СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до 08.07.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Проектно-сследовательская работа "Физические эксперименты с маятником"

Категория: Физика

Нажмите, чтобы узнать подробности

С помощью маятника проведены эксперименты по доказательству вращения Земли, гравитационному взаимодействию массивных тел.  Рассчитано значение ускорения свободного падения.

В помощь учителям и педагогам ДО, работающим с одарёнными и мотивированными детьми  в направлении  учебно-исследовательской деятельности, технического творчества, проектирования технических моделей и устройств.

 

Показать полностью

Просмотр содержимого документа
«Проектно-сследовательская работа "Физические эксперименты с маятником"»

Физические эксперименты с маятником Насекин Кирилл Германович Северо-Енисейская СШ №1 9 класс Руководитель: Маюров Сергей Георгиевич

Физические эксперименты с маятником

Насекин Кирилл Германович

Северо-Енисейская СШ №1

9 класс

Руководитель: Маюров Сергей Георгиевич

Цель работы: Изучение физических явлений с помощью математического маятника

Цель работы:

  • Изучение физических явлений с помощью математического маятника
Задачи: Изучить факты применения математических маятников в физических опытах; Изготовить оборудование для опытов с математическим маятником; Провести эксперименты по обнаружению:  а) вращения Земли;  б) гравитационного взаимодействия массивных тел; Определить ускорение свободного падения;  смоделировать увеличение ускорения свободного падения.

Задачи:

  • Изучить факты применения математических маятников в физических опытах;
  • Изготовить оборудование для опытов с математическим маятником;
  • Провести эксперименты по обнаружению:

а) вращения Земли;

б) гравитационного взаимодействия массивных тел;

  • Определить ускорение свободного падения;

смоделировать увеличение ускорения свободного падения.

Актуальность В школьных лабораториях эксперименты можно проводить виртуально, используя компьютерные программы; Есть физические эксперименты, требующие специального оборудования и условий, которые трудно проделать в школьном кабинете (опыт Фуко, гравитационное взаимодействие, точное определение ускорения свободного падения); Проведение данных экспериментов дает представление о сложности научных исследований (нужно учитывать большое количество побочных эффектов, которые могут повлиять на результаты).

Актуальность

  • В школьных лабораториях эксперименты можно проводить виртуально, используя компьютерные программы;
  • Есть физические эксперименты, требующие специального оборудования и условий, которые трудно проделать в школьном кабинете (опыт Фуко, гравитационное взаимодействие, точное определение ускорения свободного падения);
  • Проведение данных экспериментов дает представление о сложности научных исследований (нужно учитывать большое количество побочных эффектов, которые могут повлиять на результаты).
Объект исследования : физический эксперимент в механике Предмет исследования: физические явления в опытах с маятником.
  • Объект исследования : физический эксперимент в механике
  • Предмет исследования: физические явления в опытах с маятником.
Модель маятника Фуко Модель опыта Фуко можно продемонстрировать с помощью небольшой установки, которая может показать вращение Земли.

Модель маятника Фуко

  • Модель опыта Фуко можно продемонстрировать с помощью небольшой установки, которая может показать вращение Земли.
Доказательство вращения Земли Цель эксперимента №1: обнаружение факта вращения Земли. Так как Земля вращается против часовой стрелки, если смотреть на северный полюс, то можно ожидать отклонения колеблющегося маятника вправо. При отклонении он должен удариться о стену.

Доказательство вращения Земли

  • Цель эксперимента №1: обнаружение факта вращения Земли. Так как Земля вращается против часовой стрелки, если смотреть на северный полюс, то можно ожидать отклонения колеблющегося маятника вправо. При отклонении он должен удариться о стену.
Результаты эксперимента №1 № опыта n 1 А, мм 20 2 t 1 , с 250 3 20 t 2 , с 133,03 20 250 192,94 Число колебаний до удара 133,03 250 67 T  133,05 212,16 6,6515 T средний 32 198,02   6,65 6,6515 29 6,6525 n – число колебаний; А – амплитуда колебаний; t 1 – время 20 колебаний; t 2 – время колебаний до удара; Т – период колебаний.

