Конспект урока лабораторная работа измерение жесткости пружины

Обновлено: 16.05.2024

Материалы: 1) штатив с муфтами и лапкой; 2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы:

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

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 kср.

Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

Цель урока: проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины, рассчитать погрешность измерения величины.

Задачи урока:

образовательные: умение обрабатывать и объяснять результаты измерений и делать выводы Закрепление экспериментальных умений и навыков
воспитательные: вовлечение учащихся в активную практическую деятельность, совершенствование навыки общения.
развивающие: владение основными приемами, используемыми в физике – измерение, эксперимент

Тип урока: урок обучения умениям и навыкам

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

Ход работы

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

Что такое деформация?
Сформулировать закон Гука
Что такое жесткость и в каких единицах она измеряется.
Дайте понятие об абсолютной и относительной погрешности.
Причины, приводящие к появлению погрешностей.
Погрешности, возникающие при измерениях.
Как чертят графики результатов эксперимента.

Возможные ответы учащихся:

ε = ∆х/х

Погрешности, возникающие при измерениях, делятся на систематические и случайные. Систематические погрешности – это погрешности, соответствующие отклонению измеренного значения от истинного значения физической величины всегда в одну сторону (повышения или занижения). При повторных измерениях погрешность остается прежней. Причины возникновения систематических погрешностей:
– несоответствие средств измерения эталону;
– неправильная установка измерительных приборов (наклон, неуравновешенность);
– несовпадение начальных показателей приборов с нулем и игнорирование поправок, которые в связи с этим возникают;
– несоответствие измеряемого объекта с предположением о его свойствах.

Случайные погрешности – это погрешности, которые непредсказуемым образом меняют свое численное значение. Такие погрешности вызываются большим числом неконтролируемых причин, влияющих на процесс измерения (неровности на поверхности объекта, дуновение ветра, скачки напряжения и т.д.). Влияние случайных погрешностей может быть уменьшено при многократном повторении опыта.

Погрешности средств измерений. Эти погрешности называют еще инструментальными или приборными. Они обусловлены конструкцией измерительного прибора, точностью его изготовления и градуировки.

При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле F_упр = kx

Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины k_ср.

III. 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.

Цель работы: научиться определять жесткость пружины опытным путем.

Необходимо знать: определение деформации тела, силы упругости, силы тяжести, закон Гука.

Необходимо уметь: работать с приборами, строить графики, делать выводы на основе экспериментальных данных.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, пружина,набор грузов с массами каждого 100 г, 150г, 200г, линейка.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под деформацией понимают изменение объема или формы тела под действием внешних сил. При изменении расстояния между частицами вещества (атомами, молекулами, ионами) изменяются силы взаимодействия между ними. При увеличении расстояния растут силы притяжения, а при уменьшении – силы отталкивания, которые стремятся вернуть тело в исходное состояния. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу. Сила упругости всегда направлена к положению равновесия и стремится вернуть тело в исходное состояние.

Закон Гука: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц тела при деформации, F_упр = кΔх, где k – коэффициентжесткости [k] = Н/м, Δх = ΔL – модуль удлинения тела. Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела,а также от материала.

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т.е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях. По результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости от модуля удлинения х. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле . Это связано с погрешностями измерения: В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек, оказалось, по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины . В данной работе .

Закрепите на штативе конец спиральной пружины.

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

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

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

Повторите опыт с другими грузами, записывая каждый раз удлинение х пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

Урок в ходе проведения лабораторного практикума поможет выработать общий подход к изучению сил электромагнитной природы, на примере силы трения и силы упругости.

Описание разработки

Цель урока: в ходе проведения лабораторного практикума выработать общий подход к изучению сил электромагнитной природы, на примере силы трения и силы упругости.

Задачи урока:

Показать межпредметную связь физики и математики при обобщении результатов лабораторного исследования.

Отработка навыков работы с физическими приборами.

Вовлекать учащихся в активную творческую деятельность, воспитывать культуру общения на уроке и при изложении собственных мыслей.

Ход урока:

Организационный момент. (1 минута)

Здравствуйте, ребята! Мне очень приятно видеть вас готовыми к уроку. Очень рассчитываю на нашу совместную плодотворную работу. Сегодня мы с вами продолжим исследование двух важнейших сил в природе - силы трения и силы упругости. Выступая в роли исследователей, попробуем определить, в чем сходство в этих на первый взгляд таких не похожих друг на друга силах и попытаемся в процессе исследования выработать общий подход к изучению подобных сил.

Фронтальный опрос. (5 минут)

Подготовка к выполнению работы. (2 минуты)

Провожу демонстрацию, перемещая брусок с грузом по поверхности деревянной линейки. Заостряю внимание на сложность равномерного перемещения двух трущихся поверхностей относительно друг друга и на колебания стрелки динамометра. Для исследования силы трения будем использовать виртуальную лабораторию (ноутбуки). Компьютер упрощает измерения. Нам лишь останется обработать результаты, полученные в виртуальном эксперименте. Также демонстрирую один из опытов второй лабораторной работы.

Одним из результатов исследования является определение коэффициента трения и коэффициента упругости по полученным в ходе работы зависимостям.

Выполнение лабораторной работы. (30 минут)

В течение 15 минут учащиеся выполняют одну лабораторную работу. Из каждой группы учеников к доске вызывается 1 человек для построения полученной зависимости. И ученики, меняясь местами, заканчивают выполнение второй работы.

Цель: Определить жёсткость пружины с помощью графика зависимости силы упругости от удлинения. Сделать вывод о характере этой зависимости.

Оборудование: штатив, динамометр, 3 груза, линейка.

Подвесьте груз к пружине динамометра, измерьте силу упругости и удлинение пружины.

Затем к первому грузу прикрепите второй. Повторите измерения.

Ко второму грузу прикрепите третий. Снова повторите измерения.

Результаты занесите в таблицу:

Сила упругости Fупр, Н

Постройте график зависимости силы упругости от удлинения пружины:

0 0,02 0,04 0,06 0,08 Δl, м

По графику найдите средние значения силы упругости и удлинения. Рассчитайте среднее значение коэффициента упругости:

Читайте также: