Ознакомление с содержанием раздела "Механические колебания и волны" в основной и старшей школе. Выполнение демонстрационных опытов "Свободные колебания на нити и груза на пружине", "Запись колебательного движения", страница 3

Устройство  простейшего  вертикального маятника приведено на рисунке.  В опыте обычно используют пружины  от  ведерка  Архимеда. В качестве груза берут массивное  тело, например гирю 0,5 – 1,0 кг.

Вопросы:

1.  Разграничивают ли в школьном курсе физики понятия свободных и собственных колебаний? Почему?

2.  В чем отличия горизонтального пружинного от вертикального пружинного       маятника?

3.  Запишите ряд свойств, присущих всем колебательным системам.

ОПЫТ № 2

СРАВНЕНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО И  ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Приборы и оборудование: центробежная машина, металлический шарик на стержне, дисковая сирена,  вертикальный пружинный маятник, штатив универсальный, осветитель  для теневого проецирования, экран.

На центробежной машине закрепите  дисковую сирену, а на краю диска в одном из отверстий – металлический шарик на стержне. Ось вращения диска расположите горизонтально.

Рядом с шариком на демонстрационном столе установите вертикальный пружинный маятник, описанный в предыдущем опыте. Верхний конец маятника закрепите на такой высоте, чтобы груз, подвешенный к нижнему крючку пружины, в свободном состоянии находился на одном уровне с осью вращения шарика.

На расстоянии 1-1,5 м от машины поставьте осветитель для теневого проецирования, а за машиной – белый экран (см. рис.4).

Задание:

Используя материал учебника  §  55 школьного  учебника  для  9  класса разработайте  методику проведения данного опыта.

ОПЫТ № 3

ЗАПИСЬ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Вариант А

Приборы и материалы: держатель со спиральной пружиной, гиря массой 1 кг с крючком, лист фанеры размером 300х500 мм, бумага белая, кнопки канцелярские, штатив универсальный, кисточка с чернилами или толстый фетровый карандаш (фломастер).

Соберите вертикальный пружинный маятник (см. опыт 1). К гире прикрепите горизонтально небольшую кисточку так, чтобы металлический наконечник кисточки слегка прижался к вертикальной стойке штатива (см. рис.5).

К кисточке прижимают лист фанеры с приколотым к нему листом белой бумаги. В начале, при неподвижном маятнике, прочертите на листе бумаги горизонтальную линию (перемещением бумаги). Затем фанеру возвратите в первоначальное положение, а маятник приведите в колебание. Таким образом, на неподвижной бумаге появится вертикальная линия. Длина этой вертикальной линии равна двум первоначальным амплитудам.

После этого снова приведите маятник в колебание, а фанеру по возможности равномерно перемещайте по горизонтальному направлению. На бумаге получается волнистая линия.

Вопросы:

1.  Как показать зависимость вида графика от скорости движения фанеры?

2.  Как показать зависимость вида графика от величины амплитуды и частоты колебаний маятника?

ОПЫТ № 4

ЗАКОНЫ КОЛЕБАНИЙ НИТЯНОГО (МАТЕМАТИЧЕСКОГО)  И ПРУЖИННОГО МАЯТНИКОВ.

ОПЫТ А.  Законы колебания нитяного маятника

Оборудование: 1) стержень с тремя маятниками, и) секундомер демонстрационный, 3) весы настольные, 4) метр демонстрационный, 5) штатив универсальный, 6) катушка на 220 в от универсального транс­форматора с железным сердечником, 7) батарея аккумуляторов, 8) выключатель, 9) провода соединительные — 3 шт.

При изучении законов колебания нитяного маятника следует показать, что: 1) период колебания не зависит от массы и ампли­туды; 2) период прямо пропорционален квадратному корню из длины маятника и 3) период уменьшается при увеличении уско­рения силы тяжести.

Для демонстрации этих опытов удобно воспользоваться простым приспособлением—металлическим стержнем с тремя кони­ческими отверстиями, через которые продеты нити с шариками одинакового размера (железным, алюминиевым и свинцовым). Нити зажимаются в отверстиях деревянными колками (рис. 6).

Стержень с маятниками укрепляют в муфте штатива у верх­него конца и, спустив все три шарика до уровня стола, вначале показывают различие в их массе.