Лабораторная работа № 2 - Казанский банковский колледж

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКАЯ БАНКОВСКАЯ ШКОЛА (КОЛЛЕДЖ) ЦЕНТРАЛЬНОГО БАНКА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
ОДОБРЕНО
УТВЕРЖДЕНО
на заседании комиссии математического и общего
Заместитель директора
естественнонаучного цикла
Протокол № 8 от «14 »мая2013 г.
Председатель комиссии
__________ Р.У. Тихонова
_________________ А. Я. Драпкин
Пр. № от «» 2013 г.
Методические рекомендации
по выполнению лабораторной работы №2
По дисциплине: «Естествознание»
Наименование работы: «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника
от длины нити»
По специальности:080110 «Банковское дело» (базовая и углубленная подготовка)
Работа рассчитана на 2 часа
Казань 2013
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Тема: «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины
нити»
Цели урока:
1. Образовательная: установить математическую зависимость периода нитяного маятника
от длины нити маятника.
2. Развивающая: развивать навыки решения задач, логическое мышление и творческое
воображение. Формирование умений пользоваться теоретическими и
экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой
теме и для решения задач.
3. Воспитательная: развитие самостоятельности, взаимопомощи.
Формируемые компетенции: ОК 2, ОК 6, ОК 8, ОК 11.
Литература. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум: Учеб.
Пособие.- М.: Высш. Шк., 2010. Гл. 1, стр. 48-53.
Инструктаж по технике безопасности и проведению эксперимента. (5 мин.)
Оборудование: штатив с держателем, шарик на нити, измерительная лента или линейка,
секундомер.
Контрольные вопросы допуска
1.
Изобразите математический маятник в крайней правой точке и покажите на
чертеже силы, действующие на шарик в данной точке траектории. Нарисуйте
равнодействующую сил. Как меняется величина и направление равнодействующей сил в
течение периода?
2.
Каким будет характер движения маятника:
А) при его перемещении от положения равновесия до амплитудного значения
координаты?;
Б) при его перемещении от амплитудного значения к положению равновесия?
3.
Как будет меняться период колебаний ведерка с водой, подвешенного на
очень длинном шнуре:
А) если из отверстия в его дне постепенно будет вытекать вода?;
Б) если увеличить длину шнура?
Какой математический закон или формулу вы использовали при ответе на данные
вопросы?
Порядок выполнения работы:
1.
Укрепить нить маятника в держателе штатива.
Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до
2.
центра тяжести шарика).
3.
Отклонить шарик на угол не более 10° и отпустить.
4.
Определить время, за которое маятник совершил 20 колебаний.
5.
Вычислить период колебания маятника, используя формулуТ= t/N.
6.
Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити
маятника.
Данные всех опытов и результаты расчетов внести в таблицу.
7.
№
Длина нити
опыта маятника
l, м
Число полных
Время
Период
колебаний
колебаний
колебаний
N
t, с
T, с
1
20
2
20
3
20
4
20
8.
Проанализировать результаты опытов и сделать вывод о зависимости
периода нитяного маятника от длины его нити.
Теоретическая часть
Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на
невесомой и нерастяжимой нити. Моделью может служить тяжёлый шарик, размеры
которого весьма малы по сравнению с длинной нити, на которой он подвешен (не
сравнимы с расстоянием от центра тяжести до точки подвеса).
Учёные Галилей, Ньютон, Бессельи др. установили следующие законы колебания
математического маятника:
1. Период колебания математического маятника не зависит от массы маятника и от
амплитуды, если угол размаха не превышает 10.
2.
Период
колебания
математического
маятника
прямо
пропорционален
квадратному корню из длины маятника и обратно пропорционален квадратному корню из
ускорения свободного падения. На основании этих законов можно написать формулу для
периода колебаний математического маятника:
Используя
модель
и
T  2π
законы колебаний
ι
g
математического
маятника,можно
пронаблюдать свободные колебания, а так же с их помощью определить ускорение
свободного падения для своей местности и сравнить со справочным значением g .