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

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

8. 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 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:

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

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

8. Найдите и запишите ответ в виде: .

infourok.ru

Методическая разработка по физике на тему: Лабораторная работа«Измерение жесткости пружины»

Слайд 1

Слайд 2

проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины. Цель работы Оборудование : набор «Механика» из комплекта L-micro- штатив с муфтой и зажимом, динамометр с заклеенной шкалой, набор грузов известной массы (по 50 г), линейка с миллиметровыми делениями.

Слайд 3

Подготовительные вопросы Что такое сила упругости? Как вычислить силу упругости, возникающую в пружине при подвешивании к ней груза массой m кг? Что такое удлинение тела? Как измерить удлинение пружины при подвешивании к ней груза? В чем заключается закон Гука?

Слайд 4

Правила техники безопасности Будьте осторожны при работе с растянутой пружиной. Не роняйте и не бросайте грузы.

Слайд 5

Описание работы: Согласно закону Гука, модуль F силы упругости и модуль х удлинения пружины связаны соотношением F = kx . Измерив F и х , можно найти коэффициент жесткости k по формуле

Слайд 6

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 F упр от модуля удлинения \ х\ . При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле F yпp =k\x\ . 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 k ср .

Слайд 7

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и крючком). 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 ХОД РАБОТЫ:

Слайд 8

№ опыта m, кг mg, H х , м 1 0,1 2 0,2 3 0,3 4 0,4

Слайд 9

6. Начертите оси координат х и F, выберите удобный масштаб и нанесите полученные экспериментальные точки. 7. Оцените (качественно) справедливость закона Гука для данной пружины: находятся ли экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат. 8. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины k ср . 9. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k cp 10. Запишите сделанный вами вывод.

Слайд 10

Контрольные вопросы: Как называется зависимость между силой упругости и удлинением пружины? Пружина динамометра под действием силы 4Н удлинилась на 5 мм. Определите вес груза, под действием которого эта пружина удлиняется на 16 мм.

nsportal.ru

лаб.10кл

studfile.net

Гдз лабораторная работа измерение жесткости пружины. Лабораторная работа по физике «измерение жесткости пружины»

Цель работыпроверить справедливость закона Гука для
пружины динамометра и измерить коэффициент
жесткости этой пружины.
Оборудование:
штатив с муфтой и зажимом, динамометр с
заклеенной шкалой, набор грузов известной массы
(по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями.

Подготовительные вопросы
Что такое сила упругости?
Как вычислить силу упругости,
возникающую в пружине при подвешивании
к ней груза массой m кг?
Что такое удлинение тела?
Как измерить удлинение пружины при
подвешивании к ней груза?
В чем заключается закон Гука?

Правила техники безопасности
Будьте осторожны при работе с растянутой
пружиной.
Не роняйте и не бросайте грузы.

Описание работы:
Согласно закону Гука, модуль F силы упругости и
модуль х удлинения пружины связаны
соотношением F = kx. Измерив F и х, можно найти
коэффициент жесткости k по формуле

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 \х\. При построении графика по результатам опыта
экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая
соответствует формуле Fyпp=k\x\. 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 kср.

ХОД РАБОТЫ:

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины
(другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и
крючком).
2. Шкалу динамометра закройте бумагой.
3. Отметьте деление, против которого находится стрелкауказатель пружины.
4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте
вызванное им удлинение пружины. Отметьте положение
стрелки-указателя динамометра.
5. К первому грузу добавьте второй, а затем третий грузы,
отмечая каждый раз положение стрелки-указателя и
записывая каждый раз удлинение \х\ пружины. По
результатам измерений заполните таблицу

6. Начертите оси координат х и F, выберите удобный
масштаб и нанесите полученные экспериментальные
точки.
7. Оцените (качественно) справедливость закона Гука для
данной пружины: находятся ли экспериментальные точки
вблизи одной прямой, проходящей через начало
координат.
8. По результатам измерений постройте график
зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь
им, определите среднее значение жесткости пружины kср.
9. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность,
с которой найдено значение kcp
10. Запишите сделанный вами вывод.

№ опыта
1
m, кг
0,1
2
0,2
3
0,3
mg, H
х, м

10.

Контрольные вопросы:
Как называется зависимость между силой
упругости и удлинением пружины?
Пружина динамометра под действием силы
4Н удлинилась на 5 мм. Определите вес
груза, под действием которого эта пружина
удлиняется на 16 мм.

Конспект урока по физике

Лабораторная работа

«Определение жесткости пружины» и

«Определение коэффициента трения скольжения»

Разработала:

Васильева Д.Н. учитель физики высшей квалификационной категории

Цель урока: в ходе проведения лабораторного практикума выработать общий подход к изучению сил электромагнитной природы, на примере силы трения и силы упругости.

Задачи урока:

Показать межпредметную связь физики и математики при обобщении результатов лабораторного исследования.

Отработка навыков работы с физическими приборами.

Вовлекать учащихся в активную творческую деятельность, воспитывать культуру общения на уроке и при изложении собственных мыслей.

Применяемые технологии: технология ИКТ

Применяемые формы работы: групповая работа в парах, работа с виртуальной лабораторией и реальным оборудованием.

На столах перед учениками: листочки с планом выполнения лабораторной работы, рисунком и расчётной таблицей, индивидуальным заданием, а так же — оборудование для определения жесткости пружины, ноутбук с установленной виртуальной лабораторной работой «Определение коэффициента трения скольжения»

На демонстра

centerkik.ru

No related posts.

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 F_упр 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.

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

откуда Δk — ε_kk. 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:

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

7. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k_ср (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/с².

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.

* Ускорение свободного падения примем равным 10 м/с².

Вычисления:

Вычисление погрешности измерения:

ε_х 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; R₂; R₃; R₄ от R_ср велики из-за разности условий опытов принимаем

Источник:

Решебник по физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №2
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ».

Все задачи

← Лабораторная работа № 1 «Измерение ускорения тела при равноускоренном движении»

Лабораторная работа № 3 «Измерение коэффициента трения скольжения» →

Лабораторная работа номер 1 определение жесткости пружины. Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины

По физике за 9 класс (И. К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №2
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

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 F упр 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 = = k cp ±Δk, где Δk — наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная погрешность (ε k) равна отношению абсолютной погрешности Δk к значению величины k:

откуда Δk — ε k k. 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

Средства измерения: 1) набор грузов, масса каждого равна m 0 = 0,100 кг, а погрешность Δm 0 = 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:

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

7. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k ср (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 m 0 = (0,1±0,002) кг.

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

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.

L 0 F

L 1 в этом случае.

l = L 0 — L 1

k ср .по формуле k ср =( k 1 + k 2 + k 3 )/3

F ,Н

l ,м

k ,Н/м

k ср , Н/м

6. Начертите график зависимости l ( F ).

Продвинутый уровень

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

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

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

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l = L 0 — L 1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

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

Вычислите среднее арифметическое значение k ср .по формуле k ср =( k 1 + k 2 + k 3 )/3

Оцените погрешность ∆ k методом средней ошибки. Для этого вычислите модуль разности │ k ср — k i │=∆ k i для каждого измерения

k = k ср ±∆ k

F ,Н

l ,м

k ,Н/м

k ср , Н/м

∆k ,Н/м

∆k ср , Н/м

Углубленный уровень

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

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

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

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l = L 0 — L 1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

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

Вычислите среднее арифметическое значение k ср .по формуле k ср =( k 1 + k 2 + k 3 )/3

Вычислите относительные погрешности и абсолютную погрешность измерений ∆ k по формулам

ε F =(∆ F 0 + F и ) / F max

ε l =(∆ l 0 + l и ) / l max

ε k =ε F +ε l

∆k= ε k * k ср

Полученный результат запишите в виде k = k ср±∆ k

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

F ,Н

l ,м

k ,Н/м

k ср , Н/м

ε F

ε l

ε k

∆ k

Урок 13/33

Тема. Лабораторная работа № 2 «Измерение жесткости пружины»

Цель урока: проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины

Тип урока: контроля и оценивания знаний

Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, динамометр с заклеенной шкалой, набор грузиков известной массы (по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями

ХОД РАБОТЫ

1. Закрепите динамометр в штативе на достаточно большой высоте.

2. Подвешивая разное количество грузиков (от одного до четырех), вычислите для каждого случая соответствующее значение F = mg , а также измерьте соответствующее удлинение пружины х.

3. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

4. Начертите оси координат х и F , выберите удобный масштаб и нанесите полученные во время эксперимента точки.

6. Вычислите коэффициент жесткости по формуле k = F /x , используя результаты опыта № 4 (это обеспечивает наибольшую точность).

7. Для вычисления погрешности следует использовать опыт, который мы получили во время поведення опыта № 4, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерений. Вычислите пределы Fmin и Fmax , в которых находится истинное значение F , считая, что Fmin = F — ΔF , F = F + ΔF . Примите ΔF = 4Δm · g , где Δm — погрешность во время изготовления грузиков (для оценки можно считать, что Δm = 0,005 кг):

где Δх = 0,5 мм.

8. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, вычислите:

9. Вычислите среднее значение kcep и абсолютную погрешность измерения Δk по формулам:

10. Вычислите относительную погрешность измерений:

11. Заполните таблицу:

12. Запишите в тетради для лабораторных работ результат в виде k = kcep ± Δk , подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

13. Запишите в тетради для лабораторных вывод: что вы измеряли и какой получили результат.

Лабораторные работы по физике 9 класс Генденштейн Орлов Ход работы

1 — Закрепите конец пружины в штативе. Измерьте высоту на которой находится нижний конец пружины над столом.

2 — Подвесьте к пружине груз массой 100 грамм. Измерьте высоту, на которой находится теперь нижний конец пружины над столом. Вычислите удлинение пружины.

3 — Повторите измерения, подвешивая к пружине два, три и четыре грузы массой по 100 грамм.

4 — Запишите результаты в таблицу.

5 — Начертите систему координат для построения графика зависимости силы упругости от удлинения пружины.

7 — Определите, как зависит сила упругости от удлинения пружины.

Чем больше удлинение пружины, тем больше сила упругости, то есть чем длиннее растягивается пружина, тем больше сила упругости.

8 — По построенной прямой найдите жесткость пружины.

k = Fупр /|x|
k = 4/0.1 = 40 H/m

9 — Определите, зависит ли жесткость пружины от ее длины, и если зависит, то как она изменяется при уменьшении длины пружины.

Жесткость пружины не зависит от удлинения длины пружины. У каждой пружины есть k(жесткость пружины) и она постоянна, не зависит от Fупр и от Δx

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
;
;
.

Лабораторная работа 1 определение жесткости пружины.

Урок 13/33

Тема. Лабораторная работа № 2 «Измерение жесткости пружины»

Цель урока: проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины

Тип урока: контроля и оценивания знаний

Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, динамометр с заклеенной шкалой, набор грузиков известной массы (по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями

ХОД РАБОТЫ

1. Закрепите динамометр в штативе на достаточно большой высоте.

2. Подвешивая разное количество грузиков (от одного до четырех), вычислите для каждого случая соответствующее значение F = mg , а также измерьте соответствующее удлинение пружины х.

3. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

4. Начертите оси координат х и F , выберите удобный масштаб и нанесите полученные во время эксперимента точки.

6. Вычислите коэффициент жесткости по формуле k = F /x , используя результаты опыта № 4 (это обеспечивает наибольшую точность).

7. Для вычисления погрешности следует использовать опыт, который мы получили во время поведення опыта № 4, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерений. Вычислите пределы Fmin и Fmax , в которых находится истинное значение F , считая, что Fmin = F — ΔF , F = F + ΔF . Примите ΔF = 4Δm · g , где Δm — погрешность во время изготовления грузиков (для оценки можно считать, что Δm = 0,005 кг):

где Δх = 0,5 мм.

8. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, вычислите:

9. Вычислите среднее значение kcep и абсолютную погрешность измерения Δk по формулам:

10. Вычислите относительную погрешность измерений:

11. Заполните таблицу:

12. Запишите в тетради для лабораторных работ результат в виде k = kcep ± Δk , подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

13. Запишите в тетради для лабораторных вывод: что вы измеряли и какой получили результат.

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.

L 0 F

L 1 в этом случае.

l = L 0 — L 1

k ср .по формуле k ср =( k 1 + k 2 + k 3 )/3

F ,Н

l ,м

k ,Н/м

k ср , Н/м

6. Начертите график зависимости l ( F ).

Продвинутый уровень

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

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

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

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l = L 0 — L 1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

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

Вычислите среднее арифметическое значение k ср .по формуле k ср =( k 1 + k 2 + k 3 )/3

Оцените погрешность ∆ k методом средней ошибки. Для этого вычислите модуль разности │ k ср — k i │=∆ k i для каждого измерения

k = k ср ±∆ k

F ,Н

l ,м

k ,Н/м

k ср , Н/м

∆k ,Н/м

∆k ср , Н/м

Углубленный уровень

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

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

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

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле l = L 0 — L 1 .Результаты измерений занесите в таблицу.

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

Вычислите среднее арифметическое значение k ср .по формуле k ср =( k 1 + k 2 + k 3 )/3

Вычислите относительные погрешности и абсолютную погрешность измерений ∆ k по формулам

ε F =(∆ F 0 + F и ) / F max

ε l =(∆ l 0 + l и ) / l max

ε k =ε F +ε l

∆k= ε k * k ср

Полученный результат запишите в виде k = k ср±∆ k

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

F ,Н

l ,м

k ,Н/м

k ср , Н/м

ε F

ε l

ε k

∆ k

По физике за 9 класс (И. К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №2
к главе «ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

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 F упр 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 = = k cp ±Δk, где Δk — наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная погрешность (ε k) равна отношению абсолютной погрешности Δk к значению величины k:

откуда Δk — ε k k. 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

Средства измерения: 1) набор грузов, масса каждого равна m 0 = 0,100 кг, а погрешность Δm 0 = 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:

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

7. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение k ср (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 m 0 = (0,1±0,002) кг.

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

Лабораторная работа №

Измерение жесткости пружины

10 класс

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести , уравновешивающей силу упругости
, на основе закона Гука:
.

Приборы и материалы:

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 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 .

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

, откуда
.

В данной работе
. Поэтому
, где
,
,

Абсолютные погрешности:

= 0,002 кг;

=1мм,

.

Порядок выполнения работы

Закрепите на штативе конец спиральной пружины.

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

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

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

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

Цель работыпроверить справедливость закона Гука для
пружины динамометра и измерить коэффициент
жесткости этой пружины.
Оборудование:
штатив с муфтой и зажимом, динамометр с
заклеенной шкалой, набор грузов известной массы
(по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями.

Подготовительные вопросы
Что такое сила упругости?
Как вычислить силу упругости,
возникающую в пружине при подвешивании
к ней груза массой m кг?
Что такое удлинение тела?
Как измерить удлинение пружины при
подвешивании к ней груза?
В чем заключается закон Гука?

Правила техники безопасности
Будьте осторожны при работе с растянутой
пружиной.
Не роняйте и не бросайте грузы.

Описание работы:
Согласно закону Гука, модуль F силы упругости и
модуль х удлинения пружины связаны
соотношением F = kx. Измерив F и х, можно найти
коэффициент жесткости k по формуле

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 \х\. При построении графика по результатам опыта
экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая
соответствует формуле Fyпp=k\x\. 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 kср.

ХОД РАБОТЫ:

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины
(другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и
крючком).
2. Шкалу динамометра закройте бумагой.
3. Отметьте деление, против которого находится стрелкауказатель пружины.
4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте
вызванное им удлинение пружины. Отметьте положение
стрелки-указателя динамометра.
5. К первому грузу добавьте второй, а затем третий грузы,
отмечая каждый раз положение стрелки-указателя и
записывая каждый раз удлинение \х\ пружины. По
результатам измерений заполните таблицу

6. Начертите оси координат х и F, выберите удобный
масштаб и нанесите полученные экспериментальные
точки.
7. Оцените (качественно) справедливость закона Гука для
данной пружины: находятся ли экспериментальные точки
вблизи одной прямой, проходящей через начало
координат.
8. По результатам измерений постройте график
зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь
им, определите среднее значение жесткости пружины kср.
9. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность,
с которой найдено значение kcp
10. Запишите сделанный вами вывод.

№ опыта
1
m, кг
0,1
2
0,2
3
0,3
mg, H
х, м

10.

Контрольные вопросы:
Как называется зависимость между силой
упругости и удлинением пружины?
Пружина динамометра под действием силы
4Н удлинилась на 5 мм. Определите вес
груза, под действием которого эта пружина
удлиняется на 16 мм.

Лабораторная работа №1 Определение жесткости пружин. Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины

По физике за 9 класс (Кикоин И. К., Кикоин А.К., 1999),
задание №2
к главе « ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

Цель работы: найти жесткость пружины по измерениям удлинения пружины при различных значениях силы тяжести

уравновешивающая сила упругости на основе уравнения Гука закон:

В каждом из опытов определяют жесткость при разных значениях силы упругости и удлинения, т. е. условия проведения эксперимента меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости невозможно вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Мы будем использовать графический метод нахождения среднего значения, который можно применять в таких случаях. По результатам нескольких экспериментов построена зависимость модуля упругости F управления от модуля удлинения |x|. При построении графика по результатам эксперимента экспериментальные точки могут не находиться на одной прямой, что соответствует формуле

Это происходит из-за ошибок измерения. При этом график необходимо строить так, чтобы примерно одинаковое количество точек находилось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по ней соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Это будет искомое среднее значение жесткости пружины k ср.

Результат измерения обычно записывают в виде выражения k = = k cp ±Δk, где Δk – наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная ошибка (ε k) равна отношению абсолютной ошибки Δk к значению k:

откуда ∆k — ε k k. Существует правило вычисления относительной погрешности: если величина, определенная в опыте, является результатом умножения и деления приближенных величин, входящих в расчетную формулу, то относительные погрешности складываются. В этой работе

Средства измерений: 1) набор гирь, масса каждой равна m 0 = 0,100 кг, а погрешность Δm 0 = 0,002 кг; 2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и ножкой; 2) винтовая пружина.

Порядок работы

1. Присоедините конец спиральной пружины к штативу (другой конец пружины снабжен стрелочным указателем и крючком — рис. 176).

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

3. Отметьте и запишите деление линейки, на которое падает пружинный указатель.

4. Подвесьте груз известной массы к пружине и измерьте растяжение пружины, вызванное этим.

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

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и по нему определите среднее значение жесткости пружины k cp.

7. Рассчитайте наибольшую относительную ошибку, с которой было найдено значение kav (из эксперимента с одной нагрузкой). В формуле (1)

, так как погрешность измерения удлинения Δx=1 мм, то

8. Найдите

и запишите ответ в виде:

1 Примите g≈10 м/с 2 .

Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена ​​против направления движения частиц тела при деформации».

Закон Гука

Жесткость есть коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Согласно третьему закону Ньютона модуль силы, приложенной к пружине, равен возникшей в ней силе упругости. Таким образом, жесткость пружины можно выразить как:

где F — сила, приложенная к пружине, а x — изменение длины пружины под ее действием. Средства измерения: набор гирь, масса каждой равна m 0 = (0,1 ± 0,002) кг.

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

Лабораторные работы

«Определение жесткости пружины»

Цель : определяет жесткость пружины. Проверка справедливости закона Гука. Оценка погрешности измерения.

Заказ на работу .

Базовый уровень

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

Л0 Ф

Л1 в таком случае.

л= L0 — L1

кВтэд.по формуле kср=( k1 + k2 + к3 )/3

F,N

л, м

к,Н/м

кВтэд, Н/м

6. Нарисуйте график зависимости ( Ф).

Продвинутый уровень

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

Прикрепите пружину к штативу и измерьте длину пружиныL0 при отсутствии внешнего воздействия (F=0N). Запишите результаты измерений в таблицу.

Подвесьте груз весом 1 Н на пружину и определите ее длину. L1 в таком случае.

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле= L0 — L1 .Запишите результаты измерений в таблицу.

Аналогично найти удлинение пружины при подвешивании грузов массой 2 Н и 3 Н. Результаты измерений занести в таблицу.

Рассчитать среднее арифметическое kср.по формуле kср=( k1 + k2 + к3 )/3

Оцените ошибку ∆k методом средней ошибки. Для этого вычислите модуль разности│ кВтч- ки│=∆ кидля каждого измерения

к = к Ср ±∆ к

F,N

л, м

k,Н/м

кВтэд, Н/м

∆k,Н/м

∆кВед, Н/м

4

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

Прикрепите пружину к штативу и измерьте длину пружиныL0 при отсутствии внешнего воздействия (F=0N). Запишите результаты измерений в таблицу.

Подвесьте груз весом 1 Н на пружину и определите ее длину. L1 в таком случае.

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле= L0 — L1 .Запишите результаты измерений в таблицу.

Аналогично найти удлинение пружины при подвешивании грузов массой 2 Н и 3 Н. Результаты измерений занести в таблицу.

Рассчитать среднее арифметическое kср.по формуле kср=( k1 + k2 + к3 )/3

Расчет относительных погрешностей и абсолютных погрешностей измерений∆ кформулы

ε F=(∆ F0 + Фанд) / Fmax

ε л=(∆ л0 + земельные участки) / lmax

ε к=ε F+ε л

∆k=εk* кВтэд

Полученный результат запишите в виде к = к среднее ±∆ к

Нарисовать график зависимостейl ( Ф). Сформулируйте геометрический смысл жесткости.

F,N

л, м

k,Н/м

кВтэд, Н/м

ε F

ε л

ε к

∆ k

Урок 13/33

Тема. Лабораторная работа №2 Измерение жесткости пружины

Цель занятия: проверить справедливость закона Гука для динамометрической пружины и измерить жесткость этой пружины

Вид занятия: контроль и проверка знаний

Оборудование: штатив с муфта и зажим, динамометр с опломбированной шкалой, набор гирь известной массы (по 100 г каждая), линейка с миллиметровыми делениями

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС

1. Установите динамометр на штатив на достаточно большой высоте.

2. Подвесив различное количество грузов (от одного до четырех), рассчитать для каждого случая соответствующее значение F = mg, а также измерить соответствующее удлинение пружины x.

3. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу:

4. Проведите оси координат x и F, выберите удобный масштаб и нанесите точки, полученные в ходе эксперимента.

6. Рассчитать коэффициент жесткости по формуле k = F/x по результатам эксперимента №4 (это обеспечивает наибольшую точность).

7. Для расчета погрешности следует использовать опыт, который мы получили при поведении эксперимента № 4, поскольку он соответствует наименьшей относительной погрешности измерения. Рассчитайте пределы Fmin и Fmax, в пределах которых лежит истинное значение F, принимая, что Fmin = F — ΔF , F = F + ΔF . Принять ΔF = 4Δm г, где Δm — погрешность при изготовлении гирь (для оценки можно принять, что Δm = 0,005 кг):

, где Δх = 0,5 мм.

8. Методом оценки погрешности косвенных измерений вычислить:

9. Рассчитайте среднее значение kcep и абсолютную ошибку измерения ΔK, используя формулы:

10. Рассчитайте относительную ошибку измерения:

11. Заполните в таблице:

12. Результат запишите в тетрадь для лабораторных работ в виде k = kcep ± Δk, подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

13. Запишите в тетрадь для лабораторного заключения: что вы измерили и какой результат получили.

Лабораторная работа по физике 9 класс Генденштейн Орлов Рабочий процесс

1 — Прикрепите конец пружины к штативу. Измерьте высоту, на которой нижний конец пружины находится над столом.

2 — Подвесьте груз массой 100 грамм к пружине. Измерьте высоту, на которой нижний конец пружины теперь находится над столом. Рассчитать удлинение пружины.

3 — Повторите измерения, подвесив к пружине два, три и четыре груза по 100 грамм каждый.

4 — Запишите результаты в таблицу.

5 — Нарисуйте систему координат для построения графика зависимости силы упругости от удлинения пружины.

7 — Определите зависимость силы упругости от удлинения пружины.

Чем больше удлинение пружины, тем больше сила упругости, то есть чем дольше растянута пружина, тем больше сила упругости.

8 — По построенной прямой найти жесткость пружины.

k = Fуправление /|x|
k = 4/0,1 = 40 Гн/м

9 — Определите, зависит ли жесткость пружины от ее длины, и если зависит, то как она изменяется при уменьшении длины пружины.

Жесткость пружины не зависит от удлинения длины пружины. Каждая пружина имеет k (жесткость пружины) и она постоянна, не зависит от Fsp и от Δx

МОУ «Гимназия №6» Физическая мастерская 10 класс

Лаборатория №3

Измерение жесткости пружины

Задача : найти жесткость пружины по измерениям удлинения пружины при различных значениях силы тяжести, уравновешивающей силу упругости
на основе закона Гука:
. В каждом из экспериментов определяют жесткость при разных значениях силы упругости и удлинения, т.е. условия эксперимента меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости невозможно вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Мы будем использовать графический метод нахождения среднего значения, который можно применять в таких случаях. По результатам нескольких экспериментов построим график зависимости модуля силы упругости
от модуля расширения X . При построении графика по результатам эксперимента экспериментальные точки могут не находиться на прямой линии, соответствующей формуле
. Это связано с ошибками измерения. При этом график необходимо строить так, чтобы примерно одинаковое количество точек находилось по разные стороны от прямой. Построив график, возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по ней соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость к . Это будет искомое среднее значение жесткости пружины.

Результат измерения обычно записывают в виде выражения
, где
— наибольшая абсолютная погрешность измерения. Известно, что относительная ошибка ( ) равна отношению абсолютной ошибки
к значению величины k :
, где
.

В этой работе
. Итак,
, где
;
;
.

Лабораторная работа «Измерение жесткости пружины» методическая разработка по физике на тему. Лабораторная работа по физике «измерение жесткости пружины» Лабораторная работа по определению коэффициента жесткости

Лабораторная работа.

Определение жесткости пружины.

Цель: используя экспериментальную зависимость силы упругости от абсолютного удлинения, рассчитать коэффициент жесткости пружины.

Оборудование: штатив, линейка, пружина, гири 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. С увеличением расстояния силы притяжения возрастают, а с уменьшением расстояния силы отталкивания стремятся вернуть тело в исходное состояние. Следовательно, 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 движению частиц тела при деформации , Ф бывший = кΔх , где k- коэффициент

жесткость [k] = Н/м, Δ х = Δ л — модуль удлинения тела.

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров кузова,

а также из материала. Она численно равна силе упругости

при удлинении (сжатии) тела на 1 м.

Порядок выполнения работ.

1. Прикрепите динамометр к штативу.

2. Измерьте исходную длину пружины линейкой L 0 .

3 . Подвесьте груз массой 100 г.

4. Измерьте длину деформированной пружины линейкой л. Определяем погрешность измерения длины: ΔƖ= 0,5дел*С 1 , где ОТ 1 – Цена деления линии.

5. Рассчитать удлинение пружины Δх = Δ л = Л — Л 0 .

6. На груз, покоящийся относительно пружины, действуют две компенсирующие друг друга силы: силы тяжести и упругости F т = Ф бывший (см. верхнее изображение)

7. Рассчитайте силу упругости по формуле Ф бывший = м г . Определить измерения силы ошибки: Δ Ф = 0,5дел * С 2 , где ОТ 2 – значение деления динамометра.

8. Подвесьте груз массой 200 г и повторите опыт по пунктам 4-6.

9. Подвесьте груз массой 300 г и повторите опыт по пунктам 4-6.

10. Запишите результаты в таблицу.

11. Рассчитать жесткость пружины для каждого измерения K= Ф бывший / Δx и запишите эти значения в таблицу. Определить среднее ДО Ср

12. Определить абсолютную погрешность измерения Δ от до = ( Δ Ф / Ф бывший + ΔƖ /л) * от до измерено , где Δ Ф – ошибка измерения силы, ΔƖ – погрешность измерения длины.

13. Выбрать систему координат и построить график зависимости силы упругости F бывший от удлинения пружины Δ л .

Таблица размеров

артикул

исходная длина, L 0, м

длина торца, L, м

Абсолютное удлинение Δx 1 =Δ Л = Л – Л 0, м

сила упругости, F возб, Н

Коэффициент жесткости, К, Н/м

14. Сделайте вывод. Коэффициент жесткости пружины, полученный в результате опытов, можно записать: k = k Ср измерено (у каждого студента свой коэффициент) ± Δ от до (у всех разная ошибка).

Лабораторные работы

«Определение жесткости пружины»

Цель : определяет жесткость пружины. Проверка справедливости закона Гука. Оценка погрешности измерения.

Заказ на работу .

Базовый уровень

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

Л0 Ф

Л1 в таком случае.

л= L0 — L1

кВтэд.по формуле kср=( k1 + k2 + к3 )/3

F,N

л,м

к,Н/м

кВтэд, Н/м

6. Нарисуйте график зависимости ( Ф).

Продвинутый уровень

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

Прикрепите пружину к штативу и измерьте длину пружиныL0 при отсутствии внешнего воздействия (F=0N). Запишите результаты измерений в таблицу.

Подвесьте груз массой 1 Н на пружину и определите ее длину. L1 в таком случае.

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле= L0 — L1 .Запишите результаты измерений в таблицу.

Аналогично найти удлинение пружины при подвешивании грузов массой 2 Н и 3 Н. Результаты измерений занести в таблицу.

Рассчитать среднее арифметическое kср.по формуле kср=( k1 + k2 + к3 )/3

Оцените ошибку ∆k методом средней ошибки. Для этого вычислите модуль разности│ кВтч- ки│=∆ kiдля каждого измерения

k = к Ср ±∆ к

F,N

л,м

k,Н/м

кВтэд, Н/м

∆k, Н/м

∆кВед, Н/м

уровень

0005

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

Прикрепите пружину к штативу и измерьте длину пружиныL0 при отсутствии внешнего воздействия (F=0N). Запишите результаты измерений в таблицу.

Подвесьте груз массой 1 Н на пружину и определите ее длину. L1 в таком случае.

Найдите деформацию (удлинение) пружины по формуле= L0 — L1 .Запишите результаты измерений в таблицу.

Аналогично найти удлинение пружины при подвешивании грузов массой 2 Н и 3 Н. Результаты измерений занести в таблицу.

Рассчитать среднее арифметическое kср.по формуле kср=( k1 + k2 + к3 )/3

Расчет относительных погрешностей и абсолютных погрешностей измерений∆ кформулы

ε F=(∆ F0 + ФА)/ Fmax

ε л=(∆ л0 + земельные участки) / lmax

ε к=ε F+ε л

∆k=εk* кВтэд

Полученный результат запишите в виде к = к среднее ±∆ к

Нарисовать график зависимостейl ( Ф). Сформулируйте геометрический смысл жесткости.

F,N

л,м

k,Н/м

кВтэд, Н/м

ε F

ε л

ε к

∆ к

По физике за 9 класс(И. К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999),
задание №2
к главе ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

Цель работы: найти жесткость пружины по измерениям удлинения пружины при различных значениях силы тяжести

уравновешивающая сила упругости на основе закона Гука:

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т.е. условия проведения эксперимента меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости невозможно вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Мы будем использовать графический метод нахождения среднего значения, который можно применять в таких случаях. По результатам нескольких экспериментов построена зависимость модуля упругости F управления от модуля удлинения |x|. При построении графика по результатам эксперимента экспериментальные точки могут не находиться на одной прямой, что соответствует формуле

Это происходит из-за ошибок измерения. При этом график необходимо строить так, чтобы примерно одинаковое количество точек находилось по разные стороны от прямой. Построив график, возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по ней соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Это будет искомое среднее значение жесткости пружины k ср.

Результат измерения обычно записывают в виде выражения k = = k cp ±Δk, где Δk – наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная ошибка (ε k) равна отношению абсолютной ошибки Δk к значению k:

откуда ∆k — ε k k. Существует правило вычисления относительной погрешности: если величина, определенная в опыте, является результатом умножения и деления приближенных величин, входящих в расчетную формулу, то относительные погрешности складываются. В этой работе

Средства измерений: 1) набор гирь, масса каждой равна m 0 = 0,100 кг, а погрешность Δm 0 = 0,002 кг; 2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и ножкой; 2) винтовая пружина.

Порядок работы

1. Присоедините конец спиральной пружины к штативу (другой конец пружины снабжен стрелочным указателем и крючком — рис. 176).

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

3. Отметьте и запишите деление линейки, на которое падает пружинный указатель.

4. Подвесьте груз известной массы к пружине и измерьте растяжение пружины, вызванное этим.

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

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и по нему определите среднее значение жесткости пружины k cp.

7. Рассчитайте наибольшую относительную ошибку, с которой было найдено значение kav (из эксперимента с одной нагрузкой). В формуле (1)

, так как погрешность измерения удлинения Δx=1 мм, то

8. Найдите

и запишите ответ в виде:

1 Примите g≈10 м/с 2 .

Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена ​​против направления движения частиц тела при деформации».

Закон Гука

Жесткость есть коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Согласно третьему закону Ньютона модуль силы, приложенной к пружине, равен возникшей в ней силе упругости. Таким образом, жесткость пружины можно выразить как:

где F — сила, приложенная к пружине, а x — изменение длины пружины под ее действием. Средства измерения: набор гирь, масса каждой равна m 0 = (0,1 ± 0,002) кг.

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

	масса, кг		удлинение |х|,

Урок 13/33

Тема. Лабораторная работа №2 Измерение жесткости пружины

Цель занятия: проверить справедливость закона Гука для динамометрической пружины и измерить жесткость этой пружины

Вид занятия: контроль и проверка знаний

Оборудование: штатив с муфта и зажим, динамометр с опломбированной шкалой, набор гирь известной массы (по 100 г каждая), линейка с миллиметровыми делениями

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС

1. Установите динамометр на штатив на достаточно большой высоте.

2. Подвесив различное количество грузов (от одного до четырех), рассчитать для каждого случая соответствующее значение F = mg, а также измерить соответствующее удлинение пружины x.

3. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу:

	м, кг	мг, N

4. Проведите оси координат x и F, выберите удобный масштаб и нанесите точки, полученные в ходе эксперимента.

6. Рассчитать коэффициент жесткости по формуле k = F/x по результатам эксперимента №4 (это обеспечивает наибольшую точность).

7. Для расчета погрешности следует использовать опыт, который мы получили при поведении эксперимента № 4, поскольку он соответствует наименьшей относительной погрешности измерения. Рассчитайте пределы Fmin и Fmax, в пределах которых лежит истинное значение F, принимая, что Fmin = F — ΔF , F = F + ΔF . Принять ΔF = 4Δm г, где Δm — погрешность при изготовлении гирь (для оценки можно принять, что Δm = 0,005 кг):

, где Δх = 0,5 мм.

8. Методом оценки погрешности косвенных измерений вычислить:

9. Рассчитайте среднее значение kcep и абсолютную ошибку измерения ΔK, используя формулы:

10. Рассчитайте относительную ошибку измерения:

11. Заполните в таблице:

9000 2. Фмин, H	Fмакс, Н	хмин, м	xmax, м	км/мин, Н/м	кмакс, Н/м	к сэр, Н/м

12. Результат запишите в тетрадь для лабораторных работ в виде k = kcep ± Δk, подставив в эту формулу числовые значения найденных величин.

13. Запишите в тетрадь для лабораторного заключения: что вы измерили и какой результат получили.

Лабораторная работа по измерению коэффициента жесткости пружины. Лабораторная работа «Измерение жесткости пружины» методическая разработка по физике по теме

МОУ «Гимназия №6» Физическая мастерская 10 класс

Лаб №3

Измерение жесткости пружины

Задача : найти жесткость пружины по измерениям удлинения пружины при различных значениях силы тяжести, уравновешивающей силу упругости
по закону Гука:
. В каждом из экспериментов жесткость определяется при разных значениях сил упругости и удлинения, т.е. условия эксперимента меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости невозможно вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Воспользуемся графическим нахождением среднего значения, которое можно применить в таких случаях. По результатам нескольких экспериментов построим график зависимости модуля силы упругости
от модуля расширения X . При построении графика по результатам эксперимента экспериментальные точки могут не находиться на прямой линии, соответствующей формуле
. Это связано с ошибками измерения. При этом график необходимо строить так, чтобы примерно одинаковое количество точек находилось по разные стороны от прямой. Построив график, возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по ней соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость к . Это будет искомое среднее значение жесткости пружины.

Результат измерения обычно записывают в виде выражения
, где
— наибольшая абсолютная погрешность измерения. Известно, что относительная ошибка ( ) равна отношению абсолютной ошибки
к значению величины k :
, где
.

В этой работе
. Вот почему
, где
;
;
.

Чтобы использовать предварительный просмотр презентаций, создайте учетную запись Google (аккаунт) и войдите: https://accounts.google.com

Лабораторная работа «Измерение жесткости пружины» Учитель физики ГБОУ СОШ № 145 Калининского района Санкт-Петербурга Карабашьян М.В.

проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить жесткость этой пружины. Цель работы Оборудование: набор «Механика» из набора Л-микро — штатив с муфтой и зажимом, динамометр с опломбированной шкалой, набор гирь известного веса (по 50 г каждая), линейка с миллиметровыми делениями.

Подготовительные вопросы Что такое сила упругости? Как рассчитать силу упругости, возникающую в пружине при подвешивании к ней груза массой m кг? Что такое удлинение тела? Как измерить удлинение пружины при подвешивании к ней груза? Что такое Закон Гука?

Меры предосторожности Будьте осторожны при работе с растянутой пружиной. Не роняйте и не бросайте грузы.

Описание работы: Согласно закону Гука модуль F силы упругости и модуль x удлинения пружины связаны соотношением F = kx . Измерив F и x, можно найти коэффициент жесткости k по формуле

В каждом из опытов определяют жесткость при разных значениях силы упругости и удлинения, т. е. условия проведения эксперимента меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости невозможно вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Мы будем использовать графический метод нахождения среднего значения, который можно применять в таких случаях. По результатам нескольких экспериментов построим график зависимости модуля упругой силы F управления от модуля удлинения \ x \ . При построении графика по результатам эксперимента экспериментальные точки могут не находиться на прямой линии, что соответствует формуле F yпp =k\x\ . Это связано с ошибками измерения. При этом график следует строить так, чтобы примерно одинаковое количество точек оказалось по разные стороны от прямой. Построив график, возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по ней соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Это будет искомое среднее значение жесткости пружины k ср.

1. Прикрепите конец винтовой пружины к штативу (на другом конце пружины имеется указатель со стрелкой и крючок). 2. Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями. 3. Отметьте и запишите деление линейки, на которое падает пружинная стрелка. 4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины. 5. К первому грузу прибавьте второй, третий и т.д. грузики, записывая каждый раз удлинение \х\ пружины. По результатам замеров заполнить таблицу ХОД РАБОТЫ:

Номер опыта m, кг mg, H x, m 1 0,1 2 0,2 ​​3 0,3 4 0,4 ​​

6. Проведите оси координат x и F, выберите удобный масштаб и нанесите полученные экспериментальные точки. 7. Оценить (качественно) справедливость закона Гука для данной пружины: расположены ли экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат. 8. По результатам измерений построить график зависимости силы упругости от удлинения и по нему определить среднее значение жесткости пружины k ср. 9. Вычислите максимальную относительную ошибку, с которой находится значение k cp 10. Запишите свой вывод.

Контрольные вопросы: Как называется зависимость между силой упругости и удлинением пружины? Пружина динамометра под действием силы 4Н удлинилась на 5 мм. Определить вес груза, под действием которого эта пружина удлинится на 16 мм.

Лабораторная работа по физике 9 класс Генденштейн Орлов Прогресс

1 — Прикрепите конец пружины к штативу. Измерьте высоту, на которой нижний конец пружины находится над столом.

2 — Подвесьте груз массой 100 грамм к пружине. Измерьте высоту, на которой нижний конец пружины теперь находится над столом. Рассчитать удлинение пружины.

3 — Повторите измерения, подвесив к пружине два, три и четыре груза по 100 грамм каждый.

4 — Запишите результаты в таблицу.

5 — Нарисуйте систему координат для построения графика зависимости силы упругости от удлинения пружины.

7 — Определите зависимость силы упругости от удлинения пружины.

Чем больше удлинение пружины, тем больше сила упругости, то есть чем дольше растянута пружина, тем больше сила упругости.

8 — По построенной прямой найти жесткость пружины.

k = Fуправление /|x|
k = 4/0,1 = 40 Гн/м

9 — Определите, зависит ли жесткость пружины от ее длины, и если зависит, то как она изменяется при уменьшении длины пружины.

Жесткость пружины не зависит от удлинения длины пружины. Каждая пружина имеет k (жесткость пружины) и она постоянна, не зависит от Fsp и от Δx

По физике за 9 класс (Кикоин И.К., Кикоин А.К., 1999),
задание №2
к главе ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ».

Цель работы: найти жесткость пружины по измерениям удлинения пружины при различных значениях силы тяжести

уравновешивающая сила упругости на основе закона Гука:

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинения, т. е. меняются условия эксперимента. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости невозможно вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Мы будем использовать графический метод нахождения среднего значения, который можно применять в таких случаях. По результатам нескольких экспериментов построена зависимость модуля упругости F управления от модуля удлинения |x|. При построении графика по результатам эксперимента экспериментальные точки могут не находиться на одной прямой, что соответствует формуле

Это происходит из-за ошибок измерения. При этом график необходимо строить так, чтобы примерно одинаковое количество точек находилось по разные стороны от прямой. После построения графика возьмите точку на прямой (в средней части графика), определите по ней соответствующие этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите жесткость k. Это будет искомое среднее значение жесткости пружины k ср.

Результат измерения обычно записывают в виде выражения k = = k cp ±Δk, где Δk – наибольшая абсолютная погрешность измерения. Из курса алгебры (VII класс) известно, что относительная ошибка (ε k) равна отношению абсолютной ошибки Δk к значению k:

откуда ∆k — ε k k. Существует правило вычисления относительной погрешности: если величина, определенная в опыте, является результатом умножения и деления приближенных величин, входящих в расчетную формулу, то относительные погрешности складываются. В этой работе

Средства измерений: 1) набор гирь, масса каждой равна m 0 = 0,100 кг, а погрешность Δm 0 = 0,002 кг; 2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и ножкой; 2) винтовая пружина.

Порядок работы

1. Присоедините конец спиральной пружины к штативу (другой конец пружины снабжен стрелочным указателем и крючком — рис. 176).

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

3. Отметьте и запишите деление линейки, на которое падает пружинный указатель.

4. Подвесьте груз известной массы к пружине и измерьте растяжение пружины, вызванное этим.

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

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и по нему определите среднее значение жесткости пружины k cp.

7. Рассчитайте наибольшую относительную ошибку, с которой было найдено значение kav (из эксперимента с одной нагрузкой). В формуле (1)

, так как погрешность измерения удлинения Δx=1 мм, то

8. Найдите

и запишите ответ в виде:

1 Примите g≈10 м/с 2 .

Закон Гука: «Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена ​​против направления движения частиц тела при деформации».

Закон Гука

Жесткость есть коэффициент пропорциональности между силой упругости и изменением длины пружины под действием приложенной к ней силы. Согласно третьему закону Ньютона модуль силы, приложенной к пружине, равен возникшей в ней силе упругости.

No related posts.