Інформація для вчителя
Застосування
Схема досліду з графічного дослідження пластинчастої пружини
Між коливаннями пластинчастої пружини і коливаннями нитяного маятника є певна аналогія.
Період коливань у пластинчастої пружини теж значною мірою залежить від її довжини і так само дорівнює оберненій величині частоти коливань.
А частота дорівнює частці власної колової частоти і .
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Добре, якщо учні вже розглядали нитяний маятник - так званий математичний маятник - і зрозуміли, як він працює.
Принцип
Період коливань пластинчастої пружини значною мірою залежить від довжини пружини і від маси , якою її навантажують. Маємо:
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають засвоїти, що період коливання можна визначити не лише секундоміром, а й за графічним записом коливань.
Завдання
Учні мають записати коливання пластинчастої пружини за різних мас і довжин маятника на аркуші креслярського паперу і за цим графічним записом визначити відповідний період коливань.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Зауваження:
- Оскільки папір треба протягувати під маятником, що коливається, і водночас вимірювати витрачений на це час, дослід завжди мають виконувати двоє учнів разом.
- Для третього вимірювання вибрано коливання, яке ручним секундоміром виміряти вже не можна, зате за записом залежності шляху від часу воно добре опрацьовується.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учня
Мотивація
Трамплін
Як ти знаєш, трампліни у стрибках у воду підсилюють поштовх при відштовхуванні й дають змогу стрибнути вище і швидше обертатися.
Пластинчасті пружини застосовують і в багатьох інших місцях. Наприклад, у ходовій частині потягів - щоб пасажирам було комфортніше їхати.
У цьому досліді ти дослідиш коливання пластинчастої пружини за допомогою графічного запису.
Завдання
Запиши коливання пластинчастої пружини за різних мас і довжин маятника на аркуші креслярського паперу.
За цим графічним записом визнач відповідний період коливань .
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., з різьбою, l = 600 мм, d = 10 мм | 02035-00 | 1 | 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 4 | Утримувальний болт | 03949-00 | 1 | 5 | Пластинчаста пружина, 300 × 15 × 0,5 мм | 02228-00 | 1 | 6 | Насадка з писачем для пластинчастої пружини | 02228-05 | 1 | 7 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 10 г, конструкція PHY | 02205-01 | 2 | 8 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 1 | 9 | Рулетка, l=2 м | 09936-00 | 1 | 10 | Секундомір, цифровий, 24 години, 1/ 100 с та 1 с | 24025-00 | 1 |
|---|
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Фломастер | 1 |
| 2 | Білий папір | A4 |
Складання (1/2)
Згвинти між собою розбірний штативний стрижень 600 мм.
З'єднай обидві половини штативної основи цим стрижнем (600 мм) і зафіксуй важелі.
Затисни на штативному стрижні подвійну муфту.
Згвинчування штативного стрижня
З'єднання половин штативної основи
Кріплення подвійної муфти
Складання (2/2)
Налаштування відстані і встановлення писака
Відстань між половинами штативної основи налаштуй так, щоб аркуш паперу добре проходив між ними й не затискався.
Закріпи насадку на пластинчастій пружині й затисни пружину разом із насадкою в подвійній муфті.
Встав фломастер в отвір насадки. Він не має сидіти надто вільно, але має лишатися рухомим. За потреби обмотай фломастер смужкою паперу чи клейкої стрічки, щоб він тримався надійніше.
Виконання (1/4)
Схема досліду з графічного дослідження пластинчастої пружини
- Спершу потренуйся записувати!
- Закріпи утримувальний болт на насадці пластинчастої пружини. (Щоб збільшити масу маятника, можеш класти на болт прорізні тягарці.)
- Відхили пружину і відпусти, щоб вона коливалася.
- Якомога рівномірніше протягни папір ззаду наперед під пружиною, що коливається. Простеж, щоб слід від писака був рівномірний.
Виконання (2/4)
Схема досліду з графічного дослідження пластинчастої пружини
- За потреби трохи підправ положення пластинчастої пружини в затиску.
- Водночас виміряй час , потрібний, щоб повністю протягнути папір під писаком.
- Опрацювання буде легшим, якщо перед початком запису ти позначиш на папері положення писака і аж тоді даси пружині коливатися.
- Повторюй вправу, доки повністю не опануєш графічний запис.
Виконання (3/4)
Схема досліду з графічного дослідження пластинчастої пружини
- Встанови довжину маятника з пластинчастої пружини і навантаж маятник додатковою масою у (поклади на утримувальний болт прорізні тягарці).
- Приведи маятник у коливання і запиши їх так, як тренувався. Водночас виміряй час , потрібний, щоб протягнути папір під пластинчастою пружиною.
- Повтори вимірювання / запис.
- Для обох проходів запиши виміряний час у таблицю 1 у протоколі.
Виконання (4/4)
Схема досліду з графічного дослідження пластинчастої пружини
- Навантаж маятник додатковою масою загалом і повтори дослід двічі.
- Укороти довжину маятника до і зменш додаткову масу знову до . Виконай дослід ще двічі.
- Для всіх проходів знову запиши загальну тривалість вимірювання у таблицю 1 у протоколі.
Протокол
Вказівки
Вказівки до таблиці 1
Запиши свої виміряні значення в таблицю.
Маса насадки пластинчастої пружини разом з утримувальним болтом: .
- Визнач масштаб осі часу для кожного зі своїх записів: запиши шлях і тривалість у таблицю 1 на сторінці результатів.
- Обчисли час (масштабний коефіцієнт) для відрізка .
- Визнач за записаними графіками період коливань : для цього знайди довжину одного коливання, усереднивши по кількох записаних коливаннях. Потім за і масштабним коефіцієнтом обчисли період коливань .
- Запиши одержані значення в таблицю 1 на сторінці результатів.
Приклад результату вимірювання
Таблиця 1
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: m [г]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: t [с]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: x [см]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: t_1 [с]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: a [см]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: T [с]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: m [г]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: t [с]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: x [см]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: t_1 [с]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: a [см]:
l = 28 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: T [с]:
28
20
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 1: m [г]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 1: t [с]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 1: x [см]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 1: t_1 [с]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 1: a [см]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 1: T [с]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 2: m [г]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 2: t [с]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 2: x [см]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 2: t_1 [с]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 2: a [см]:
l = 28 см, m_z = 60 г, Вимірювання 2: T [с]:
28
60
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: m [г]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: t [с]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: x [см]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: t_1 [с]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: a [см]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 1: T [с]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: m [г]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: t [с]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: x [см]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: t_1 [с]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: a [см]:
l = 14 см, m_z = 20 г, Вимірювання 2: T [с]:
14
20
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання