Лабораторная работа №5 (9 класс) Изучение закона сохранения энергии Цель: сравнить изменение потенциальной энергии пружины с изменением потенциальной энергии груза, который его вызвал (установить, всегда ли выполняется этот закон). Оборудование и материалы пружина, два одинаковых груза (массой по 100-102 г) Штатив, длинная линейка (40-50 см) Первый этап Порядок выполнения 1. Возьмите два груза и с помощью весов определите их массу. 2. Измерьте длину пружины при отсутствии на ней грузов. 3. Подвесьте к пружине два груза. Измерьте длину пружины после того, как грузы растянули пружину и перестали колебаться. 4. Вычислите удлинение пружины Дх под действием грузов. 5. Вычислите жёсткость пружины: k = mg/Ax Второй этап 1. Медленно поднимите грузы до положения, в котором пружина находится в нерастянутом состоянии. Отпустите грузы. 2. Заметьте положение конца пружины в нижней точке при первом колебании и отметьте его на линейке. Определите длину пружины в этом положении и вычислите её максимальное удлинение ДХтах. 3. Вычислите изменение потенциальной энергии пружины: ДЕ пруж = к Ах² max/2 4. Вычислите изменение потенциальной энергии груза: ДЕ груза = mg Ahmax 5. Определите, насколько близки полученные значения. 6. Сравните их. 7. Заполните таблицу Δх, м Мгруза, КГ к, н/м ДXmax ДЕ пруж, Дж ДЕ груза, ДЕ пруж/ ДЕ груза Дж 8. Вычисления 9. Сформулируйте вывод из сравнения (смотри цель работы)

Для заполнения таблицы и выполнения вычислений необходимо провести измерения и расчеты, следуя инструкциям лабораторной работы.

В таблице нужно указать:

• Δх, м - удлинение пружины под действием грузов в метрах
• m_груза, кг - масса груза в килограммах
• k, Н/м - жесткость пружины в Ньютонах на метр
• ΔXmax - максимальное удлинение пружины
• ДЕ пруж, Дж - изменение потенциальной энергии пружины в Джоулях
• ДЕ груза, Дж - изменение потенциальной энергии груза в Джоулях
• ДЕ пруж/ ДЕ груза - отношение изменения потенциальной энергии пружины к изменению потенциальной энергии груза

После проведения измерений и заполнения таблицы, выполните вычисления по формулам, указанным в лабораторной работе.

8. Вычисления

Для вычисления жесткости пружины (k) используйте формулу: $$k = \frac{mg}{\Delta x}$$, где m - масса груза, g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²), Δx - удлинение пружины.

Для вычисления изменения потенциальной энергии пружины (ДЕ пруж) используйте формулу: $$ДЕ_{пруж} = \frac{k \Delta x_{max}^2}{2}$$, где k - жесткость пружины, Δx_max - максимальное удлинение пружины.

Для вычисления изменения потенциальной энергии груза (ДЕ груза) используйте формулу: $$ДЕ_{груза} = mg \Delta h_{max}$$, где m - масса груза, g - ускорение свободного падения, Δh_max - изменение высоты груза, которое равно максимальному удлинению пружины (Δx_max).

9. Сформулируйте вывод из сравнения (смотри цель работы)

Сравните полученные значения изменения потенциальной энергии пружины и изменения потенциальной энергии груза. Сделайте вывод о том, насколько близки полученные значения и выполняется ли закон сохранения энергии.

Пример заполнения таблицы (числовые значения приведены в качестве примера и требуют фактических измерений):

<table border="1">
<thead>
<tr>
<th>Δх, м</th>
<th>mгруза, кг</th>
<th>k, Н/м</th>
<th>ΔXmax</th>
<th>ДЕ пруж, Дж</th>
<th>ДЕ груза, Дж</th>
<th>ДЕ пруж/ ДЕ груза</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0.1</td>
<td>0.101</td>
<td>9.9</td>
<td>0.15</td>
<td>0.111</td>
<td>0.148</td>
<td>0.75</td>
</tr>
</tbody>
</table>

Ответ: Заполните таблицу, произведите вычисления и сформулируйте вывод на основании полученных данных.