Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины
Цель:Выяснить, как зависят период и частота свободных колебаний маятника от его длины
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, металлический шарик с прикрепленной к нему нитью длиной 130 см, протянутой с помощью иголки через кусочек резины , например, ластик (резина нужна для того, чтобы легко менять длину маятника), измерительная лента, часы с секундной стрелкой или метроном .
Правила техники безопасности.Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять.
Размещайте приборы и материалы на своем рабочем столе так, чтобы избежать их падения. Будьте осторожны, не раскачивайте маятник больше, чем следует, следите за тем, чтобы никого не ударить шариком
С правилами ознакомлен(а), обязуюсь выполнять. ___________________________
Подпись учащегося
Ход работы:
1. Повторите § 25, 26.
Вопросы для самоконтроля:1) Какое движение называют колебательным? 2) Какие колебания называют свободными? 3) Что называют маятником? 4) Какие величины характеризуют колебательное движение? 5) Что называют периодом колебаний? Как определить период колебаний? 6) Что называют частотой колебаний? Как вычислить частоту колебаний? 7) Как связаны между собой период и частота колебаний?
2. Установите штатив на краю стола. Укрепите кусочек резины с висящим на нем маятником в лапке штатива.
3. Для первого опыта установите длину маятника 5 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.
4. Проведите ещё 4 опыта так же, как и первый. Каждый раз устанавливайте длину нити в соответствии с её значением, указанным в таблице.
| № опыта Физическая величина | |||||
| Длина маятника L, м | 0, 05 | 0, 20 | 0, 45 | 0, 80 | 0, 125 |
| Количество полных колебаний N | |||||
| Время t., с | |||||
| Период колебаний T, с | |||||
| Частота колебаний ν, Гц |
|
6. Рассчитайте частоту колебаний по формуле:
7. Результаты вычислений занесите в таблицу.
8. Сделайте вывод о том, как зависят период и частота колебаний от длины маятника. Вывод: ________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Зависит ли период колебаний маятника от промежутка времени, который вы засекали при проведении опыта? _____________________________________________________________________
2. Каков физический смысл периода и частоты колебаний? __________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Определите, сколько колебаний совершит ваш маятник за 10 минут при той же частоте колебаний? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
*Дополнительное задание
Выясните, какая физическая зависимость существует между длиной маятника и периодом его колебаний.
Для этого:
1. Найдите соотношения, приведенные в таблице:
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
2. Сравните результаты всех четырех столбцов и постарайтесь найти в них общую закономерность.
На основании этого выберите из пяти приведенных ниже равенств те, которые верно отражают зависимость между периодом колебаний Т и его длиной L :
|
|
|
|
|
,
|
Например:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Сделайте вывод о зависимости между длиной маятника и периодом его колебаний.
Вывод: Зависимость между длиной маятника и периодом его колебаний выражается следующей формулой: _________________________________________________________________
Оценка «_______» Подпись учителя _____________________________
ФИО учащегося _________________________ Класс _________
Лабораторная работа № 4 _____________________
дата