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Laborarbeit 3 Untersuchung der Abhängigkeit der Schwingungsdauer. Laborarbeit "Untersuchung der Schwingungen eines mathematischen Pendels" (Eryutkin E. S.)

Diese Lektion ist dem Thema „Laborarbeit „Untersuchung der Abhängigkeit der Periode und Frequenz freier Schwingungen eines mathematischen Pendels von seiner Länge““ gewidmet. In dieser praktischen Lektion wird der zuvor erlernte Stoff gefestigt. In dieser Laborarbeit führen Sie gemeinsam mit Ihrem Lehrer eine interessante Studie durch und finden heraus, wie die Periode und Frequenz freier Schwingungen eines Fadenpendels von seiner Länge abhängen.

Ein weiterer Teil des Labs besteht darin, die Beziehung besser zu definieren Schwingungsdauer und die Länge des Fadenpendels. Diese Abhängigkeit muss mathematisch ermittelt werden. Ziel der Zusatzaufgabe ist es, den mathematischen Zusammenhang zwischen der Periode und der Länge des Pendels aufzudecken. Wie kann ich das machen? Wir müssen die Beziehung berücksichtigen Schwingungsperioden Pendel und das Verhältnis der Pendellängen. Schauen wir uns die Tabelle an, die wir verwenden, und besprechen die Werte, die wir dort eingeben werden.

Im ersten Teil betrachten wir das Verhältnis der Periode aus dem zweiten Experiment, als die Länge des Pendels 20 cm betrug, und suchen das Verhältnis zur Periode, das wir bei einer Länge des Pendels von 5 cm erhalten haben. Wir werden das Verhältnis der Längen selbst in der unteren Zeile betrachten. Also in der oberen Zeile das Verhältnis der Perioden, in der unteren Zeile das Verhältnis der Pendellängen. Wir werden alle notwendigen Daten aus der vorherigen Tabelle entnehmen. Beachten Sie, dass sich diese Berechnungen in einigen Fällen als ungefähr herausstellen, dies hängt jedoch von der Reinheit des Experiments ab. Wenn wir uns der ersten Zeile zuwenden, werden wir sehen, dass in allen Experimenten das Verhältnis der Perioden sein wird:

Betrachten Sie als nächstes das Verhältnis der Pendellängen. Bitte beachten Sie: Im ersten Fall ist dieses Verhältnis gleich 4, d.h. Im zweiten Fall - 9. Im dritten Fall - 16. Sie können sofort sehen, wie diese Größen in Beziehung stehen. Schauen Sie: Im ersten Fall haben wir 2 und 4. Im anderen Fall haben wir 3 und 9 und so weiter.

Wir schließen daraus, dass die Periode proportional zur Quadratwurzel der Länge des Pendels ist. Diese Abhängigkeit können wir zukünftig nutzen, um solche Schwankungen zu analysieren:

Daraus folgt, dass wir den Punkt schreiben können als .

Mit anderen Worten, wenn wir die Länge des Pendels um das 4-fache erhöhen, erhöht sich die Periode um das 2-fache. Wenn wir die Länge des Pendels um das Dreifache erhöhen, erhöht sich die Periode um den Faktor 1. usw. Das ist das Ergebnis der Laborarbeit.

Referenzliste

Aksenovich L.A. Physik in der High School: Theorie. Aufgaben. Tests: Lehrbuch. Zulage für Einrichtungen, die allgemeine. Umgebungen, Bildung / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino. Ed. KS Farino. - Minsk.: Adukatsia i vykhavanne, 2004.
Physik: Mechanik. Klasse 10: Lehrbuch. für Vertiefungsstudium Physik / M.M. Balaschow, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky und andere Ed. G. Ya. Myakishev. - M.: Trappe, 2002. - 496 S.
Grundlehrbuch der Physik. Ed. GS Landsberg. T. 3. - M., 1974.

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Internetportal "physics.ru" ()
Internetportal "fizmat.by" ()

Hausaufgaben

Was ist ein mathematisches Pendel? Schreiben Sie die Formel für die Periodendauer eines solchen Pendels auf.
Ein mathematisches Pendel hat eine Periode von 10 s und das andere eine Periode von 6 s. Bestimmen Sie die Schwingungsperiode des dritten mathematischen Pendels, dessen Länge gleich der Differenz zwischen den Längen der angegebenen Pendel ist.
Die Länge des mathematischen Pendels beträgt 25 cm. Bestimmen Sie die Periode und Frequenz seiner Schwingungen auf der Erde.

