Laboratoriniams darbams spyruoklė su standumu. Fizikos metodinis tobulinimas tema: Laboratorinis darbas „Spyruoklės standumo matavimas

Problemos sprendimas:

darbo tikslas: rasti spyruoklės standumą pagal spyruoklės pailgėjimo matavimus ties skirtingos reikšmės gravitacija

tamprumo jėgos balansavimas pagal Huko dėsnį:

kiekviename eksperimente standumas nustatomas ties skirtingos reikšmės tamprumo ir pailgėjimo jėgos, t.y. keičiasi eksperimento sąlygos. todėl norint rasti vidutinę standumo reikšmę, neįmanoma apskaičiuoti vidurkio aritmetiniai rezultatai matavimai. pasinaudokime grafiškai rasti vidutinę vertę, kuri gali būti taikoma tokiais atvejais. Remdamiesi kelių eksperimentų rezultatais, sudarysime tamprumo jėgos modulio fel priklausomybės nuo pailgėjimo modulio |x| grafiką. sudarant grafiką remiantis eksperimento rezultatais, eksperimentiniai taškai gali būti ne tiesėje, kuri atitinka formulę

taip yra dėl matavimo klaidų. tokiu atveju grafikas turi būti vykdomas taip, kad apytiksliai tas pats numeris taškai pasirodė tokie skirtingos pusės nuo tiesios linijos. Sudarę grafiką, paimkite tašką tiesėje (vidurinėje grafiko dalyje), iš jo nustatykite šį tašką atitinkančias tamprumo jėgos ir pailgėjimo reikšmes ir apskaičiuokite standumą k. tai bus norima vidutinė spyruoklės standumo k avg vertė.
matavimo rezultatas dažniausiai rašomas išraiška k = = k cp ±δk, kur δk yra didžiausia absoliuti matavimo paklaida. iš algebros kurso ( VII klasė) žinoma, kad santykinė paklaida (ε k) yra lygi absoliučios paklaidos δk ir k reikšmės santykiui:

iš kur δk - ε k k. Yra santykinės paklaidos apskaičiavimo taisyklė: jei eksperimentiniu būdu nustatyta vertė randama padauginus ir padalijus apytiksles reikšmes, įtrauktas į skaičiavimo formulė, tada santykinės klaidos sumuojasi. šiame darbe

Štai kodėl

matavimo priemonės: 1) svorių rinkinys, kurių kiekvieno masė m 0 = 0,100 kg, o paklaida δm 0 = 0,002 kg; 2) liniuote su milimetrų padalomis.
medžiagos: 1) trikojis su movomis ir kojele; 2) spiralinė spyruoklė.
darbo tvarka
1. Spiralinės spyruoklės galą pritvirtinkite prie trikojo (kitame spyruoklės gale yra rodyklė ir kabliukas – 176 pav.).

2. Šalia spyruoklės arba už jos sumontuokite ir pritvirtinkite liniuotę su milimetrų padalomis.
3. Pažymėkite ir užrašykite liniuotės padalą, į kurią krenta spyruoklinė rodyklė.
4. pakabinti svarelį nuo spyruoklės žinoma masė ir išmatuokite susidariusį spyruoklės pailgėjimą.
5. Prie pirmosios apkrovos pridėkite antrąjį, trečiąjį ir tt svorius, kiekvieną kartą registruodami pailgėjimą |x| spyruoklės. Remdamiesi matavimo rezultatais, užpildykite lentelę:


numerį
patirtį

m, kg

mg 1, n

|x|, m

6. Pagal matavimo rezultatus nubraižykite tamprumo jėgos priklausomybę nuo pailgėjimo ir, naudodami ją, nustatykite vidutinę spyruoklės standumo k cp reikšmę.
7. apskaičiuokite didžiausią santykinė klaida, su kuria buvo rasta k avg reikšmė (iš eksperimento su viena apkrova). formulėje (1)



kadangi paklaida matuojant pailgėjimą yra δx=1 mm, tai


8. rasti

ir parašykite atsakymą taip:

1 paimkite g≈10 m/s 2.
Huko dėsnis: „Kūno deformacijos metu atsirandanti tamprumo jėga yra proporcinga jo pailgėjimui ir yra nukreipta priešinga kūno dalelių judėjimo krypčiai deformacijos metu“.

Huko dėsnis
standumas yra proporcingumo koeficientas tarp tamprumo jėgos ir spyruoklės ilgio pokyčio, veikiant ją veikiančiai jėgai. Pagal trečiąjį Niutono dėsnį, spyruoklę veikianti jėga yra lygi joje sukuriamai tamprumo jėgai. Taigi spyruoklės standumas gali būti išreikštas taip:

čia f – spyruoklę veikianti jėga, o x – jos veikiamos spyruoklės ilgio pokytis. matavimo priemonės: svarelių rinkinys, kiekvieno masė lygi m 0 = (0,1 ± 0,002) kg.
liniuotė su milimetrų padalomis (δх = ±0,5 mm). darbo atlikimo tvarka aprašyta vadovėlyje ir komentarų nereikalauja.

Patirtis Nr.

svoris, kg

plėtinys |x|,

k, n/m

m

Laboratoriniai darbai

Spyruoklės standumo matavimas

10 klasė

Darbo tikslas: Raskite spyruoklės standumą iš spyruoklės pailgėjimo matavimų esant įvairioms gravitacijos vertėms, balansuojančioms tamprumo jėgą
, remiantis Huko dėsniu:
.

Prietaisai ir medžiagos:

Kiekviename eksperimente standumas nustatomas esant skirtingoms tamprumo jėgos ir pailgėjimo reikšmėms, t.y.
. keičiasi eksperimento sąlygos. Todėl norint rasti vidutinę standumo reikšmę, neįmanoma apskaičiuoti matavimo rezultatų aritmetinio vidurkio. Vidutinei reikšmei rasti naudokime grafinį metodą, kuris gali būti pritaikytas tokiais atvejais. Remdamiesi kelių eksperimentų rezultatais, sudarysime tamprumo jėgos modulio priklausomybės nuo pailgėjimo modulio x grafiką. Kuriant grafiką remiantis eksperimento rezultatais, eksperimentiniai taškai gali būti ne tiesėje, kuri atitinka formulę .

Taip yra dėl matavimo klaidų: Šiuo atveju grafikas turi būti nubraižytas taip, kad maždaug tiek pat taškų būtų priešingose ​​tiesės pusėse. Sudarę grafiką, paimkite tašką tiesėje (vidurinėje grafiko dalyje), iš jo nustatykite šį tašką atitinkančias tamprumo jėgos ir pailgėjimo reikšmes ir apskaičiuokite standumą k.
Tai bus norimas vidutinis spyruoklės standumas
-
Matavimo rezultatas paprastai rašomas kaip išraiška , Kur didžiausia absoliuti matavimo paklaida. Yra žinoma, kad santykinė klaida ( :

) skiriasi absoliučios paklaidos atžvilgiu
.

iki k vertės
, kur
Tai bus norimas vidutinis spyruoklės standumas
,
,

Šiame darbe

. ;

Štai kodėl

.

Absoliučios klaidos:

    = 0,002 kg

    = 1 mm,

    Darbo tvarka

    Pritvirtinkite spyruoklės galą prie trikojo.

    Šalia spyruoklės arba už jos sumontuokite ir pritvirtinkite liniuotę su milimetrų padalomis.

Pažymėkite ir užrašykite liniuotės padalą, į kurią krenta spyruoklinė rodyklė.

Ant spyruoklės pakabinkite žinomos masės apkrovą ir išmatuokite jos sukeltą spyruoklės pailgėjimą.

Prie pirmosios apkrovos pridėkite antrą, trečią ir kt. apkrovas, kiekvieną kartą registruojant spyruoklės pailgėjimą x. Remdamiesi matavimo rezultatais, užpildykite lentelę:

Patirties numeris

Savivaldybės ugdymo įstaigos „Gimnazija Nr.6“ Fizikos dirbtuvės 10 kl Laboratorinis darbas Nr.3
Spyruoklės standumo matavimas
Darbo tikslas
iš plėtinio modulio X. Kuriant grafiką remiantis eksperimento rezultatais, eksperimentiniai taškai gali būti ne tiesėje, kuri atitinka formulę
. Taip yra dėl matavimo klaidų. Tokiu atveju grafikas turi būti nubraižytas taip, kad priešingose ​​tiesės pusėse būtų maždaug tiek pat taškų. Sudarę grafiką, paimkite tašką tiesėje (vidurinėje grafiko dalyje), iš jo nustatykite šį tašką atitinkančias tamprumo jėgos ir pailgėjimo reikšmes ir apskaičiuokite standumą. k. Tai bus norimas vidutinis spyruoklės standumas .

Matavimo rezultatas paprastai rašomas kaip išraiška
, Kur
- didžiausia absoliuti matavimo paklaida. Yra žinoma, kad santykinė klaida ( ) yra lygus absoliučios paklaidos santykiui
į kiekio vertę k :
, kur
.

Šiame darbe
. Štai kodėl
, Kur
;
;
.

Norėdami naudoti pristatymų peržiūras, susikurkite „Google“ paskyrą ir prisijunkite prie jos: https://accounts.google.com


Skaidrių antraštės:

Laboratorinis darbas „Spyruoklės standumo matavimas“ Fizikos mokytojas GBOU Kalinino rajono 145 vidurinė mokykla Sankt Peterburgas Karabašjanas M.V.

patikrinkite Huko dėsnio galiojimą dinamometro spyruoklei ir išmatuokite šios spyruoklės standumo koeficientą. Darbo paskirtis Įranga: „Mechanikos“ komplektas iš L-micro komplekto - trikojis su mova ir spaustuku, dinamometras su sandariomis svarstyklėmis, žinomos masės svorių komplektas (po 50 g), liniuotė su milimetrų padalomis.

Parengiamieji klausimai Kas yra tamprumo jėga? Kaip apskaičiuoti tamprumo jėgą, atsirandančią spyruoklėje, kai ant jos pakabinamas m kg sveriantis krovinys? Kas yra kūno pailgėjimas? Kaip išmatuoti spyruoklės pailgėjimą, kai nuo jos pakabinama apkrova? Kas yra Huko dėsnis?

Saugos priemonės Būkite atsargūs dirbdami su ištempta spyruokle. Nemeskite ir nemeskite krovinių.

Darbo aprašymas: Pagal Huko dėsnį tamprumo jėgos modulis F ir spyruoklės pailgėjimo modulis x yra susietas ryšiu F = kx. Išmatuodami F ir x, naudodami formulę galite rasti standumo koeficientą k

Kiekviename eksperimente standumas nustatomas esant skirtingoms tamprumo jėgos ir pailgėjimo reikšmėms, ty keičiasi eksperimento sąlygos. Todėl norint rasti vidutinę standumo reikšmę, neįmanoma apskaičiuoti matavimo rezultatų aritmetinio vidurkio. Vidutinei reikšmei rasti naudokime grafinį metodą, kuris gali būti pritaikytas tokiais atvejais. Remdamiesi kelių eksperimentų rezultatais, sudarysime tamprumo jėgos modulio Fel priklausomybės nuo pailgėjimo modulio \x\ grafiką. Kuriant grafiką remiantis eksperimento rezultatais, eksperimentiniai taškai gali būti ne tiesėje, kuri atitinka formulę F yпp =k\x\. Taip yra dėl matavimo klaidų. Tokiu atveju grafikas turi būti nubraižytas taip, kad priešingose ​​tiesės pusėse atsirastų maždaug tiek pat taškų. Sudarę grafiką, paimkite tašką tiesėje (vidurinėje grafiko dalyje), iš jo nustatykite šį tašką atitinkančias tamprumo jėgos ir pailgėjimo reikšmes ir apskaičiuokite standumą k. Tai bus norima vidutinė spyruoklės standumo k avg vertė.

1. Pritvirtinkite spyruoklės galą prie trikojo (kitame spyruoklės gale yra rodyklė ir kabliukas). 2. Šalia arba už spyruoklės sumontuokite ir pritvirtinkite liniuotę su milimetrų padalomis. 3. Pažymėkite ir užrašykite liniuotės padalą, prieš kurią patenka spyruoklės rodyklė. 4. Ant spyruoklės pakabinkite žinomos masės apkrovą ir išmatuokite jos sukeltą spyruoklės pailgėjimą. 5. Prie pirmojo svarelio pridėkite antrąjį, trečiąjį ir tt svarelius, kiekvieną kartą registruodami spyruoklės pailgėjimą x\. Remdamiesi matavimo rezultatais, užpildykite lentelę DARBO EIGA:

Eksperimento nr. m, kg mg, H x, m 1 0,1 2 0,2 ​​3 0,3 4 0,4

6. Nubraižykite x ir F koordinačių ašis, pasirinkite patogų mastelį ir nubrėžkite gautus eksperimentinius taškus. 7. Įvertinkite (kokybiškai) Huko dėsnio galiojimą tam tikrai spyruoklei: ar eksperimentiniai taškai yra šalia vienos tiesės, einančios per koordinačių pradžią? 8. Remdamiesi matavimo rezultatais, nubraižykite tamprumo jėgos priklausomybę nuo pailgėjimo ir, naudodami ją, nustatykite vidutinę spyruoklės standumo k avg reikšmę. 9. Apskaičiuokite didžiausią santykinę paklaidą, su kuria buvo rasta k cp 10 reikšmė. Užrašykite savo išvadą.

Testo klausimai: kaip vadinamas ryšys tarp tamprumo jėgos ir spyruoklės pailgėjimo? Dinamometro spyruoklė, veikiama 4 N jėgos, pailgėjo 5 mm. Nustatykite apkrovos, kuriai veikiant ši spyruoklė pailgėja 16 mm, svorį.


Pamoka 13/33

Tema. Laboratorinis darbas Nr.2 „Spyruoklių standumo matavimas“

Pamokos tikslas: patikrinti Huko dėsnio galiojimą dinamometro spyruoklei ir išmatuoti šios spyruoklės standumo koeficientą

Pamokos tipas: žinių kontrolė ir vertinimas

Įranga: trikojis su mova ir spaustuku, dinamometras su lipnia svarstykle, žinomos masės svorių rinkinys (po 100 g), liniuotė su milimetrų padalomis

DARBO EIGA

1. Sumontuokite dinamometrą ant trikojo pakankamai aukštai.

2. Kabantis skirtingi kiekiai svoriai (nuo vieno iki keturių), kiekvienu atveju apskaičiuokite atitinkamą reikšmę F = mg, taip pat išmatuokite atitinkamą spyruoklės ilgį x.

3. Matavimų ir skaičiavimų rezultatus surašykite į lentelę:

m, kg

mg, N

4. Nubraižykite koordinačių ašis x ir F, pasirinkite patogų mastelį ir nubraižykite eksperimento metu gautus taškus.

6. Apskaičiuokite standumo koeficientą pagal formulę k = F /x, naudodami eksperimento Nr. 4 rezultatus (taip gaunamas didžiausias tikslumas).

7. Klaidai apskaičiuoti turėtume pasinaudoti patirtimi, kurią gavome eksperimento Nr. 4 metu, nes ji atitinka mažiausią santykinę matavimo paklaidą. Apskaičiuokite ribas Fmin ir Fmax, kurių ribose tikroji prasmė F, darant prielaidą, kad Fmin = F - ΔF, F = F + ΔF. Paimkite ΔF = 4Δm g, kur Δm yra paklaida gaminant svarelius (vertinimui galime daryti prielaidą, kad Δm = 0,005 kg):

kur Δх = 0,5 mm.

8. Naudojant klaidų įvertinimo metodą netiesioginiai matavimai, apskaičiuokite:

9. Apskaičiuokite vidutinę kcep reikšmę ir absoliučią matavimo paklaidą Δk naudodami formules:

10. Apskaičiuokite santykinę matavimo paklaidą:

11. Užpildykite lentelę:

Fmin, H

Fmax, H

xmin, m

xmax, m

kmmin, N/m

kmmax, N/m

k pone, N/m

12. Užrašykite rezultatą į savo laboratorinių darbų sąsiuvinį forma k = kcep ± Δk, pakeisdami jį šia formule skaitines reikšmes rastos vertybės.

13. Išvadą užsirašykite į laboratorinį sąsiuvinį: ką išmatavote ir kokį rezultatą gavote.




Ar jums patiko straipsnis? Pasidalinkite su draugais!