Работа 1.

Работа 1.
Изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту.
Повторить §1 (Фuзика-10 под ред. Пинского); §17, 18 (Физика 10 Мякишев,
Буховцев, Сотский)
При стрельбе на горизонтальной поверхности под различными углами к
горизонту дальность полета снаряда выражается формулой
2
l
2V0 cos a sin a
g
1
Из этой формулы следует, что при изменении угла вылета снаряда от 90 0
до 0 0 дальность его падения максимальна, когда произведение cos a sin a
наибольшее. Эту зависимость в данной работе надо проверить на опыте с
помощью баллистического пистолета. Легко убедиться, что максимальная
дальность будет при стрельбе под углом в 45 0 , а для двух углов, дающих в
сумме 90 0 , дальность полета одинакова.
Данная формула выражает связь между дальностью полета и начальной
скоростью снаряда. Если одну из этих величин мы определили
экспериментально, то формула позволяет вторую величину вычислить. Это
один из возможных подходов к определению начальной скорости.
С другой стороны, если выстрел производится в вертикальном
направлении, то, измеряя высоту подъема снаряда Н, можно определить
начальную скорость из соотношения:
V0  2 gH
2
Необходимо понимать, что начальная скорость зависит только от упругости
пружины пистолета, массы шарика и других параметров прибора. При разных
углах наклона ствола меняется только направление скорости, но не ее
величина.
Если величина начальной скорости снаряда известна, было бы интересно
убедиться в верности полученных результатов. Движение снаряда описывается
соотношениями:
h  V0 sin at 
t
V0 sin a
g
gt 2
2
3
4
Где t -время полета снаряда до
вершины.
Подставляя последнее
выражение в формулу для высоты,
получим:
h
V0 sin 2 a
2g
5
Пистолет представляет собой спиральную пружину (1) со стержнем
вдоль оси, укрепленную на скобе (2) с угломером (3). На стержень
насаживается специальный шарик, имеющий сквозной канал. При насаживании
шарика, последний сжимает пружину и зацепляется за спусковой крючок в
основании стержня. Если нажать на выступающую часть (5) спускового
крючка, то шарик освобождается и под действием пружины двигается вдоль
стержня в заданном направлении. На стол в месте падения шарика надо
положить полоску бумаги и закрепить ее двумя кусочками липкой ленты, а
сверху положить листок копировальной бумаги. При падении шарика на бумаге
остается хорошо заметный след.
Выполнение работы.
Оборудование: баллистический пистолет, лента измерительная, 2-3 листа
бумаги, лист копировальной бумаги, липкая лента, измерительная линейка.
I. Изучение зависимости дальности полета снаряда от угла наклона
ствола пистолета.
1. Приготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и
вычислений:
угол вылета шарика
20 0
30 0
40 0
45 0
50 0
60 0
70 0
средняя дальность полета, м
2. На краю стола закрепите струбцину с баллистическим пистолетом. В
месте падения снаряда закрепите липкой лентой чистый лист, а сверху
положите лист копировальной бумаги.
3. Устанавливая пистолет под углами 20 0 , 30 0,40 0 ,45 0 , сделайте по
несколько выстрелов для каждого угла. Обведите следы падения карандашом и
рядом отметьте углы бросания. Среднее значение дальности запишите в
таблицу.
4. Поверните пистолет немного в сторону и, устанавливая его под углами
0
50 , 60 0 , 70 0 , повторите свои действия.
5. Заполнив таблицу, запишите выводы, которые можно сделать при
исследовании зависимости дальности полета снаряда при разных углах наклона
пистолета.
I I. Определение начальной скорости снаряда.
Для определения начальной скорости полета можно использовать один из
возможных способов:
1. Используя формулу {l}, вычислите начальную скорость, используя
результаты полученные ранее. Для этого заполните таблицу:
угол вылета шарика
20 0
30 0
40 0
45 0
50 0
60 0
70 0
начальная скорость, м/с
2. Найдите значение начальной скорости как среднее арифметическое.
3. Установите пистолет в положении вертикально вверх. Рядом с
пистолетом натяните и держите вертикально линейку так, чтобы начало
отсчета совпадало с центром снаряда.
4. Сделайте несколько выстрелов, записывая в таблицу высоту полета
шарика.
5. Найдите среднюю высоту, и вычислите начальную скорость снаряда по
формуле {2}.
I I I. Исследование высоты полета снаряда.
1. Используя полученные ранее результаты, вычислим максимальную
высоту полета и расстояние, на котором снаряд находится в наивысшей точке.
Для этого заполним таблицу:
угол вылета шарика
20 0
30 0
40 0
45 0
50 0
60 0
70 0
высота, м
расстояние до вершины, м
2. Убедимся в ходе эксперимента, что вычисленные значения высоты
полета снаряда соответствуют реальности. Для этого установим лабораторный
штатив на половине дальности полета шарика от точки вылета для данного
угла наклона пистолета, закрепим на штативе в вертикальной плоскости кольцо
на вычисленной высоте. Внимательно проследите за тем, чтобы снаряд, кольцо
и мишень находились в одной вертикальной плоскости. Обратите внимание на
начальное положение снаряда.
3. Произведите выстрел. Если расчет сделан правильно, снаряд должен
пролетать сквозь кольцо и поразить мишень.
Контрольные вопросы.
1. Что общее в движении тел, брошенных вертикально, горизонтально и
под углом к горизонту?
2. Какая высота поднятия снаряда больше и во сколько раз: при стрельбе
под углом 45 0 или при зенитной стрельбе?
3. Вектор начальной скорости направлен под углом а 0 к горизонту. Под
каким углом к горизонту будет направлен вектор скорости в момент падения
тела на землю?
4. При каких углах наклона ствола пистолета вычисление начальной
скорости будет максимально точным? Ответ обоснуйте теоретически.
5. Под каким углом надо установить пистолет, чтобы максимальная
высота поднятия снаряда оказалась в четыре раза меньше высоты при зенитной
стрельбе?
6. Каким способом можно поразить цель, если дальность при стрельбе
под углом 30 0 соответствует местоположению цели, но высота холма на пути
снаряда немного превышает высоту поднятия снаряда?
Задачный минимум.
Кабардин О.Ф. и др. «Задачник 9-11 класс». №1.11, 1.12, 1.15