asyan.org
добавить свой файл
1
Коливальний рух. Амплітуда. Період і частота коливань. Маятники. Математичний маятник. Лабораторна робота «Дослідження коливань маятника». 8 клас.

Мета уроку: дати визначення маятника, математичного маятника, охарактеризувати коливальний рух; дослідити залежність періоду коливань нитяного маятника від амплітуди коливань, маси кульок і довжини маятника.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Пояснення нового матеріалу.

Коливання – це рухи, які повторюються через однакові проміжки часу.

^ Амплітуда коливань - це фізична величина, що дорівнює максимальній відстані, на яку віддаляється тіло від положення рівноваги в ході коливань.

Амплітуду позначають символом ^ А. Одиницею амплітуди коливань в СІ є метр (м).

Маятник – це тверде тіло, яке здійснює коливання навколо нерухомої точки.

Маятники, які коливаються під впливом притягання до Землі, називають фізичним маятником.

^ Математичний маятник - теоретична модель маятника, в якій матеріальна точка масою m підвішена на невагомому нерозтяжному стержні довжини l і здійснює рух в вертикальній площині під впливом сил тяжіння з прискоренням вільного падіння g.

^ Математичний маятник – матеріальна точка на тонкій, невагомій і нерозтяжній нитці.

Модель нехтує розмірами тіла, деформацією підвісу та тертям в точці підвісу стержня. Звичайно розглядаються коливання маятника в одній площині. В загальному випадку, якщо відхилити маятник від положення рівноваги та штовхнути його вбік, рух маятника буде складатися з коливань в вертикальних площинах та руху в горизонтальних.

При малому відхилені математичний маятник здійснює гармонічні коливання. Якщо відхилення велике, то коливання маятника періодичні, але не гармонічні.

Малі коливання маятника є гармонічними.

Будь-яке тіло, яке має вісь
обертання, що не проходить через його центр мас, здатне здійснювати коливання. Такі тіла називаються фізичними маятниками. У тіл правильної форми, наприклад у плоских фігур, центр мас збігається з їхнім геометричним центром.
Відстань від осі обертання фізичного маятника до його центра мас І називається довжиною підвісу.
Якщо такі тіла вивести зі стану рівноваги, вони будуть здійснювати коливання. Коли в системі не було б тертя, такі коливання відбувалися б дуже довго.
Найпростішим маятником для досліджень є так званий нитяний маятник.. Це кулька, підвішена на нитці. Довжиною такого маятника є відстань від точки підвісу нитки до центра кульки. Якщо таку кульку вивести зі стану рівноваги (перемістити в точку В або С), вона здійснюватиме коливання по дузі кола ВАС.
Звичайно,  такі  коливання будуть характеризуватись їх періодом Т і частотою ν та можуть мати різну амплітуду.

^ Період коливань – це фізична величина, що дорівнює часу, за який відбувається одне повне коливання.



^ Частота коливань - це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості повних коливань, що здійснює тіло за одиницю часу.

; .

Одиницею частоти коливань в СІ є герц (Гц); вона названа на честь німецького фізика Генріха Герца.
 Для спрощення розгляду певних явищ у науці часто користуються ідеальними моделями. Такою ідеальною моделлю є математичний маятник.
Математичним маятником вважають точкове тіло, підвішене на нерозтяжній і невагомій нитці.
Зрозуміло, що у природі немає ні точкових тіл, ні нерозтяжних і невагомих ниток. Але у багатьох випадках нитяний маятник можна вважати наближеним до математичного.
1.    Що таке фізичні маятники? Наведіть приклади фізичних маятників.
2.    Що таке довжина маятника?
3.    Який маятник називається нитяним? Чому дорівнює його довжина?
4.    Що вважається математичним маятником? Чи існують математичні маятники?

^ ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № З
Дослідження коливань маятника.
Мета. Дослідити залежність періоду коливань нитяного маятника від амплітуди коливань, маси кульок і довжини маятника.
Обладнання: набір з трьох кульок різної маси на нитках; секундомір або годинник; лінійка з міліметровими поділками або мірна стрічка; штатив з лапкою.

Виконання роботи:
1.    Підвісьте до штатива одну кульку на нитці якомога більшої довжини. Відведіть кульку від положення рівноваги на невелику відстань і відпустіть. Виміряйте час 10 повних коливань і визначте їх період.
Повторіть дослід ще два рази, відводячи кульку на інші відстані (але невеликі) від положення рівноваги.

Порівняйте значення одержаних періодів коливань і зробіть висновок.

  1. Виконайте три досліди з маятниками, що мають однакову довжини підвісів, але різні маси важків. Виміряйте час 10 повних коливань і визначте їхні періоди. Результати вимірювань запишіть у зошит. Зробіть висновки.
     3. Виготовте маятник з найбільшою довжиною нитки. Визначте час 10 повних коливань і знайдіть їхній період.
    Зробіть довжину маятника удвічі меншою і знову знайдіть період його коливань.
    Ще раз зменшіть довжину маятника удвічі (порівняно з початковою довжиною в 4 рази) і знову знайдіть період коливань.
    Порівняйте періоди коливань за різних довжин маятника і зробіть висновки.

ІІІ. Підсумок уроку.

Домашнє завдання. §6, впр.6 №3,4,5.6.