BÁO CÁO TỔNG KẾT CÁ NHÂN THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ĐỒNG NHẤT TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG - - BÁO CÁO TỔNG KẾT CÁ NHÂN THÍ NGHIỆM VẬT LÝ GVHD:Trần Thiên Hậu Tên:Nguyễn Văn Liêm MSSV:2013610 TP.HCM, ngày 26 tháng 11 năm 2021 MỤC LỤC BÀI ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ĐỒNG NHẤT TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM .3 BÀI XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH BÀI XÁC ĐỊNH MƠMEN QN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY BÀI XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES BÀI KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHĨNG DÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG 11 BÀI LÀM QUEN SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU 13 BÀI XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH BẰNG KÍNH HIỂN VI TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM .15 BÀI ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH HỘI TỤ THẤU KÍNH PHÂN KỲ 17 BÀI ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ĐỒNG NHẤT A CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khối lượng riêng vật đại lượng vật lý biểu thị phân bố khối lượng vị trí vật, có trị số khối lượng đơn vị thể tích Đối với vật đồng có khối lượng M thể tích V, khối lượng riêng tính bằng: � ρ= � Trong hệ SI, khối lượng riêng có đơn vị kg/�3 Vậy để xác định khối lượng riêng vật đồng nhất, ta cần phải xác định khối lượng M thể tích V vật Đó nội dung hai phần thí nghiệm trình bày phần trình tự thí nghiệm B.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM I.ĐO KÍCH THƯỚC VÀ XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH CỦA CÁC VẬT RẮN CĨ HÌNH DẠNG ĐỐI XỨNG Đo kích thước để xác định thể tích vịng đồng thước kẹp a) Đo kích thước vịng kim loại xác định thể tích V Ta dùng thước kẹp đo đường kính ngồi D, đường kính d độ cao h khối trụ rỗng b) Đo đường kính ngồi D, đường kính d độ cao h vòng đồng Thực lần phép đo D, d h vị trí khác vịng đồng Đọc ghi giá trị D, d h lần đo Xác định thể tích khối hình hộp thép đặc biệt Đo chiều dài a, chiều rộng b chiều cao c thước kẹp Đặt chiều a, b c vật vào đầu 1’ thước kẹp đo tương tự Thực lần phép đo chiều a, b c vật vị trí khác Đọc ghi giá trị a, b, c lần đo Xác định thể tích khối viên bi thép (khối cầu) Đo đường kính viên bi thước kẹp Đặt viên bi tựa vào đầu 1’ thước kẹp đo đường kính D đọc tương tự Thực lần phép đo đường kính D viên bi vị trí khác viên bi II.CÂN KHỐI LƯỢNG CỦA MỘT VẬT TRÊN CÂN KỸ THUẬT CÂN KHỐI LƯỢNG m CỦA MỘT VẬT a) Xác định độ nhạy S xác α cân - Chưa đặt vật cân lên đĩa cân Gạt mã vị trí số địn cân - Vặn núm xoay N (thuận chiều kim đồng hồ) để cân "hoạt động" điều kiện không tải Nếu kim thị K không số dao động không hai phía số thước T phải điều chỉnh cân để đạt vị trí số - Vặn núm xoay N (ngược chiều kim đồng hồ) để cân trạng thái “nghỉ” Đặt cân 10mg lên đĩa cân bên trái, sau lại vặn núm xoay N để cân “hoạt động” Đọc số độ chia n thước T ứng với độ dời kim thị K so với vị trí số thước T b) Phương pháp cân đơn Đặt vật cần cân lên đĩa cân bên trái Chọn cân (theo thứ tự từ lớn đến nhỏ dần, kể mã) đặt chúng lên đĩa cân bên phải vặn núm xoay N để cân trạng thái "hoạt động" có tải địn cân vị trí cân Thực lần phép cân khối lượng vật BÀI XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH A CƠ SỞ LÝ THUYẾT Con lắc vật lý vật rắn, khối lượng m, dao động quanh trục cố định nằm ngang qua điểm �1 nằm cao khối tâm G (Hình1) �1 gọi điểm treo lắc Vị trí cân lắc trùng với phương thẳng đứng đường thẳng �1 G Khi kéo lắc lệch khỏi vị trí cân góc α nhỏ, bng thành phần �� trọng lực P = mg tác dụng lên lắc mômen lực �1 Con lắc vật lý sử dụng gồm kim loại 6, có gắn hai dao cố định nằm cách khoảng L = �1 �2 khơng đổi (Hình 2) Cạnh dao đặt tựa mặt kính phẳng nằm ngang gối đỡ Hai nặng gắn cố định kim loại Gia trọng C có dạng đai ốc lắp thân ren 4, dịch chuyển cách vặn xoay quanh trục ren 4, dùng để thay đổi vị trí khối tâm G, cho thoả mãn công thức (10) để lắc vật lý trở thành lắc thuận nghịch Toàn lắc đặt giá đỡ chân đế 10 có vít điều chỉnh thăng �1 , �2 Số dao động thời gian tương ứng đo