Pelajaran Teach
Bandul: model, T² dan panjang berkesan
Aktiviti fizik sekolah menengah atas yang menggunakan makmal jauh Bandul untuk mengukur tempoh ayunan, menjadikan hubungan lebih linear menggunakan T² dan menilai sejauh mana data sebenar sepadan dengan model ideal.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Mengukur tempoh ayunan menggunakan makmal jauh Bandul sambil mengekalkan sudut awal.
Mengira T² daripada purata tempoh ayunan dan menggunakannya untuk menganalisis hubungan dengan panjang berkesan.
Membezakan bukti eksperimen, model ideal dan batasan bandul sebenar.
Menentukan sama ada data menyokong hubungan yang selaras dengan T² berkadar terus dengan panjang berkesan, tanpa melebih-lebihkan ketepatan.
Mereka bentuk eksperimen yang lebih baik untuk menganggarkan kecerunan atau g jika panjang berkesan yang boleh dipercayai tersedia.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
Model sebelum pengukuran
10 min
Dalam aktiviti ini, anda akan meneroka lebih jauh daripada sekadar membandingkan sama ada bandul pendek berayun lebih pantas. Anda akan menggunakan makmal jauh untuk menyiasat:
Adakah data bandul sebenar selaras dengan peningkatan T² apabila panjang berkesan bertambah?
Model bandul ringkas yang ideal, bagi sudut kecil, biasanya ditulis sebagai:
T = 2π√(L/g)
Apabila dikuasa duakan:
T² = (4π²/g) · L
Ini bermaksud, dalam model ideal, T² sepatutnya berkadar terus dengan panjang L. Dalam makmal sebenar, nilai panjang fizikal yang tepat bagi setiap konfigurasi tidak semestinya tersedia secara langsung. Oleh itu, dalam aktiviti ini anda akan membezakan tiga perkara:
- Data eksperimen: masa yang dibaca dalam makmal dan tempoh ayunan yang anda kira.
- Pemboleh ubah perbandingan: konfigurasi atau panjang berkesan relatif bandul.
- Model ideal: idea bahawa T² meningkat kira-kira secara berkadar terus dengan L jika andaian model dipenuhi.
Tulis ramalan anda sebelum membuat pengukuran. Jawab dalam 3 atau 4 ayat: terangkan perubahan yang anda jangkakan pada tempoh ayunan T dan T² apabila panjang berkesan bertambah, serta nyatakan satu andaian model ideal yang mungkin tidak dipenuhi dengan tepat dalam makmal.
Kenal pasti pemboleh ubah. Jawab dalam bentuk senarai: pemboleh ubah dimanipulasikan, pemboleh ubah bergerak balas utama, pemboleh ubah yang ditransformasikan untuk model, dan sekurang-kurangnya tiga pemboleh ubah dimalarkan.
Buat pengukuran dalam makmal
18 min
Kekalkan sudut awal pada 15 darjah. Dengan cara ini, anda tidak mencampurkan kesan panjang berkesan dengan kesan amplitud.
Makmal membolehkan anda membandingkan konfigurasi seperti Pendek, Piawai dan kedudukan tin minuman. Dalam antara muka makmal semasa, pilihan ini dipaparkan sebagai gabungan label Sepanyol dan Inggeris:
- Pendek: Corto / Péndulo más corto
- Piawai: Estándar / Sin peso añadido
- Tin di atas bandul: Added soda / Above the bob
- Tin pada bandul: Added soda / On the bob
- Tin pada batang: Added soda / On the stick
Gunakan sekurang-kurangnya empat konfigurasi jika akses anda membenarkannya. Untuk laluan ringkas, gunakan Pendek, Piawai dan dua kedudukan tin. Jika anda hanya mempunyai akses demo, anda tidak dapat melengkapkan keseluruhan aktiviti kerana mod demo hanya membenarkan bandul piawai pada 15 darjah.
Buka makmal Bandul
Buka makmal dan pilih tab
2 - Péndulo. Pilih satu konfigurasi menggunakan padanan label di atas. Pada tab3 - Parámetros, biarkan sudut pada 15 darjah, kemudian tekanEmpezar a observar. Pada tab4 - Observación, perhatikan graf sudut melawan masa. Ulang langkah yang sama bagi setiap konfigurasi yang hendak dibandingkan. Jika perlu dan tersedia, butang muat turun dipaparkan sebagaiDescargar CSV,Descargar archivo ExceldanDescargar imagen.
Pilih strategi terbaik untuk memastikan perbandingan adil.
