Главное меню

  • К списку уроков
Колебания математического и пружинного маятников
27.02.2014 5532 0


Цель: дать характеристику свободных колебаний. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II.   Проверка домашнего задания

1. Что такое период?

2. Что такое амплитуда?

3. Как зависит полная механическая энергия от амплитуды?

III,  Новый материал

Демонстрация. Математический маятник. Пружинный маятник.

- Что мы видим с течением времени? Уменьшение амплитуды. Колебания ста­новятся затухающими. Затухающие колебания - колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени.

- Почему уменьшается амплитуда? Механическое движение сопровождается трением. Оно направлено в противоположную сторону перемещения маятника, со­вершает отрицательную работу

При увеличении трения сопротивления движению оказывается столь значительным, что выве­денный из положения маятник, теряя энергию, может не пройти положение равновесия.

Подобное движение называется апериодичным (применяется в специальном устройстве для гаше­ния колебаний кузова автомобиля; амортизатор).

Пусть на пружинный маятник действует сила Fo постоянная, направленная вдоль оси  х. При растяжении пружины сила упру­гости компенсирует эту силу F   =k xol

Статическое смещение - изменение положения равновесия колебательной системы под действием постоянной силы.

Измеряя статическое смещение пружины с известной жесткостью, можно

определить массу тела, подвешенного на пружине.

Лабораторная работа «Изучение свободных колебаний

Цель работы: исследование влияния силы трения и амплитуды на период свободных колебаний.

Оборудование: прочная нить, небольшой грузик, часы.

Ход работы

Подвесьте груз на двух нитях длиной около метра. Отклоните нить от верти­кали на угол приблизительно 20-30°. Определите число колебаний и время, за которое амплитуда уменьшится в некоторое число раз, например в 2 раза.

Повторите эксперимент, отклонив первоначально маятник на расстояние Хmах, а снова определите число колебаний и время уменьшения амплитуды в 2 раза. Результаты измерений запишите. Удалось ли вам обнаружить зависимость времени одного колебания от амплитуды?

Укрепите на двух ни­тях с помощью скрепок лист бумаги площадью 1-2 дм2. Проделайте ана­логичную серию опытов. Удалось ли вам обнару­жить во второй серии опытов зависимость вре­мени одного колебания от амплитуды? Удалось ли вам обнаружить влияние сопротивления на время одного колебания?

Опыты, аналогичные тем, которые вы провели, и теоретический анализ сво­бодных колебаний показывают следующее.

A. Время одного колебания при достаточно малых амплитудах не зависит от амплитуды.

Это время называется условным периодом .

(Слово «условный» используется для того, чтобы подчеркнуть, что через вре­мя Т тело не возвращается в прежнее состояние.)

Б. Степень затухания характеризуется величиной т («тау»), которая называ­ется временем релаксации. Время релаксации т - время, за которое амплитуда колебаний убывает в е = 2,7 раз.

B.  Время релаксации позволяет определить коэффициент сопротивления в формуле для силы сопротивления: F    =-3V.

Именно: 5-2m,

где m - масса колеблющегося тела.

Домашнее задание

§  27. Упражнение 22. Задачи с  задачника по Рымкевич А.П