__________________________ _________________.

Name, Vorname Datum

Labor Nr. 3

„Untersuchung der Abhängigkeit von Periode und Frequenz freier Schwingungen des Pendels
von der Länge seines Fadens ... und nicht nur von ihm "

Öffnen Sie die Geheimnisse des Pendels!

Zweck: 1. Zu verstehen und experimentell zu verifizieren, was die Periode kleiner Schwingungen des Pendels bestimmt.

Überprüfen Sie dazu:

Hängt die Schwingungsdauer eines Pendels von der Masse des Bobs ab? Hängt die Schwingungsdauer eines Pendels von der Geschwindigkeit des ersten Stoßes ab? Hängt die Schwingungsdauer eines Pendels von der Länge der Saite ab?

Vorläufige Annahmen, die getestet werden sollen, werden Hypothesen genannt.

Geräte: Lineal, Maßband, Faden, Stoppuhr.

Zubehör: Stativ, Kupplung, Stange, Gewichte - Muttern, Gewinde am Shuttle.

Messobjekte: die Zeit mehrerer vollständiger Schwingungen des Pendels (10 oder 20).

Bestimmen Sie den Teilungswert und die Messgrenze von Instrumenten. Aufschreiben.
Die Reihenfolge der Arbeit: Hängt die Schwingungsdauer des Pendels von der Masse des Gewichtes ab?

Stellen Sie die Hülse und die horizontale Stange in einem Stativ in einer Höhe von 50 - 60 cm von der Tischoberfläche auf (oder verwenden Sie andere Geräte). Binden Sie eine Mutter an das Ende des Fadens. Machen Sie am anderen Ende des Fadens eine Schlaufe, für die Sie den Faden bequem aufhängen und entfernen können. Messen Sie die Zeit, die das Pendel für 10 oder 20 vollständige Schwingungen benötigt, und berechnen Sie die Zeit für eine vollständige Schwingung. Tragen Sie die Messergebnisse in Tabelle 1 ein. Hängen Sie eine weitere Mutter auf. Messungen wiederholen. Wiederholen Sie die Messungen mit drei Muttern. Machen Sie eine Schlussfolgerung.

Tabelle 1. Abhängigkeit der Schwingungsdauer des Pendels von der Masse des Gewichtstücks

Gewindelänge _______________. cm

Hängt die Schwingungsdauer eines Pendels von der Geschwindigkeit des ersten Stoßes ab?

Drücken Sie das Gewicht zunächst leicht. Messen Sie die Schwingungsdauer Drücken Sie das Gewicht des Pendels etwas fester. Aufmerksamkeit! Die Schwingungen des Pendels müssen klein bleiben. (im kleinen Maßstab). Messen Sie die Schwingungsdauer. Drücken Sie das Pendel noch stärker. Messen Sie die Schwingungsdauer erneut. Tragen Sie die Messergebnisse in Tabelle 1 ein.

Tabelle 2. Abhängigkeit der Schwingungsdauer des Pendels von der Geschwindigkeit des Anfangsstoßes Fadenlänge ______________. cm

Hängt die Schwingungsdauer eines Pendels von der Länge der Saite ab?

Messen Sie die Schwingungsdauer des Fadens bei vier bis fünf verschiedenen Fadenlängen. Tragen Sie die Messergebnisse in Tabelle 3 ein. Tabelle 2. Abhängigkeit der Schwingungsdauer des Pendels von der Fadenlänge

Anzahl der Erfahrung, Anzahl der Nüsse.

Fadenlänge l, cm

Anzahl der Schwingungen

Wir schließen daraus, dass die Periode proportional zur Quadratwurzel der Länge des Pendels ist. Diese Abhängigkeit können wir zukünftig nutzen, um solche Schwankungen zu analysieren:

Daraus folgt, dass wir den Punkt schreiben können als .

