Раздаточный материал к физическому практикуму «Измерение жесткости пружины»
план-конспект занятия по физике (10 класс)

Тема. Раздаточный материал к физическому практикуму «Измерение жесткости пружины».

 Цель урока:

    Проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить     коэффициент жесткости этой пружины, рассчитать погрешность измерения величины.  

Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, винтовая  пружина, набор грузиков известной массы (по 100 г, погрешность Δm = 0,002 кг), линейка с миллиметровыми делениями.

Порядок выполнения работы

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и крючком см. рис.).

2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение |х| пружины.

По результатам измерений заполните таблицу:

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины kcp.

Вычисление погрешностей прямых  измерений.

Вариант 1. Расчет случайной погрешности.

1. Вычислите жесткость пружины в каждом из опытов:  k= ,  

2. kср= (k1+k2+k3+k4)/4    ∆k =Ιk – k срΙ,    ∆kср= (∆k1+∆k2+∆k3+∆k4)/4

Результаты занести в таблицу.

3. Вычислить относительную погрешность ε= ∆kср/kср · 100%

4. Заполните таблицу:

5. Запишите ответ в виде : k= kср ±∆kср, ε=…%, подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

Вариант 2. Расчет инструментальной погрешности.

1. k=mg/х   Для вычисления относительной погрешности используем формулу 1 стр. 344 учебника. ε=∆А/А+∆В/В+∆С/С = εm+εg+εx.

 ∆m =0,01•10-3 кг; ∆g=0,2 кг· м/с·с;  ∆x =1 мм        

2. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение kср (из опыта с одним грузом). ε= εm+εg+εx= ∆m/m+ ∆g/g+∆x/x

3. Найдите ∆kср,= kср•, ε

4. Заполните таблицу:

5. Запишите ответ в виде : k= kср ±∆kср, =…%,подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

Вариант 3. Расчет методом оценки погрешности косвенных измерений

1. Для вычисления погрешности следует использовать опыт, который мы получили во время проведения опыта № 4, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерений. Вычислите пределы Fmin и Fmax, в которых находится истинное значение F, считая, что Fmin = F - ΔF, Fmax = F + ΔF.

2.  Примите ΔF = 4Δm·g, где Δm - погрешность во время изготовления грузиков (для оценки можно считать, что Δm = 0,005 кг):

xmin= x-∆x   xmax= x+∆x , где Δх = 0,5 мм.

3. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, вычислите:

kmax = Fmax/xmin  kmin=Fmin/xmax

4. Вычислите среднее значение kcp и абсолютную погрешность измерения Δk по формулам:

kср=(kmax+kmin)/2  Δk=(kmax-kmin)/2

5. Вычислите относительную погрешность измерений:

ε= ∆kср/kср · 100%

6. Заполните таблицу:

7. Запишите в тетради для лабораторных работ результат в виде k = kcp ± Δk,   ε = …%

подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

Запишите в тетради для лабораторных вывод по проделанной работе.

Попробуйте  составить синквейн о понятии «урок - практикум», «деформация». Синквейн (в переводе с франц.– пять строк): Первая строка – одно существительное (суть, название темы);
Вторая строка – описание свойств-признаков темы в двух словах (двумя прилагательными);
Третья строка – описание действия (функций) в рамках темы тремя глаголами;
Четвертая строка – фраза (словосочетание) из четырех слов,  показывающая отношение к теме;
Пятая строка – синоним из одного слова (существительное),  который повторяет суть темы  (к первому существительному).