Как высота пуска влияет на дальность полёта шарика

Цель работы

Проверить опытом гипотезу: чем больше высота горизонтального пуска шарика, тем дальше от края стола он приземлится, если шарик каждый раз получает одинаковый толчок.

К концу урока в тетради должны быть: схема установки, таблица не менее чем с тремя сериями опытов, график или аккуратный рисунок результатов и вывод по данным.

Что происходит с шариком

Шарик после края стола движется сразу в двух направлениях:

• по горизонтали он продолжает лететь вперёд;
• по вертикали Земля притягивает его вниз.

Поэтому траектория получается не прямой, а кривой. Пока шарик летит, сила тяжести успевает действовать на него некоторое время. Чем выше точка пуска над полом, тем дольше длится полёт и тем дальше шарик успевает продвинуться по горизонтали.

Для нашего опыта важно менять только высоту \(h\), а шарик отпускать одинаково. Иначе мы не поймём, что повлияло на дальность: высота или более сильный толчок.

Оборудование и безопасность

Нужны небольшой шарик, наклонный желоб или линейка-катапульта, стол, лист бумаги, рулетка или линейка, скотч и карандаш. Работайте на свободном участке пола: никто не должен стоять перед местом падения шарика. Шарик не бросают в сторону людей и не запускают с силой.

Если нет желоба, учитель задаёт одинаковый способ пуска: например, шарик скатывается с одной и той же отметки линейки, закреплённой у края стола.

Что записать в тетради до опыта

1. Заголовок: «Зависимость дальности полёта шарика от высоты пуска».
2. Цель работы — одной фразой из раздела выше.
3. Гипотезу: «Если высота пуска увеличится, то дальность полёта …» — завершите предложение сами.
4. Схему: край стола, шарик, высота \(h\), место первого касания пола и горизонтальная дальность \(l\).
5. Таблицу:

Ход работы

1. Прикрепите на полу лист бумаги так, чтобы шарик падал на него. Положите сверху копировальную бумагу, если она есть: первое касание оставит отметку. Иначе один ученик отмечает место карандашом.
2. Выберите три высоты, например \(20\) см, \(40\) см и \(60\) см. Высотой считаем расстояние от точки схода шарика до пола.
3. Для первой высоты три раза запускайте шарик одинаковым способом. После каждого запуска измеряйте расстояние от вертикальной линии края стола до отметки падения и заносите его в таблицу.
4. Найдите среднее значение:

5. Повторите опыт для двух других высот. Не меняйте шарик, точку разгона и положение желоба.
6. Постройте график: по горизонтальной оси отложите \(h\), по вертикальной — \(l_{\text{ср}}\). Если времени мало, вместо графика нарисуйте три точки с подписями.

Вопросы для обсуждения в группе

Ответьте письменно на три вопроса:

1. Какая серия дала наибольшую среднюю дальность?
2. Были ли три измерения в одной серии одинаковыми? Почему реальные результаты немного различаются?
3. Можно ли считать, что опыт подтвердил гипотезу? На какие данные вы опираетесь?

Если закончили раньше: выберите одно дополнительное исследование

Вариант А. Одинаковая высота, разный разгон

Оставьте высоту неизменной. Запустите шарик с двух разных отметок желоба. Сравните дальность и решите: что изменилось — время полёта, скорость по горизонтали или оба фактора?

Вариант Б. Где удобнее измерять

Одна группа измеряет дальность до первого касания шарика, другая — до места, где он остановился. Сравните результаты и объясните, почему для опыта важно именно первое касание.

Вариант В. Улучшение опыта

Придумайте два способа сделать измерения точнее. Например, как закрепить желоб, как отмечать первое касание, сколько повторов нужно выполнить.

Вывод

Вывод не переписывают заранее. Заполните шаблон своими числами:

При увеличении высоты пуска с ___ см до ___ см средняя дальность изменилась с ___ см до ___ см. Поэтому гипотеза о том, что . Разброс результатов мог возникнуть из-за .

Главное

• Для честного опыта меняют один параметр — высоту пуска.
• Несколько повторов позволяют увидеть случайную погрешность и найти среднее значение.
• Результат опыта подтверждается не красивой фразой, а заполненной таблицей и сравнением чисел.