máy đo thời gian số Máy đo thời gian số loại dụng cụ đo thời gian xác cao (độ chia nhỏ 0,01s) Nó hoạt động đồng hồ bấm giây, điều khiển cổng quang điện Cổng quang điện (Hình 2) gồm điơt �1 phát tia hồng ngoại, điôt �2 nhận tia hồng ngoại từ �1 chiếu sang Dòng điện cung cấp cho �1 lấy từ máy đo thời gian Khi lắc dao động, kim loại vào khe cổng quang điện chắn chùm tia hồng ngoại chiếu từ �1 sang �2 , �2 phát tín hiệu truyền theo dây dẫn tới máy đo thời gian, điều khiển máy hoạt động Cơ chế cho phép đóng ngắt đếm máy đo thời gian khơng có quán tính Cổng quang điện đặt gần vị trí cân thẳng đứng lắc để giới hạn lắc dao động với biên độ nhỏ ( α < 90 ) B.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Trong lắc vật lý cho trước tìm thấy hai điểm �1 , �2 cho đổi chiều lắc, chu kỳ dao động khơng đổi Trong thí nghiệm này, hai điểm treo (hai lưỡi dao �1 , �2 ) cố định, ta phải tìm vị trí gia trọng C (tức thay đổi vị trí khối tâm G, cho cơng thức (10) thoả mãn), để lắc vật lý trở thành lắc thuận nghịch Cách làm sau: Vặn gia trọng C sát nặng Dùng thước cặp đo khoảng cách �0 chúng Trong nhiều trường hợp lắc chế tạo cho gia trọng C vặn thật sát nặng tức �0 = 0��.Ghi giá trị �0 vào bảng Đặt lắc lên giá đỡ theo chiều thuận (chữ "Thuận" xi Hình 3: Máy đo thời gian số chiều hướng phía người làm thí nghiệm), đo thời gian 50 chu kỳ dao động ghi vào bảng 1, cột 50�1 Đảo ngược lắc (Chữ "Nghịch" xuôi chiều hướng phía người làm thí nghiệm), đo thời gian 50 chu kỳ nghịch, ghi kết vào bảng cột 50 �2 Vặn gia trọng C vị trí cách nặng khoảng x' = �0 + 40mm, (dùng thước cặp kiểm tra) Đo thời gian 50 chu kỳ thuận 50 chu kỳ nghịch ứng với vị trí này, ghi kết vào bảng Biểu diễn kết đo đồ thị: trục tung dài 120mm, biểu diễn thời gian 50�1 50 �2 , trục hoành dài 80mm, biểu diễn vị trí x gia trọng C Nối điểm 50�1 với điểm 50�2 với đoạn thẳng, giao chúng điểm gần vị trí �1 gia trọng C để có �1 = �2 = T (Hình 3) Dùng thước cặp đặt gia trọng C vị trí �1 Đo 50�1 50�2 Ghi kết vào bảng Ví dụ cách điều chỉnh xác vị trí gia trọng C: Đồ thị hình cho thấy đường thẳng 50 �1 dốc đường thẳng 50 �2 , có nghĩa bên trái điểm cắt 50�2 > 50�1 cịn bên phải điểm cắt 50�1 > 50�2 Từ kết phép đo vị trí x1 cho ta rút nhận xét cần dịch chuyển gia trọng C theo hướng để thu kết tốt cho 50�1 = 50�2 Lưu ý lần dịch chuyển xoay gia trọng C 01 02 vòng Lặp lại phép đo sai biệt 50�1 50�2 nhỏ 0,05s Cuối cùng, xác định vị trí tốt gia trọng C, ta đo chiều từ đến lần để lấy kết vào bảng Dùng thước 1000mm đo khoảng cách L hai lưỡi dao �1 , �2 Ghi vào bảng (Chỉ đo cẩn thận lần, lấy sai số dụng cụ ∆L =± 1mm) Thực xong thí nghiệm, tắt máy đo rút phích cắm điện khỏi nguồn ~ 220V BÀI XÁC ĐỊNH MƠMEN QN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY A CƠ SỞ LÝ THUYẾT Gia tốc góc α vật rắn quay quanh trục cố định ∆ tỉ lệ thuận với mômen lực M tác dụng lên vật rắn tỉ lệ nghịch với mơmen qn tính I vật rắn trục quay ∆ : β= M I (1) Đây phương trình chuyển động quay vật rắn Mơmen qn tính I đặc trưng cho quán tính vật rắn chuyển động quay đo đơn vị kg.�2 Có thể xác định mơmen qn tính bánh xe lực ma sát ổ trục quay nhờ thiết bị thí nghiệm (Hình 1) Một bánh xe khối lượng M có trục quay gối hai ổ trục �1 �2 gắn cố định vào giá đỡ G dựng thẳng đứng hộp chân đế H Một sợi dây mảnh khơng dãn xít thành lớp trục quay: đầu buộc vào trục, đầu treo nặng khối lượng m Vị trí nặng m xác định thước thẳng milimét T Nhờ điều khiển Đ (có núm bấm F-12- 3) nối với máy đo thời gian số đầu cảm biến quang điện QĐ, ta dễ dàng khởi động máy tự động đo khoảng thời gian chuyển động hệ vật gồm nặng m bánh xe M Lúc đầu, bánh xe M đứng yên nặng m vị trí A có độ cao ℎ1 so với vị trí thấp B dự trữ hệ vật mgℎ1 Sau thả cho hệ vật chuyển động tác dụng trọng lực � = �� nặng Khi nặng m tịnh tiến từ A đến B bánh xe M quay quanh trục nằm ngang B TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM I ĐO KHOẢNG THỜI GIAN CHUYỂN ĐỘNG t VÀ CÁC ĐỘ CAO h1, h2 II Cắm phích lấy điện máy đo thời gian vào nguồn ~ 220V Nối cảm biến QĐ với ổ A với ổ B mặt máy đo thời gian số (Hình 2) Vặn núm "MODE" sang vị trí A↔B gạt núm "TIME RANGE" sang vị trí 9,999 Bấm khố K: chữ số thị cửa sổ "n = N-1" cửa sổ "TIME" Bấm núm điều khiển Đ (đặt xà ngang giá đỡ G) để nhả má phanh hãm bánh xe M : bánh xe M quay sợi dây cuộn trục nhả dần Giữ nặng m đứng yên vị trí thấp B Vặn vít V đáy hộp chân đế H để điều chỉnh giá đỡ G thẳng đứng cho sợi dây treo nặng m (coi dây rọi) song song với mặt thước thẳng milimét T đáy nặng m nằm vị trí thấp B Dịch chuyển cảm biến quang điện QĐ xuống phía vị trí thấp B nặng m Sau lại dịch chuyển cảm biến QĐ để tăng dần độ cao tới vị trí chữ số thị mặt máy đo thời gian bắt đầu "nhảy" (thay đổi giá trị) dừng lại.Vị trí cảm biến QĐ thước milimét T trùng với vị trí thấp B đáy nặng m ứng với độ cao ℎ0 Đọc ghi toạ độ �� vị trí B thước milimét T Quay nhẹ nhàng bánh xe M để sợi dây treo nặng m vào trục quay bánh xe thành lớp xít đáy nặng m nằm vị trí cao A tuỳ ý chọn trước (có thể chọn trùng với vị trí nằm khoảng từ số đến số 10 thước milimét T) Bấm núm F điều khiển Đ để hãm bánh xe đứng yên vị trí A Đặt cạnh thước êke ép sát vào mặt thước thẳng milimét T cạnh thước êke chạm sát đáy nặng m để xác định toạ độ �� vị trí cao A đáy nặng m thước milimét T Khi độ cao đáy nặng m vị trí A : ℎ1 = �� - �� (7) Tính ghi giá trị độ cao ℎ1 vào bảng Bấm núm "RESET" mặt máy đo thời gian số để thị số chuyển số Bấm núm điều khiển Đ để đồng thời nhả núm phanh F bánh xe M đóng mạch điện máy đo thời gian số: hệ vật (bánh xe M + nặng m) bắt đầu chuyển động máy đo thời gian bắt đầu đếm Ngay sau đó, bấm tiếp núm điều khiển Đ để đóng mạch cảm biến quang điện QĐ Khi nặng m rơi xuống đến vị trí thấp B (trùng với vị trí cảm biến QĐ) máy đo thời gian ngừng đếm Khoảng thời gian chuyển động t hệ vật ta xét đoạn đường từ A đến B có độ dài ℎ1 = �� - �� thị cửa sổ "THỜI GIAN" Tiếp tục theo rõi chuyển động lên nặng m đến đạt tới vị trí C có độ cao cực đại bấm núm F điều khiển Đ để hãm bánh xe M Dùng thước êke để xác định toạ độ �� vị trí C thước thẳng milimét T tương tự vị trí A nói Khi độ cao đáy nặng m vị trí C có giá trị bằng: ℎ2 =�� - �� (8) Ghi giá trị khoảng thời gian chuyển động t hệ vật giá trị độ cao ℎ2 vào bảng Bấm núm "RESET" mặt máy đo thời gian MC-963 để thị số chuyển số Bấm núm điều khiển Đ để hạ nặng m xuống vị trí B thấp Thực lặp lại lần động tác (3) (4) Lưu ý: vị trí cao A xác định lần, lặp lại thí nghiệm ta cần đưa vật vị trí A cũ Đọc ghi vào bảng giá trị khoảng thời gian chuyển động t hệ vật giá trị độ cao tương ứng h1, h2 lần đo BÀI XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES A CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khi chất lỏng chuyển động thành lớp ống hình trụ theo hướng song song với trục Ox ống, người ta nhận thấy vận tốc định hướng v phân tử lớp chất lỏng có trị số giảm dần tới theo hướng Oz (vng góc với Ox) tính từ tâm O đến thành ống (Hình 1) Sự khác trị số vận tốc định hướng lớp chất lỏng mặt tiếp xúc lớp xuất lực nội ma sát có tác dụng cản trở chuyển động tương đối chúng Bản chất lực nội ma sát giải thích theo thuyết động học phân tử, trao đổi động lượng phân tử lớp chất lỏng có vận tốc định hướng khác Các phân tử lớp chuyển động nhanh A, khuếch tán sang lớp chuyển động chậm B, truyền bớt động lựợng cho phân tử lớp B, làm tăng vận tốc định hướng cho lớp B Ngược lại, phân tử lớp chuyển động chậm B, khuếch tán sang lớp chuyển động nhanh A, thu bớt động lượng phân tử lớp A, làm vận tốc định hướng lớp A giảm Thực nghiệm chứng tỏ trị số lực nội ma sát ��� hai lớp chất lỏng có vận tốc định hướng v v+dv, nằm cách khoảng dz dọc theo phương Oz, tỷ lệ với gradient vận tốc theo phương Oz dv/dz tỷ lệ với diện tích mặt tiếp xúc ∆� hai lớp chất lỏng chuyển động tương nhau: ��� =� �� �� (1) ∆� Hệ số tỷ lệ η gọi hệ số nhớt động lực học chất lỏng Trị số η phụ thuộc chất chất lỏng giảm nhiệt độ tăng Đơn vị đo η kg/m.s B TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Đo đường kính d viên bi thước Panme Trước đo cần kiểm tra điểm “0” Panme Dùng giẻ lau nhẹ hai mặt đầu đầu tựa cố định trục vít (Hai mặt đánh bóng gương), vặn từ từ trục quay trượt nghe tiếng tách tách Quan sát vạch “0” thước tròn Nếu Panme điều chỉnh vạch “0” thước trịn trùng với đường vạch chuẩn thân vít Trưịng hợp không trùng, nhờ cán hướng dẫn chỉnh lại, ghi lại độ lệch “0” để sau thêm bớt Nếu vạch “0” nằm đường chuẩn n vạch kết đo phải trừ 0,01n (mm) ngược lại Để đo đường kính d viên bi, ta đặt viên bi tựa vào đầu cố định 2, vặn từ từ đầu để trục vít tiến vào tiếp xúc với viên bi nghe thấy tiếng "tách tách" ngừng lại, gạt nhẹ cần sang phía trái để hãm trục vít -Nếu mép thước tròn nằm sát bên phải vạch N dãy vạch nguyên (nằm phía đường chuẩn) thước kép, đường chuẩn trùng với vạch thứ m thước trịn, đường kính viên bi : d = N + 0,01.m (mm) - Nếu mép thước tròn nằm sát bên phải vạch N’ dãy vạch bán ngun (nằm phía đường chuẩn) thước kép, cịn đường chuẩn trùng với vạch thứ m thước trịn, đường kính viên bi : d = N’ + 0,01.m = N + 0,5 + 0,01.m (mm) Trong N vạch nguyên (dãy trên) nằm kề sát bên trái vạch N’ -Hay dùng công thức d = 0,5.k + 0,01.m (mm) (với k tổng số vạch đường chuẩn không tính vạch 0; đường chuẩn trùng với vạch thứ m thước tròn) 2.Đo khoảng thời gian chuyển động τ viên bi rơi chất lỏng 2.1 Lắp đặt điều chỉnh thăng Vặn chân vít mặt đáy hộp chân đế (Hình 3) để điều chỉnh cho ống thuỷ tinh đựng chất lỏng hướng thẳng đứng Giữ nguyên vị trí đầu cảm biến nằm phía cuối ống cách khoảng 30cm Cắm phích lấy điện thiết bị vật lý (Hình 5) vào ổ điện ~ 220V Bấm khoá K mặt máy: đèn LED phát sáng chữ số thị cửa sổ "TIME" "N" mặt máy 2.2 Điều chỉnh độ nhạy Điều chỉnh độ nhạy cảm biến đo thời gian số sau: - Vặn hai núm xoay ngựợc chiều kim đồng hồ vị trí tận bên trái - Điều chỉnh độ nhạy cảm biến (nằm dưới) cách xoay thật từ từ núm xoay 7, theo chiều kim đồng hồ bên phải chữ số thị cửa sổ "TIME" bắt đầu đổi trạng thái (từ đứng yên chuyển sang nhảy số ngược lại) dừng, vặn trả lại bên trái chút (khoảng 1/3- 1/2 độ chia nó) Cần làm làm lại vài ba lần để tìm thấy xác vị trí ngưỡng M núm (7) đếm lật trạng thái, để đặt vị trí bên trái sát điểm M, đủ nhạy để viên bi qua cảm biến 5, đếm phải lật Có thể kiểm tra lại vị trí cách chạm nhẹ viên bi vào mặt cảm biến sát thành ống: chữ số thị cửa sổ "TIME" thay đổi trạng thái cảm biến điều chỉnh đủ nhạy để hoạt động Thực động tác tương tự núm xoay để điều chỉnh độ nhạy cảm biến (phía trên) Cuối bấm nút "RESET" để đưa chữ số thị cửa sổ trở “0”, hệ thống sẵn sàng đo Lưu ý rằng, ta điều chỉnh ngưỡng lật trạng thái cho cảm biến cảm biến nằm trước ngưỡng lật (bên trái điểm M) Trong trường hợp không muốn dùng cảm biến, đo thời gian dùng đồng hố bấm dây điện tử với độ xác 10-3 s, nút bấm bố trí nắp hộp máy Khi núm điều chỉnh (6), (7) phải vặn tận trái 2.3 Đo thời gian rơi viên bi Thả nhẹ viên bi qua phễu định tâm để rơi thẳng đứng dọc theo trục ống thuỷ tinh đựng chất lỏng Khi viên bi qua tiết diện ngang cảm biến 5, làm xuất xung điện có tác dụng khởi động dừng đếm thời gian số Khoảng thời gian rơi viên bi khoảng cách L hai cảm biến thị cửa sổ TIME Thực 10 lần động tác với viên bi chọn Đọc ghi giá trị thị cửa sổ "TIME" ứng với lần đo vào bảng (Bên trái cửa sổ "TIME" cịn có cửa sổ thị "N" để theo dõi số lần hoạt động cảm biến 5: lần viên bi qua cảm biến, chữ số thị cửa sổ "N" lại tăng thêm đơn vị) Sau lần đo, lấy viên bi khỏi ống nối 11 cách dùng nam châm nhỏ (đặt hộp 10), áp sát nam châm vào ống nối 11 vị trí có viên bi dịch chuyển nam châm nhẹ nhàng để viên bi bám theo, trượt dọc theo thân ống nối 11 lên 10 tới miệng ống Chờ cho dầu nhờn bám dính viên bi nhỏ giọt hết, ta lấy đặt lên tờ giấy thấm 3.Xác định khối lượng riêng viên bi chất lỏng (Dầu nhớt) Sử dụng cân kỹ thuật, bình đo tỷ trọng loại 50 hoặc100ml để đo khối lượng riêng dầu Hoặc dùng nhiệt kế đo nhiệt độ phòng, tra bảng tìm khối lượng riêng dầu Đối với khối lượng riêng viên bi: cân khối lượng viên bi tính thể tích viên bi từ số liệu đo đường kính d BÀI KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHĨNG DÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mạch dao động tích phóng dùng đèn neon mạch dao động điện đơn giản (Hình 1) gồm: đèn neon Ne (là bóng thuỷ tinh nhỏ, bên hút chân khơng đến cỡ 10mmHg có hai điện cực kim loại A K đặt cách - 3mm), điện trở bảo vệ mạch điện R có giá trị cỡ mêgaôm (M ) mắc nối tiếp với đèn neon Ne, tụ điện có điện dung C cỡ micrơfara (µF) mắc song song với đèn neon Ne, nguồn điện không đổi có hiệu điện Un Đầu tiên, tụ điện C tích điện từ nguồn điện Un Hiệu điện U hai cực tụ điện C tăng dần từ đến giá trị �� Khi U = �� : đèn neon Ne bừng sáng (trở thành vật dẫn điện có điện trở nhỏ, có điện trở R mắc nối tiếp với nó, nên cường độ dòng điện mạch nhỏ, đạt khoảng chục micrơampe) Tụ điện C phóng điện qua đèn neon Ne hiệu điện U hai cực giảm nhanh từ �� xuống giá trị �� Khi U = �� đèn neon Ne tắt trở thành vật cách điện Tụ điện C khơng phóng điện nữa, mà tích điện từ nguồn điện Un hiệu điện U hai cực lại tăng dần từ �� đến giá trị �� Khi U = �� : đèn neon Ne lại bừng sáng Tiếp sau đó, tồn q trình tích điện phóng điện đèn neon Ne lại lặp lại tuần hoàn theo thời gian gọi dao động tích phóng Sự biến thiên hiệu điện U hai cực tụ điện C mạch dao động tích phóng dùng đèn neon biểu diễn hình Giá trị �� gọi hiệu điện sáng giá trị �� gọi hiệu điện tắt Chu kỳ τ dao động tích phóng khoảng thời gian hai lần bừng sáng liên tiếp đèn neon Ne mạch điện: τ=�2 − �1 II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Đo hiệu điện sáng US hiệu điện tắt UT đèn neon a Chưa cắm phích lấy điện thiết bị thí nghiệm vật lý vào nguồn điện ~220V Quan sát mặt máy giản đồ hình 11 b Mắc mạch điện mặt máy theo sơ đồ hình 4, đó: - Điện trở bảo vệ R = 150k mắc nối tiếp với đèn neon Ne hai chốt P, Q - Vônkế V mắc song song với đèn neon Ne hai chốt L, E (hai chốt S, E2 dùng quan sát dao động tích phóng dao động ký điện tử) - Núm xoay nguồn điện �� đặt vị trí (hiệu điện nguồn điện thay đổi từ đến +100V nhờ biến trở núm xoay mắc hai chốt P, E1) - Khố K (cơngtắc) đặt trạng thái ngắt điện c Bấm khoá K mặt máy: đèn LED phát sáng Vặn từ từ núm xoay nguồn điện �� để tăng dần hiệu điện U hai cực đèn neon Ne đèn bừng sáng Đọc ghi giá trị hiệu điện sáng �� vônkế V vào bảng Sau lại vặn từ từ núm xoay nguồn �� để giảm dần hiệu điện U hai cực đèn neon Ne đèn tắt Đọc ghi giá trị hiệu điện tắt �� vônkế V vào bảng Thực lại động tác lần Đọc ghi giá trị tương ứng �� �� lần đo vào bảng d Vặn núm xoay nguồn �� vị trí Bấm khố K mặt máy để ngắt điện Tháo bỏ điện trở bảo vệ R khỏi mạch điện Nghiệm công thức xác định chu kỳ τ mạch dao động tích phóng a Mắc lại mạch điện mặt máy theo sơ đồ mạch điện hình 5, đó: - Vônkế V mắc hai chốt P, E1 - Tụ điện mẫu C0 mắc song song với đèn neon Ne hai chốt L, E - Điện trở mẫu R0 mắc nối tiếp với đèn neon Ne hai chốt P, Q b Đặt đầu cảm biến thu-phát quang điện hồng ngoại lên mặt máy cho đèn neon Ne nằm hai lỗ cửa sổ đầu cảm biến Cắm đầu cảm biến vào ổ A máy đo thời gian đa số (Hình 6) Vặn núm chọn kiểu đo "MODE" sang vị trí n = 50 Gạt núm chọn thang đo thời gian "TIME RANGE" sang vị trí 99,99s c Bấm khố K mặt máyđể đóng điện vào máy: đèn LED phát sáng Vặn núm xoay nguồn điện Un để vônkế V giá trị Un = 90V giữ giá trị không đổi thời gian mạch R0 C0 thực dao động d.Cắm phích lấy điện máy đo thời gian vào nguồn điện ~220V Bấm khóa đóng điện K: chữ số phát sáng thị cửa sổ "CHU KỲ" "THỜI GIAN" Bấm nút "RESET" để đưa chữ số trạng thái 0.000 Sau đó, máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian t0 n = 50 chu kỳ dao động tích phóng mạch R0C0 ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp đèn neon Ne Thực lần phép đo t0 Đọc ghi giá trị tương ứng t0 lần đo vào bảng Có thể nghiệm lại công thức (5) cách so sánh kết xác định chu kỳ dao động tích phóng theo công thức (6) (7) e.Vặn núm xoay nguồn Un vị trí Bấm khố K mặt máyđể ngắt điện Xác định điện trở �� a Thay điện trở cần đo Rx vào vị trí điện trở mẫu R0 mắc hai chốt P, Q sơ đồ mạch điện hình Bấm khoá K mặt máy: đèn LED phát sáng Vặn núm xoay nguồn Un để vônkế V giá trị Un = 90V giữ giá trị không đổi thời gian mạch điện Rx C0 thực dao động tích phóng b Bấm nút "RESET" máy đo thời gian để đưa chữ số trạng thái 0.000 Sau đó, máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian tR n = 50 chu kỳ dao động tích phóng R mạch điện RxC0 ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp đèn neon Ne 12 Thực lần phép đo tR c Vặn núm xoay nguồn Un vị trí Bấm khố K mặt máy để ngắt điện Xác định điện dung �� a Thay tụ điện có điện dung Cx cần đo vào vị trí tụ điện mẫu C0 mắc hai chốt L, E sơ đồ mạch điện hình Bấm khoá K mặt máy: đèn LED phát sáng Vặn núm xoay nguồn Un để vônkế V giá trị Un = 90V giữ giá trị không đổi thời gian mạch điện R0Cx thực dao động tích phóng b Bấm nút "RESET" máy đo thời gian để đưa chữ số 0.000 Sau đó, máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian tC n = 50 chu kỳ dao động tích phóng C mạch điện R0Cx ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp đèn neon Ne Thực lần phép đo tC c Vặn núm xoay nguồn �� vị trí Bấm khố K mặt máy để ngắt điện: đèn LED tắt Rút phích lấy điện máy khỏi nguồn ~220V Thu xếp gọn gàng dụng cụ bàn thí nghiệm BÀI LÀM QUEN SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Xét mạch điện gồm nguồn điện chiều �� cung cấp điện cho bóng đèn dây tóc Đ có điện trở R (H.2) Điện áp nguồn điện �� thay đổi nhờ biến trở núm xoay P Hiệu điện U hai đầu bóng đèn Đ đo vơnke chiều V cường độ dịng điện I chạy qua bóng đèn đo ampeke chiều A Theo định luật Ôm mạch điện chiều , cường độ dòng điện I chạy qua đoạn mạch tỷ lệ với hiệu điện U hai đầu đoạn mạch tỷ lệ nghịch với diện trở R đoạn mạch: � I=� Nếu R không đổi I tỷ lệ bậc với U.Đồ thị I=f(U)- gọi đặc tuyến vơnampe, có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ với hệ số góc : Tgα=� = � Trong G độ dẫn điện đoạn mạch II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Xác định nhiệt độ nóng sáng dây tóc đèn Để xác định nhiệt độ nóng sáng dây tóc đèn, ta phải đo điện trở dây tóc đèn nhiệt độ phịng Tháo vơnkế V khỏi mạch điện, vặn chuyển mạch chọn đo vị trí “200Ω” dùng làm ơmkế để đo điện trở Các cực “V/Ω” “COM” ômkế nối với hai đầu bóng đèn Đ Bấm núm "ON" mặt ômkế, đọc giá trị điện trở dây tóc đèn ghi vào bảng Đọc ghi giá trị nhiệt độ phịng f, nhiệt kế ÷ 100°C vào bảng Bấm núm "OFF" để tắt điện cho ômké Ghi vào bảng 1: giá trị giới han, độ nhay, cấp xác số n qui định thang đo chọn vônkế V ampeké A (xem bảng thông số kỹ thuật đồng hổ số DT9202 trang cuối tập tài liệu này) Kiểm tra hoạt động nguồn điện 12V - 3A Bộ nguồn diện 12V - 3A / AC - DC ( H.7 ) cung cấp : 13 - Điện áp chiều ÷ 12V lấy từ hai cọc dấu dây + 12V phía phải , cung cấp dịng tối đa 3A , điều liên tục nhờ núm xoay P Hai đồng hồ A V lắp mặt nguồn dùng thị gần dùng điện áp dòng diện ( > 1,5 % ) Điện áp xoay chiều cố định ~12V lấy từ hai lỗ đấu dây phía trái Kiềm tra hoạt động nguồn cách : - Cắm phích lấy điện nguồn vào ổ điện xoay chiều ~ 220V bàn thí nghiệm - Bấm khóa K mặt nguồn : đèn LED phát sáng báo hiệu sẵn sàng hoạt động - Vặn từ từ núm xoay P theo chiều kim đồng hồ đồng thời quan sát vônkế mặt nguồn Nếu kim thị dịch chuyển đặn toàn thang đo ( –12V) đạt yêu cầu - Vặn trả lại núm xoay P vị trí tận bên trái Bấm khóa K để tắt nguồn Vẽ đặc tuyến vôn - ampe bóng đèn dây tóc a Mắc mạch điện bảng lắp ráp theo sơ đồ hình Bộ nguồn điện 12V - 3A/AC DC cung cấp điện áp chiều biến đổi ÷ 12V ( lấy hai cực ± 12V ) cho bóng đèn dây tộc Đ ( 12V- 3W ) Dùng hai đồng hồ đa số DT9202 làm vônkế chiều V ampeke chiều A b.Chọn thang đo cho hai đồng hồ : - Vônkế V đặt thang đo chiều DCV20V Lỗ " V/Ω" cực dương ( + ) lỗ " COM " cực âm ( - ) vônke Sử dụng hai đầu đo có hai đầu phích ( có mỏ kẹp cá sấu ) dễ vơ kể song song với mạch điện - Ampekế A đặt thang chiều DCA 200mA Lỗ " mA " cực dương ( + ) , lỗ " COM ” cực âm ( - ) Sử dụng hai dây có hai đầu cốt để mắc ampe kế nối tiếp với mạch điện Sau thiết lập xong Mời GV hướng dẫn kiểm tra mạch điện trước cấp điện cho mạch Bấm khóa K mặt nguồn đèn LED phát sáng báo hiệu sẵn sàng hoạt động c Tiến hành : Bấm núm " ON / OFF " vònkế V ampekế A cho chủng hoạt động Vặn từ từ năm xoay ” nguồn để điều hiệu điện thể t ( chi vơn kế số ) tăng dần vòm , từ đến 107 : Dục ghi giải trị cường độ dòng điện / tương ứng ( chi võnkể số A ) vào bang d Kết thúc phép : Vặn nhẹ núm xoay P tận bên trái Bấm khóa K để tắt nguồn Bấm núm " ON / OFF " hai đồng hồ để tắt điện cho chúng Xác định điện dung tụ điệu mạch RC a Mắc mạch điện : Mắc tụ điện C diện trở R vào bảng điện sơ đồ hình , Điện áp xoay chiều ~ 12V lấy từ hai lỗ xoay chiều ~12V nguồn để cung cấp cho mạch điện Tiếp tục dùng hai đồng hồ đa số DT9202 làm vônkế ampekế xoay chiều b Chọn thang đo cho hai đồng hồ : - Vônkế V đặt thang xoay chiều ACV 20V , mắc song song với