Как найти жесткость пружины лабораторная работа

Лабораторная работа

«Измерение жесткости
пружины»

Цель
работы: определить жесткость
пружины.

Приборы
и материалы: штатив, динамометр, набор
грузов по 100г, линейка.

Теоретическое обоснование:

 –
закон
Гука.

II закон Ньютона:

OX:

;             

Ход работы:

1.       Закрепите на штативе динамометр.
Рядом с динамометром закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

2.       Подвесьте к динамометру
груз массой 100 г и измерьте с помощью линейки вызванное им удлинение пружины (x₁).

3.       К первому грузу добавьте
второй, третий и т.д. грузы, записывая каждый раз удлинение пружины x.

4.       По результатам измерений
заполните таблицу:

№	Измерено	Вычислено
, Н	, м	, Н/м	, %	, Н/м
1
2
3

Расчет
погрешностей:

1.       
В каждом из опытов жесткость определяется при
различных значениях силы упругости и удлинения (т.е. условия опыта меняются).
Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислять среднее
арифметическое результатов нескольких измерений. Воспользуемся графическим
способом нахождения среднего значения. По результатам нескольких опытов построим график
зависимости модуля силы тяжести  от
модуля удлинения.
При
построении графика по результатам опыта экспериментальные точки не могут
находиться на одной прямой, которая соответствует закону Гука. Это связано с
погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы
одинаковое число точек оказалось по разную сторону от прямой. После построения графика
берут точку на прямой (в средней части графика), определяют по графику
соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычисляют
жесткость .
Она и будет искомым средним значением жесткости пружины.

2.       
Рассчитаем
наибольшую относительную погрешность  (в опыте с 1 грузом):

 

Где:  –
абсолютная погрешность измерения силы тяжести.

 – абсолютная инструментальная
погрешность измерения динамометра;

 – абсолютная погрешность
отсчета.

 –
абсолютная погрешность измерения удлинения пружины.

 – абсолютная инструментальная
погрешность измерения линейки;

 – абсолютная погрешность
отсчета

3.       
Рассчитаем
абсолютную погрешность измерения жесткости пружины:

Ответ: ()
Н/м, .

Вывод:

Цель урока: проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины, рассчитать погрешность измерения величины.

Задачи урока:

1. образовательные: умение обрабатывать и объяснять результаты измерений и делать выводы Закрепление экспериментальных умений и навыков
2. воспитательные: вовлечение учащихся в активную практическую деятельность, совершенствование навыки общения.
3. развивающие: владение основными приемами, используемыми в физике – измерение, эксперимент

Тип урока: урок обучения умениям и навыкам

Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, винтовая пружина, набор грузиков известной массы (по 100 г, погрешность Δm = 0,002 кг), линейка с миллиметровыми делениями.

Ход работы

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

• Что такое деформация?
• Сформулировать закон Гука
• Что такое жесткость и в каких единицах она измеряется.
• Дайте понятие об абсолютной и относительной погрешности.
• Причины, приводящие к появлению погрешностей.
• Погрешности, возникающие при измерениях.
• Как чертят графики результатов эксперимента.

Возможные ответы учащихся:

• Деформация – изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия; в основе пластических — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия.

• Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации».
  
  F_упр = –kx

• Жесткостью называют коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Обозначают k. Единица измерения Н/м. Согласно третьему закону Ньютона, приложенная к пружине сила по модулю равна возникшей в ней силе упругости. Таким образом жесткость пружины можно выразить как:

  k = F_упр/x

• Абсолютной погрешностью приближенного значения называется модуль разности точного и приближенного значений.

  ∆х = |х – х_ср|

• Относительной погрешностью приближенного значения называется отношение абсолютной погрешности к модулю приближенного значения.

