Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Лабораторная работа по физике "Изучение законов математического маятника"
Только сейчас Вы можете пройти дистанционное обучение на курсах повышения квалификации прямо на сайте "Инфоурок" со скидкой 40%. По окончании курсов Вы получите печатное удостоверение о повышении квалификации установленного образца (доставка удостоверения бесплатна).

Открыт приём заявок на новые курсы повышения квалификации:

- «Профилактическая работа в ОО по выявлению троллинга, моббинга и буллинга среди подростков» (108 часов)

- «Психодиагностика в образовательных организациях с учетом реализации ФГОС» (72 часа)

- «Укрепление здоровья детей дошкольного возраста как ценностный приоритет воспитательно-образовательной работы ДОО» (108 часов)

- «Профориентация школьников: психология и выбор профессии» (108 часов)

- «Видеотехнологии и мультипликация в начальной школе» (72 часа)

- «Патриотическое воспитание дошкольников в системе работы педагога дошкольной образовательной организации» (108 часов)

- «Психолого-педагогическое сопровождение детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ)» (72 часа)

- «Использование активных методов обучения в ВУЗе в условиях реализации ФГОС» (108 часов)

- «Специфика преподавания русского языка как иностранного» (108 часов)

- «Экологическое образование детей дошкольного возраста: развитие кругозора и опытно-исследовательская деятельность в рамках реализации ФГОС ДО» (108 часов)

- «Простые машины и механизмы: организация работы ДОУ с помощью образовательных конструкторов» (36 часов)

- «Федеральный государственный стандарт ООО и СОО по истории: требования к современному уроку» (72 часа)

- «Организация маркетинга в туризме» (72 часа)

Также представляем Вашему вниманию новый курс переподготовки «Организация тренерской деятельности по физической культуре и спорту» (300/600 часов, присваиваемая квалификация: Тренер-преподаватель).

Смотреть список всех 216 курсов со скидкой 40%

Лабораторная работа по физике "Изучение законов математического маятника"

библиотека
материалов

Лабораторная работа

Изучение законов математического маятника


Цель работы: Изучить законы математического маятника и определить ускорение свободного падения

Оборудование: Маятник (шарик на подвесе), линейка, секундомер или часы с секундной стрелкой.

Краткая теория:

Математический маятник — осциллятор, представляющий собой механическую систему, состоящую из материальной точки, находящейся на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в однородном поле сил тяготения.

Длиной маятника l называется расстояние от точки подвеса до центра тяжести шарика.

hello_html_23c0c78a.jpgДля практического расчета периода колебаний пользуются формулой:

hello_html_meaf1462.gif,

где Т-период колебаний,

t – время колебаний,

n – число полных колебаний.

Согласно законам колебаний период маятника можно определить по формуле:

hello_html_1b9f1a7c.gif,

Период колебаний математического маятника не  зависит от массы шарика.

Пhello_html_m1330e938.pngериод колебания математического маятника прямо пропорционален длине маятника и обратно пропорционален ускорению свободного падения. Данное уравнение называется формулой Гюйгенса.

Историческая справка

Христиан Гюйгенс ван Зёйлихем(14 апреля 1629— 8 июля 1695,). голландский физик, математик, механик и астроном и изобретатель. Родился в Гааге. Обучался в Лейденском университете юридическим наукам, но не прекращал занятия математикой. Опираясь на исследования Галилея, он решил ряд задач механики. В 1656 году в возрасте 27 лет им были сконструированы первые маятниковые часы со спусковым механизмом. Создание часов, измеряющих время с невиданной для той поры точностью, имело далеко идущие последствия для развития физического эксперимента и практической деятельности человека. До этого ведь время измеряли по истечению воды, горению факела или свечи. Созданная Гюйгенсом к 1673 году теория колебаний явилась одним из оснований для понимания потом природы света. 

Из формулы Гюйгенса путем математических преобразований получаем выражение для ускорения свободного падения:

hello_html_155096e6.gifhello_html_mdb3b0ce.gif

Реальной моделью математического маятника в наших опытах будет служить небольшой шарик, подвешенный на тонкой упругой нити. Размеры шарика должны быть малы по сравнению с длиной нити. Это дает возможность считать, что вся масса сосредоточена в одной точке, в центре тяжести шарика.

Ход работы:


  1. Определить цену деления приборов:

линейка ……..м/дел.

секундомер…….с/дел.


2. Определить погрешность приборов (абсолютная погрешность приборов равна ½ цены деления):

линейка Δl=……..м

секундомер Δt=…….с


  1. Установить максимальную длину маятника и измерить ее l1=….м.


  1. Запустить маятник (угол отклонения 10-150) и за время t подсчитать число колебаний n (не менее 7).


  1. Рассчитать период колебаний Т=…..с.


  1. Изменяя число колебаний повторить опыт еще 3 раза.


t2=………, n2=…………. T2=………,

t3=………, n3=…………. T3=………,

t4=………, n4=…………. T4=………,


  1. Рассчитать среднее значение периода колебаний Тср=…..с.


  1. Рассчитать значение ускорения свободного падения g=……м/с2.


  1. Изменить длину маятника l2=….м и повторить все измерения.


  1. Данные занести в таблицу.


измерения

Длина маятника,

l, м

опыта

Время колебаний,

t, с

Число колебаний,

n

Период колебаний,

Т, с

Среднее значение периода, Тср , с


Ускорение свободного падения, g, м/с2.


Среднее значение

ускорения свободного падения, gср , м/с2.


1


1







2




3




4




2


1






2




3




4





lср=


tср=






  1. Рассчитать относительную и абсолютную погрешность измерения ускорения свободного падения:

относительная: абсолютная:

hello_html_m2468d5a7.gif hello_html_16c3057e.gif, hello_html_m5d444b6c.gif

  1. Записать результат в виде: g=gср±Δ, hello_html_m5d444b6c.gif

  2. Сделать выводы по работе.

  3. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

  1. Какую длину имеет математический маятник с периодом 2 с?

  2. Найдите массу груза, который на пружине жесткостью 250 Н/м делает 20 колебаний за 16 с.

  3. Ускорение свободного падения на Луне равно 1,7 м/с2.Каким будет период колебаний математического мятника на Луне, если на Земле он равен 1 с? Зависит ли ответ от массы груза?

  4. Координата колеблющегося тела изменяется по закону х=0,5sin 45πt.Чему равна амплитуда и период колебаний?

  5. Амплитуда незатухающих колебаний точки 12 см, линейная частота 14 Гц, начальная фаза колебаний равна 0. Написать уравнение движения точки х=х(t).

Цена деления шкалы

Разность (без учёта знака) между значениями физической величины, соответствующими отметкам шкалы, ограничивающими деление. В цифровых приборах характеристикой, заменяющей цену деления шкалы, служит шаг дискретности.

Чтобы подсчитать цену делений шкалы, нужно:

а) выбрать на шкале два ближайших оцифрованных штриха;

б) сосчитать количество делений между ними;

в) разность значений (из большего вычесть меньшее) около выбранных штрихов разделить на количество делений.

Нhello_html_25a0a5c6.pngа этом рисунке в крупном масштабе показана шкала термометра. Проиллюстрируем с ее помощью правило для вычисления цены деления.

а) выбираем оцифрованные штрихи 20 °С и 40 °С

б) между ними 10 делений (промежутков)

в) вычисляем: (40 °С – 20 °С) : 10 делений = 2 °С/дел.

Ответ:   цена делений = 2 °С/дел,  


У цифровых приборов шкалы в явном виде нет, и на них вместо цены деления указывается цена единицы младшего разряда числа в показании прибора.

Пhello_html_m44e9237a.png
ример:

1) цена деления шкалы данного прибора составляет 1(условных ед.)/дел.

2hello_html_3281a8b0.png
) цена деления шкалы данного прибора составляет 0,01(условных ед.)/дел.

3hello_html_25464b0e.png
) цена деления шкалы данного прибора составляет 0,1(условных ед.)/дел.

4) цена деления шкалы данного прибора составляет 0,001(условных ед.)/дел.

hello_html_m6ebf6a14.gif




Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 27 сентября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Краткое описание документа:

Лабораторная работа по физике "Изучение законов математического маятника" предназначена для студентов 1 курса технических специальностей среднего профессионального образования. В разработке представлены краткая теория, историческая справка, методика измерения, а также контрольные вопросы по данной теме.

Общая информация

Номер материала: 286835

Похожие материалы

2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации. Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии.

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

Конкурс "Законы экологии"