Результаты эксперимента №1

опыта

n

1

А, мм

20

2

t 1 , с

250

3

20

t 2 , с

133,03

20

250

192,94

Число колебаний до удара

133,03

250

67

T

133,05

212,16

6,6515

T средний

32

198,02

 

6,65

6,6515

29

6,6525

n – число колебаний;

А – амплитуда колебаний;

t 1 – время 20 колебаний;

t 2 – время колебаний до удара;

Т – период колебаний.

Проведение опыта Видеоотчет: Начало опыта   Середина опыта   Конец опыта

Проведение опыта

Видеоотчет:

  • Начало опыта
  • Середина опыта
  • Конец опыта
Эксперимент №2: Определение ускорения свободного падения Цель: Определение ускорения свободного падения в Северо-Енисейском с помощью маятника.  № n 1 А 2 20 t , с 3 150 20 4 t ср , с 20 133,76 150 5 l , м 132,94   133,29 150 20 l ср , м 150 133,17 20 11,0815 133,46 g ср , м/с 2 11,0845   11,0857 150 11,0855 9,84384 133,12 Табл . 9 ,80665 11,0895 11,0875

Эксперимент №2: Определение ускорения свободного падения

  • Цель: Определение ускорения свободного падения в Северо-Енисейском с помощью маятника.

n

1

А

2

20

t , с

3

150

20

4

t ср , с

20

133,76

150

5

l , м

132,94

 

133,29

150

20

l ср , м

150

133,17

20

11,0815

133,46

g ср , м/с 2

11,0845

 

11,0857

150

11,0855

9,84384

133,12

Табл .

9 ,80665

11,0895

11,0875

Повторение эксперимента №2 № n 1 20 2 А t , с 3 100 20 20 117,99 4 100 t ср , с 20   117,98 118,06 5 l , м 100 117,87 8,694 20 l ср , м 100 100 117,9   8,694 8,693 g ср , м/с 2 8,692 9,8537 118,1 8,696 Табл. 9 ,8066 8,695

Повторение эксперимента №2

n

1

20

2

А

t , с

3

100

20

20

117,99

4

100

t ср , с

20

 

117,98

118,06

5

l , м

100

117,87

8,694

20

l ср , м

100

100

117,9

 

8,694

8,693

g ср , м/с 2

8,692

9,8537

118,1

8,696

Табл.

9 ,8066

8,695

Обнаружение гравитационного взаимодействия между телами   Изучая в 9 классе, школьный курс физики, ученикам встречается одна замечательная тема: «Всемирное тяготение. Исаак Ньютон». В этой теме говорится о том, что между всеми телами во Вселенной есть притяжение. Люди привыкли к тому, что со стороны Земли на них действует сила гравитации, в соответствии с законом всемирного тяготения.

Обнаружение гравитационного взаимодействия между телами

  • Изучая в 9 классе, школьный курс физики, ученикам встречается одна замечательная тема: «Всемирное тяготение. Исаак Ньютон». В этой теме говорится о том, что между всеми телами во Вселенной есть притяжение. Люди привыкли к тому, что со стороны Земли на них действует сила гравитации, в соответствии с законом всемирного тяготения.
Ожидаемые эффекты Из-за гравитационного взаимодействия свинцовых шаров, малый шар на подвесе должен притянуться к большому.

Ожидаемые эффекты

  • Из-за гравитационного взаимодействия свинцовых шаров, малый шар на подвесе должен притянуться к большому.
 движения шара Так как заметить движение шара m 2 визуально очень трудно, то к этому шару  было приклеено зеркало, для наглядного получения информации о движении шара. При малейшем повороте зеркала отраженный луч лазера перемещается по плоскости экрана.

