Определение ускорения свободного падения лабораторная работа 10 класс – Лабораторная работа № 10. Определение ускорения свободного падения

Содержание

Лабораторная работа № 10. Определение ускорения свободного падения

Оборудование: шарик на нити, штатив с муфтой и кольцом, измерительная лента, часы.

Указания к выполнению работы

1. Решите задачу. Нитяной маятник за время t совершает п колебаний; длина нити равна I. Определите ускорение свободного падения g.

2. Воспользовавшись имеющимся оборудованием, измерьте значения величин, необходимых для определения ускорения свободного падения. Для этого установите на краю стола штатив. К кольцу штатива подвесьте шарик на длинной нити. Шарик при этом должен находиться на расстоянии 3—5 см от пола. Отклоните затем маятник на 5—8 см от положения равновесия и отпустите. Измерьте время t, за которое маятник сделает n = 40 полных колебаний. Длину нити l измерьте с помощью ленты.

3. Воспользовавшись формулой, полученной в начале данной работы, вычислите ускорение свободного падения.

4. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

l, м

t, с

g. м/c²

Используемые обозначения

q — электрический заряд Q — количество теплоты

е — элементарный заряд F_Л — сила Лоренца

I — сила тока F_A — сила Ампера

U — напряжение а — ускорение

R — сопротивление F—фокусное расстояние

ρ — удельное сопротивление D — оптическая сила

А — работа тока G — гравитационная постоянная

Р — мощность тока Н — постоянная Хаббла

Существуют разные способы определения ускорения свободного падения. Мы воспользуемся для этого маятником — шариком на нити. Период колебания такого маятника:

или

Зная длину маятника l, время и количество колебаний — t и n, соответственно, мы можем рассчитать ускорение свободного падения g:

Пример выполнения работы:

n	1, м	t, c	g, м/с²
40	0,56	60	9,83

5terka.com

10 класс Лабораторная работа № Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника

10 класс

Лабораторная работа №

Измерение ускорения свободного падения

с помощью математического маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения из формулы для периода колебаний метаматематического маятника:

(1)

Для этого необходимо измерить период колебания и длину подвеса маятника. Тогда из формулы (1) можно вычислить ускорение свободного падения:

(2)

Средства измерения: 1) часы с секундной стрелкой; 2) измерительная лента (см).

Материалы: 1) шарик с отверстием; 2) нить; 3) штатив с муфтой и кольцом.

Порядок выполнения работы

1.Установите на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 3—5 см от пола.

2. Отклоните маятник от положения равновесия на 5 — 8 см и отпустите его.

3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.

4. Измерьте время 40 полных колебаний (N).

5. Повторите измерения (не изменяя условий опыта) и найдите среднее значение .

6. Вычислите среднее значение периода колебаний по среднему значению .

7. Вычислите значение по формуле:

. (3)

8. Полученные результаты занесите в таблицу:

Номер опыта	l, м	N	, с	, с

9. Сравните полученное среднее значение для со значением

g=9,8

и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:

gigabaza.ru

Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника

Общие рекомендации по выполнению
домашних лабораторных работ

Проведение экспериментальной работы направлено на определение значения некоторой физической величины. При этом часто непосредственно эту величину измерить не представляется возможным. Реально в домашних опытах мы можем измерить расстояние (длину), время и температуру (если есть под рукой подходящий термометр). Остальные интересующие нас величины приходится рассчитывать по соответствующим формулам.

Для повышения точности опыт проводится несколько раз, то есть, измерение определяемого экспериментально значения (например, времени) проводится несколько раз при одинаковых условиях. Затем рассчитывается среднее значение этой величины. В окончательную формулу подставляется среднее значение измеренной величины.

Лабораторная работа по теме 8.1. Механические колебания

Название работы:

Определение ускорения свободного падения с
помощью математического маятника

Цель работы: определить экспериментально ускорение свободного падения на широте г. Саратова.

Оборудование: небольшой грузик на нити длиной 70 – 100 см, секундомер, измерительная лента или линейка.

Теоретическое обоснование

Известно, что период колебаний математического маятника определяется длиной подвеса и значением ускорения свободного падения в данной местности: , где

Т – период колебаний маятника, l – длина подвеса, g – ускорение свободного падения. Выразим из этой формулы ускорение свободного падения: . Это и есть наша рабочая формула.

Однако точно определить период, как время одного полного колебания, достаточно сложно. Поэтому поступают следующим образом. Измеряют время t определенного числа N полных колебаний (например, 10 или 20), а затем делят это время на число колебаний, то есть получаем . Такое определение периода значительно повышает точность.

Это число полных колебаний надо выбрать таким образом, чтобы можно было пренебречь явлением затухания, т.е. так, чтобы за время t амплитуда колебаний практически не изменилась.

Кроме того, надо помнить, что для выполнения условия гармоничности колебаний необходимо начальный угол отклонения брать не более 5°.

Ход работы

Подвесьте маятник так, чтобы он мог совершать свободные колебания в вертикальной плоскости. Заставив маятник совершать колебания, убедитесь, что в течение 10 или 20 полных колебаний изменение амплитуды колебаний невелико и им можно пренебречь.
Несколько раз (3 – 5 раз) измерьте время t 10 полных колебаний и занесите данные в таблицу.
По результатам измерений найдите среднее значение времени 10 полных колебаний и по формуле найдите среднее значение периода колебаний Вашего маятника.
С помощью измерительной ленты или линейки измерьте длину подвеса маятника l. Результат так же занесите в таблицу.
По формуле рассчитайте ускорение свободного падения в нашей местности.
Найдите в справочной литературе широту города Саратова и табличное значение ускорения свободного падения для нашей местности. Сравните свой результат с табличным значением и сделайте выводы.

Таблицу измерений составьте самостоятельно. Не забудьте в таблице указать единицы измерения всех физических величин.

infourok.ru

Лабораторная работа «Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника» (10 класс)

Лабораторная работа

«Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника»

Дисциплина Физика

Преподаватель Виноградов А.Б.

Нижний Новгород

2014 г.

Цель работы: приобретение навыков исследовательской работы; измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Оборудование:

— штатив с держателем;

— шарик с нитью длиной не менее 1 м.;

— пробка с прорезью в боковой поверхности;

— метровая линейка;

— штангенциркуль;

— секундомер.

Содержание работы

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити.

На основании многочисленных опытов установлены законы колебания математического маятника:

— период колебаний не зависит от массы маятника и амплитуды его колебаний, если угол размаха не превышает 6;

— период колебаний математического маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити и обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения:

Из этой формулы можно найти ускорение свободного падения:

Порядок выполнения работы:

1. Поместить штатив с держателем на край стола.

2. Укрепить свободный конец нити шарика в прорези пробки и зажать пробку в держателе.

3. Измерить диаметр шарика штангенциркулем, длину нити линейкой.

4. Отклонить шарик на небольшой угол и отпустить. По секундомеру определить время t, за которое маятник совершит n полных колебаний, например 50.

5. Вычислить период полного колебания маятника:

6. Используя формулу периода колебаний математического маятника, вычислить ускорение свободного падения.

7. Опят повторить 2-3 раза, меняя длину маятника и число его полных колебаний.

8. Определить среднее значение gср и найти относительную погрешность.

9. Результат измерений и вычислений записать в таблицу.

10. Сравнить результат опыта с табличным значением ускорения свободного падения для данной географической широты.

Примечание

В работе можно использовать свинцовый или стальной шарик диаметром 1-4,5 см.

Длину нити измерять от нижнего края пробки до шарика, длину маятника – от нижнего края пробки до центра тяжести шарика.

При измерении периода колебаний определить время как можно большего числа колебаний.

Отчётная таблица:

Номер опыта

Длина нити lн, м

Диаметр шарика d, м

Длина маятника l, м

Число полных колебаний n

Время полных колебаний n, с

Период полного колебания T, с-1

Ускорение свободного падения g, м/с2

Среднее значение ускорения свободного падения gср, м/с2

Относительная погрешность Е, %

Расчеты

В данном разделе необходимо записать расчеты для каждого опыта и записать значение

Контрольные вопросы для самопроверки:

1. Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Изменится ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться песок?

2. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?

3. В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна, а в каких — равна нулю?

4. Наибольшая скорость у шарика в момент, когда он проходит положение равновесия. Каким по модулю и направлению при этом будет ускорение шарика?

5. Будет ли считаться равноускоренным движение шарика в течение одного периода?

Литература

1. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, М. 1967 г. Т.1, п.51.

2. Грабовский Р.И., Курс общей физики, М. 1980 г.. п.29.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. М. 1971 г.п.67.

4. Фирсов А. В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей. Решение задач. М.: Издательский центр «Академия», 2012.- 632 с.

infourok.ru

«Определение ускорения свободного падения при помощи маятника».

Лабораторная работа по физике на тему:

«Определение ускорения свободного падения при помощи маятника».

Оборудование:

Часы с секундной стрелкой
Измерительная лента с погрешностью =0,5 см
Шарик с отверстием
Нить
Штатив с муфтой и кольцом

Теоретическая часть:

Для измерения ускорения свободного падения применяются разнообразные гравиметры, в частности маятниковые приборы. С их помощью удается измерить ускорение свободного падения с абсолютной погрешностью порядка 10^-5м/с².

В работе используется простейший маятниковый прибор – шарик на нити. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебания равен

Для увеличения точности измерения периода нужно измерить время t остаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период

T=t/N

И ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле

Проведение эксперимента:

Установить на краю стола штатив.
У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и повесить к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1-2 см от пола.
Измерить лентой длину l маятника.
Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8 см и отпустив его.
Измерить в нескольких экспериментах время t 50 колебаний маятника и вычислить t_ср:

Где .

Вывод: Получается, что ускорение свободного падения, измеренное при помощи маятника, приблизительно равно табличному ускорению свободного падения (g=9,81 м/с²) при длине нити 1 метр.

infourok.ru

1 Лабораторная работ10 непр.doc — Лабораторная работа «Определение ускорения свободного …

Лабораторная работа № 1
Тема: Определение ускорения свободного падения при помощи маятника
Цель: отработать способ измерения ускорения свободного падения с помощью груза на подвесе
Оборудование: штатив, железный брусок из набора тел равного объёма, нить, секундомер, рулетка
Пояснения к работе
Ускорение свободного падения можно определить на основании зависимости периода свободных математического
маятника от его длины. Формула, описывающая эту зависимость, включает и ускорение свободного падения.
Ход работы
1.Штатив разместите на столе так, чтобы конец лапки выступал на 5 – 10 см за край поверхности рабочего стола
2.На конце нити сделайте петлю, за которую подвесьте груз, а другой конец нити зажмите в лапке. При этом груз должен
находиться на высоте 2 – 3 см от пола (измерьте длину нити в метрах: это расстояние от точки подвеса до середины груза)
3.Подготовьте таблицу для регистрации результатов опыта
№ опыта
L, м
1
2
3
N
40
40
40
t, с
T, с
g, м/с2
gср,. м/с2
4.Отведите груз на 5 – 10 см в сторону от положения равновесия, отпустите и одновременно включите секундомер
5.Определите время, за которое груз совершит 40 полных колебаний
6.Вычислите период колебания Т
7.Вычислите значение ускорения свободного падения по формуле:
8.Повторите опыт ещё два раза
9.Вычислите среднее значение ускорения свободного падения в проведённой серии опытов
10.Сравните полученное значение ускорения свободного падения с табличным и укажите возможные причины расхождения
результатов
Ответить на вопросы
1.Везде ли на Земле ускорение свободного падения одинаково?
_________________________________________________________________________________________________
2.В чём причина разницы?
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
3.Что и как ещё влияет на значение ускорения свободного падения?
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
Вывод: В результате проедённой работы я научился (лась) _______________________________________________________

znanio.ru

Лабораторная работа №2 «Исследование свободного падения тел»

Лабораторная работа посвящена исследованию ускорения свободного падения. На двух предыдущих уроках мы говорили о движении тела, которое называется свободным падением, и движении тела, брошенного вертикально вверх. Вооружившись этими знаниями, проведем экспериментальное исследование ускорения свободного падения. Чтобы провести эту лабораторную работу, рекомендуется собрать установку для снятия показаний движения падающего тела и уже по ним произвести расчеты (рис. 1). Мы решили провести лабораторную работу по уже полученным данным и по ним рассчитать ускорение свободного падения.

Рис. 1. Проведение эксперимента

В оборудование входит лента с миллиметровыми делениями, на которой стоят отметки падающего свободно тела (рис. 2).

Рис. 2. Изображение ленты

По отметкам на этой ленте мы должны определить время движения тела: – это промежуток времени, через который ставится отметка о падении тел. – это порядок (количество) этих промежутков. В нашем случае с. Время это достаточно небольшое, поэтому для его измерения требуется специальное оборудование.
Определить пройденное телом расстояние. Зная, что движение равноускоренное с нулевой начальной скоростью , используем уравнение для вычисления ускорения свободного падения. Расстояние, которое проходит тело, определяется уравнением: . Из этого уравнения следует формула для вычисления ускорения свободного падения: .

Рассмотрев ленту и определив отсчеты, где стоят засечки положения пройденного тела, внесем данные в таблицу.

