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 i и обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения. На основании этих законов можно написать формулу для периода колебаний математического маятника:
Используя модель и законы колебаний 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.
|
|
Порядок выполнения работы:
1. Укрепить нить маятника в держателе штатива.
2. Измерить длину маятника (длина маятника считается от точки подвеса до 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 формулу Т= t/N.
6. Повторить опыт еще три раза, уменьшая (или увеличивая) длину нити маятника.
7. Данные всех опытов и результаты расчетов внести в таблицу.
№ опыта | Длина нити маятника l, м | Число полных колебаний N | Время колебаний t, с | Период колебаний T, с |
8. Проанализировать результаты опытов и сделать вывод о зависимости периода нитяного маятника от длины его нити.
Вопросы для контроля
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?
|
|
Критерии оценки лабораторных и практических работ:
«Отлично»: работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы; эксперимент осуществлен по плану с учетом техники безопасности и правил работы с оборудованием; проявлены организационно-трудовые умения.
«Хорошо»: работа выполнена правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы, но при этом эксперимент проведен не полностью или допущены несущественные ошибки в работе с оборудованием.
«Удовлетворительно»: работа выполнена правильно не менее чем наполовину или допущена существенная ошибка в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности при работе с оборудованием, которая исправляется по требованию преподавателя.
«Неудовлетворительно»: допущены две (и более) существенные ошибки в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности при работе с оборудованием, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.
Тематический контроль: Самостоятельная письменная работа «Основы механики».
Вариант -1.
1. Запишите первый закон Ньютона.
2. Инертность — это...
3. Масса тела — это...
4. Запишите формулу и единицы измерения импульса.
5. Запишите третий закон Ньютона.
6. Механика — это...
7. Траектория — это...
8. Запишите формулу ускорения.
9. Запишите формулу угловой скорости.
10. Период вращения — это..., запишите его формулу
Вариант - 2.
2. Запишите второй закон Ньютона.
3. Сила — это...
4. Запишите формулу и единицы измерения плотности.
5. Импульс — это...
6. Запишите третий закон Ньютона.
7. Материальная точка — это...
8. Перемещение — это...
9. Запишите формулу скорости.
10. Запишите формулы для равномерного движения.
11. Частота вращения — это..., запишите её формулу.
Критерии оценки:
За каждый верный ответ ставится 1 балл.
11 баллов – отлично
9 баллов – хорошо
6 баллов – удовлетворительно
Менее 5 баллов – неудовлетворительно.
Раздел 2. Тепловые явления.