Лабораторная работа "Изучение колебаний математического маятника" с использованием цифровой лаборатории Releon
методическая разработка по физике (9 класс)

Лабораторная работа «Изучение колебаний математического маятника»

Цель работы – изучить нитяной маятник и определить период его колебаний с использованием цифровой лаборатории Releon.

Приборы и материалы: штатив, нерастяжимая нить, ноутбук, цифровая лаборатория Releon с датчиком ускорения (акселерометр), тело (деревянный брусок), измерительная лента (линейка), секундомер, калькулятор.

Основные сведения.

Колебания — это периодически повторяющийся во времени процесс. Если колебательная система (иначе иногда называют осциллятором) идеальна, т. е. в ней не происходит диссипация энергии, то колебания не затухают. В реальных колебательных системах колебания не будут затухать только в том случае, если рассеянная в процессе колебания энергия системы пополняется за счет внешнего источника. Это автоколебания или вынужденные колебания. Гармоническими называют колебания, которые описываются периодическими функциями синус или косинус.

Количественно колебания характеризуются следующими параметрами.

Период колебаний Т — время, за которое совершается одно полное колебание.

Частота колебаний ν — число полных колебаний за единицу времени.

Амплитуда А — это наибольшее значение периодически изменяющегося параметра колебательной системы.

Круговая или циклическая частота Ꙍ — это величина, связанная с линейной частотой v соотношением

Математическим маятником называется тело на невесомой нерастяжимой нити, совершающее колебания. Важной особенностью математического маятника является то, что размеры тела на нити пренебрежимо малы по сравнению с длиной нити.  Период колебаний математического маятника равен:     ,    где L — длина нити маятника; π=3,14, g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Указания к работе:

1. Прикрепите мультидатчик к грузу на нити и прикрепите к штативу.
2. Запустите программу «ReleonLite» Физика, после открытия окна программы выберите «Рабочий стол», вкладку Bluetooth, далее нажимаете на поиск. Когда появляется «Физика-5 904-775», нажимаем на кнопку «отключен» для подключения цифрового датчика, в появившемся снизу окне отключаем все датчики кроме «Датчика ускорения. Ось Х».
3. Отклоняем датчик с грузом под углом и отпускаем. Затем нажимаем на «ПУСК» в программе.
4. Отсчитываем 10 колебаний, и останавливаем регистрацию данных (нажимаем на кнопку «ПАУЗА»), после чего нажимаем на кнопку «Таблица». В появившемся окне выбираем примерное среднее значение ускорения, записываем в таблицу для расчета периода маятника.
5. Используя данные Таблицы, рассчитайте период математического маятника:

Справочная информация:

L — длина нити маятника;

π=3,14;

g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

6. Запишите результаты измерений.

Вывод. В ходе выполнения лабораторной работы научились определять период колебаний математического маятника с помощью цифровой лаборатории по физике «Releon».

В заключении:

Преимущества использования цифровой лаборатории на уроках физики:

1. датчики просты в подключении и использовании;
2. экономия времени на уроке за счет быстрого запуска измерений;
3. при выполнении работ происходит неизбежное ознакомление учащихся с современными методами регистрации физических величин  и  освоение информационных технологий;
4. повышение самостоятельности обучающихся и мотивация на изучение предмета.

Учебный эксперимент выполняет важную функцию в формировании естественно-научной грамотности обучающихся:

1. умение давать научное объяснение процессам и явлениям природы;

2. умение применять научные методы исследования для анализа учебной или реальной ситуации, навыки интерпретации данных, полученных в ходе выполнения лабораторной работы или исследовательского задания;

3. умение формулировать выводы на основе анализа полученных результатов.