№	Время движения , с	Путь , мм	Путь , м	Ускорение свободного падения
1	с	2	0,002
2	с	8	0,008
3	с	18	0,018

В первом случае засечка, которая показывает положение тела от нулевого значения, составляет по времени с. Расстояние, которое прошло при этом тело, составляет 2 мм (в метрах пройденный путь – 0,002 м) (рис. 2). Теперь, подставляя эти выражения в формулу , получаем, что ускорение свободного падения равно . Аналогично рассмотрим второй и третий случаи. Значения ускорения свободного падения для них записаны в таблицу.

Теперь давайте обсудим вопрос погрешности измерения ускорения свободного падения. Для этого необходимо из значения, полученного нами, вычесть истинное значение () и разделить на истинное значение ускорения свободного падения, причем результат выразить в процентах.

Если переводить в проценты, то получается, что . Такое отклонение вполне допустимо.

Абсолютная погрешность

Погрешности бывают случайными, систематическими, а так же промахами. Погрешности также разделяют по их содержанию: абсолютная и относительная погрешности.

Абсолютной погрешностью измеряемой величины называют разность между истинным значением величины и измеренным значением величины

Реальное значение абсолютной погрешности никогда точно не известно. Ведь если бы мы точно знали значение абсолютной погрешности, то и истинное значение физической величины было бы всегда известно. Поэтому чаще пользуются понятием граница абсолютной погрешности – максимальное значение абсолютной погрешности, взятое по модулю:

Таким образом, истинное значение физической величины записывается следующим образом:

Граница абсолютной погрешности настолько распространена, что в дальнейшем мы и будем называть ее абсолютной погрешностью. Например, при помощи линейки мы измерили длину , граница абсолютной погрешности составляет . Ответ данной задачи будет записан: . Физическая величина считается измеренной, если мы определили не только значение, считанное с прибора, но и абсолютную погрешность.

Абсолютная погрешность далеко не всегда несет информацию о том, насколько успешно мы справились с измерением физической величины. Представьте пример: мы измеряем длину и толщину стола (рис. 3).

Рис. 3. Иллюстрация к примеру

Абсолютная погрешность в обоих случаях составляет 1 см. Измеренная длина , а толщина . Таким образом,

Абсолютная погрешность одинакова, но очевидно, что если в случае длины эта погрешность приемлема, то в случае толщины мы имеем дело с очень грубым измерением. В таком случае необходимо пользоваться относительной погрешностью.

Относительная погрешность.

Относительной погрешностью называют отношение границы абсолютной погрешности (абсолютной погрешности) к величине, которую мы измеряем.

Зная, что такое относительная погрешность, мы можем сформулировать правила округления при вычислениях. Представьте себе, что мы измерили значение физической величины , а так же посчитали границу абсолютной погрешности:

Обратите внимание, что у абсолютной погрешности 3 значащих цифры. Тогда правило № 1: абсолютная погрешность округляется до 1 значащей цифры, т. е.

Правило № 2: измеренная величина округляется до того порядка, до которого округлили значение абсолютной погрешности. В нашем случае измеренная величина будет записываться с точностью до десятых.

Тогда относительная погрешность будет равна:

Правило № 3. Относительную погрешность записываем до одной значащей цифры.

Вернемся к примеру на рис. 3. Мы измеряли длину и толщину стола.

Тогда относительная погрешность,

Таким образом, первое измерение более точно, чем второе. Относительная погрешность несет больше информации о том, насколько точно было сделано измерение.

Погрешность прямых вычислений.

Погрешностями прямых измерений называют погрешности измерений, результаты которых считываются непосредственно со шкалы прибора. Например, это погрешность измерения длины линейкой, времени секундомером, напряжения вольтметром, силы тока амперметром. В любом случае мы считываем показания непосредственно со шкалы прибора.

Абсолютная погрешность прямых измерений состоит из двух слагаемых: погрешности прибора и погрешности отсчета . Погрешность прибора связана с инструментальными особенностями изготовления прибора. Как правило, она пишется на самом приборе (рис. 4).

Рис. 4. Погрешность прибора

Погрешность отсчета связана со считыванием информации со шкалы прибора. Как правило, погрешность отсчета равна половине цены деления прибора . Цену деления можно найти, взяв два соседних деления, отмеченные цифрами, и разделить их разницу на количество делений между ними.

Часто оказывается, что одна из вышеуказанных погрешностей может быть существенно меньше другой. Как правило, речь идет о погрешности прибора.

Заключение

В результате выполнения ла

interneturok.ru