Referenzliste

Aksenovich L.A. Physik in der High School: Theorie. Aufgaben. Tests: Lehrbuch. Zulage für Einrichtungen, die allgemeine. Umgebungen, Bildung / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino. Ed. KS Farino. - Minsk.: Adukatsia i vykhavanne, 2004.
Physik: Mechanik. Klasse 10: Lehrbuch. für Vertiefungsstudium Physik / M.M. Balaschow, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky und andere Ed. G. Ya. Myakishev. - M.: Trappe, 2002. - 496 S.
Grundlehrbuch der Physik. Ed. GS Landsberg. T. 3. - M., 1974.

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Hausaufgaben

Was ist ein mathematisches Pendel? Schreiben Sie die Formel für die Periodendauer eines solchen Pendels auf.
Ein mathematisches Pendel hat eine Periode von 10 s und das andere eine Periode von 6 s. Bestimmen Sie die Schwingungsperiode des dritten mathematischen Pendels, dessen Länge gleich der Differenz zwischen den Längen der angegebenen Pendel ist.
Die Länge des mathematischen Pendels beträgt 25 cm. Bestimmen Sie die Periode und Frequenz seiner Schwingungen auf der Erde.

Unterrichtsthema: „Laborarbeit Nr. 3“ Untersuchung der Abhängigkeit der Periode und Frequenz freier Schwingungen eines Fadenpendels von seiner Länge.
Zweck: Herauszufinden, wie die Periode und Frequenz der Schwingungen eines Pendels von seiner Länge abhängen
Lehrreich:
Das Wissen der Schüler über die Beziehung zwischen den Eigenschaften der oszillierenden Bewegung festigen
Wiederholen Sie, welche Größen die Schwingbewegung charakterisieren
Lösen Sie Probleme bei der Anwendung dieser Größen
Entwicklung:
Entwicklung von Kompetenzen:
pädagogisch und organisatorisch (Fähigkeit zur gegenseitigen Kontrolle, Selbstkontrolle, Beachtung von Sicherheitsvorkehrungen bei der Arbeit mit Geräten).
Pädagogisch und intellektuell (Fähigkeit zu beweisen, zu verallgemeinern, zu analysieren und Schlussfolgerungen zu ziehen, Phänomene zu erklären, die Hauptsache zu wählen).
Pädagogisch und informativ (Fähigkeit, mit den Texten des Lehrbuchs zu arbeiten).
Pädagogisch und kommunikativ (die Fähigkeit, anderen Schülern und Lehrern zuzuhören, in einer Gruppe zusammenzuarbeiten, ihre Aktivitäten zu planen).
Lehrreich:
1. Spirituelle und moralische Erziehung
Ausrüstung für den Unterricht: Stative, Netbooks, Fäden, Kugeln mit Magneten, Reedsensoren, Haarnadeln, Kupplungen, Stahlbänder mit magnetischem Substrat, Handbücher für Laborarbeiten
Beim Lehrer: Computer, interaktives Whiteboard, Projektor, USB-Kabel

Unterrichtsplan
Selbstbestimmung zur Tätigkeit (Aktualisierung des vorhandenen Wissens über freie Schwingungen eines Fadenpendels).
Pädagogische und kognitive Aktivität (durchführen von Laborarbeiten in Übereinstimmung mit dem Ziel).
Diagnose der Qualität der Umsetzung des Bildungsauftrags (Formulierung des Berichts).
Intellektuelle und transformative Aktivität (Handlungsplanung gemäß der Bildungsaufgabe).
Reflektierende Aktivität (Bewertung des Ergebnisses der Bildungsaktivität).
Während des Unterrichts.
Unterrichtsphasen
Lehrertätigkeit
Studentische Aktivitäten

