Лабораторная работа 2 определение жесткости пружины – Лабораторная работа № 2 «Измерение жесткости пружины»

Лабораторная работа № 2 «Измерение жесткости пружины»

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести

уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука:

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т. е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях. По результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости Fупр от модуля удлинения |x|. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле

Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины k

ср.

Результат измерения обычно записывается в виде выражения k = = kcp±Δk, где Δk — наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная погрешность (εk) равна отношению абсолютной погрешности Δk к значению величины k:

откуда Δk — εkk. Существует правило для расчета относительной погрешности: если определяемая в опыте величина находится в результате умножения и деления приближенных величин, входящих в расчетную формулу, то относительные погрешности складываются. В данной работе

Поэтому

Средства измерения: 1) набор грузов, масса каждого равна m0 = 0,100 кг, а погрешность Δm0 = 0,002 кг; 2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и лапкой; 2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указате-лем и крючком — рис. 176).

2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение |х| пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

Номер

опыта

m, кг

mg1, Н

|х|, м

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины kcp.

7. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение kср (из опыта с одним грузом). В формуле (1)

так как погрешность при измерении удлинения Δx=1 мм, то

8. Найдите

и запишите ответ в виде:

1 Принять g≈10 м/с

2.

Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации».

Закон Гука

Жесткостью называют коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Согласно третьему закону Ньютона, приложенная к пружине сила по модулю равна возникшей в ней силе упругости. Таким образом жесткость пружины можно выразить как:

где F - приложенная к пружине сила, а х - изменение длины пружины под ее действием. Средства измерения: набор грузов, масса каждого равна m0 = (0,1±0,002) кг.

Линейка с миллиметровыми делениями (Δх = ±0,5 мм). Порядок выполнения работы описан в учебнике и комментариев не требует.

№ опыта

масса, кг

удлинение |х|,

К, Н/м

м

1

0,1

1

0,036

27,78

2

0,2

2

0,074

27,03

3

0,3

3

0,112

26,79

4

0,4

4

0,155

25,81

* Ускорение свободного падения примем равным 10 м/с2.

Вычисления:

Вычисление погрешности измерения:

εх максимально когда х - наименьшее, т.е., в нашем случае, для опыта с одним грузом

Можно записать результат измерений как:

или округляя:

т.к. в нашем случае отклонения вычисленных R1; R

2; R3; R4 от Rср велики из-за разности условий опытов принимаем

5terka.com

Лабораторная работа "Определение жесткости пружины"

Лабораторная работа

«Определение жесткости пружины»

Цель работы: Определение коэффициента жесткости пружины. Проверка справедливости закона Гука .Оценка погрешности измерений.

Порядок выполнения  работы.

Базовый уровень

Оборудование:   штатив с муфтой и лапкой,  набор грузов по 100 г, пружинный динамометр, линейка.

  1. Укрепите пружину в штативе и измерьте длину пружины L0 в отсутствие внешнего воздействия (F=0Н). Результаты измерений запишите в таблицу.

  2. Подвесьте к пружине груз весом 1 Н и определите ее длину L1 в этом случае.

  3. Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l=L0-L1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

  4. Аналогично найдите удлинение пружины при подвешивании грузов весом 2 Н и 3 Н . Результаты измерений занесите в таблицу.

  5. Вычислите среднее арифметическое значение kср.по формуле kср=(k1+k2+k3)/3

F,Н

l,м

k,Н/м

kср, Н/м

6. Начертите график зависимости l (F).

Продвинутый уровень

Оборудование:   штатив с муфтой и лапкой,  набор грузов по 100 г, пружина, линейка.

  1. Укрепите пружину в штативе и измерьте длину пружины L0 в отсутствие внешнего воздействия (F=0Н). Результаты измерений запишите в таблицу.

  2. Подвесьте к пружине груз весом 1 Н и определите ее длину L1 в этом случае.

