«Изучение зависимостей колебаний нитяного маятника», 11 класс (профиль)
рабочие листы по физике (11 класс)

1. Установите длину нити  согласно таблице 1.
2. Отклоните груз на небольшой угол, отпустите без толчка.
3. Запустите секундомер в чётко воспроизводимый момент (например, при прохождении грузом положения равновесия или при максимальном отклонении — важно сохранять единообразие во всех опытах).
4. Отсчитайте N=20полных колебаний. Одно полное колебание — груз вернулся в исходную точку и движется в том же направлении.
5. Зафиксируйте общее время t для 20 колебаний.
6. Проведите не менее трёх измерений времени для каждой длины нити, чтобы уменьшить влияние случайных погрешностей, и найдите среднее арифметическое значение времени.
7. Определите амплитуду xm​ как горизонтальную проекцию максимального отклонения — расстояние от точки 0 (положение равновесия) до точки 1 или 2 (крайнее отклонение) вдоль оси колебаний (см. рис. 1). Значение запишите в метрах.
8. Выполните необходимые расчёты по формулам, а результаты внесите в таблицу

                                             Рис.1

Параметр

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Опыт 4

Опыт 5

Опыт 6

Опыт 7

Опыт 8

Способ определения / формула

Длина нити,  ,см

100

90

80

50

40

20

10

5

Измерить линейкой

Длина нити  , м

Перевести:1м=100см

Теоретическое значение периода колебаний (по формуле Гюйгенса)  Tтеор,

Рассчитать по формуле:

Количество колебаний, N

Задано: N =20

Общее время N-колебаний        t,с

Измерить секундомером

Амплитуда колебаний,

           xm,​ м

Измерить линейкой

Период колебаний (практическое значение)

       Tпр,    с

Рассчитать по формуле:

Частота колебаний 

             , Гц

Рассчитать по формуле:

Циклическая (круговая) частота

Рассчитать по формуле:  (значение числа π не подставлять!)

Ускорение свободного падения

Рассчитать по формуле:

Для нескольких пар опытов вычислите:

• отношение длин
• отношение теоретических периодов
• отношение практических периодов 

Результаты запишите в таблицу 2.

Используйте пары опытов: (2 и 7), (3 и 6), (5 и 7) -  в них отношения длин дают целые числа; дополнительно проверьте пары (1 и 4), (3 и 5) – в них отношение длин дают известные корни.

Сравните отношение практических периодов  с отношением теоретических периодов  .Если их расхождение не превышает 5–10 %, это подтверждает справедливость формулы Гюйгенса. При больших отклонениях кратко укажите возможные причины (например, неточность отсчёта времени, трение, превышение малых углов, нестабильность крепления).

Отношения длин маятников в двух опытах

Отношения периодов колебаний маятников в двух опытах

Причины заметных расхождений, возможные источники погрешности:

Теоретическое значение

Практическое значение

опыт 2 и опыт 7

опыт 3 и опыт 6

опыт 5 и опыт 7

опыт 1 и опыт 4

опыт 3 и опыт 5

• амплитуду колебаний     -    данные взять из таблицы 1

• уравнение смещения

• амплитудное значения скорости

• уравнение скорости

т.к.

• амплитудное значение ускорения:

• уравнение ускорения

т.к.

№ опыта

Амплитуда колебаний

Уравнение смещения

Уравнение

 скорости

Амплитуда скорости

Уравнение ускорения

Амплитуда ускорения

Амплитуда

 силы

Уравнение

силы

Вывод (опишите все закономерности, которые обнаружили, выполняя работу)

Какие трудности испытывали в работе, в чём необходима помощь учителя (по желанию):