Определение ускорения свободного падения с помощью маятника - МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ - КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Задачи урока: организовать освоение экспериментального метода при изучении простейшего колебательного движения; продолжить формирование умений планировать свою деятельность, вести записи и др.

Ход урока

I. В начале урока учитель сообщает порядок выполнения и оформления работы. В отчёте должно быть отражено: название работы, оборудование, краткая теория (какое явление изучается; какова рабочая формула), результаты измерений и вычислений, расчёт погрешности измерений, вывод, выполнение контрольных заданий.

Фронтально повторяют теорию по вопросам: какое движение называется колебательным? Какими физическими величинами оно характеризуется? Какие из них периодически изменяются? Какие остаются постоянными? Что такое математический маятник? Какую из данных колебательных систем (груз на пружине, шарик на короткой и длинной нити) можно считать математическим маятником? Как определяется период колебаний математического маятника? От чего он зависит? Какие физические величины можно определить с помощью данной формулы? Зависит ли ускорение свободного падения от длины маятника? от периода колебаний?

II. Последовательность действий школьников определена инструкцией учебника. Приведём для примера результаты измерений типичной школьной работы.

n	l, м	N	t, с	tср, с	Тср, с	gср, м/с2
1	1,50	40	99	97	2,4	10
2	1,51	40	95

Ускорение определено следующим образом:

Теперь нужно оценить погрешность выполненных измерений. Относительная погрешность метода определяется по формуле

Если длина измеряется с абсолютной погрешностью 5 мм, а время при 40 полных колебаниях — до 1 с, то относительная погрешность будет не меньше 0,03. В нашем случае относительная погрешность равна 0,05. На практике она ещё больше, так как есть ещё ошибки при определении числа колебаний, затухание и т. д.

Отсюда абсолютная ошибка равна:

Если в полученный интервал значений ускорения табличное значение 9,8 м/с² не попадает, то работа выполнена некорректно. Возможны следующие причины: ошибки в измерениях, ошибки при работе с приближёнными числами, неучтённые погрешности и др.

Общий вывод с учётом правил приближённых вычислений:

В качестве проверки знаний используют контрольные задания.

1. Измерив амплитуду колебаний, запишите уравнение гармонических колебаний изучаемого маятника.

2. С помощью опыта докажите, что период колебаний математического маятника не зависит от амплитуды колебаний.

III. Домашнее задание: упр. на с. 65 (ЕГЭ); упр. на с. 68 (3).