Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

1. Цель работы:

1.1. Наблюдение колебаний математического маятника и измерение параметров колебаний.

1.2. Экспериментальная проверка формулы периода математического маятника.

1.3. Определение ускорения свободного падения.

2. Литература:

2.1. Касьянов В.А. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2003. Параграфы 31, 32.

2.2. Конспект лекций по предмету «Физика».

3. Подготовка к работе:

3.1. Ответить на вопросы самопроверки для получения допуска к работе:

3.1.1. Какое движение называют колебательным? Дать определение вынужденных и свободных колебаний.

3.1.2. Какие физические величины характеризуют колебательное движение? Дать их определение и назвать единицы измерения.

3.1.3. Изобразить схематически математический маятник. По какой формуле вычисляется период колебаний математического маятника?

3.2. Подготовить бланк отчета в соответствии с пунктом 6.

4. Перечень необходимого оборудования:

4.1. Прочная нерастяжимая нить.

4.2. Набор грузов.

4.3. Секундомер.

5. Порядок выполнения работы:

5.1. Установить длину маятника . Отвести маятник от положения равновесия на небольшой угол (около 5-6⁰), отпустить, наблюдать свободные колебания. В момент наибольшего отклонения маятника пустить в ход секундомер и отсчитать время , в течение которого маятник совершит n =10 полных колебаний.

5.2. Изменить массу груза. Повторить измерение.

5.3. Изменить длину маятника. Провести измерение времени 10 полных колебаний с первоначальной массой груза.

5.4. Рассчитать период по формуле: в каждом опыте.

5.5. Результаты записать в таблицу № 1:

N опыта

, кг

, м

n

, с

, с

5.6. Сделать вывод о зависимости периода колебаний математического маятника только от длины нити.

5.7. Отсчитать время , в течение которого маятник совершит полных колебаний. Измерение для неизменной длины повторить три раза.

5.8. В каждом опыте рассчитать период колебаний по формуле: .

5.9. Выразить ускорение свободного падения из формулы: .

5.10. Вычислить ускорение свободного падения в каждом опыте.

5.11. Результаты записать в таблицу № 2:

N опыта

, м

n

, с

, с

, м/с2

5.12. Найти среднее значение ускорения свободного падения . Вычислить абсолютную погрешность в каждом опыте и среднее значение абсолютной погрешности .

5.13. Записать результат в виде . Сравнить полученный результат табличным значением ускорения свободного падения .

6. Содержание отчёта:

6.1. Номер и наименование работы.

6.2. Цель работы.

6.3. Таблица № 1. Вывод по результатам, записанным в таблице № 1.

6.4. Таблица № 2. Результат вычисления ускорения свободного падения .

6.5. Ответы на контрольные вопросы:

6.5.1. Являются ли колебания маятника в данном эксперименте гармоническими? Какие колебания называют затухающими?

6.5.2. Почему измеренное значение ускорения свободного падения отличается от табличного?

6.5.3. Что представляет собой пружинный маятник? По какой формуле вычисляют период колебаний пружинного маятника?

6.5.4. Как полная механическая энергия гармонических колебаний зависит от их амплитуды?

Лабораторная работа № 5.