Практическая работа №3.

Изучение колебаний математического и пружинного маятников

Вариант 1.

Цель работы: развивать экспериментальные умения и навыки; исследовать, от каких

величин зависит, а от каких не зависит период колебаний математического и пружинного

маятников.

Теоретическая основа работы

Чтобы найти период колебаний, надо время t , за которое совершено несколько колебаний,

разделить на число N этих колебаний:

,N

tT

где Т — период колебания, единица периода колебания в СИ — секунда, сокращённо с;

N — число колебаний, совершённых телом за время t;

t — время, измеряется в секундах, сокращённо с.

Основным измерительным прибором в этой работе является секундомер. Считайте, что

погрешность измерения времени равна цене деления секундомера.

Приборы и материалы:

1) штатив, 2) 2 груза разной массы (грузы массой 100 г, 200 г (гирьки)), 3) нить длиной 150

см и 100 см, 4) 2 пружины разной жёсткости, 5) линейка и (или) измерительная лента, 6)

секундомер.

Порядок выполнения работы

1. Какое движение маятника является одним полным колебанием? (4 б.)

2. Исследуйте зависимость периода колебаний математического маятника от длины нити.

Для этого определите время 30 полных колебаний маятников длиной 150 и 100 см.

Вычислите период колебаний в каждом случае. Считайте, что погрешность измерения

времени равна цене деления секундомера. Результаты измерений и вычислений с учётом

погрешности измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

l, м А, см m , г N tt , с TT , c

1,5 4 100 г 20

1 4 100 г 20

Сделайте вывод. (6 б.)

3. Покажите, что период колебаний математического маятника не зависит от массы груза.

Для этого к нити не изменяя длины, подвешивайте грузы разной массы. Для каждого

случая определите период колебаний, сохраняя одинаковую амплитуду. Результаты

измерений и вычислений с учётом погрешности измерений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

l, м А, см m , г N tt , с TT , c

1 4 1m (100 г) 20

1 4 2m (200 г) 20

Сделайте вывод. (6 б.)

4. Покажите, что период колебаний математического маятника не зависит от амплитуды

колебаний. Для этого маятник отклоните сначала на 4 см, а затем на 8 см от положения

равновесия и определите период колебаний в каждом случае, измеряя время 30 колебаний.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 3.

Таблица 3

l, м А, см m , г N tt , с TT , c

1 4 100 г 20

1 8 100 г 20

Сделайте вывод. (6 б.)

5. Покажите, что период колебаний пружинного маятника зависит от массы груза.

Прикрепляя к пружине грузы разной массы, определите период колебаний маятника в

каждом случае, измеряя время 30 колебаний. Результаты измерений и вычислений

занесите в таблицу 4.

Таблица 4

k, Н/м А, см m , г N tt , с TT , c

k 4 1m (100 г) 20

k 4 2m (200 г) 20

Сделайте вывод. (6 б.)

6. Покажите, что период колебаний пружинного маятника зависит от жёсткости пружины.

Для этого возьмите две пружины разной жёсткости, отклоните сначала маятник с

меньшей жёсткостью, а затем с большей жёсткостью от положения равновесия и

определите период колебаний в каждом случае, измеряя время 30 колебаний. Результаты

измерений и вычислений занесите в таблицу 3.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 5.

Таблица 5

k, Н/м А, см m , г N tt , с TT , c

1k 4 100 г 20

2k 4 100 г 20

Сделайте вывод. (6 б.)

7. Покажите, что период колебаний пружинного маятника не зависит от амплитуды. Для

этого маятник отклоните сначала на 4 см, а затем на 8 см от положения равновесия и

определите период колебаний в каждом случае, измеряя время 30 колебаний.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 6.

Таблица 6

k, Н/м А, см m , г N tt , с TT , c

k 4 100 г 20

k 8 100 г 20

Сделайте вывод. (6 б.)

8. Изменится ли, и если да, то как, погрешность измерения периода колебаний

маятника, если увеличить число колебаний с 20 до 30? Ответ обоснуйте. (5 б.)

9. Сделайте вывод о всей проделанной работе. В выводе отметьте, удалось ли

выполнить задания или нет. Если получился какой-то результат, то его нужно

представить (например, если получили график, то необходимо описать его; если

получили таблицу, то нужно проанализировать её и т. д.). Вывод может содержать

ваше впечатление от проделанной работы, оценку её трудности для вас, возникшие

при выполнении работы проблемы. (5 б.)

Оценивание:

45 –50 баллов – оценка "5" (очень хорошо); 37 – 44 балла – оценка "4" (хорошо); 25 – 36

балла – оценка "3" (удовлетворительно); 10 – 24 балла – оценка "2" (недостаточно); 0 – 9

баллов – оценка "1" (слабо).

Желаю успеха!

Дополнительное задание

1. Вычислите длину секундного маятника, установленного на полюсе (g = 9,832 м/с2).

2. Вычислите длину секундного маятника, установленного на экваторе (g = 9,78 м/с2).

3. Девочка качается на качелях. Изменится ли период колебаний качелей, если на них

сядут две девочки? Ответ обоснуйте.