Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông

Chính trìnhđộ hiểu biết lý thuyết và kinh nghiệm của người đo quyết định đến sai số- Do lắp đặt, điều chỉnh dụng cụ đo không đúng quy định thí dụ: cân khốilượng bị nghiêng, thang chia củ

Phép đo

Là quá trình so sánh một đại lượng với một đại lượng khác cùng loại được chọn làm đơn vị: A = na Trong đó A là đại lượng đo, a là đại lượng được chọn làm đơn vị, n là tỷ số của đại lượng đo và đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị (thường ghi sẵn trên thang chia của dụng cụ đo).

Như vậy, mỗi phép đo đều cần dùng một dụng cụ đo trên đó ghi sẵn đại lượng được chọn làm đơn vị, thí dụ như thước dẹt, quả cân, ampe kế… Nếu không có dụng cụ đo thì không có phép đo

Phép đo gồm hai loại là phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp

 Phép đo trực tiếp kết quả đo được đọc trực tiếp trên các dụng cụ đo Ở đây, độ chính xác của phép đo trực tiếp tương ứng với mức độ chính xác mà dụng cụ cho phép Ví dụ, nếu đo với thước có độ chia tới 0,01mm , chỉ số đọc được phải là 15,32mm chứ không thể đọc 15,3mm Nếu chữ số cuối là 0 cũng phải ghi, thí dụ 17,30mm

 Trong phép đo gián tiếp, đại lượng cần đo được xác định gián tiếp thông qua một biểu thức toán học,mối liên hệ này được thể hiện bằng phương trình F f(x,y,z) Trong đó F là giá trị đại lượng cần tìm bằng phép đo gián tiếp và x,y,z là giá trị các đại lượng đo trực tiếp

- Đo trực tiếp chiều dài bằng thước, đo thể tích chất lỏng bằng bình chứa, đo cường độ dòng điện bằng ampe kế…

- Đo gián tiếp R nhờ định luật Ôm: R = U/I…

Trong thực tế, kết quả mỗi phép đo đều chỉ là gần đúng với một mức chính xác nào đó.Kết quả đo được luôn có sai số, nghĩa là có giá trị vây quanh giá trị thực của đại lượng cần đo Để hạn chế sai số, cần phải hiểu rõ những nguyên nhân gây sai số để khắc phục chúng.

Kết quả và sai số trong phép đo

Sai số chủ quan, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

Khi đo các đại lượng vật lí, vì nhiều lý do ta không đạt được độ chính xác tuyệt đối(ngay cả khi đạt được độ chính xác này ta cũng không thể chứng minh được đó là giá a) Sai số chủ quan

- Sai số chủ quan là sai số phạm phải do sự kém hoàn hảo của các giác quan, của khả năng phản xạ và của kỹ năng, kỹ xảo của người đo Ví dụ, thời gian phản xạ của con người khi ánh sáng thay đổi từ 0,15 s đến 0,225s, với âm thanh thay đổi từ 0,0828s đến 0,195s Thời gian phản xạ này khác nhau ở từng người, từng thời điểm, từng môi trường cụ thể

- Để hạn chế sai số chủ quan, người đo cần luyện tập thao tác đo thành thạo, tập trung chú ý cao độ, cẩn thận khi đo và phải có sức khỏe tốt b) Sai số hệ thống

Sai số hệ thống là sai số gây ra bởi những yếu tố tác động như nhau lên kết quả đo, có giá trị không đổi trong các lần đo trong cùng điều kiện Nó không phụ thuộc vào số lần đo và gặp phải khi lặp đi lặp lại cùng một phép đo đại lượng với cùng một dụng cụ, bằng một phương pháp Sai số này thường do các nguyên nhân:

- Do ảnh hưởng của môi trường tới dụng cụ đo và đối tượng đo (thí dụ: phần lớn các dụng cụ đo được thiết kế ở 20 o C, nếu nhiệt độ môi trường đo tăng hoặc giảm sẽ ảnh hưởng đến phép đo), các va chạm, rung động, luồng không khí, ma sát… cũng ảnh hưởng tới phép đo vì vậy cần phải giảm thiểu chúng

- Do thiếu sót của phương pháp đo, của việc dùng công thức gần đúng trong phép đo gián tiếp (thí dụ: khi đo điện trở gián tiếp bằng công thức R = U/I thì có hai cách mắc ampe kế và vôn kế sẽ cho sai số khác nhau) Chính trình độ hiểu biết lý thuyết và kinh nghiệm của người đo quyết định đến sai số này.

- Do lắp đặt, điều chỉnh dụng cụ đo không đúng quy định (thí dụ: cân khối lượng bị nghiêng, thang chia của ampe kế và vôn kế để quá lớn trong khi đại lượng đo có giá trị nhỏ…).

- Sai số cố định do chủ quan người đo như hạn chế về phân biệt màu sắc của mắt, nhận biết cường độ sáng của mắt, độ nhanh nhạy của thần kinh và các động tác…

- Do các dụng cụ đo được thiết kế đã có sai số và do đã cũ nên độ chính xác kém… Với mỗi dụng cụ đo có ghi rõ sai số cho phép của dụng cụ đó Sai số này được quy định bởi các tiêu chuẩn của nhà nước Sai số cơ bản của dụng cụ đo thường nhỏ hơn sai số cho phép và thường nhỏ hơn một độ chia giữa dùng trong trường phổ thông và trong kỹ thuật thì sai số cơ bản của dụng cụ đo bằng nửa giá trị độ chia. Để hạn chế sai số hệ thống, thường áp dụng một số biện pháp: loại bỏ các nguyên nhân gây sai số trước khi đo; loại trừ sai số trong khi đo; đưa các số hiệu chỉnh vào kết quả đo; đánh giá giới hạn của sai số hệ thống nếu không loại trừ được nó. c) Sai số ngẫu nhiên