Data, T dan T²
20 min
Lengkapkan jadual pengukuran terlebih dahulu. Setiap baris mewakili satu konfigurasi dan satu cubaan. Dalam konfigurasi, tulis nama yang ditunjukkan dalam makmal atau label jelas yang diberikan oleh guru. Dalam sudut awal, tulis 15. Dalam ayunan, tulis bilangan ayunan lengkap yang anda hitung. Salin bacaan daripada graf atau kronometer ke dalam masa mula dan masa tamat. Kira selang = masa tamat - masa mula, T = selang / ayunan, dan T² = T · T. Dalam bukti, nyatakan sama ada anda menggunakan puncak, lembah, persilangan sifar, kronometer video atau data sandaran guru.
Pengukuran untuk model T²
Lengkapkan sekurang-kurangnya lapan baris: dua cubaan bagi empat konfigurasi. Gunakan saat. Kekalkan 15 darjah dan peraturan pembacaan yang sama. Kira T dan T² dalam setiap baris.
| Konfigurasi | Cubaan | Sudut awal darjah | Ayunan lengkap | Masa mula s | Masa tamat s | Selang s | T s | T² s² | Bukti |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Seterusnya, ringkaskan data mengikut konfigurasi. Jadual ini mempunyai satu baris bagi setiap konfigurasi. Dalam tempoh digunakan, salin nilai tempoh ayunan daripada jadual di atas. Kira purata dalam purata T. Dalam purata T², kuasa duakan purata tempoh ayunan. Dalam julat T, tolak tempoh terkecil daripada tempoh terbesar bagi konfigurasi tersebut. Dalam panjang berkesan atau label, tulis label perbandingan (pendek, piawai, tin atas dan sebagainya), atau nilai angka bagi panjang berkesan hanya jika guru memberikannya daripada sumber yang boleh dipercayai.
Ringkasan T² terhadap panjang berkesan
Lengkapkan satu baris bagi setiap konfigurasi. Kira purata T, purata T² dan julat T. Jangan mereka-reka panjang: gunakan label perbandingan kecuali guru memberikan panjang berkesan yang boleh dipercayai.
| Panjang/label | Konfigurasi | Tempoh digunakan s | Purata T s | Purata T² s² | Julat T s | Sumber panjang/data |
|---|---|---|---|---|---|---|
Masukkan satu nilai T² dalam saat kuasa dua dan terangkan pengiraan dalam 2 atau 3 baris. Gunakan satu konfigurasi khusus: tunjukkan cara anda memperoleh purata T dan mengira T².
Bandingkan perbezaan antara dua konfigurasi dengan julat pengukuran anda. Jawab dalam 3 atau 4 ayat: nyatakan dua nilai purata T, sekurang-kurangnya satu julat, dan tentukan sama ada perbezaan antara konfigurasi kelihatan lebih besar daripada ketidakpastian pembacaan.
Graf T² terhadap panjang berkesan
12 min
Bina graf dengan purata T² pada paksi menegak. Pada paksi mengufuk, gunakan panjang berkesan jika guru memberikannya daripada sumber yang boleh dipercayai. Jika anda tidak mempunyai nilai panjang berangka, gunakan label konfigurasi dalam susunan yang munasabah dan nyatakan dengan jelas bahawa anda tidak menganggarkan kecerunan fizikal atau g.
Graf T²–panjang berkesan
Serahkan bukti graf anda: imej, tangkapan skrin, pautan ke hamparan atau penerangan lengkap. Bukti mesti menunjukkan pemboleh ubah pada setiap paksi dan konfigurasi yang disertakan. Jika anda menggunakan panjang berangka, nyatakan sumbernya.
Tafsirkan graf. Jawab dalam 4 atau 5 ayat: huraikan sama ada T² meningkat apabila anda beralih kepada konfigurasi dengan panjang berkesan yang lebih besar, kenal pasti satu titik yang kurang sepadan atau mempunyai ketidakpastian lebih besar, dan terangkan sama ada graf membolehkan anda membincangkan perkadaran terus atau hanya keselarasan kualitatif dengan model.
Pilih pernyataan yang paling teliti bagi aktiviti ini.
Kesimpulan dengan model dan batasan
10 min
Tulis kesimpulan sepanjang 8 hingga 10 baris mengikut struktur ini:
- Dakwaan: hubungan yang anda perhatikan antara panjang berkesan dengan T².
- Bukti: nyatakan sekurang-kurangnya tiga nilai purata T atau purata T².
- Model: terangkan mengapa T² ialah pemboleh ubah transformasi yang sesuai bagi bandul ideal.
- Batasan: nyatakan sama ada data anda membolehkan perkadaran kuantitatif, anggaran g atau hanya keselarasan kualitatif, serta berikan alasan.
Reka bentuk untuk menganggarkan g
10 min
Reka bentuk versi eksperimen yang lebih baik untuk menganggarkan g. Jawab dalam 5 atau 6 ayat: nyatakan panjang berkesan yang diperlukan, cara menyemak sumbernya, bilangan konfigurasi dan ulangan yang akan digunakan, graf yang akan dibina, cara memperoleh kecerunan, dan ketidakpastian yang akan dilaporkan.