Лабораторная работа №3 9 класс

Лабораторная работа
№3
9 класс
Исследование зависимости периода
колебаний пружинного маятника от
массы груза и жесткости пружины
Исследование зависимости T
колебаний пружинного маятника от
массы груза и жесткости пружины
• Цель работы : выяснить, как ~T свободных
колебаний пружинного маятника от массы груза
и жесткости пружины; сравнить значение
Tпружинного маятника, полученного
экспериментально, с теоретическим значением.
• Приборы и материалы: штатив с муфтой и
лапкой, набор грузов по механике, набор
пружин различной жесткости, динамометр,
секундомер, линейка.
Теория
• Период гармонических колебаний
пружинного маятника вычисляется по
формуле: T = 2π√m/k
• Это значит, что период колебаний не
зависит от амплитуды колебаний, но
зависит от массы груза и жесткости
пружины.
Ход работы:
• 1. Собрать
установку по
рисунку 1.
Задание 1. Определение жесткости
пружины
• 1. Найдем жесткость
пружины k из условия
равенства Fупр.,
вычисленной по закону
Гука, и силы тяжести.
• mg = Fупр;
• mg = kΔΧ;
• k = mg/∆Χ
Вычисление жесткости
пружины k
• 3. Подвесьте к пружине груз массой 100 г и
измерьте удлинение пружины ΔΧ.
• 4. Рассчитайте коэффициент жесткости k1 по
формуле:k = mg/∆Χ. Принять g = 9,8 м/с2.
• 5. Подвесьте к пружине 2-ой груз и вновь
измерьте удлинение пружины. Рассчитайте
жесткость пружины k2.
• 6. Рассчитайте среднее значение k по формуле:
• Kср. = (k1 + k2)/2
• 6. Результаты измерений занести в таблицу 1.
Таблица 1. Определение жесткости
пружины
Номер
опыта
Масса
груза,
m, кг
Растяжение
пружины
ΔΧ,м
Жесткость
пружины, k,
Н/м
Жесткость
пружины,
kср.= (k1+k2)/2 ,
Н/м
Задание 2. Зависимость T пружинного
маятника от массы груза
• 1. Закрепите пружину известной жесткости k1в штативе и
подвесьте к ней один груз массой 100 г (50 г)
• 2. Отклоните груз вниз от положения равновесия на ____
см и отпустите.
• 3. Измерьте время, за которое маятник совершает N = 10
полных колебаний.
• 4. Повторите опыт два раза, прикрепляя поочередно к
пружине 2 и 3 груза.
• 4. Для каждого опыта вычислите период (T) и частоту
(_) маятника по формуле Tэксп = t/N
• 5. Вычислите теоретическое значение T пружинного
маятника по формуле
• Tтеор. = 2π√m/k.
6. Результаты измерений
занесите в таблицу 2.
Номер
опыта
1
2
3
Масса
груза,
m, кг
Время
t,с
Число
колебаний,
N
Период
колебаний
Tэксп, с
Период
колебаний
Tтеор, с
Дополнительное задание
• Постройте график зависимости периода
колебаний пружинного маятника Tэксп.от массы
груза, соединив точки плавной линией.
Т
Как зависит период колебаний пружинного
маятника от массы груза?
Задание 3. Зависимость T пружинного
маятника от жесткости пружины
• 1. Закрепите пружину известной жесткости k1 в
штативе и подвесьте к ней один груз массой
100 г (50 г)
• 2. Отклоните груз вниз от положения
равновесия на ____ см и отпустите.
• 3. Измерьте время, за которое маятник
совершает N = 10 полных колебаний.
• 4. Повторите опыт с пружиной другой
жесткости (k2).
• 5. Для каждого опыта вычислите период (T) и
частоту (_) маятника по формуле Tэксп = t/N
6. Результаты измерений
занесите в таблицу 4.
Номер
опыта
Жесткость
пружины,
k, Н/м
Время
t,с
Число
колебаний,
N
Период
колебаний
Tэксп, с
1
2
Как зависит период колебаний пружинного
маятника от жесткости пружины?
Задание 4. Зависимость T пружинного
маятника от амплитуды
• 1. Подвесьте к пружине жесткостью k1 груз
массой 100 г.
• 2.Отклоните груз пружинного маятника от
положения равновесия на А = ___ см и
отпустите.
• 3. Измерьте время t, за которое маятник
совершает N = 10 полных колебаний.
• 4. Повторите несколько раз с различными
амплитудами колебаний.
• 5. Для каждого опыта вычислите T колебаний
нитяного маятника по формуле T = t/N.
6. Результаты измерений занесите в
таблицу4.
Номер
опыта
Амплитуда
колебаний,
А, см
Время, t,с
Число
колебаний,
N
Период
колебаний,
T,с
1
2
3
Зависит ли период колебаний маятника от
амплитуды колебаний?
Выводы по
лабораторной работе
•
•
•
•
1. (по заданию 1)
2.(по заданию 2)
3.(по заданию 3)
4.(по заданию 4)