  3. Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l=L0-L1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

  4. Аналогично найдите удлинение пружины при подвешивании грузов весом 2 Н и 3 Н . Результаты измерений занесите в таблицу.

  5. Вычислите среднее арифметическое значение kср.по формуле kср=(k1+k2+k3)/3

  6. Оцените погрешность ∆k методом средней ошибки. Для этого вычислите модуль разности │kср-ki│=∆ki для каждого измерения

  7. Полученный результат запишите в виде k=kср±∆k

F,Н

l,м

k,Н/м

kср, Н/м

∆k,Н/м

∆kср, Н/м

Углубленный уровень

Оборудование:   штатив с муфтой и лапкой,  набор грузов по 100 г, пружина, линейка.

  1. Укрепите пружину в штативе и измерьте длину пружины L0 в отсутствие внешнего воздействия (F=0Н). Результаты измерений запишите в таблицу.

  2. Подвесьте к пружине груз весом 1 Н и определите ее длину L1 в этом случае.

  3. Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l=L0-L1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

  4. Аналогично найдите удлинение пружины при подвешивании грузов весом 2 Н и 3 Н . Результаты измерений занесите в таблицу.

  5. Вычислите среднее арифметическое значение kср.по формуле kср=(k1+k2+k3)/3

  6. Вычислите относительные погрешности и абсолютную погрешность измерений ∆k по формулам

εF=(∆F0+Fи) / Fmax

εl=(∆l0+lи) / lmax

εk=εF+εl

∆k= εk* kср

  1. Полученный результат запишите в виде k=kср±∆k

  2. Начертите график зависимости l (F).Сформулируйте геометрический смысл жесткости.

F,Н

l,м

k,Н/м

kср, Н/м

εF

εl

εk

∆k

infourok.ru

Лабораторная работа №2 - решебник по физике за 10 класс Мякишев, Буховцев, Сотский

§84. Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда (стр. 277-281)

§85. Закон Кулона. Единица электрического заряда (стр. 282-285)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3; 4;

§86. Пример решения задач по теме «Закон Кулона» (стр. 286-289)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3; 4; 5;

§87. Близкодействие и действие на расстоянии (стр. 290-291)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§88. Электрическое поле (стр. 292-294)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§89. Напряжённость электрического поля. Силовые линии (стр. 295-297)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§90. Поле точечного заряда и заряженного шара. Принцип суперпозиции полей (стр. 298-299)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3; 4;

§91. Примеры решения задач по теме «Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей» (стр. 300-302)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3;

§92. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле (стр. 303-307)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3; 4;

Задания ЕГЭ:

A1; A2;

§93. Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле (стр. 308-310)

Вопросы к параграфу:

1; 2; A1;

§94. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов (стр. 311-313)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§95. Связь между напряжённостью электростатического поля и разностью потенциалов. Эквипотенциальные поверхности (стр. 314-316)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3; 4; 5;

§96. Примеры решения задач по теме «Потенциальная энергия электростатического поля. Разность потенциалов» (стр. 317-320)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3; 4; 5; 6; 7;

§97. Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсатор (стр. 321-324)

§98. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов (стр. 325-326)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

Задания ЕГЭ:

A1; A2;

§99. Примеры решения задач по теме «Электроёмкость. Энергия заряженного конденсатора» (стр. 327-330)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3; 4; 5;

gdzplus.me

Определение жёсткости пружины

Лабораторная работа № 1.

«Определение жёсткости пружины».

Цель: Определить жёсткость пружины с помощью графика зависимости силы упругости от удлинения. Сделать вывод о характере этой зависимости.

Оборудование: штатив, динамометр, 3 груза, линейка.

Ход работы.

    Подвесьте груз к пружине динамометра, измерьте силу упругости и удлинение пружины.

    Затем к первому грузу прикрепите второй. Повторите измерения.

    Ко второму грузу прикрепите третий. Снова повторите измерения.