Sai số ngẫu nhiên là sai số do các yếu tố bất thường, không có quy luật tác động Sai số này có độ lớn và dấu khác nhau trong mỗi lần đo Nó thường gặp phải khi đo nhiều lần một đại lượng bằng cùng một phương pháp và dụng cụ Sai số này sinh ra bởi những nguyên nhân tình cờ như biến đổi nhỏ của áp suất, của nhiệt độ, do rung động, do có những luồng không khí, do việc sử dụng các dụng cụ, việc đọc các số liệu, do bản thân đối tượng không đồng nhất (thí dụ đường kính của một sợi dây đồng không đồng nhất) Khi đọc kết quả ở các dụng cụ đo phải căn cứ vào vật chỉ thị (kim, vết sáng…) Có 2 cách đọc: lấy kết quả là vạch thang chia ở gần vật chỉ thị nhất (sai số này không quá nửa giá trị độ chia) và lấy kết quả là trung bình cộng của hai giá trị nằm kề hai bên vật chỉ thị (sai số lớn nhất bằng nửa giá trị độ chia) Sai số đọc còn sinh ra do thị sai Để giảm sai số này cần nhìn vật chỉ thị theo phương vuông góc với mặt phẳng chứa thang chia, dùng dụng cụ có vật chỉ thị ở sát mặt thang chia Tuy nhiên, với tiến bộ của khoa học và kỹ thuật thì nhiều dụng cụ đo hiển thị ngay kết quả bằng các con số nên việc đọc chỉ số sẽ thuận lợi hơn nhưng không phải vì thế mà không có sai số.

Có thể làm giảm sai số này bằng cách thực hiện phép đo nhiều lần trong cùng một điều kiện.

Xác định sai số

a) Giá trị gần đúng, sai số tuyệt đối, sai số tương đối

Do các nguyên nhân nêu trên nên mọi giá trị đo được chỉ là gần đúng

- Sai số tuyệt đối của phép đo là độ lệch của giá trị đo khỏi giá trị thực: x X x 

 Trong đó X là giá trị thực (chính xác), x là giá trị đo được

- Sai số tương đối (hay còn gọi là sai số tỉ đối) của phép đo là sai số được xác định bởi thương số X x

Tuy nhiên, trong các phép đo thì giá trị chính xác tính ra phần trăm thì x 100 % x

Sai số tương đối cho phép đánh giá độ chính xác của phép đo

- Giá trị thực của đại lượng cần đo được viết dưới dạng X  x   x Biểu thức này có nghĩa giá trị thực của đại lượng nằm trong khoảng [x-x, x+x]↔ x x X x x     d) Sai số tổng hợp

Nếu coi như đã loại trừ sai số chủ quan thì trong phép đo chỉ còn sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên Giả sử hai loại sai số này không phụ thuộc nhau thì sai số tổng hợp sẽ là:

x = xh +xn với xh là sai số hệ thống, xn là sai số ngẫu nhiên.

- Sai số hệ thống khi đo trực tiếp chủ yếu phụ thuộc vào sai số của dụng cụ đo Có thể xác định sai số hệ thống ở một giới hạn nào đó, gọi là sai số hệ thống giới hạn (xhg) Trong các phép đo trực tiếp, sai số hệ thống giới hạn bằng một nửa vạch chia nhỏ nhất của dụng cụ:  x hg = a/2 Với các dụng cụ có ghi cấp độ chính xác thì sai số hệ thống giơí hạn được tính theo công thức  x hg = kA Với k là cấp chính xác của dụng cụ A là giá trị giới hạn cực đại của thang đo Đối với thì kế, do hạn chế của người quan sát nên thường quy ước  t hg = 0,1s

- Sai số ngẫu nhiên và giá trị trung bình Để làm giảm sai số ngẫu nhiên, cần phải thực hiện phép đo nhiều lần Giả sử đại lượng cần đo có giá trị thực là X, thực hiện đo n lần trong cùng một điều kiện ta thu được các giá trị x1, x2,…, xn Giá trị trung bình của đại lượng đo là:

Giá trị này gần đúng nhất với giá trị thực X. Độ lệch của kết quả đo lần thứ i với giá trị trung bình là: x i  x i  x

Sai số trung bình của phép đo:

Sai số toàn phương trung bình của một phép đo riêng biệt

Giá trị này cho biết độ chính xác của một phương pháp đo Sai số toàn phương trung bình của giá trị trung bình là

 Đối với sai số ngẫu nhiên, khi n   ,   0 , x  X

Tính sai số và kết quả của phép đo trực tiếp

A) Thực hiện đo một lần

Sai số của phép đo trực tiếp một lần là sai số hệ thống giới hạn xhg Kết quả được viết như sau: X  x   x hg Trong đó x là kết quả đo được; xhg là sai số hệ thống giới hạn.

Ví dụ, dùng nhiệt kế thủy ngân có vạch chia nhỏ nhất là 1 o C đo nhiệt độ của một vật là

 Chú ý: Cách tính sai số của đồng hồ đo điện hiện số.

Nếu Xm là giá trị giới hạn của thang đo đại lượng X (cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trở…) thì độ phân giải của thang đo tính bằng: 2000

Giả sử ∆Xm là sai số tuyệt đối của Xm Khi đó, sai số tỉ đối của Xm bằng: m m

 và gọi là cấp chính xác của thang đo Trường hợp này, sai số tuyệt đối của X hiển thị trên đồng hồ đo điện đa năng hiện số được tính theo công thức:

   Trong đó, cấp chính xác δ và số digit n được quy định bởi nhà chế tạo đối với mỗi thang đo.Thí dụ như bảng thông số kĩ thuất của đồng hồ hiện số DT- 9208A.

Chức năng đo Thang đo δ(%) n

Chức năng đo Thang đo δ(%) n DCA

Ví dụ: Nếu chọn thang đo DCA 200 mA của đồng hồ hiện số DT-830B và đo được I 26,00 mA, thì ta có:

∆I =2,0%.26,00 + 10.200/2000 = 1,52 mA Nghĩa là cường độ dòng điện I đo được mằm trong khoảng các giá trị:

B) Thực hiện đo nhiều lần

Kết quả đo trực tiếp n lần một đại lượng trong cùng một điều kiện là: x1, x2,…, xn Để xác định kết quả đo cuối cùng, phải qua những bước sau:

- Tính giá trị trung bình của đại lượng theo công thức:

- Xác định sai số ngẫu nhiên: ( 1 )

- Xác định sai số hệ thống xh (hoặc sai số hệ thống giới hạn xhg).

- Xác định sai số tổng hợp:x = xn+xhg

- Tính sai số tương đối:

- Trong thực tế, với n đủ lớn (n > 7) người ta lấy giá trị thật bằng trung bình cộng các kết quả nhiều lần đo và sai số tuyệt đối là: n x x x x      n

Ví dụ: Đo đường kính d của hình trụ kim loại bằng thước kẹp có độ chia nhỏ nhất

0,1mm Kết quả các lần đo được ghi trên bảng sau:

Lần đo d(mm) di (di) 2

* Giá trị trung bình của d: d mm d d d d i i 12,34

* Sai số hệ thống giới hạn:dhg = 0,1: 2 = 0,05mm

* Sai số tổng hợp:d = dn+dhg = 0,037+0,05 = 0,087mm (sai số tuyệt đối)

- Cũng có thể tính sai số tuyệt đối theo công thức

Tính sai số và kết quả của phép đo gián tiếp

Giả sử cần xác định giá trị của đại lượng F liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp độc lập x, y bằng hàm số F = f(x,y) Để xác định kết quả đo cuối cùng phải theo những bước sau:

- Xác định các giới hạn trên và dưới của các đại lượng đo trực tiếp: xmax = x+xhg, xmin = x-xhg, ymax = y+yhg, ymin = y-yhg

- Xác định giới hạn trên và dưới của đại lượng F là Fmax và Fmin theo quy tắc sau:

F Fmax Fmin x+y xmax+ymax xmin+ymin x-y xmax - ymin xmin-ymax x.y xmax.ymin xmin.ymin y x min max y x max min y x x n (xmax) n (xmin) n n x n x max n x min

- Tính giá trị gần đúng của đại lượng F theo công thức: 2 min max F

 Các giá trị giới hạn được coi là kết quả trung gian nên cần viết thêm một chữ số dự trữ. Giá trị giới hạn dưới (Fmin) cần làm tròn giảm, giá trị giới hạn trên (Fmax) cần làm tròn tăng

- Tính sai số tuyệt đối theo công thức: 2 min max F

- Tính sai số tương đối theo công thức: F

Ví dụ: Một vật có thể tích đo bằng bình chia độ là V = 121(cm 3 ) và có khối lượng cân được là m = 15,00,5(g) Khối lượng riêng sẽ là V

D  m có thể tính như sau:

- Giới hạn trên và dưới của m và V là: mmax = 15,5g; mmin = 14,5g; Vmax 13cm 3 ; Vmin = 11cm 3

- Giới hạn trên và dưới của D là:

15 min min min max max      

- Giá trị gần đúng của D là: max min 1, 41 1,11 3

- Sai số tuyệt đối là:

- Sai số tương đối là:

- Kết quả: D = (1,260,12) g/cm 3 b) Đo nhiều lần

Giả sử cần xác định giá trị của đại lượng F liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp độc lập x, y, z bằng hàm số F = f(x,y,z) Các đại lượng x, y, z đều được đo n lần trong các điều kiện như nhau Để xác định kết quả đo cuối cùng phải theo những bước sau:

Tính các giá trị trung bình và sai số toàn phần của các đại lượng đo trực tiếp: x , y , z và

- Tính giá trị trung bình của F theo công thức: F  f ( x , y , z ) Trong đó x , y , z là các giá trị trung bình của các đại lượng đo trực tiếp.

- Tính sai số (tuyệt đối) toàn phần theo công thức:

 , , là các đạo hàm riêng phần của F theo các biến x,y,z; x, y, z là sai số toàn phần của các đại lượng x, y, z.

- Cũng có thể tính sai số tương đối trước theo công thức sau:

Rồi sau đó tính sai số tuyệt đối.

- Khi không cần độ chính xác cao, có thể tính giá trị cực đại của sai số tuyệt đối và tương đối theo các công thức sau: z z y F y x F x

Bảng dưới ghi các sai số tuyệt đối và tương đối của một số hàm đơn giản

Ví dụ: Tính thể tích hình trụ V = R 2 h Trong đó bán kính đáy R và chiều cao h được đo trực tiếp.

- Giá trị trungbình và sai số tuyệt đối của hai đại lượng đo trực tiếp được là:

- Giá trị trung bình của V:V ( ) ( ) 3,14.(2,00) (51,0) 640,56 mmR 2 h  2  3

- Kết quả cuối cùng:V V V 640,56 13,06( mm 3 )

* Chú ý: có thể tính đơn giản hơn sai số tuyệt đối cực đại theo công thức: h h

Trình bày, xử lý kết quả đo và tính toán trong thí nghiệm

Cách ghi các kết quả đo và tính

Các kết quả đo và tính của mỗi đại lượng đều chỉ là số gần đúng với một mức độ chính xác nào đó, vì vậy phải ghi chúng theo các quy tắc của phép tính gần đúng.

- Tất cả các chữ số trong hệ số thập phân đều có nghĩa (trừ các số 0 đứng ở đầu con số) Ví dụ , trong số 0,00543 thì ba số không đầu tiên không phải là những chữ số có nghĩa.

- Sai số tuyệt đối cần phải làm tròn, chỉ giữ lại tối đa hai chữ số có nghĩa.

Ví dụ, T = 0,0171 s phải viết là 0,017 s,l = 1,48cm phải viết là 1,5cm.

- Giá trị trung bình cần phải làm tròn sao cho chữ số cuối cùng của nó cùng hàng với chữ số có nghĩa của sai số tuyệt đối Ví dụ, l = (46,51,5) cm, hoặc l = (462)cm.

- Giá trị gần đúng phải được ghi với chữ số có nghĩa vừa đủ phản ánh đúng mức độ chính xác của kết quả Ví dụ, số  được lấy chính xác tới phần nghìn, phần trăm … là  = 3,142;  = 3,14… Nếu kết quả đo được chính xác tới phần nghìn thì vận tốc ánh sáng trong chân không có thể viết c  300 000km/s, trong đó 3 chữ số 0 cuối cùng là không có nghĩa, hai chữ số 0 trước đó là có nghĩa, chúng cho biết kết quả đo này đúng đến hàng vạn, hàng nghìn km/s Để tránh các chữ số 0 vô nghĩa có thể có hai cách viết sau: dùng lũy thừa (thí dụ: c 300.10 3 km/s hoặc khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn D 1,29.10 -3 g/m 3 ) hoặc đổi đơn vị đo ra bội hoặc ước thập phân của nó (thí dụ: D

- Trong trường hợp sai số của một đại lượng vật lí không được chỉ rõ (thí dụ gia tốc rơi tự do g = 9,8m/s 2 , hằng số hấp dẫn G = 6,67.10 -11 N.m 2 /kg 2 ) thì có

- Mỗi kết quả đo phải kèm theo đơn vị đo phù hợp Vì số đo của một đại lượng thay đổi khi thay đổi đơn vị đo nên cần chọn đơn vị cho phù hợp cho kết quả phản ánh đúng độ chính xác đạt được Ví dụ, với l = 39cm và l = 0,5 cm có thể viết là (39,00,5)cm nhưng nên viết là l = (3905) mm.

Quy tắc làm tròn số

Trong con số kết quả, chỉ giữa lại những chữ số có nghĩa, còn những chữ khác được làm tròn theo quy tắc:

- Chữ số giữ lại cuối cùng là không đổi nếu chữ số bỏ đi nhỏ hơn 5.

- Chữ số giữ lại cuối cùng tăng lên một đơn vị nếu chữ số bỏ đi lớn hơn hoặc bằng 5.

Ví dụ:Làm tròn đến hai số lẻ các con số sau: 275,163 – 3,037 – 6,1351 – 0,485 –

Trình bày các kết quả đo và tính thành bảng

Các kết quả đo đạc và tính toán có thể được trình bày trên một bảng số Từ các kết quả thu thập được trình bày trên bảng có thể xác định được giá trị một đại lượng cần đo trực tiếp hoặc tính được một đại lượng gián tiếp Nó cũng giúp tìm được mối quan hệ giữa các đại lượng

Ví dụ:Bảng tính diện tích hình chữ nhật có 2 cạnh a, b đo bằng thước có độ chính xác đến 0,1mm như sau:

Lần đo a(mm) b(mm) ai bi  a i 2  b i 2

Từ đó có thể tính được kết quả theo các công thức: a; b ;  a ;  b ; S  a b ; b b a a S

; S = S S Để xác định chính xác hơn có thể tính sai số toàn phương trung bình

Trình bày các kết quả dưới dạng vẽ các đồ thị

Đồ thị cũng cho biết mối quan hệ giữa các đại lượng, thấy rõ các giai đoạn khác nhau trong quá trình, tìm được các giá trị đặc biệt của đại lượng khảo sát, xác định các thông số chưa biết theo các thông số đo được trong thực nghiệm…

- Cách vẽ đồ thị: biểu diễn đại lượng biến đổi độc lập trên trục hoành (0x), đại lượng phụ thuộc trên trục tung (0y) Trên đồ thị phải có tiêu đề Trên các trục phải có các đại lượng và đơn vị.

- Phải chọn tỷ lệ xích sao cho đồ thị chiếm toàn bộ khổ giấy, các điểm tọa độ phải được phân bố rải khắp đồ thị

- Trước khi vẽ, trình bày số liệu dưới dạng bảng Mỗi điểm trên đồ thị tương ứng với một cặp giá trị (xi, yi) đo được (với các sai số tương ứng xi, yi) ứng với mỗi điểm (xi, yi) vẽ hình chữ nhật tâm là (xi, yi) và các cạnh tương ứng là 2xi và 2yi.

- Sau khi vẽ các điểm thực nghiệm lên mặt phẳng tọa độ, vẽ đồ thị là đường cong hoặc thẳng ít gấp khúc nhất đi qua các hình chữ nhật (không nhất thiết phải đi qua các điểm, số điểm nằm trên xấp xỉ bằng số điểm nằm dưới đồ thị).

XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG NHANH DẦN ĐỀU

Mục đích

 Xác định gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều bằng cách vận dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều.

 Đo thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau Vẽ và khảo sát đồ thị s(t 2 ) để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do

 Xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm.

 So sánh kết quả đo được từ thí nghiệm với giá trị lý thuyết.

 Tìm hiểu kiến thức lý thuyết về chuyển động thẳng biến đổi đều (SGK Vật lí lớp 10 nâng cao).

 Tìm hiểu phương pháp đo gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo công thức:   S a  2

 Tìm hiểu phương pháp tính gia tốc của một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng khi biết gia tốc rơi tự do.

1) Thí nghiệm 1: Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện a) Cơ sở lí thuyết

Quy luật vể hiệu ∆S của các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian τ bằng nhau của chuyển động nhanh dần đều.

Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều: 2 a S

- Bộ rung điện: là một nam châm điện sử dụng dòng điện xoay chiều 6V-50Hz.

Lực hút của nam châm cũng có tần số là 50Hz Nam châm hút một cần rung là thanh kim loại mảnh ở đầu có mũi nhọn và gõ vào một băng giấy do một vật chuyển động thẳng kéo qua Vết gõ được in lên băng giấy nhờ một tờ giấy than nhỏ Do tần số dao động của thanh kim loại là 50Hz nên khoảng thời gian giữa hai chấm liên tiếp trên băng giấy không đổi là τ = 1/50 = 0,02s Nếu vật chuyển các chấm thưa dần đều Nếu vật chuyển động chậm dần đều thì cách chấm mau dần đều.

- Biến áp dùng điện AC 220V -50Hz, lấy ra AC 6V -50Hz.

- Thước đo chính xác tới mm, các băng giấy, giấy than. c) Tiến hành thí nghiệm

 Đo gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

 Lắp một máng nghiêng trên các giá đỡ Góc nghiêng của máng là 30 0 Gắn bộ rung điện trên đầu máng

 Kẹp một đầu băng giấy vào xe lăn rồi luồn đầu kia của băng giấy này qua hai khe trên bộ rung điện, dưới tấm giấy than Băng giấy phải song song với mặt phẳng nghiêng

 Bộ rung điện được cung cấp nguồn điện xoay chiều 6V-50Hz từ một biến áp.

 Đặt xe lăn trên đầu mặt phẳng nghiêng Đóng công tắc cho bộ rung điện hoạt động rồi thả cho xe trượt trên mặt phẳng nghiêng

 Xe sẽ kéo theo băng giấy còn cần rung sẽ gõ những chấm trên băng giấy Khi xe lăn xuống hết mặt phẳng nghiêng thì tắt bộ rung điện

 Tháo băng giấy ra Chú ý cho xe chạy thẳng và băng giấy không bị vướng khi xe chạy để các dấu chấm trên băng giấy thẳng hàng Nếu chấm mờ phải thay giấy than.

 Đo một số khoảng cách liên tiếp giữa hai chấm l1, l2, l3, l4,…

 Tính các giá trị S1=l2 - l1; S2=l3-l2; S3=l4-l3; và ghi vào bảng 1 Biết l

 Lặp lại thí nghiệm ít nhất ba lần để tính giá trị của a và sai số a.

 Đo gia tốc của vật rơi tự do

Gắn bộ rung điện lên một giá đỡ thẳng đứng Một đầu băng giấy gắn vào quả nặng, đầu kia luồn qua hai khe của bộ rung điện rồi treo thẳng đứng.Dùng khay đựng cát để hứng quả nặng khi rơi xuống đất Chú ý băng giấy không được xoắn.

• Tiến hành Đóng công tắc cho bộ rung điện hoạt động, rồi thả cho vật nặng rơi tự do và kéo theo băng giấy Cần rung sẽ gõ lên băng giấy những chấm nhỏ Khi vật rơi xuống khay đựng cát thì tắt bộ rung điện và tháo băng giấy ra Làm lại nhiều lần để thu được các băng giấy có dấu chấm thẳng hàng và rõ nét

Thực hiện các bước tương tự như thí nghiệm với vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.Ghi kết quả vào bảng 2.

2) Thí nghiệm 2: Khảo sát chuyển động rơi tự do – xác định gia tốc rơi tự do dùng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang. a) Cơ sở lý thuyết

Thả vật rơi từ độ cao h trên mặt đất Vì sức cản không khí tác dụng lên vật rơikhông đáng kể nên coi như vật rơi tự do Nếu chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều thì quãng đường rơi s sau thời gian t phải thỏa điều kiện

, tức là s tỉ lệ với t 2 Đồ thịs(t 2 ) phải là đường thẳng qua gốc tọa độ và có hệ số góc là tg = a/2. b) Dụng cụ

 Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân vít điều chỉnh thăng bằng.

 Vật rơi là khối trụ bằng sắt.

 Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt để giữ, thả rơi vật và đọc thời gian rơi trên đồng hồ hiện số.

 Đồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s.

 Thước thẳng 800mm gắn chặt vào giá đỡ.

 Ê-ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật rơi.

 Hộp đựng đất sét hứng vật rơi. c) Lắp đặt dụng cụ

 Nam châm điện lắp trên đỉnh giá đỡ thẳng đứng, được nối qua công tắc vào ổ cắm A của đồng hồ đo thời gian hiện số Ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về.

Cổng quang điện E lắp ở phía dưới cách nam châm một khoảng nhất định. dụng một cổng quang Đồng hồ được sử dụng ở chế độ AB, với thang đo 9,999s

 Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm lỗ tròn T, như vậy giá đỡ đã thẳng đứng Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng và vật nặng sẽ rơi vào hộp đất sét (hoặc khăn vải bông được đặt nằm dưới để hứng vật rơi).

 Cho nam châm hút giữ vật rơi Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 của vật Ghi giá trị s0 vào bảng, để thuận tiện chọn s0= 0. d) Tiến hành thí nghiệm

 Khảo sát chuyển động rơi tự do

 Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0000 Cho nam châm hút giữ khối trụ nhỏ (vật rơi) Dịch chuyển cổng quang đến vị trí cách đáy của khối trụ một khoảng sPmm.

 Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả vật rơi, đồng hồ bắt đầu đếm Khi vật đến cổng quang, đồng hồ ngừng đếm Số chỉ đồng hồ hiển thị là thời gian vật rơi trên quãng đường s Lặp lại phép đo trên 3 lần và ghi các kết quả vào bảng 3

 Làm lại như trên với hai trường hợp cổng quang có vị trí cách đáy khối trụ

 Đo gia tốc rơi tự do

 Làm như thí nghiệm như trên, tuy nhiên bây giờ đo thời gian vật rơi trên các quãng đường lần lượt như sau: s = 0,2m; 0,3m; 0,4m; 0,5m; 0,6m; 0,7m; 0,8m.

 Ghi kết quả vào bảng 4 Dựa vào kết quả này để tính g.

 Chú ý: Để thí nghiệm có kết quả với độ chính xác cao thì cần chú ý lắp đặt thí nghiệm đúng cách, nhất là khi xác định vị trí các cổng quang Ở trên mỗi cổng quang đều có một vạch chuẩn ngang để có thể đọc được vị trí của nó trên thước đo Giá đỡ phải thật thẳng đứng Quan trọng nhất trong thí nghiệm này là phải nhấn và thả công tắc thật nhanh, nhất là khi đo thời gian vật rơi quãng đường s = 50mm Nếu khi nhấn công tắc, vật rơi xuống khay hứng rồi mà đồng hồ vẫn nhảy số, tức là chưa đạt yêu cầu, cần phải làm lại Cần luyện tập cách nhấn công tắc cho đến khi làm thành thạo.

1 Vì sao chọn vật khảo sát là hình trụ sắt phẳng hai đầu? Lựa chọn này có mâuthuẫn gì với điều kiện bỏ qua sức cản của không khí?

2 Bài thí nghiệm có thể dùng MODE A (hoặc MODE B) để khảo sát được không?

Nếu có thì cách tiến hành thế nào? Kết quả có chính xác không? Tại sao?

3.Thời gian bấm công tắc; tính không đồng thời của công tắc kép mạch đồng hồ và mạch nam châm có gây ra sai số không? Cách khắc phục?

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

BÀI 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

VII Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Chuyển động nhanh dần đều: định nghĩa, đặc điểm phân biệt chuyển động nhanh dần đều và chuyển động chậm dần đều.

- Quy luật về các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian bang nhau của chuyển động nhanh dần đều Phương pháp đo gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào quy luật trên.

VIII Kết quả thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1 -Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện

 Bảng 1: Gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

Lập công thức tính gia tốc của vật trượt trên mặt phẳng nghiêng a = g.sinα.Lấy g=9,8m/s 2

 So sánh với kết quả tìm được trong thí nghiệm 1

 Có nhận xét gì về sự khác biệt giữa hai kết quả? Giải thích.

 Bảng 2: Gia tốc của vật chuyển động rơi tự do

 Nhận xét về cách tiến hành thí nghiệm Tìm hiểu nguyên nhân (nếu có) sự khác biệt giữa kết quả đo được và kết quả lí thuyết

 Đề xuất phương án khắc phục.

2) Thí nghiệm 2 - Đo gia tốc của vật rơi tự do sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang.

 Bảng 3: Khảo sát chuyển động rơi tự do

 Nhận xét về tính chất của chuyển động rơi tự do.

 Bảng 4: Xác định gia tốc rơi tự do.

 Vẽ các đồ thị hàm số s = s(t 2 )và v = v(t) Nhận xét về các đồ thị này.

 Gia tốc rơi tự do: g g   g

IX Trả lời câu hỏi

Thực hành thí nghiệm

 Xác định gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều bằng cách vận dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều.

 Đo thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau Vẽ và khảo sát đồ thị s(t 2 ) để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do

 Xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm.

 So sánh kết quả đo được từ thí nghiệm với giá trị lý thuyết.

 Tìm hiểu kiến thức lý thuyết về chuyển động thẳng biến đổi đều (SGK Vật lí lớp 10 nâng cao).

 Tìm hiểu phương pháp đo gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo công thức:   S a  2

 Tìm hiểu phương pháp tính gia tốc của một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng khi biết gia tốc rơi tự do.

1) Thí nghiệm 1: Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện a) Cơ sở lí thuyết

Quy luật vể hiệu ∆S của các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian τ bằng nhau của chuyển động nhanh dần đều.

Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều: 2 a S

- Bộ rung điện: là một nam châm điện sử dụng dòng điện xoay chiều 6V-50Hz.

Lực hút của nam châm cũng có tần số là 50Hz Nam châm hút một cần rung là thanh kim loại mảnh ở đầu có mũi nhọn và gõ vào một băng giấy do một vật chuyển động thẳng kéo qua Vết gõ được in lên băng giấy nhờ một tờ giấy than nhỏ Do tần số dao động của thanh kim loại là 50Hz nên khoảng thời gian giữa hai chấm liên tiếp trên băng giấy không đổi là τ = 1/50 = 0,02s Nếu vật chuyển các chấm thưa dần đều Nếu vật chuyển động chậm dần đều thì cách chấm mau dần đều.

- Biến áp dùng điện AC 220V -50Hz, lấy ra AC 6V -50Hz.

- Thước đo chính xác tới mm, các băng giấy, giấy than. c) Tiến hành thí nghiệm

 Đo gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

 Lắp một máng nghiêng trên các giá đỡ Góc nghiêng của máng là 30 0 Gắn bộ rung điện trên đầu máng

 Kẹp một đầu băng giấy vào xe lăn rồi luồn đầu kia của băng giấy này qua hai khe trên bộ rung điện, dưới tấm giấy than Băng giấy phải song song với mặt phẳng nghiêng

 Bộ rung điện được cung cấp nguồn điện xoay chiều 6V-50Hz từ một biến áp.

 Đặt xe lăn trên đầu mặt phẳng nghiêng Đóng công tắc cho bộ rung điện hoạt động rồi thả cho xe trượt trên mặt phẳng nghiêng

 Xe sẽ kéo theo băng giấy còn cần rung sẽ gõ những chấm trên băng giấy Khi xe lăn xuống hết mặt phẳng nghiêng thì tắt bộ rung điện

 Tháo băng giấy ra Chú ý cho xe chạy thẳng và băng giấy không bị vướng khi xe chạy để các dấu chấm trên băng giấy thẳng hàng Nếu chấm mờ phải thay giấy than.

 Đo một số khoảng cách liên tiếp giữa hai chấm l1, l2, l3, l4,…

 Tính các giá trị S1=l2 - l1; S2=l3-l2; S3=l4-l3; và ghi vào bảng 1 Biết l

 Lặp lại thí nghiệm ít nhất ba lần để tính giá trị của a và sai số a.

 Đo gia tốc của vật rơi tự do

Gắn bộ rung điện lên một giá đỡ thẳng đứng Một đầu băng giấy gắn vào quả nặng, đầu kia luồn qua hai khe của bộ rung điện rồi treo thẳng đứng.Dùng khay đựng cát để hứng quả nặng khi rơi xuống đất Chú ý băng giấy không được xoắn.

• Tiến hành Đóng công tắc cho bộ rung điện hoạt động, rồi thả cho vật nặng rơi tự do và kéo theo băng giấy Cần rung sẽ gõ lên băng giấy những chấm nhỏ Khi vật rơi xuống khay đựng cát thì tắt bộ rung điện và tháo băng giấy ra Làm lại nhiều lần để thu được các băng giấy có dấu chấm thẳng hàng và rõ nét

Thực hiện các bước tương tự như thí nghiệm với vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.Ghi kết quả vào bảng 2.

2) Thí nghiệm 2: Khảo sát chuyển động rơi tự do – xác định gia tốc rơi tự do dùng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang. a) Cơ sở lý thuyết

Thả vật rơi từ độ cao h trên mặt đất Vì sức cản không khí tác dụng lên vật rơikhông đáng kể nên coi như vật rơi tự do Nếu chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều thì quãng đường rơi s sau thời gian t phải thỏa điều kiện

, tức là s tỉ lệ với t 2 Đồ thịs(t 2 ) phải là đường thẳng qua gốc tọa độ và có hệ số góc là tg = a/2. b) Dụng cụ

 Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân vít điều chỉnh thăng bằng.

 Vật rơi là khối trụ bằng sắt.

 Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt để giữ, thả rơi vật và đọc thời gian rơi trên đồng hồ hiện số.

 Đồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s.

 Thước thẳng 800mm gắn chặt vào giá đỡ.

 Ê-ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật rơi.

 Hộp đựng đất sét hứng vật rơi. c) Lắp đặt dụng cụ

 Nam châm điện lắp trên đỉnh giá đỡ thẳng đứng, được nối qua công tắc vào ổ cắm A của đồng hồ đo thời gian hiện số Ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về.

Cổng quang điện E lắp ở phía dưới cách nam châm một khoảng nhất định. dụng một cổng quang Đồng hồ được sử dụng ở chế độ AB, với thang đo 9,999s

 Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm lỗ tròn T, như vậy giá đỡ đã thẳng đứng Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng và vật nặng sẽ rơi vào hộp đất sét (hoặc khăn vải bông được đặt nằm dưới để hứng vật rơi).

 Cho nam châm hút giữ vật rơi Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 của vật Ghi giá trị s0 vào bảng, để thuận tiện chọn s0= 0. d) Tiến hành thí nghiệm

 Khảo sát chuyển động rơi tự do

 Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0000 Cho nam châm hút giữ khối trụ nhỏ (vật rơi) Dịch chuyển cổng quang đến vị trí cách đáy của khối trụ một khoảng sPmm.

 Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả vật rơi, đồng hồ bắt đầu đếm Khi vật đến cổng quang, đồng hồ ngừng đếm Số chỉ đồng hồ hiển thị là thời gian vật rơi trên quãng đường s Lặp lại phép đo trên 3 lần và ghi các kết quả vào bảng 3

 Làm lại như trên với hai trường hợp cổng quang có vị trí cách đáy khối trụ

 Đo gia tốc rơi tự do

 Làm như thí nghiệm như trên, tuy nhiên bây giờ đo thời gian vật rơi trên các quãng đường lần lượt như sau: s = 0,2m; 0,3m; 0,4m; 0,5m; 0,6m; 0,7m; 0,8m.

 Ghi kết quả vào bảng 4 Dựa vào kết quả này để tính g.

 Chú ý: Để thí nghiệm có kết quả với độ chính xác cao thì cần chú ý lắp đặt thí nghiệm đúng cách, nhất là khi xác định vị trí các cổng quang Ở trên mỗi cổng quang đều có một vạch chuẩn ngang để có thể đọc được vị trí của nó trên thước đo Giá đỡ phải thật thẳng đứng Quan trọng nhất trong thí nghiệm này là phải nhấn và thả công tắc thật nhanh, nhất là khi đo thời gian vật rơi quãng đường s = 50mm Nếu khi nhấn công tắc, vật rơi xuống khay hứng rồi mà đồng hồ vẫn nhảy số, tức là chưa đạt yêu cầu, cần phải làm lại Cần luyện tập cách nhấn công tắc cho đến khi làm thành thạo.

1 Vì sao chọn vật khảo sát là hình trụ sắt phẳng hai đầu? Lựa chọn này có mâuthuẫn gì với điều kiện bỏ qua sức cản của không khí?

2 Bài thí nghiệm có thể dùng MODE A (hoặc MODE B) để khảo sát được không?

Nếu có thì cách tiến hành thế nào? Kết quả có chính xác không? Tại sao?

3.Thời gian bấm công tắc; tính không đồng thời của công tắc kép mạch đồng hồ và mạch nam châm có gây ra sai số không? Cách khắc phục?

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

BÀI 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

VII Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Chuyển động nhanh dần đều: định nghĩa, đặc điểm phân biệt chuyển động nhanh dần đều và chuyển động chậm dần đều.

- Quy luật về các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian bang nhau của chuyển động nhanh dần đều Phương pháp đo gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào quy luật trên.

VIII Kết quả thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1 -Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện

 Bảng 1: Gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

Lập công thức tính gia tốc của vật trượt trên mặt phẳng nghiêng a = g.sinα.Lấy g=9,8m/s 2

 So sánh với kết quả tìm được trong thí nghiệm 1

 Có nhận xét gì về sự khác biệt giữa hai kết quả? Giải thích.

 Bảng 2: Gia tốc của vật chuyển động rơi tự do

 Nhận xét về cách tiến hành thí nghiệm Tìm hiểu nguyên nhân (nếu có) sự khác biệt giữa kết quả đo được và kết quả lí thuyết

 Đề xuất phương án khắc phục.

2) Thí nghiệm 2 - Đo gia tốc của vật rơi tự do sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang.

 Bảng 3: Khảo sát chuyển động rơi tự do

 Nhận xét về tính chất của chuyển động rơi tự do.

 Bảng 4: Xác định gia tốc rơi tự do.

 Vẽ các đồ thị hàm số s = s(t 2 )và v = v(t) Nhận xét về các đồ thị này.

