ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ
С использованием цифровой лаборатории Pasco
Для 11 класса
«Изучение колебаний пружинного маятника»
Подготовила: учитель физики МКОУ Губаревской СОШ Семилукского района
Горбунова Ирина Вячеславовна
Цель: изучение простого гармонического колебания на примере пружинного маятника.
Задачи:
- определить коэффициент жесткости пружины путем измерения удлинения пружины для каждого из трех разных масс;
- определить связь между положением и временем, вектором скорости и временем, ускорением и временем движущейся массы;
- определить связь между периодом колебаний, коэффициентом жесткости и колеблющейся массой.
Планируемые результаты
Личностные: развитие способности к познавательной деятельности, становление смыслообразующей функции изучения механики и интереса к учению.
Метапредметные:
• Познавательные:
– обобщение и систематизация знаний по теме «Гармонические колебания»; – умение строить и работать с образцами физических моделей.
• Регулятивные:
– умение преобразовывать практическую задачу в теоретическую;
– освоение навыков планировать собственную экспериментальную деятельность при личных наблюдениях и при постановке физических экспериментов;
– освоение использования цифровых датчиков силы и движения.
• Коммуникативные:
– формирование умения слаженно работать в паре при измерении физических величин.
Предметные: формирование базовых представлений о гармонических колебаниях, определение опытным путем коэффициентов жесткости пружин.
Обзор заданий
Обучающиеся исследуют гармоническое колебание:
¨ Используя датчик силы и метровую линейку для определения коэффициента жесткости пружины
¨ Использование датчика движения и датчика силы, чтобы измерить и записать данные силы от времени, положения от времени, скорости от времени, и ускорения от времени для вертикально колеблющейся массы
¨ Сравнение графиков силы от времени, положения от времени, скорости от времени, и ускорения от времени, чтобы пронаблюдать связь между этими четырьмя измерениями
¨ Анализ графика положения от времени, чтобы определить, какие параметры влияют на движение колеблющегося тела.
Материалы и оборудование
Для каждого обучающегося или группы:
¨ Система сбора данных
¨ Прямоугольный зажим
¨ Датчик силы
¨ Короткий стержень
¨ Датчик движения
¨ Веревка
¨ Метровая линейка
¨ Различные массы (как минимум 3)
¨ Штатив
¨ Весы
Понятия, с которыми обучающиеся должны быть предварительно знакомы:
¨ Линейное положение, вектор скорости, и ускорение
¨ Сила
¨ Определение коэффициента жесткости пружины k, измеряя силу и удлинение пружины.
Техника безопасности
1. Предупредить обучающихся о бережном обращении с датчиком, компьютером, элементами установки.
2. Напомнить технику безопасности при работе с электрическими приборами.
3. Напомнить обучающимся о необходимости проявлять осторожность и аккуратность при выполнении опыта.
Выполнение лабораторной работы
Часть 1 – Определение коэффициента жесткости пружины Установка
1. Начните новый эксперимент в системе сбора данных.
2. Подключите датчик силы к системе сбора данных.
3. Прикрепите датчик силы к штативу, используя короткий стержень и прямоугольный зажим.
4. Подвесьте пружину на крючок датчика силы.
5. Нажмите кнопку "нуль" на датчике силы.
6. Переключите систему сбора данных в ручной режим ввода данных. Назовите данные, вводимые вручную, «Удлинение» (х) и внесите единицу измерения «метр» (м).
7. Поставьте метровую линейку возле пружины. Убедитесь, что шкала ориентирована таким образом, чтобы значения увеличивались по направлению вниз.
8. Подвесьте самую легкую массу, которую вы выбрали для этого задания, на конец пружины и дайте ей прийти в положение равновесия. Сбор данных
9. Начните запись набора данных, снятых вручную.
10. Начиная с первой массы, снимите показания силы для каждого значения, введенного пользователем в метрах (меняя массы между каждым снятым значением).
11. Когда вы получите значения силы и удлинения для каждой массы, остановите сбор данных.
Анализ данных
12. Отобразите удлинение на оси X графика и Силу на оси Y.
13. Найдите наклон наиболее подходящей линии для ваших данных Силы от Удлинения. Наклон этой линии является коэффициентом жесткости пружины k. Запишите это значение в раздел «Анализ данных».