  ε = ∆х/х

• Измерения никогда не могут быть выполнены абсолютно точно. Результат любого измерения приближенный и характеризуется погрешностью – отклонением измеренного значения физической величины от ее истинного значения. К причинам, приводящим к появлению погрешностей, относятся:
  – ограниченная точность изготовления средств измерения.
  – изменение внешних условий (изменение температуры, колебание напряжения)
  – действия экспериментатора (запаздывание с включением секундомера, различное положение глаза…).
  – приближенный характер законов, используемых для нахождения измеряемых Величин

• Погрешности, возникающие при измерениях, делятся на систематические и случайные. Систематические погрешности – это погрешности, соответствующие отклонению измеренного значения от истинного значения физической величины всегда в одну сторону (повышения или занижения). При повторных измерениях погрешность остается прежней. Причины возникновения систематических погрешностей:
  – несоответствие средств измерения эталону;
  – неправильная установка измерительных приборов (наклон, неуравновешенность);
  – несовпадение начальных показателей приборов с нулем и игнорирование поправок, которые в связи с этим возникают;
  – несоответствие измеряемого объекта с предположением о его свойствах.

Случайные погрешности – это погрешности, которые непредсказуемым образом меняют свое численное значение. Такие погрешности вызываются большим числом неконтролируемых причин, влияющих на процесс измерения (неровности на поверхности объекта, дуновение ветра, скачки напряжения и т.д.). Влияние случайных погрешностей может быть уменьшено при многократном повторении опыта.

Погрешности средств измерений. Эти погрешности называют еще инструментальными или приборными. Они обусловлены конструкцией измерительного прибора, точностью его изготовления и градуировки. 

При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле F_упр = kx

Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины k_ср.

III. Порядок выполнения работы

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и крючком см. рис.).

2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение |х| пружины.

По результатам измерений заполните таблицу:

№ опыта	m, кг	Fупр = mg, Н	׀‌х׀‌, · 10–3 м	kср, Н/м
1	0,1	1
2	0,2	2
3	0,3	3
4	0,4	4

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины k_cp.

Вычисление погрешностей прямых измерений.

Вариант 1. Расчет случайной погрешности.

1. Вычислите жесткость пружины в каждом из опытов:

2. k_ср = (k₁ + k₂ + k₃ + k₄)/4 ∆k = ׀‌k – k _ср׀‌, ∆k_ср = (∆k₁ + ∆k₂ + ∆k₃ + ∆k₄)/4

Результаты занести в таблицу.

3. Вычислить относительную погрешность ε = ∆k_ср/k_ср · 100%

4. Заполните таблицу:

№ опыта	Fупр, Н	׀‌х׀‌, · 10–3 м	k, Н/м	kср, Н/м	Δk, Н/м	Δkср, Н/м
1	1
2	2
3	3
4	4

5. Запишите ответ в виде: k = k_ср ± ∆k_ср, ε =…%, подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

Вариант 2. Расчет инструментальной погрешности.

1. k = mg/х Для вычисления относительной погрешности используем формулу 1 стр. 344 учебника.

ε = ∆А/А + ∆В/В + ∆С/С = ε_m + ε_g + ε_x.

 ∆m = 0,01 • 10^–3 кг; ∆g = 0,2 кг · м/с·с; ∆x =1 мм

2. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k_ср (из опыта с одним грузом).

ε = ε_m + ε_g + ε_x = ∆m/m + ∆g/g + ∆x/x

3. Найдите ∆k_ср = k_ср • ε

4. Заполните таблицу:

№ опыта	Fупр, Н	‌∆x, · 10–3 м	∆m, кг	∆g, кг · м/с·с	kср, Н/м	Δk, Н/м	ε
1	1

5. Запишите ответ в виде: k = k_ср ± ∆k_ср, =…%,подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

Вариант 3. Расчет методом оценки погрешности косвенных измерений

1. Для вычисления погрешности следует использовать опыт, который мы получили во время проведения опыта № 4, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерений. Вычислите пределы F_min и F_max, в которых находится истинное значение F, считая, что F_min = F – ΔF, F_max = F + ΔF.

2. Примите ΔF = 4Δm·g, где Δm – погрешность во время изготовления грузиков (для оценки можно считать, что Δm = 0,005 кг):

x_min = x – ∆x x_max = x + ∆x, где Δх = 0,5 мм.

3. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, вычислите:

k_max = F_max/x_min k_min = F_min/x_max

4. Вычислите среднее значение kcp и абсолютную погрешность измерения Δk по формулам:

k_ср = (k_max + k_min)/2 Δk = (k_max – k_min)/2

5. Вычислите относительную погрешность измерений:

ε = ∆k_ср/k_ср · 100%

6. Заполните таблицу:

Fmin, H	Fmax, H	xmin, м	xmax, м	kmin, Н/м	kmax, Н/м	kср, Н/м	Δk, Н/м	εk

7. Запишите в тетради для лабораторных работ результат в виде k = k_cp ± Δk, ε = …% подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

Запишите в тетради для лабораторных вывод по проделанной работе.

IV. Рефлексия

Попробуйте составить синквейн о понятии «урок – практикум». Синквейн (в переводе с франц.– пять строк): Первая строка – одно существительное (суть, название темы);

Вторая строка – описание свойств-признаков темы в двух словах (двумя прилагательными);

Третья строка – описание действия (функций) в рамках темы тремя глаголами;

Четвертая строка – фраза (словосочетание) из четырех слов, показывающая отношение к теме;

Пятая строка – синоним из одного слова (существительное), который повторяет суть темы (к первому существительному).

Пример: Строки	Ответы
Слово-существительное	Атмосфера
Два прилагательных	Воздушная, тяжелая
Три глагола	Простирается, давит, сжимает
Словосочетание из четырех слов,	Сильно давит на тела
Синоним-существительное	Оболочка

V. Подведение итогов урока.

Лабораторная работа № 2 «Измерение жесткости пружины»

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести

уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука:

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т. е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях. По результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости F_упр от модуля удлинения |x|. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле

Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины k

ср.

Результат измерения обычно записывается в виде выражения k = = k_cp±Δk, где Δk — наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная погрешность (ε_k) равна отношению абсолютной погрешности Δk к значению величины k:

откуда Δk — ε_kk. Существует правило для расчета относительной погрешности: если определяемая в опыте величина находится в результате умножения и деления приближенных величин, входящих в расчетную формулу, то относительные погрешности складываются. В данной работе

Поэтому

Средства измерения: 1) набор грузов, масса каждого равна m₀ = 0,100 кг, а погрешность Δm₀ = 0,002 кг; 2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и лапкой; 2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указате-лем и крючком — рис. 176).

2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение |х| пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

Номер опыта	m, кг	mg1, Н	|х|, м

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины k_cp.

7. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k_ср (из опыта с одним грузом). В формуле (1)

так как погрешность при измерении удлинения Δx=1 мм, то

8. Найдите

и запишите ответ в виде:

¹ Принять g≈10 м/с².

Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации».

Закон Гука

Жесткостью называют коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Согласно третьему закону Ньютона, приложенная к пружине сила по модулю равна возникшей в ней силе упругости. Таким образом жесткость пружины можно выразить как:

где F — приложенная к пружине сила, а х — изменение длины пружины под ее действием. Средства измерения: набор грузов, масса каждого равна m₀ = (0,1±0,002) кг.

Линейка с миллиметровыми делениями (Δх = ±0,5 мм). Порядок выполнения работы описан в учебнике и комментариев не требует.

№ опыта	масса, кг		удлинение |х|,	К, Н/м
			м
1	0,1	1	0,036	27,78
2	0,2	2	0,074	27,03

3	0,3	3	0,112	26,79
4	0,4	4	0,155	25,81

* Ускорение свободного падения примем равным 10 м/с².

Вычисления:

Вычисление погрешности измерения:

ε_х максимально когда х — наименьшее, т.е., в нашем случае, для опыта с одним грузом

Можно записать результат измерений как:

или округляя:

т.к. в нашем случае отклонения вычисленных R₁; R₂; R₃; R₄ от R

ср велики из-за разности условий опытов принимаем

5terka.com

Лабораторная работа «Определение жесткости пружины»

Лабораторная работа

«Определение жесткости пружины»

Цель работы: Определение коэффициента жесткости пружины. Проверка справедливости закона Гука .Оценка погрешности измерений.

Порядок выполнения  работы.

Базовый уровень

Оборудование:   штатив с муфтой и лапкой,  набор грузов по 100 г, пружинный динамометр, линейка.

1. Укрепите пружину в штативе и измерьте длину пружины L0 в отсутствие внешнего воздействия (F=0Н). Результаты измерений запишите в таблицу.

2. Подвесьте к пружине груз весом 1 Н и определите ее длину L1 в этом случае.

3. Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l=L0-L1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

4. Аналогично найдите удлинение пружины при подвешивании грузов весом 2 Н и 3 Н . Результаты измерений занесите в таблицу.

5. Вычислите среднее арифметическое значение kср.по формуле kср=(k1+k2+k3)/3

F,Н

l,м

k,Н/м

kср, Н/м

6. Начертите график зависимости l (F).

Продвинутый уровень

Оборудование:   штатив с муфтой и лапкой,  набор грузов по 100 г, пружина, линейка.

1. Укрепите пружину в штативе и измерьте длину пружины L0 в отсутствие внешнего воздействия (F=0Н). Результаты измерений запишите в таблицу.

2. Подвесьте к пружине груз весом 1 Н и определите ее длину L1 в этом случае.

3. Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l=L0-L1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

4. Аналогично найдите удлинение пружины при подвешивании грузов весом 2 Н и 3 Н . Результаты измерений занесите в таблицу.

5. Вычислите среднее арифметическое значение kср.по формуле kср=(k1+k2+k3)/3

6. Оцените погрешность ∆k методом средней ошибки. Для этого вычислите модуль разности │kср-ki│=∆ki для каждого измерения

7. Полученный результат запишите в виде k=kср±∆k

F,Н

l,м

k,Н/м

kср, Н/м

∆k,Н/м

∆kср, Н/м

Углубленный уровень

Оборудование:   штатив с муфтой и лапкой,  набор грузов по 100 г, пружина, линейка.

1. Укрепите пружину в штативе и измерьте длину пружины L0 в отсутствие внешнего воздействия (F=0Н). Результаты измерений запишите в таблицу.

2. Подвесьте к пружине груз весом 1 Н и определите ее длину L1 в этом случае.

3. Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l=L0-L1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

4. Аналогично найдите удлинение пружины при подвешивании грузов весом 2 Н и 3 Н . Результаты измерений занесите в таблицу.

5. Вычислите среднее арифметическое значение kср.по формуле kср=(k1+k2+k3)/3

6. Вычислите относительные погрешности и абсолютную погрешность измерений ∆k по формулам

εF=(∆F0+Fи) / Fmax

εl=(∆l0+lи) / lmax

εk=εF+εl

∆k= εk* kср

1. Полученный результат запишите в виде k=kср±∆k

2. Начертите график зависимости l (F).Сформулируйте геометрический смысл жесткости.

F,Н

l,м

k,Н/м

kср, Н/м

εF

εl

εk

∆k

infourok.ru

Лабораторная работа №2 — решебник по физике за 10 класс Мякишев, Буховцев, Сотский

§84. Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда (стр. 277-281)

§85. Закон Кулона. Единица электрического заряда (стр. 282-285)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;
4;

§86. Пример решения задач по теме «Закон Кулона» (стр. 286-289)

Задачи для самостоятельного решения:

1;
2;
3;
4;
5;

§87. Близкодействие и действие на расстоянии (стр. 290-291)

Вопросы к параграфу:

1;
2;

§88. Электрическое поле (стр. 292-294)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;

§89. Напряжённость электрического поля. Силовые линии (стр. 295-297)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;

§90. Поле точечного заряда и заряженного шара. Принцип суперпозиции полей (стр. 298-299)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;
4;

§91. Примеры решения задач по теме «Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей» (стр. 300-302)

Задачи для самостоятельного решения:

1;
2;
3;

§92. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле (стр. 303-307)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;
4;

Задания ЕГЭ:

A1;
A2;

§93. Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле (стр. 308-310)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
A1;

§94. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов (стр. 311-313)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;

§95. Связь между напряжённостью электростатического поля и разностью потенциалов. Эквипотенциальные поверхности (стр. 314-316)

Вопросы к параграфу:

1;
2;
3;
4;
5;

§96. Примеры решения задач по теме «Потенциальная энергия электростатического поля. Разность потенциалов» (стр. 317-320)

Задачи для самостоятельного решения:

1;
2;
3;
4;
5;
6;
7;

§97. Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсатор (стр. 321-324)

§98. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов (стр. 325-326)

Вопросы к параграфу:

1;
2;

Задания ЕГЭ:

A1;
A2;

§99. Примеры решения задач по теме «Электроёмкость. Энергия заряженного конденсатора» (стр. 327-330)

Задачи для самостоятельного решения:

1;
2;
3;
4;
5;

gdzplus.me

Определение жёсткости пружины

Лабораторная работа № 1.

«Определение жёсткости пружины».

Цель: Определить жёсткость пружины с помощью графика зависимости силы упругости от удлинения. Сделать вывод о характере этой зависимости.

Оборудование: штатив, динамометр, 3 груза, линейка.

Ход работы.

Подвесьте груз к пружине динамометра, измерьте силу упругости и удлинение пружины.

Затем к первому грузу прикрепите второй. Повторите измерения.

Ко второму грузу прикрепите третий. Снова повторите измерения.

Результаты занесите в таблицу:

Сила упругости Fупр, Н	Удлинение Δl, м

Постройте график зависимости силы упругости от удлинения пружины:

Fупр, Н

3,0

2,0

1,0

0 0,02 0,04 0,06 0,08 Δl, м

По графику найдите средние значения силы упругости и удлинения. Рассчитайте среднее значение коэффициента упругости:

Сделайте вывод.

Лабораторная работа № 1
DOC / 26 Кб

xn--j1ahfl.xn--p1ai

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента упругости пружины (4 ч)

Цель
– определить коэффициент упругости
пружины двумя способами: 1) используя
зависимость периода упругих колебаний
от массы; 2) по закону Гука.

Приборы
и материалы:
пружина, площадка для грузов, набор
грузов, секундомер, линейка.

Описание установки

Установка
(рис. 4.1, 4.2) представляет собой пружину,
верхний конец которой жестко соединен
с кронштейном. К кронштейну прикреплена
измерительная линейка. К нижнему концу
пружины подвешивается площадка, на
которую можно помещать различный набор
грузов.

Рис. 4.1 Рис. 4.2

Задание 1. Определение коэффициента упругости пружины по закону Гука

1. Записать формулу
для определения коэффициента упругости
по закону Гука.

2. Продумать и
записать порядок выполнения работы
(рис. 4.2).

3.
Составить таблицу для значений измеряемых
величин и произвести необходимые
измерения.

Задание 2. Определение коэффициента упругости пружины из зависимости периода упругих колебаний от массы груза

1.
Навесить на пружину груз в 100 г, при этом
общая масса будет равна

,
(4.1)

где
m_np
– масса
пружины,

m_гр
– масса
груза,

т_пл
– масса
площадки.

2.
Слегка оттянуть пружину и отпустить.
Система придет в колебательное движение.
По секундомеру определить время t,
в течение которого происходит 20–30
полных колебаний системы. Опыт повторить
не менее трех раз и найти среднее значение
< t >.
Из полученных данных определить средний
период < T
> по формуле

. (4.2)

3.
Добавляя грузы по 100 г, аналогично
определить <
T₂
>,< T₃
>.

4. Полученные данные
занести в табл. 4.1.

5.
Для каждого значения периода <
T > определить
коэффициент упругости пружины K₁
, K₂
, K₃
из формулы

,
откуда
.

Найти
среднее значение <
K >.

6. Сравнить значения
коэффициента упругости, полученные при
выполнении заданий 1 и 2.

7. Сделать выводы.

Таблица 4.1

Измеряемые и расчетные величины для определения коэффициента упругости к

Номер измерений i	Масса колеблющейся системы	Число колебаний n	Время колебаний	Средний период колебаний < T >	Коэффициент упругости
t	< t >
K	< K >
1
2
3

Контрольные вопросы

1. Дайте определение
гармонического колебания.

2.
Дайте определение кинематических
характеристик гармонического колебания:
амплитуды, периода, частоты, фазы
колебания.

3.
Запишите уравнения смещения, скорости
и ускорения при колебательном движении,
их максимальные значения.

4. Получите формулу
периода упругих колебаний.

5. Объясните
физический смысл коэффициента упругости.

Литература
[5, § 141, 142].

Лабораторная работа 5. Определение силы земного притяжения с помощью математического маятника (4 ч)

Цель
– экспериментально определить модуль
ускорения силы земного тяготения в
данном географическом месте.

Приборы
и материалы:
маятник на нити изменяемой длины, шкалы
с подвижным угольником и двумя барабанами,
секундомер.

studfiles.net

Лабораторная работа по физике для 7 класса «Измерение коэффициента жесткости пружины»

Лабораторная работа.

Определение коэффициента жесткости пружины.

Цель работы: используя экспериментальную зависимость силы упругости от абсолютного удлинения, вычислить коэффициент жёсткости пружины.

Оборудование: штатив, линейка, пружина, грузы массой по 100 г.

Теория. Под деформацией понимают изменение объема или формы тела под действием внешних сил. При изменении расстояния между частицами вещества (атомами, молекулами, ионами) изменяются силы взаимодействия между ними. При увеличении расстояния растут силы притяжения, а при уменьшении – силы отталкивания, которые стремятся вернуть тело в исходное состояния. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу. Сила упругости всегда направлена к положению равновесия и стремится вернуть тело в исходное состояние. Сила упругости прямо пропорциональна абсолютному удлинению тела.

Закон Гука: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц тела при деформации, F_упр = кΔх, где k – коэффициент

жесткости [k] = Н/м, Δх = ΔL – модуль удлинения тела.

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела,

а также от материала. Он численно равен силе упругости

при удлинении (сжатии) тела на 1 м.

Порядок выполнения работы.

1. Закрепить динамометр в штативе.

2. Измерить линейкой первоначальную длину пружины L₀.

3. Подвесить груз массой 100 г.

4. Измерить линейкой длину деформированной пружины L. Определить погрешность измерения длины: ΔƖ= 0,5дел*С₁, где С₁ – цена деления линейки.

5. Вычислить удлинение пружины Δх = ΔL = L – L₀.

6. На покоящийся относительно пружины груз действуют две компенсирующие друг друга силы: тяжести и упругости F_{т =} F_упр (смотри верхний рисунок)

7. Вычислить силу упругости по формуле, F_упр=mg. Определить погрешность измерения силы: ΔF= 0,5дел*С₂, где С₂ – цена деления динамометра.

8. Подвесить груз массой 200 г и повторить опыт по пунктам 4-6.

9. Подвесить груз массой 300 г и повторить опыт по пунктам 4-6.

10. Результаты занести в таблицу.

11. Вычислите коэффициент жесткости пружины для каждого измерения К= F_упр / Δx и запишите в таблицу эти значения. Определите среднее значение К_ср

12. Определите абсолютную погрешность измерения Δ к = (ΔF/ F_упр + ΔƖ / L) * к _{измеренное}, где ΔF – погрешность измерения силы, ΔƖ – погрешность измерения длины.

13. Выбрать систему координат и построить график зависимости силы упругости F_упр от удлинения пружины ΔL.

Таблица измерения

п/п

Начальная длина, L_0, м

Конечная длина, L, м

Абсолютное удлинение Δx₁ =ΔL = L – L_0, м

Сила упругости, F_упр, Н

Коэффициент жёсткости, К, Н/м

1

2

3

14. Сделайте вывод. Полученный в результате опытов коэффициент жесткости пружины можно записать: к = к_{ср измеренное} (у каждого ученика свой коэффициент) ± Δ к (для всех разная погрешность).

infourok.ru

Лабораторная работа по физике «Измерение жесткости пружины»

МОУ «Гимназия №6» Физический практикум 10 класс

Лабораторная работа №3

Измерение жесткости пружины

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести , уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука: . В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т.е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях. По результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости от модуля удлинения х. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле . Это связано с погрешностями измерений. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины .

Результат измерения обычно записывается в виде выражения , где — наибольшая абсолютная погрешность измерения. Известно, что относительная погрешность () равна отношению абсолютной погрешности к значению величины k: , откуда .

В данной работе . Поэтому , где ; ; .

Средства измерения:

1. набор грузов, масса каждого равна m₀=0,100 кг, а погрешность=0,002 кг;

2. линейка с миллиметровыми делениями. Погрешность =1 мм;

3. абсолютная погрешность =0,02 .

Материалы:

1. спиральная пружина;

2. штатив с муфтой и лапкой.

Ход работы:

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины.

2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и т.д. грузы, записывая каждый раз удлинение x пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

1. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины .

2. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение (из опыта с одном грузом).

3. Найдите и запишите ответ в виде: .

infourok.ru

No related posts.