Цифровая лаборатория."Изучение математического маятника". ноябрь 2023 г
методическая разработка по физике (9 класс)

Современные цифровые возможности физической лаборатории на примере лабораторной работы «Изучение математического маятника»

Лабораторная работа.

«Изучение математического маятника».

Цель работы.

1.Изучить математический маятник и измерить период его колебаний с использованием цифровой лаборатории Relab   и мультидатчика RL Point BLE.

2.Ознакомление учащихся с мобильной версией  Relab

Оборудование и материалы.

Штатив;маятник; цифровая лаборатория RELAB с датчиком ускорения (акселерометр) и угла наклона BLE, смартфоны  учщихся;методические указания для проведения лабораторных работ с использованием цифроых технологий (Москва,2021г, ООО «Релаб», техническая поддержка -84957402678)

Основные сведения.

Колебания — это периодически повторяющийся во времени процесс. Если колебательная система (иначе иногда называют осциллятором) идеальна, т. е. в ней не происходит диссипация энергии, то колебания не затухают. В реальных колебательных системах колебания не будут затухать только в том случае, если рассеянная в процессе колебания энергия системы пополняется за счет внешнего источника. Это автоколебания или вынужденные колебания. Гармоническими называют колебания, которые описываются периодическими функциями синус или косинус.

Количественно колебания характеризуются следующими параметрами.

ПериоД колебаний Т — время, за которое совершается одно полное колебание.

Частота колебаний — число полных колебаний за единицу времени. 1

т

АмплитуДа А — это наибольшее значение периодически изменяющегося параметра колебательной системы.

Круговая или циклическая частота (0 — это величина, связанная с линейной частотой v соотношением

Математическим маятником называется тело на невесомой нерастяжимой нити, совершающее колебания. Важной особенностью математического маятника является то, что размеры тела на нити пренебрежимо малы по сравнению с длиной нити.

Период колебаний математического маятника равен:

где Г., — длина нити маятника; g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Порядок выполнения работы (инструкция)

Шаг 1. Изучить методические указания и подготовить форму отчета.

Шаг 2. Собрать установку, руководствуясь Рисунком 1.

«о)

Рисунок 1 — Схема установки

1 — штатив, 2 — нить, З — датчик ускорения (акселерометр) и угла наклона BLE.

Шаг 6. Слегка отклонить маятник и отпустить, начав, таким образом, колебательный         процесс.

Шаг 7. На экране компьютера или мобильного устройства в процессе колебаний будет строиться график зависимости ускорения груза (датчика ускорения) от времени. Этот график будет иметь синусоидальную форму, по которой можно определить период колебаний. Записать этот период колебаний в Таблицу 1.

             Нажать клавишу «Стоп» в главном окне Relab Pro. Зайти в «Анализ» графика.

Шаг 8. Рассчитать период колебаний по формуле (1) и записать в Таблицу 1. Сравнить с измеренным значением периода из предыдущего пункта.

Шаг 9. Повторить два-три раза пункты 6 — 8 для других начальных отклонений маятника.

Шаг 10. Ответить на контрольные вопросы и сделать выводы по проделанной работе.

Таблица 1 - Результаты измерений и расчетов

1. Что такое колебания?

2, Что такое математический маятник?

З. Чему равен период математического маятника?

4. Перечислите известные вам колебания, происходящие в природе?