đoạn mạch cần đo - Ampekế A đặt thang xoay chiều ACA 200mA Hai dây đo cắm vào lỗ " COM " " mA " , mắc nối tiếp xen vào mạch điện R C hai đầu cốt (H.3) c Tiến hành : Bấm núm " ON / OFF " mặt vônkế V ampekế A , cho chúng hoạt động Bấm khóa K nguồn Quan sát , đọc ghi giá trị cường độ dòng điện ampeke vào hàng 14 Dùng vônkế V đo giá trị hiệu điện hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch , �� hai đầu điện trở R , �� hai đầu tụ điện C đọc ghi vào bảng d Kết thúc phép : Bấm khóa K để tắt nguồn Bấm núm " ON / OFF " lui đồng hồ để tắt điện cho chúng Ghi vào bảng : giá trị giới hạn , độ nhạy , cấp xác số n qui định thang đo chọn vônkế ampekế Xác định hệ số tự cảm L cuộn dây dẫn mạch RL a.Mắc mạch điện : Mắc cuộn dây dẫn có điện trở r , hệ số tự cảm L tiếp với điện trở R vào bảng lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình Điện áp xoay chiều ~ 12V dược lấy từ hai lỗ xoay chiều ~ 12V mặt nguồn để cung cấp cho mạch điện Vẫn dùng hai đồng hồ đa số D79202 làm vônkế ampekế xoay chiều b Chú ý : Giữ nguyên vị trí thang đo vơnkế xoay chiều V ampekế xoay chiều Á thí nghiệm khảo sát mạch điện RC nêu Mời GV hướng dẫn kiểm tra mạch điện trước nối mạch điện cần đo với nguồn 12V - 3A/AC - DC c Tiến hành đo : Bấm núm " ON / OFF " mặt vônkế V ampekế Á , cho chúng hoạt động Bấm khóa K nguồn Quan sát , đọc ghi giá trị cường độ dòng điện Ampe kế vào bảng Dùng vônkế V đo giá trị hiệu điện thể hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch , �� hai đầu diện trở R , �� hai đầu cuộn dây dẫn L , đọc ghi vào bảng d Kết thúc phép đo : Bấm khóa K để tắt nguồn Bấm núm " ON / OFF " hai đồng hồ để tắt điện cho chúng e Tháo vônkế V khỏi mạch diện , vận chuyển mạch chọn thang đo vị trí “ 200Ω ” “ 2k dùng làm ômkế để điện trở r cuộn dây Các cực " V/Ω " " COM " ômkế nối với hai đầu cuộn dây L Bấm núm " ON " mặt ômkế , đọc giá trị diện trở r cuộn dây ghi vào bảng Sau , bấm núm " ON / OFF " tắt diện cho ômkế Ghi vào bảng : giá trị giới hạn , độ nhạy , cấp xác số n qui định thang dã chọn vônkế V , ampekế A ômkế Ω BÀI XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH BẰNG KÍNH HIỂN VI I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Xét chùm sáng hẹp HSA xuất phát từ điểm S nằm mặt thuỷ tinh phẳng (Hình 1): tia SH truyền thẳng qua ngồi khơng khí theo phương HI vng góc với mặt tia SA ló khỏi theo phương AB sau bị khúc xạ điểm A Nếu nhìn từ xuống, ta thấy điểm S nằm giao điểm �1 đường kéo dài hai tia ló AB HI Điểm �1 ảnh ảo điểm S nhìn qua thuỷ tinh phẳng 15 Khoảng cách từ điểm S đến mặt thuỷ tinh d = SH độ dày thực thuỷ tinh, khoảng cách từ ảnh ảo �1 đến mặt thuỷ tinh �1 = �1 H gọi độ dày biểu kiến thuỷ tinh II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Đo độ dày thực thuỷ tinh thước Panme d = 0,5.k + 0,01m (mm) với k tổng số vạch đường chuẩn khơng tính vạch 0; đường chuẩn trùng với vạch thứ m thước tròn Thực lần phép đo độ dày thực d thủy tinh vị trí khác Đọc ghi giá trị độ dày thực d lần đo vào bảng Đo độ dày biểu kiến thuỷ tinh kính hiển vi a Kính hiển vi (Hình 3) dụng cụ quang học dùng quan sát ảnh phóng đại vật nhỏ Cấu tạo gồm có: thị kính lắp đầu ống ngắm 2, ổ quay mang vật kính lắp đầu ống ngắm 2, kẹp dùng giữ mẫu vật cần quan sát đặt mâm đỡ 6, vít dùng điều chỉnh hệ kính tụ quang 7, phía hệ kính tụ quang có gương phản xạ ánh sáng 9, núm xoay 13 dùng điều chỉnh thô núm xoay 14 dùng điều chỉnh tinh độ tiêu tụ ống ngắm để thu ảnh sắc nét mẫu vật, vòng đai 12 dùng hãm núm xoay 13 14, vòng đai 15 dùng giữ chặt núm xoay 13 Toàn kính hiển vi lắp thân 10 chân đế 11 - Lau mặt thuỷ tinh thấm cồn giấy thấm mềm Dùng bút kim (với mực khơng xố) kẻ vạch dọc mặt vạch ngang mặt vị trí để tạo thành vạch chữ thập (hoặc dấu nhân ), cạnh dài khoảng 2mm - Đặt thuỷ tinh lên mâm đỡ (mặt có vạch ngang phía trên) giữ kẹp Đặt mắt nhìn từ bên vặn núm xoay 13 để dịch chuyển vật kính xuống gần sát mặt thuỷ tinh Vặn trượt ngang trượt dọc bàn xa mặt mâm đỡ để điều chỉnh cho vạch chữ thập nằm đối diện phía vật kính vị trí thẳng đứng b Đo độ dày biểu kiến d1 thuỷ tinh : - Đặt mắt quan sát qua thị kính Điều chỉnh hệ kính tụ quang gương phản xạ cho tồn thị trường thị kính có độ sáng đồng Vặn từ từ núm xoay 13 để nâng cao dần ống ngắm lên nhìn thấy rõ ảnh vạch ngang Hình nằm mặt thuỷ tinh Vặn từ từ núm xoay 14 để tinh chỉnh cho ảnh vạch ngang sắc nét Đọc ghi vị trí đầu thước trịn ứng với vạch l0 nằm đối diện vạch chuẩn tam giác khắc thân kính hiển vi 16 - Đặt mắt quan sát qua thị kính Vặn tiếp núm xoay 14 ngược chiều quay kim đồng hồ để nâng dần ống ngắm lên cao hơn, đồng thời đếm số vòng quay N thước tròn (đúng số lần mà vạch số thước tròn ngang qua vạch chuẩn tam giác nhìn thấy rõ ảnh sắc nét vạch dọc nằm mặt thuỷ tinh Đọc ghi vị trí cuối thước tròn ứng với số vòng quay N thước trịn vạch l nằm đối diện vạch chuẩn tam giác - Thực lần phép đo độ dày biểu kiến d1 thuỷ tinh Đọc ghi giá trị độ dày biểu kiến d1 lần đo vào bảng BÀI ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH HỘI TỤ THẤU KÍNH PHÂN KỲ I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tiêu cự f thấu kính liên hệ với khoảng cách d d’ tính từ quang tâm thấu kính đến vật AB đến ảnh A’B’ vật theo công thức: 1 = � + �' (1) � dd' Từ suy ra: f = d+d' (2) Các cơng thức (1) (2) có tính chất đối xứng d d’ , tức hoán vị d d’ dạng cơng thức khơng thay đổi Trong thí nghiệm ta xác định tiêu cự thấu kính hội tụ �1 thấu kính phân kì �2 nhờ sử dụng băng quang học II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Đo tiêu cự thấu kính hội tụ Quang tâm thấu kính nói chung khơng trùng với tâm điểm (tức điểm giữa) thấu kính nên khơng thể xác định vị trí quang tâm Vì khó đo xác khoảng cách d d’ để xác định tiêu cự f thấu kính theo cơng thức (12.2) Muốn khắc phục điều này, ta làm sau : - Phương án thứ nhất: Phương pháp Silberman: (hình 2) 17 a) Đặt vật AB gần sát đèn Đ vạch 10cm điều chỉnh cho toàn mặt vật AB chiếu sáng Đặt vật AB (H.2) M cách khoảng nhỏ 4f đặt thấu kính hội tụ b) Dịch chuyển thấu kính hội tụ �1 ảnh M cho thấu kính ln cách vật AB ảnh M thu ảnh thật rõ nét ảnh M Khi ảnh có độ lớn vật (Di chuyển thấu kính đoạn cm di chuyển M hai đoạn cm ảnh gần rỏ ta di chuyển mm để lấy xác) Ghi giá trị khoảng cách �0 vật AB ảnh M vào bảng thực hành c) Thực lại lần động tác (b) - Phương án thứ hai: Phương pháp Bessel: (hình 3) a) Đặt ảnh M cách vật AB khoảng thích hợp L > f1 băng quang học (trong thí nghiệm này, nên chọn L= 4,5fi , L= 4,7fi, L= 4,9fi) b) Dịch chuyển thấu kính hội tụ �1 từ sát vật AB xa dần tới vị trí (I) ta thu ảnh thật rõ nét A’B’lớn vật AB ảnh M (H.3a) Ghi tọa độ �1 thấu kính �1 vị trí (I) vào bảng thực hành 12.1 c) Dịch tiếp thấu kính �1 xa vật AB tới vị trí (II) để lại thu ảnh thật rõ nét �1 �1 nhỏ vật AB ảnh M (H 3b) Ghi tọa độ �2 thấu kính �1 vị trí (II) vào bảng thực hành Đo tiêu cự thấu kính phân kì: Phương pháp điểm liên kết: (hình 4) Thấu kính phân kì cho ảnh thật vật ảo Vì muốn đo tiêu cự �2 thấu kính phân kì �2 , ta phải ghép với thấu kính hội tụ �1 thành hệ thấu kính đồng trục cho ảnh thật �1 �1 vật AB cho thấu kính hội tụ �1 nằm phía sau khoảng tiêu cự �2 thấu kính phân kì �2 (H 4) để ảnh �1 �1 trở thành vật ảo thấu kính �2 theo thứ tự sau: -Giữ nguyên vị trí vật AB thấu kính hội tụ �1 vị trí (II) cho ảnh thật rõ nét �1 �1 nhỏ AB ảnh M hình 12.3b Đặt thấu kính phân kì �2 đế trượt nằm phía sau thấu kính hội tụ �1 đồng trục với �1 , cách ảnh M khoảng �2 = �2 �1 < �2 (trong thí nghiệm này, -Dịch dần ảnh M xa thấu kính phân kì �2 tới vị trí M’ để thu ảnh rõ nét (�2�2 nằm cách thấu kính �2 khoảng �2 ' hình 12.4 Thực lần động tác Ghi giá trị khoảng cách �2 ' lần đo ứng với giá trị chọn �2 vào bảng thực hành 12.2 18 19 ... LÝ THUYẾT Khối lượng riêng vật đại lượng vật lý biểu thị phân bố khối lượng vị trí vật, có trị số khối lượng đơn vị thể tích Đối với vật đồng có khối lượng M thể tích V, khối lượng riêng tính... SI, khối lượng riêng có đơn vị kg/�3 Vậy để xác định khối lượng riêng vật đồng nhất, ta cần phải xác định khối lượng M thể tích V vật Đó nội dung hai phần thí nghiệm trình bày phần trình tự thí. .. SUẤT CỦA THỦY TINH BẰNG KÍNH HIỂN VI TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM .15 BÀI ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH HỘI TỤ THẤU KÍNH PHÂN KỲ 17 BÀI ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ĐỒNG NHẤT A CƠ SỞ LÝ