Ученики на Учителя.com


Лабораторная работа "Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити"

Лабораторная работа № 21
Тема: ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ НИТЯНОГО
МАЯТНИКА ОТ ДЛИНЫ НИТИ
Цель: выяснить, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника
от его длины.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью , часы
с секундной стрелкой или секундомер.
Предметные результаты:
• владение основными методами научного познания, используемыми в
физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент;
• умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость
между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать
выводы;
• сформированность умения применять полученные знания для объяснения
условий протекания физических явлений в природе, в профессиональной
сфере и для принятия практических решений в повседневной жизни
Основные теоретические положения
Рассмотрим колебания нитяного маятника, т.е. небольшого тела (например, шарика),
подвешенного на нити, длина которой значительно превышает размеры самого тела. Если
шарик отклонить от положения равновесия и отпустить, то он начнет колебаться. Сначала
маятник движется с нарастающей скоростью вниз. В положении равновесия скорость
шарика не равна нулю, и он по инерции движется вверх. По достижении наивысшего
положения шарик снова начинает двигаться вниз. Это будут свободные колебания
маятника.
Свободные колебания – это колебания, которые возникают в системе под действием
внутренних сил, после того, как система была выведена из положения устойчивого
равновесия.
Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой
колебаний.
Амплитуда колебаний - это наибольшее смещение колеблющегося тела от
положения равновесия. Обозначается А. Единица измерения - метр [1м].
Период колебаний - это время, за которое тело совершает одно полное
колебание. Обозначается Т. Единица измерения - секунда [1с].
Частота колебаний - это число колебаний, совершаемых за единицу
времени. Обозначается ν. Единица измерения - герц [1Гц].
Тело, подвешенное на невесомой нерастяжимой нити называют математическим
маятником.
Период колебаний математического маятника определяется формулой:
где l – длина подвеса, а g – ускорение свободного падения.
Ход работы
ВНИМАНИЕ!
В домашних условиях вместо груза можно взять гайку или болт. Нить
подвесить, например, к линейке, укрепленной на краю стола.
1. Установите штатив и укрепите маятник.
2. Для первого опыта установите длину маятника 10 см (длина маятника измеряется
от точки подвеса до середины шарика). Отклоните шарик от положения равновесия
на небольшую амплитуду (1 -2 см) и отпустите. Измерьте промежуток времени t, за
который маятник совершит 30 полных колебаний. Результаты измерений запишите
в таблицу. Проведите ещё 2 опыта так же, как и первый для длин маятника 20 и 30
см.
3. Для каждого из трех опытов вычислите и запишите в таблицу значения
периода Т колебаний маятника. Tэксп = t/N.
4. Вычислите теоретическое значение T нитяного маятника по
формуле. Ускорение g = 9,8 м/с
2
.
5. Для каждого из трех опытов рассчитайте значения частоты ν
колебаний маятника по формуле: ν = 1/Т
эксп
.
6. Полученные результаты внесите в таблицу.
7. Исходя из цели работы сделайте вывод.
Таблица. Результаты измерений и вычислений
№ опыта
l, см
N
t, c
T
эксп
, c
T, c
Νэксп, Гц
1.
10
2.
20
3.
30
Порядок выполнения отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен
содержать:
1. тему работы;
2. цель работы;
3. оборудование;
4. ход работы (включает рисунки, схемы, таблицы, основные формулы для определения
величин, а также расчетные формулы для определения погрешностей измеряемых
величин);
5. расчеты;
6. вывод.
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: