кинетическая энергия маятника формула

350.69 Kb.НазваниеКурс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel»страница3/4Дата конвертации10.10.2012Размер350.69 Kb.Тип     3   9 занятие Изучение колебаний пружинного маятника Цель урока: определить экспериментальным путем жесткость пружины и определить частоту колебаний пружинного маятника. Выяснить зависимость частоты колебаний от массы подвешенного груза.Первый этап. Составляется математическая модель.Второй этап. Работа с составленной моделью. Введение данных в электронную таблицу.Введите формул для вычисления значения коэффициента жесткости пружины.Введение в ячейки формул для вычисления теоретического и экспериментального значения частоты колебаний пружинного маятника. Проведение опытов, подвешивая к пружине грузы различной массы. Результаты занесите в таблицу. Третий этап. Сделать вывод о зависимости частоты колебаний от массы подвешенного груза. Сравнить теоретическое и экспериментальное значение частот.Описание работы в лабораторном практикуме:Груз, подвешенный на стальной пружине и выведенный из состояния равновесия, совершает под действием сил тяжести и упругости пружины гармонические колебания. Собственная частота колебаний такого пружинного маятника определяется выражениемгде k жесткость пружины; m масса тела.Задача лабораторной работы заключается в том, чтобы экспериментально проверить полученную теоретически закономерность. Для решения этой задачи сначала необходимо определить жесткость k пружины, применяемой в лабораторной установке, массу m груза и вычислить собственную частоту 0 колебаний маятника. Затем, подвесив груз массой m на пружину, экспериментально проверить полученный теоретически результат.Выполнение работы.1. Укрепите пружину в лапке штатива и подвесьте к ней груз массой 100 г. Рядом с грузом укрепите вертикально измерительную линейку и отметьте начальное положение груза.2. Подвесьте к пружине еще два груза по 100 г. и измерьте ее удлинение вызванное действием силы F 2Н. Занесите значение силы F и удлинения x в таблицу и вы получите значение жесткости k пружины, вычисленную по формуле3. Зная величину жесткости пружины, вычислите собственную частоту 0 колебаний пружинного маятника массой 100, 200, 300 и 400 г.4. Для каждого случая экспериментально определите частоту колебаний маятника. Для этого измерьте интервал времени t, за который маятник совершит 10-20 полных колебаний, и вы получите значение частоты, вычисленное по формулегде n число колебаний.5. Сравните расчетные значения собственной частоты 0 колебаний пружинного маятника с частотой , полученной экспериментально. Контрольные вопросы1. По какому закону происходит колебание тела, подвешенного на пружине?2. Зависит ли частота колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний?3. Каким был бы результат опыта в невесомости?В качестве домашнего задания можно дать задачу на моделирование из папки «Другие задачи» и подготовиться к лабораторной работе 1010 занятиеЦель работы: экспериментальным путем проверить закон сохранения механической энергии.Первый этап. Составление математической модели.Второй этап. Работа с составленной моделью. Введение данных в электронную таблицу.Введите формул для вычисления значения потенциальной и кинетической энергии.Проведение опытов. Результаты занесите в таблицу. Третий этап. Сравните кинетическую энергию шарика и изменение его потенциальной энергии, сделайте вывод.Описание работы в лабораторном практикумеПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.В работе необходимо экспериментально установить, что полная механическая энергия замкнутой системы остается неизменной, если между телами действуют только силы тяготения и упругости. Установка для опыта показана на рисунке 1. При отклонении стержня А от вертикального положения шарик на его конце поднимется на некоторую высоту h относительно начального уровня. При этом система взаимодействующих тел Земля шарик приобретает дополнительный запас потенциальной энергии DEp=mgh.Если стержень освободить, то он возвратится в вертикальное положение до специального упора. Считая силы трения и изменения потенциальной энергии упругой деформации стержня очень малыми, можно принять, что во время движения стержня на шарик действуют только гравитационные силы и силы упругости. На основании закона сохранения механической энергии можно ожидать, что кинетическая энергия шарика в момент прохождения исходного положения будет равна изменению его потенциальной энергии:Для определения кинетической энергии шарика необходимо измерить его скорость. Для этого укрепляют прибор в лапке штатива на высоте H над поверхностью стола, отводят стержень с шариком в сторону и затем отпускают. При ударе стержня об упор шарик соскакивает со стержня и продолжает вследствие инерции двигаться со скоростью v в горизонтальном направлении. Измерив дальность полета шарика l при его движении по параболе, можно определить горизонтальную скорость v:где t-время свободного падения шарика с высоты H.Определив массу шарика m с помощью весов, можно найти его кинетическую энергию и сравнить ее с изменением потенциальной энергии DEp. В качестве домашнего задания можно предложить ученикам дальше разрабатывать модель движения ракеты из 7 занятия в качестве творческого задания урока либо выбрать одну из лабораторных работ из папки «Другие лабораторные работы».11 и 12 занятияЦель уроков: работа над проектом.На уроках 11 и 12 проводится самостоятельная работа учащихся над проектом. Работа может выполняться парами учеников или отдельными учениками. Учитель выступает в роли консультанта. Проект может состоять из лабораторной работы или задачи. Составляется модель по схеме, предложенной на 2 уроке. Работа прочитывается в электронной таблице. Делается вывод. После выполнения работы ученики составляют презентацию своей работы по этапам, с включением электронных таблиц, графиков и выводов с этой работы. Ученики выступают с презентациями на последнем уроке. Подводятся итоги работы.ЗАКЛЮЧЕНИЕПредлагаемый в данном курсе теоретический и задачный материал был апробирован с учащимися 9 классов на уроках информатики при изучении темы «Табличные вычисления на компьютере». На занятиях при использовании электронных таблиц значительно возрастают возможности для сотрудничества между всеми участниками учебного процесса. Диалог в виде проблемной беседы, обсуждения осуществляется на занятиях по решению задач и моделированию, в лабораторном практикуме. Обсуждаются результаты выполненн

9 занятие Изучение колебаний пружинного маятника - Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование...