Инфоурок Физика Другие методич. материалыМетодические указания к лабораторной работе

Методические указания к лабораторной работе

Скачать материал

Лабораторная работа

«Исследование свободных колебаний пружинного маятника»

 

         Цель работы: изучение зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы тела и жесткости пружины.

         Методика измерений и экспериментальная установка:

         В данной работе исследуется гармонические колебания пружинного маятника (Рис.1), состоящего из спиральной легкой пружины, к которой подвешивается груз массой m. Период таких колебаний выражается формулой  ;  откуда                 (1.1)

Целью работы является экспериментальная проверка соотношения (1.1).

         Измерив период колебаний для различных значений массы m при k = const, можно получить график зависимости квадрата периода колебаний Т2 от массы колеблющегося тела. График функции Т2 = f(m) при k = const в соответствии с (1.1) при гармонических колебаниях должен быть прямой линией, проходящей через начало координат.

         Измерив период колебаний для различных значений k при одной и той же массе    m = const , можно получить график зависимости квадрата периода колебаний Т2 от  1/k. График функции T2 = f(1/k) тоже должен быть прямой линией, проходящей через начало координат.

Надпись: 1

Надпись: 2Надпись: 3         Экспериментальная установка состоит из подставки, к которой прикреплены пружины 1,2,3 разной длины, обладающие различными свойствами. К пружинам прикреплены подвесы, на которые помещают цилиндрические грузы массой m = 0.05 кг каждый (масса подвеса также 0.05 кг). Число грузов можно изменять, следовательно, можно изменять силу, растягивающую пружину, и колеблющуюся массу.

 

 

(рис.1)

Порядок выполнения работы

 

Упражнение 1. Проверка зависимости T2 = f(m) при k = const.

 

1. Найти опытным путем периоды колебаний грузов различной массы m1, m2, m3 и т.д. на одной и той же пружине. Для этого на подвес выбранной пружины сначала положить один груз массой m, общая масса будет  m1 = m0+m  (где m0 - масса подвеса).

 Пружину осторожно оттянуть вниз на (1…1,5) см  и отпустить. По секундомеру измерить время t, в течении которого совершается n колебаний.

    2. Подсчитать период колебаний пружины с одним грузом по формуле T = t/n. Результат записать в табл. 1.

                                                                                                                      

Таблица 1. 

 

 

m1 = …

m2 = …

 

m3 = …

m4 = …

п.п

t1

с

n1

 

T1

с

t2

с

n2

T2

с

t3

c

n3

T3

c

t4

c

n4

T4

c

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средние

T1cp.=…

T1ср.=…

Т2ср.=…

Т22ср. =…

Т3ср. = …

Т23ср.=…

Т4ср.=…

Т24ср.=…

 

    

  3. Измерения по п.п 1-2 повторить не менее трех раз при различных значениях числа колебаний n. Найти среднее значение периода колебаний Т1 с грузом m1 как среднее арифметическое из нескольких измерений.

4. Повторить измерения по п.п 1…3, положив на подвес этой же пружины два (m2=m0+2m), три и четыре груза. Результаты занести в таблицу 1.

     5. По результатам измерений построить график, аналогичный показанному на рис.3

 

 

 

Рис.3

Упражнение 2. Проверка зависимости T2 = f(1/k) при m=const.

 

1.   Найти коэффициенты возвращающееся силы k. Для этой цели по линейки              отметить начальное положение пружины 1 с подвесом (без грузов) N0 (рис.3).    Положив на подвес добавочный груз m отметить положение пружины N1 с массой m1 = m + m0. Смещение пружины под действием груза m равно (N1N0).   Коэффициент возвращающей силы k рассчитывается по формуле

   (2.1)    

 где i – номер груза.

 

                                                                                                                                   Таблица 2.

Номер пружины

Номер измерения

mig

Н

N

м

Ni-Ni-1

м

k

Н/м

1

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 Среднее k1 =

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Среднее k2 =

3

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Среднее k3 =

 

 

2.     Добавляя постепенно грузы рассчитать по формуле (2.1) значения коэффициента возвращающей силы k1’’, k1’’’… для той же пружины1. Результаты измерений занести в табл.2.

3.     Найти среднее арифметическое значение k1 для первой пружины.

4.     Измерения по п.п 1…3 повторяют для второй и третьей пружины.

5.     Рассчитать среднее значение 1/k1, 1/k2, 1/k3 и записать в табл.3.

 

                                                                                                        Таблица 3

m = const

 

1/k1 = …

1/k2 = …

 

1/k3= …

п.п

t1

с

n1

 

T1

с

t2

с

n2

T2

с

t3

c

n3

T3

c

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средние

T1cp.=…

T1ср.=…

Т2ср.=…

Т22ср. =…

Т3ср. = …

Т23ср.=…

 

 

6.     На первую пружину положить два ( или любое другое число) груза и по секундомеру измерить время t, в течение которого совершаются n колебаний .

7.     Рассчитать период колебаний первой пружины по формуле T = t/n. Результаты записать в таблицу 3.

8.     Измерения по п.п 6-7 повторить не менее трех раз при различных значениях числа колебаний n. Найти среднее значение периода колебаний T1 первой пружины как среднее арифметическое из нескольких измерений.

9.     Повторить измерения по п.п 6…8 для двух других пружин с теме же грузами. Измерения занести в таблицу 3.

10. По результатам измерений построить график, аналогичный показанному на рис.4.

Рис.4

11. Рассчитать доверительную и относительную погрешность измерений для одного из        опытов.

Контрольные вопросы

 

1.     Написать дифференциальное уравнение для колебания груза на пружине.

2.     Что называется гармоническим осциллятором?

3.     Выведите формулу для периода колебаний пружинного маятника.

4.     Как в работе определяется коэффициент возвращающей силы пружины?

5.     От чего зависит период колебаний пружинного маятника?

6.     Как изменяется частота собственных колебаний с увеличением массы колеблющегося тела?

7.     Как можно сравнить между собой массы тела, измеряя частоты колебаний при подвешивании этих тел к  пружине?

Литература

 

1.                И.В. Савельев. Курс общей физики: в 4-х т.: Т. 1:Механика. Молекулярная физика и термодинамика.: Учеб пособие. М.:КНОРУС, 2009.-368 с.

2.                Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов/.-8-е изд., стер. -М.: Издательский центр «Академия», 2004.-560 с.

3.                Сборник задач по курсу физики для втузов / Т.И.Трофимова.-З-е изд., -М.; ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и образование», 2005.-384 с

 

 

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Методические указания к лабораторной работе"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 2 месяца

Теолог

Получите профессию

Секретарь-администратор

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 625 819 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 15.12.2016 1641
    • DOCX 84 кбайт
    • Рейтинг: 5 из 5
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Ымыдыкова Галина Николевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Ымыдыкова Галина Николевна
    Ымыдыкова Галина Николевна
    • На сайте: 8 лет и 6 месяцев
    • Подписчики: 2
    • Всего просмотров: 28907
    • Всего материалов: 10

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Бухгалтер

Бухгалтер

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Особенности подготовки к сдаче ЕГЭ по физике в условиях реализации ФГОС СОО

36 ч. — 180 ч.

от 1700 руб. от 850 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 48 человек из 27 регионов

Курс повышения квалификации

Информационные технологии в деятельности учителя физики

72/108 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 119 человек из 46 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Учитель физики

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 548 человек из 71 региона

Мини-курс

Налогообложение реализации и доходов физических лиц

2 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Работа с детьми с особыми образовательными потребностями

10 ч.

1180 руб. 590 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 199 человек из 48 регионов

Мини-курс

Психология развития личности: от мотивации к самопониманию

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 73 человека из 29 регионов