I Organisationsphase
Etappenziele:
Schüler in Lernaktivitäten einbeziehen;
den Unterrichtsinhalt bestimmen.
Guten Tag. Setzen Sie sich bitte.
FOLIE 1
Ich erinnere Sie an die Sicherheitsvorkehrungen mit der Ausrüstung:
Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, lesen Sie die Beschreibung sorgfältig durch und verstehen Sie den Fortschritt der Implementierung.
Seien Sie aufmerksam, diszipliniert, vorsichtig, befolgen Sie genau die Anweisungen des Lehrers.
Verlassen Sie den Arbeitsplatz nicht ohne Erlaubnis des Lehrers.
Ordnen Sie Werkzeuge, Materialien und Geräte am Arbeitsplatz in der vom Lehrer angegebenen Reihenfolge an.
Bewahren Sie keine Gegenstände am Arbeitsplatz auf, die für die Aufgabe nicht benötigt werden.
Schalten Sie keine Stromquellen ohne die Erlaubnis des Lehrers ein.
Bei einem Notfall oder einer Verschlechterung des Gesundheitszustands die Arbeit sofort einstellen und den Lehrer informieren.
Die Schüler schreiben in Notizbüchern das Thema der Lektion auf

II. Die Phase der Festlegung von Zielen und Zielen des Unterrichts. Wissensaktualisierung
Etappenziele:
kommunikative Interaktion organisieren, während
die eine unverwechselbare Eigenschaft aufgedeckt und fixiert wird
Aufgaben, die Schwierigkeiten bei pädagogischen Aktivitäten verursachten;
einigen Sie sich auf den Zweck und das Thema der Lektion
FOLIE 2
Wie heißt das Labor?
- Was ist der Zweck dieser Arbeit basierend auf dem Titel der Arbeit? (Lassen Sie uns herausfinden, wie die Periode und Frequenz der Schwingungen des Pendels von seiner Länge abhängen)
Schlagen Sie Seite 34 auf und lesen Sie die Arbeit.
- Welche Geräte würden Sie und ich verwenden, wenn wir mit gewöhnlichen Laborgeräten arbeiten würden? (Stative, Fäden, Kugeln, Stoppuhren, Kupplungen)
- Welche Ausrüstung haben wir digital? (Stative, Netbooks, Filamente, Kugeln mit Magneten, Reedsensoren, Stifte, Kupplungen, Stahlbänder mit Magnetrücken)
FOLIE 3
- Nennen Sie Beispiele für oszillierende Bewegung (Swing etc.)
- Wiederholen wir die physikalischen Größen, deren Beziehung überprüft werden muss. Definieren Sie die Schwingungsdauer. (Die Zeit, die für eine vollständige Schwingung benötigt wird)
Wie wird es bezeichnet? (T)
In welchen Einheiten kann die Schwingungsdauer gemessen werden? (Sek., Stunden, Min.)
Was ist die Schwingungsfrequenz? (Anzahl Schwingungen pro Zeiteinheit)
Wie hängt es mit der Zeit zusammen? (Umkehrperiode, nu(v) = 1/T)
Wie kann man die Schwingungsdauer berechnen, wenn man die Anzahl der Schwingungen und die Zeit dieser Schwingungen kennt? (Teilen Sie die Zeit durch die Anzahl der Schwingungen)

Fragen beantworten

III. Die Phase des Erlernens neuer Kenntnisse und Tätigkeitsmethoden.
Etappenziele:
organisieren kommunikative Interaktion aufzubauen
eine neue Wirkungsweise, die die Ursache des Identifizierten beseitigt
Schwierigkeiten;
eine neue Wirkungsweise in einem Zeichen fixieren, verbal
Form und mit Hilfe eines Standards.
Während wir die Ausrüstung nicht berühren. Nachdem Sie die Installation gemäß der Beschreibung im Buch oder dem Beispiel auf meinem Schreibtisch zusammengebaut haben, schalten Sie die Netbooks ein und starten Sie das Praktikumsprogramm auf dem Desktop (ich zeige). Wenn das Programm einen blauen Bildschirm hat, dann rufen Sie mich an. Wählen Sie "Mechanik" - Arbeit 1.10
Zeigt die wichtigsten Schaltflächen
Beginnen Sie mit dem Labor.
Nachdem alle Schüler die Arbeit abgeschlossen haben, zeige ich ein Beispiel für ein Berichtsdesign. Und ich schlage vor, nach der Registrierung neue Messungen durchzuführen, ohne das Programm mit einem weiteren langen Thread zu schließen. Und notieren Sie in der Ausgabe T theor, T praktisch und Frequenz, um zusammenzufassen.
Die Studierenden schreiben einen eigenen Bericht über die geleistete Arbeit, fassen die Ergebnisse der Studie zusammen. Benotung