движения шара

  • Так как заметить движение шара m 2 визуально очень трудно, то к этому шару было приклеено зеркало, для наглядного получения информации о движении шара. При малейшем повороте зеркала отраженный луч лазера перемещается по плоскости экрана.
Результат: Шары были оставлены на 30 минут. Когда время прошло, малый шар был неподвижен. После того, как был убран шар m 1 , шар m 2 пришел в горизонтальное движение с амплитудой 5 мм. Это движение свидетельствует о том, что между шарами действовала сила.

Результат:

  • Шары были оставлены на 30 минут. Когда время прошло, малый шар был неподвижен. После того, как был убран шар m 1 , шар m 2 пришел в горизонтальное движение с амплитудой 5 мм. Это движение свидетельствует о том, что между шарами действовала сила.
Увеличение ускорения свободного падения   Для того, чтобы по результатам опыта с математическим маятником получить значение g больше табличного значения, под маятником из железа нужно расположить магнит с большой магнитной силой.

Увеличение ускорения свободного падения

  • Для того, чтобы по результатам опыта с математическим маятником получить значение g больше табличного значения, под маятником из железа нужно расположить магнит с большой магнитной силой.
Результаты опыта: Расчет коэффициента g (без магнита): № 1 А, мм 2 50 n 50 t ср, с  10 3 50 l , м   20,306 10 4 g , м/с 2   1,02 10 50 5   9,7563 10 50 10 Расчет коэффициента g (с магнитом): № 1 А, мм 2 50 n 50 t ср, с  10 3 4 l , м   19,686 10 50   1,02 5 g , м/с 2 10 50   10,3805 10 50 10

Результаты опыта:

Расчет коэффициента g (без магнита):

1

А, мм

2

50

n

50

t ср, с

10

3

50

l , м

 

20,306

10

4

g , м/с 2

 

1,02

10

50

5

 

9,7563

10

50

10

Расчет коэффициента g (с магнитом):

1

А, мм

2

50

n

50

t ср, с

10

3

4

l , м

 

19,686

10

50

 

1,02

5

g , м/с 2

10

50

 

10,3805

10

50

10

Побочные эффекты: Во время проведения экспериментов возникали колебания проволоки, похожие на вибрацию струны. Требовалось некоторое количество времени, чтобы колебания проволоки затухли. Ускорить затухания можно было, взявшись за проволоку на первом или втором этажах; Малейшие потоки воздуха также влияли на результат и срывали опыт. При ветреной погоде на улице воздух шел через дверь, находящуюся возле лестничного проема и подвешенная пластина совершала колебания. Эксперимент не удался; Шаги людей или даже одного человека приводили проволоку в движение, что влияло на частоту эксперимента. Необходимо ходить осторожно, не топая.

Побочные эффекты:

  • Во время проведения экспериментов возникали колебания проволоки, похожие на вибрацию струны. Требовалось некоторое количество времени, чтобы колебания проволоки затухли. Ускорить затухания можно было, взявшись за проволоку на первом или втором этажах;
  • Малейшие потоки воздуха также влияли на результат и срывали опыт. При ветреной погоде на улице воздух шел через дверь, находящуюся возле лестничного проема и подвешенная пластина совершала колебания. Эксперимент не удался;
  • Шаги людей или даже одного человека приводили проволоку в движение, что влияло на частоту эксперимента. Необходимо ходить осторожно, не топая.
Выводы по результатам работы: При подготовке и проведении экспериментов требуется выполнение специальных работ по изготовлению дополнительного оборудования (свинцовые шары, подвес для маятника, крепление подвеса); Измерение времени и длины маятника требует большой тщательности; Необходимо учитывать погрешности измерений

Выводы по результатам работы:

  • При подготовке и проведении экспериментов требуется выполнение специальных работ по изготовлению дополнительного оборудования (свинцовые шары, подвес для маятника, крепление подвеса);
  • Измерение времени и длины маятника требует большой тщательности;
  • Необходимо учитывать погрешности измерений


Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!