    Результаты занесите в таблицу:

    Сила упругости Fупр, Н

    Удлинение Δl, м

    Постройте график зависимости силы упругости от удлинения пружины:

Fупр, Н

3,0

2,0

1,0


0 0,02 0,04 0,06 0,08 Δl, м

    По графику найдите средние значения силы упругости и удлинения. Рассчитайте среднее значение коэффициента упругости:

    Сделайте вывод.


    Лабораторная работа № 1
    DOC / 26 Кб

xn--j1ahfl.xn--p1ai

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента упругости пружины (4 ч)

Цель – определить коэффициент упругости пружины двумя способами: 1) используя зависимость периода упругих колебаний от массы; 2) по закону Гука.

Приборы и материалы: пружина, площадка для грузов, набор грузов, секундомер, линейка.

Описание установки

Установка (рис. 4.1, 4.2) представляет собой пружину, верхний конец которой жестко соединен с кронштейном. К кронштейну прикреплена измерительная линейка. К нижнему концу пружины подвешивается площадка, на которую можно помещать различный набор грузов.

Рис. 4.1 Рис. 4.2

Задание 1. Определение коэффициента упругости пружины по закону Гука

1. Записать формулу для определения коэффициента упругости по закону Гука.

2. Продумать и записать порядок выполнения работы (рис. 4.2).

3. Составить таблицу для значений измеряемых величин и произвести необходимые измерения.

Задание 2. Определение коэффициента упругости пружины из зависимости периода упругих колебаний от массы груза

1. Навесить на пружину груз в 100 г, при этом общая масса будет равна

, (4.1)

где mnp – масса пружины,

mгр – масса груза,

тпл – масса площадки.

2. Слегка оттянуть пружину и отпустить. Система придет в колебательное движение. По секундомеру определить время t, в течение которого происходит 20–30 полных колебаний системы. Опыт повторить не менее трех раз и найти среднее значение < t >. Из полученных данных определить средний период < T > по формуле

. (4.2)

3. Добавляя грузы по 100 г, аналогично определить < T2 >,< T3 >.

4. Полученные данные занести в табл. 4.1.

5. Для каждого значения периода < T > определить коэффициент упругости пружины K1 , K2 , K3 из формулы

, откуда .

Найти среднее значение < K >.

6. Сравнить значения коэффициента упругости, полученные при выполнении заданий 1 и 2.

7. Сделать выводы.

Таблица 4.1

Измеряемые и расчетные величины для определения коэффициента упругости к

Номер

измерений

i

Масса колеблющейся

системы

Число колебаний

n

Время

колебаний

Средний

период

колебаний

< T >

Коэффициент

упругости

t

< t >

K

< K >

1

2

3

Контрольные вопросы

1. Дайте определение гармонического колебания.

2. Дайте определение кинематических характеристик гармонического колебания: амплитуды, периода, частоты, фазы колебания.

3. Запишите уравнения смещения, скорости и ускорения при колебательном движении, их максимальные значения.

4. Получите формулу периода упругих колебаний.

5. Объясните физический смысл коэффициента упругости.

Литература [5, § 141, 142].

Лабораторная работа 5. Определение силы земного притяжения с помощью математического маятника (4 ч)

Цель – экспериментально определить модуль ускорения силы земного тяготения в данном географическом месте.

Приборы и материалы: маятник на нити изменяемой длины, шкалы с подвижным угольником и двумя барабанами, секундомер.

studfiles.net

Лабораторная работа по физике для 7 класса "Измерение коэффициента жесткости пружины"

Лабораторная работа.

Определение коэффициента жесткости пружины.

Цель работы: используя экспериментальную зависимость силы упругости от абсолютного удлинения, вычислить коэффициент жёсткости пружины.

Оборудование: штатив, линейка, пружина, грузы массой по 100 г.

Теория. Под деформацией понимают изменение объема или формы тела под действием внешних сил. При изменении расстояния между частицами вещества (атомами, молекулами, ионами) изменяются силы взаимодействия между ними. При увеличении расстояния растут силы притяжения, а при уменьшении – силы отталкивания, которые стремятся вернуть тело в исходное состояния. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу. Сила упругости всегда направлена к положению равновесия и стремится вернуть тело в исходное состояние. Сила упругости прямо пропорциональна абсолютному удлинению тела.

Закон Гука: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц тела при деформации, Fупр = кΔх, где k – коэффициент

жесткости [k] = Н/м, Δх = ΔL – модуль удлинения тела.

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела,

а также от материала. Он численно равен силе упругости

при удлинении (сжатии) тела на 1 м.

Порядок выполнения работы.

1. Закрепить динамометр в штативе.

2. Измерить линейкой первоначальную длину пружины L0.

3. Подвесить груз массой 100 г.

4. Измерить линейкой длину деформированной пружины L. Определить погрешность измерения длины: ΔƖ= 0,5дел*С1, где С1цена деления линейки.

5. Вычислить удлинение пружины Δх = ΔL = L – L0.

6. На покоящийся относительно пружины груз действуют две компенсирующие друг друга силы: тяжести и упругости Fт = Fупр (смотри верхний рисунок)

7. Вычислить силу упругости по формуле, Fупр=mg. Определить погрешность измерения силы: ΔF= 0,5дел*С2, где С2цена деления динамометра.

8. Подвесить груз массой 200 г и повторить опыт по пунктам 4-6.

9. Подвесить груз массой 300 г и повторить опыт по пунктам 4-6.

10. Результаты занести в таблицу.

11. Вычислите коэффициент жесткости пружины для каждого измерения К= Fупр / Δx и запишите в таблицу эти значения. Определите среднее значение Кср

12. Определите абсолютную погрешность измерения Δ к = (ΔF/ Fупр + ΔƖ / L) * к измеренное, где ΔF погрешность измерения силы, ΔƖ – погрешность измерения длины.

13. Выбрать систему координат и построить график зависимости силы упругости Fупр от удлинения пружины ΔL.

Таблица измерения

п/п

Начальная длина, L0, м

Конечная длина, L, м

Абсолютное удлинение Δx1 =ΔL = L – L0, м

Сила упругости, Fупр, Н

Коэффициент жёсткости, К, Н/м

1

2

3

14. Сделайте вывод. Полученный в результате опытов коэффициент жесткости пружины можно записать: к = кср измеренное (у каждого ученика свой коэффициент) ± Δ к (для всех разная погрешность).

infourok.ru

Лабораторная работа по физике "Измерение жесткости пружины"

МОУ «Гимназия №6» Физический практикум 10 класс

Лабораторная работа №3

Измерение жесткости пружины

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести , уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука: . В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т.е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях. По результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости от модуля удлинения х. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле . Это связано с погрешностями измерений. В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по нему соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Она и будет искомым средним значением жесткости пружины .

Результат измерения обычно записывается в виде выражения , где - наибольшая абсолютная погрешность измерения. Известно, что относительная погрешность () равна отношению абсолютной погрешности к значению величины k: , откуда .

В данной работе . Поэтому , где ; ; .

Средства измерения:

  1. набор грузов, масса каждого равна m0=0,100 кг, а погрешность=0,002 кг;

  2. линейка с миллиметровыми делениями. Погрешность =1 мм;

  3. абсолютная погрешность =0,02 .

Материалы:

  1. спиральная пружина;

  2. штатив с муфтой и лапкой.

Ход работы:

  1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины.

  2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

  3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

  4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

  5. К первому грузу добавьте второй, третий и т.д. грузы, записывая каждый раз удлинение x пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

  1. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины .

  2. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение (из опыта с одном грузом).

  3. Найдите и запишите ответ в виде: .

infourok.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *