Второй уровень
Основные теоретические положения
Для измерения ускорения свободного
падения применяются разнообразные
гравиметры, в частности маятниковые
приборы. С их помощью удается измерить
ускорение свободного падения с абсолютной
погрешностью порядка
м/с
.
В работе используется простейший
маятниковый прибор – шарик на нити. При
малых размерах шарика по сравнению с
длиной нити и небольших отклонениях от
положения равновесия период колебания
равен
Для
увеличения точности измерения периода
нужно измерить время t
достаточно большого числа N
полных колебаний маятника.
Оборудование: часы с секундной
стрелкой, измерительная лента с
погрешностью
=
1мм, шарик с отверстием, нить, штатив
с муфтой и кольцом.
Правила техники безопасности (Приложение Д).
Порядок проведения работы
Задание I: Определить ускорение свободного падения при помощи математического маятника.
Установите на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1 – 2см от пола.
Начертите таблицу для записи измерений и вычислений (таблица 1).
Номер опыта |
t,c |
|
|
|
l,м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
c
c
cТаблица 1
Измерьте лентой длину l маятника.
Возбудите колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5 – 8см и отпустив его.
Измерьте в нескольких экспериментах время t 50 колебаний маятника и вычислите
где N – число
опытов по измерению времени.Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерения времени
и результаты занесите в таблицу 1.
Из формулы периода колебаний математического маятника выведите рабочую формулу для вычисления ускорения свободного падения.
Определите относительную погрешность измерения времени
Определите относительную погрешность измерения длины маятника
Значение
складывается из погрешности мерной
ленты и погрешности отсчета, равной
половине цены деления ленты:
Вычислите относительную погрешность измерения g по формуле
учитывая, что погрешностью округления
можно
пренебречь, если
= 3,14; также можно пренебречь
,
если она в 4 (и более) раз меньше
Определите
и запишите результат измерения в виде
13. Убедитесь в достоверности измерений и проверьте принадлежность известного значения g = 9,8 м/с полученному интервалу.
Задание II: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.
Контрольные вопросы:
1. Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Изменится ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться песок? А период колебания? Почему?
2. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?
3. В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна? В каких равна нулю?
Форма контроля - письменный отчет
Список рекомендуемой литературы:
Мякишев Г.Я. Физика 11 класс.- М.: Просвещение, 2011.- 399 с. + CR-ROM.