Тема : « Определение ускорения свободного падения при помощи математического маятника »

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 12Следующая ⇒

Учебная цель: познакомиться с экспериментальным методом определения ускорения  свободного падения при помощи математического маятника.

Учебные задачи:

1. Научится определять ускорение свободного падения при помощи математического маятника.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь:

- описывать и объяснять свободные колебания нитяного маятника;

- применять полученные знания для решения физических задач.

- переводить единицы физических величин в СИ в ходе лабораторных занятий;

- применять правила техники безопасности при обращении с физическими приборами и оборудованием;

- планировать проведение опыта;

- собирать установку по схеме;

- проводить наблюдения;

- снимать показания с физических приборов;

- составлять таблицы зависимости физических величин и строить графики;

- оценивать и вычислять погрешности измерений;

- составлять отчёт и делать выводы по проделанной работ

  знать:

- смысл понятий свободные механические колебания, математический маятник;

- смысл физических величин: амплитуда, период, частота.

Оборудование и оснащение:

1. Учебно-методическая литература:

- Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2013.

- Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб.пособие для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М.,2013.

- Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Лабораторный практикум: учеб. пособия для учреждений сред. проф. образования / В. Ф. Дмитриева, А. В. Коржуев, О. В. Муртазина. — М., 2014.

1. Справочная литература:

- Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика. М. Просвещение. 2010.;

1. Лабораторное оборудование и инструменты:

- шарик на нити;

-  штатив с муфтой и кольцом;

-  измерительная лента;

-  часы (или секундомер).

1. Калькулятор инженерный или простой.

1. Ручка.

1. Карандаш простой (при необходимости, цветные карандаши – для построения графиков, диаграмм, проекций точек на поверхности детали).

1. Чертежные принадлежности: линейка.

 Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

Для измерения ускорения свободного падения применяются разнообразные гравиметры, в частности маятниковые приборы. С их помощью удается измерить ускорение свободного падения с абсолютной погрешностью порядка 10 ^-5 м/с².

В работе используется простейший маятниковый прибор — шарик на нити. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебания равен

Для увеличения точности измерения периода нужно измерить время t достаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период

 и ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле  или ^.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

      1. Что называется ускорением свободного падения?

      2. Что называется гравиметром?

Задания для лабораторной работы:

1. 1 вариант

1. Под действием каких сил математический маятник совершает колебания? Какие это колебания - свободные или вынужденные?

2. Как изменится период колебаний маятника, если его перенести из воздуха в воду?

3. Маятник на Земле имеет период колебаний 1 с. Каков будет период его колебаний на Луне? Ускорение свободного падения на Луне равно 1,6 м/с².

4. Математический маятник совершает 100 колебаний за 314 с. Определить его период, частоту и длину нити.

5. Найти отношение периодов двух математических маятников, если длина нити одного маятника 1,44 м, а другого = 0,67 м.

 6. Часы с маятником длиной 0,5 м за сутки отстают на 30 минут. Что надо сделать с маятником, чтобы часы не отставали?

2. 2 вариант

1. Почему колебания математического маятника постепенно затухают?

2. Будет ли совершать колебания математический маятник внутри космического   корабля – спутника, движущегося по круговой орбите вокруг Земли?

3. Маятник на Земле имеет период колебаний 1 с. Каков будет период его колебаний на Марсе? Ускорение свободного паления на Марсе равно 4,9 м/с².

4. Математический маятник совершает 180 колебаний за 1 мин. Определить его период, частоту и длину нити.

5. Как относятся длины маятников, если за одно и то же время первый совершил 30 колебаний, а второй – 15?

6. Часы с маятником длиной 1 м за сутки спешат на 1 час. Что надо сделать с маятником, чтобы часы не спешили?  

 Инструкция по выполнению лабораторной работы

1. Подготовьте в тетради таблицу:

№ опыта	l, (м)      длина нити	N       количество колебаний	t, (с) время колебаний	период колебаний (c)	ускорение свободного падения   (м/с2)
1
2
3

2. Установите на краю стола штатив. К штативу подвесьте шарик на длинной нити (так, чтобы длина нити была во много раз больше прикреплённого к ней шарика).

3. Измерьте лентой длину нити l маятника.

4. Выведите маятник из положения равновесия, отклонив его на 5 – 7 см и отпустите.

5. С помощью секундомера определите время 10 - 20 колебаний маятника. Рассчитайте период его колебаний. Результаты запишите в таблицу.

6. По формуле рассчитайте ускорение свободного падения.

7. Повторите опыт для других длин маятника и для каждого случая рассчитайте ускорение свободного падения.

8. Сравните вычисленное значение со средним значением ускорения свободного падения. Сделайте вывод.

9. Ответьте на контрольные вопросы:

 Порядок выполнения отчета по лабораторной работе

В заключительной части студенты готовят отчеты по полученным в работе результатам, формулируют выводы по работе, отвечают на контрольные вопросы и сдают свои отчеты для проверки преподавателю.

Отчет по лабораторной работе оформляется в специальной тетради для лабораторных работ. Отчеты по лабораторным работам хранятся у преподавателя, проводившего занятия, до окончания текущего семестра и получения студентом зачета или сдачи экзамена по дисциплине.

1. Записать название лабораторной работы;
2. Записать лабораторной оборудование необходимое для выполнения лабораторной работы;
3. Перечертить таблицу и заполнить ее полученными данными;
4. Сравнить данные и сделать выводы;
5. Ответить на вопросы.

Практическая работа № 2

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?