehon paino ilmassa F 1 ,

Vesi

Ruumiinpaino vedessä F 2 ,

Puhdas

Kelluva voima

Suolainen

F olet t = F 1 - F 2 . (N)

• Nostevoiman laskemiseen tarvitsemasi...

vähennä suuremmasta painosta pienempi, ts.

F olet t = F 1 - F 2 .

Johtopäätös: (mitä mittasit? Mitä laskit? Mistä nostevoima riippuu?)

Lisätehtävä: tutkia nostevoiman riippuvuutta kehon tilavuudesta.

• Työskentelemme vain yhden nesteen kanssa.

Raporttitaulukko .

Kehon paino ilmassa F 1 ,

Runko

Ruumiinpaino vedessä F 2 ,

Iso

Kelluva voima

Pieni

F olet t = F 1 - F 2 . (N)

Johtopäätös: (Mikä määrittää nostevoiman?)

D/Z: & 50-51-uudelleenkerronta, kysymykset suullisesti

• Hyvin tehty!
• Kiitos oppitunnista.

Lisätutkimus.

Tutki, riippuuko kelluvuus:

• kehon tiheys;
• kehon muodot;
• upotussyvyys.

LABORATORIOTYÖT.

TYÖNTÖVOIMAN MÄÄRITELMÄ.

Tavoitteet : havaitse kokeellisesti nesteen kelluva vaikutus siihen upotettuun kappaleeseen ja määritä kelluvuusvoima.

Laitteet ja materiaalit : dynamometri, kolmijalka kytkimellä ja jalalla, kaksi eri tilavuudellista runkoa, lasit vedellä ja kyllästetyllä suolaliuoksella.

Käyttöohjeet:

1. Arkhimedesin lain mukaan kelluva voima vaikuttaa nesteeseen upotettuun kehoonF A, sama kuin paino mgsyrjäytynyt neste:

F A = mg. (1)

Vertaaksesi Arkhimedeen voimaa kehon painoon, sinun on mitattava kehon painoPdynamometrillä ja laske Arkhimedeen voimaF A . Archimedean voimaF A määräytyy kaavalla:

F A = mg =  Vg (2),

Missä  - veden tiheys ( = 1000 kg/m 3 ), V- kehon syrjäyttämä vesimäärä,g- painovoiman kiihtyvyys (g= 9,81 m/s2).

Äänenvoimakkuus VSyrjäytynyttä vettä voidaan mitata mittasylinterillä vedenpinnan erona, kun tutkittava kappale on upotettuna siihen ja ilman ruumista.

Archimedesin voima FA.veteen uppoavaan kehoon vaikuttaminen voidaan selvittää mittaamalla kehon paino dynamometrilläPilmassa ja voimallaP 1 , pitää kehon tasapainossa upotettuna veteen:

P=F A +P 1 , F A = P - P 1 .

2. Mittaa ensimmäisen kappaleen paino P dynamometrillä.

3. Mittaa voima P 1 , joka vaikuttaa dynamometrin koukkuun, kun vartalo on kokonaan upotettu veteen. Tätä varten asenna dynamometri jalustaan ​​ja ripusta siihen paino. Aseta lasillinen vettä ja laske kytkintä jalalla ja dynamometrillä, kunnes koko keho on veden alla. Tämä on kehon paino vedessä.

4. Laske kehoon vaikuttava kelluva voima.

5
. Ota puhtaan veden sijasta kyllästetty suolaliuos ja laske nostevoima.

6. Ripusta toinen runko dynamometriin ja suorita vaiheet 2–5

7. Kirjoita mittausten ja laskelmien tulokset raportointitaulukkoon.

Kehon paino ilmassa

Kehon paino nesteessä

Nostevoima

F, NF = P - P 1

R ’

P''

P 1 ’

P 1 ’’

F'

F''

Vesi

Kyllästetty suolaliuos vedessä

Tee johtopäätökset suoritettujen kokeiden perusteella.

Kontrollikysymykset.

1. Millaisessa vedessä on helpompi uida ja miksi: meri vai joki?

2. Kierteellä ripustettu terästanko upotetaan veteen. Nimeä lohkoon vaikuttavat vuorovaikutuksessa olevat kappaleet ja voimat. Esitä nämä voimat graafisesti.

3. Rautapalan tilavuus on 0,1 m 3 . Mikä kelluva voima siihen vaikuttaa, kun se on kokonaan upotettu kerosiiniin?