Machen Sie sich Notizen, hören Sie aufmerksam zu, stellen Sie Fragen

V. Phase der Fixierung von neuem Material
Zweck der Bühne:
Testen Sie Ihre Fähigkeit, neue Lerninhalte anzuwenden
unter typischen Bedingungen basierend auf einem Vergleich Ihrer Entscheidung
mit einem Standard zur Selbstprüfung.
FOLIE 4
Das Pendel machte 180 Schwingungen in 72 s. Bestimmen Sie die Periode und Frequenz der Schwingung.
Gegeben: Formel: Lösung:
N=180 T= 13 ZITAT 1415 T=13 ZITAT 1415 =0,4s
t=72s
=13 ZITAT 1415
= 13ZITAT 1415=2,5Hz
T-?
·-?
FOLIE 5
In der St. Isaaks-Kathedrale in St. Petersburg befand sich ein Pendel mit einer Aufhängungslänge von 98 m. Wie groß ist die Periode seiner Schwingungen? Wie viele Schwingungen macht es in 1 Minute?
T = 2
13 ZITAT 1415
T \u003d 2 * 3,14 * Wurzel (98 / 9,8) \u003d 19,86 Sekunden

60 Sek. / 19,86 = 3 Schwingungen pro Minute
FOLIE 6
1) Eine an einem Faden aufgehängte Last macht kleine Schwingungen. Geben Sie für ungedämpfte Schwingungen alle richtigen Aussagen an:
A. Je länger der Faden, desto kürzer die Schwingungsdauer.
B. Die Schwingungsfrequenz hängt von der Masse der Last ab.
V.Gruz passiert in regelmäßigen Abständen die Gleichgewichtslage.
T = 2
13 ZITAT 1415
2) Wie lang ist ein mathematisches Pendel (in cm), wenn die Schwingungsdauer 2 s beträgt?
13 ZITAT 1415= T / 2
·
l/g = (T / 2
)^2
l= (T / 2
)^2 * g
l = (2 / 2*3,14) ^2 * 9,8
l = 0,99 m
FOLIE 7
3) Wie oft und wie ändert sich die Schwingungsdauer des Pendels, wenn seine Länge um das 4-fache verkürzt wird?
verringert sich um 2.
4) Haben Sie die Länge des Pendels erhöht oder verringert, wenn die Frequenz seiner Schwingungen zuerst 3 Hz und dann 6 Hz betrug?
Die Periode hat sich verringert. Gewinde reduziert

VI. Reflexion.
Etappenziele:
um die in der Lektion gelernten neuen Inhalte zu korrigieren;
eigene Aktivitäten im Unterricht einschätzen;
danken Sie den Klassenkameraden, die geholfen haben, das Ergebnis des Unterrichts zu erhalten;
ungelöste Schwierigkeiten als Richtung für zukünftige Lernaktivitäten festlegen;
Was ist passiert? Was hat nicht funktioniert?
Was hat die Schwierigkeit verursacht? Worauf sollten Sie zuerst achten?
Wie bewerten Sie Ihre Arbeit im Unterricht insgesamt?
FOLIE 8

Wenn Sie gehen, zeichnen Sie bitte Ihr Pendel an die Tafel. Wenn er nicht zögert und in einer Position des Gleichgewichts bleibt, hat Ihnen die Lektion nicht gefallen. Wenn es um 180 Grad abweicht, dann hat es mir sehr gut gefallen. Dementsprechend können Sie den Winkel ändern.
Schülerantworten optional

Für fortgeschrittene Klassen

Sie können einen der Schüler an den Lehrertisch rufen, um ein Experiment mit einem Demonstrationsstativ und einer an einem Faden aufgehängten Kugel durchzuführen. Die Schüler können laut (im Chor) die Schwingungen eines mathematischen Pendels zählen und 2-3 Personen messen die Zeit mit Stoppuhren auf Mobiltelefonen. Berechnen Sie dann die Schwingungsdauer des Pendels. Ändern Sie die Länge des Pendels und wiederholen Sie den Vorgang.
Auf diese Weise können Sie die Art der Aktivität der Schüler ändern und sich davon überzeugen, dass die Abhängigkeit T \u003d 2
13 ZITAT 1415 richtig

Abbildung 4 – Überschrift 315

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