 Gia tốc rơi tự do: g g   g

IX Trả lời câu hỏi

- Đo độ cứng lò xo bằng phương pháp cân bằng lực.

- Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui và hợp lực song song.

- Kiểm chứng qui tắc mômen lực.

- Tìm hiểu phương pháp đo độ cứng của lò xo theo định luật Húc (Hooke).

- Tìm hiểu qui tắc tìm hợp lực của hai lực đồng qui và hai lực song song cùng chiều và ngược chiều Qui tắc moment lực.

- Bảng sắt và các đế nam châm có thể gắn trên bảng.

- Lực kế loại có giới hạn đo 5N ,có độ chia nhỏ nhất 0,05N có đế nam châm.

- Bộ các quả cân có khối lượng giống nhau.

- Thanh thẳng lớn nhẹ có gắn thước đo, thanh thẳng nhỏ có đế nam châm dùng làm dấu vị trí trên bảng sắt.

- Đĩa mômen đường kính 18cm có trục quay cố định.

- Các dây nối có móc ở đầu, thước đo góc có thể gắn trên bảng sắt.

XII Thực hành thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1- Đo độ cứng của một lò xo a) Lắp đặt dụng cụ

- Gắn một đế nam châm lên bảng sắt,

- Móc một đầu lò xo vào chốt trên đế nam châm,

- Gắn thước đo chiều dài lên bảng sắt, b) Tiến hành thí nghiệm

TĨNH HỌC

Thực hành thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1- Đo độ cứng của một lò xo a) Lắp đặt dụng cụ

- Gắn một đế nam châm lên bảng sắt,

- Móc một đầu lò xo vào chốt trên đế nam châm,

- Gắn thước đo chiều dài lên bảng sắt, b) Tiến hành thí nghiệm

- Dùng ê-ke ba chiều để đọc trên thước vị trí điểm đầu và điểm cuối của lò xo, suy ra chiều dài l0của lò xo khi chưa bị biến dạng,

- Sau đó lần lượt treo một số quả cân loại 25g, 50g, vào lò xo rồi đo độ dài tương ứng l1, l2, của lò xo. c) Kết quả thí nghiệm

- Tính các độ giãn của lò xo: x1 = l1-l0; x2 = l2-l0; từ đó tính được các giá trị tương ứng của độ cứng k; i i i k m g

Trong đó g = 9,8m/s 2 ; xi = li-l0 , với i 1,2,3, ,n

- Giá trị trung bình của độ cứng là:

2) Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui a) Lắp đặt dụng cụ

- Móc một đầu lò xo vào chốt của đế nam châm gắn trên bảng từ.

- Dùng hai lực kế gắn lên bảng và móc vào đầu dưới của lò xo nhờ sợi dây “ba nhánh” như hình. b) Tiến hành thí nghiệm

- Dùng hai lực kế móc vào hai nhánh dây còn lại, kéo cho lò xo dãn ra một đoạn (trong giới hạn đàn hồi)

- Đặt thước đo góc lên bảng từ, xê dịch thước đo góc sao cho tâm vòng tròn O của thước đo góc trùng với vị trí giao nhau của ba nhánh dây A (chất điểm A), và dây nối lò xo có phương thẳng đứng trùng vạch 0 độ (dùng ê-ke ba chiều để xác định)

- Đo góc α (góc hợp bởi hai nhánh dây nối lực kế), đánh dấu vị trí chỉ phương của hai lựcnhờ ê-ke ba chiều, đọc số chỉ F1, F2 của hai lực kế

- Biểu diễn các véc tơ lực F1 và F2 lên bài báo cáo theo cùng một tỉ lệ xích chọn trước Vẽ véc-tơ hợp lực F bằng cách sử dụng quy tắc hình bình hành.Đo chiều dài của véc tơ F

, tính giá trị của F theo tỉ lệ xích đã chọn, ghi vào bảng số liệu.

- Bỏ một lực kế ra, dùng lực kế còn lại kéo dây nối lò xo sao cho điểm A của dây trùng với vị trí đánh dấu lúc đầu (tâm O thước chia độ) và phương của dây trùng vạch 0 độ Đọc số chỉ F’ của lực kế Lặp lại bước thí nghiệm này 3 lần để tìm giá trị trung bình của F’.

- Làm lại các bước thí nghiệm trên từ 2 đến 3 lần với các góc α và các lực F1, F2 khác nhau. c) Kết quả thí nghiệm

Nghiệm lại xem độ lớn của lực F so với  F '

, phương của F với phương của F '

? Nhận xét và kết luận.

 Chú ý: Trong quá trình thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy, mức độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc nhiều vào kĩ năng thực hành Cần chú ý các vấn

- Khi dùng các lực kế để kéo, nếu lò xo trong ống chạm vào vỏ gây nên ma sát, làm giảm trị số của lực kế.

- Nếu phương của hai lực kế và dây không song song với mặt phẳng bảng sắt, các lò xo trong lực kế cũng chạm vào vỏ làm kết quả thí nghiệm thiếu chính xác.

- Không thực hiện thí nghiệm trong trường hợp dùng lực kéo quá lớn vượt giới hạn đàn hồi của lò xo trong lực kế.

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều a) Lắp đặt dụng cụ

Gắn hai đế nam châm lên bảng sắt, móc hai lò xo vào chốt trên nam châm rồi treo vào đầu dưới của chúng một thước nhôm. b) Tiến hành thí nghiệm

- Treo vào hai điểm A,B của thước nhôm mỗi bên một số quả cân (không bằng nhau) sao cho thước nhôm dịch chuyển xuống một vị trí nhất định Đánh dấu vị trí cân bằng này nhờ thước đánh dấu (dùng ê- ke 3 chiều để xác định vị trí chính xác) Ghi trọng lượng P1, P2 của các quả cân mỗi bên.

- Sau đó gộp các quả cân hai bên làm một rồi treo chúng vào một điểm O trên thước sao cho thước trở lại đúng vị trí đã đánh dấu lúc đầu Đo các giá trị AO và BO trên thước Lặp lại thí nghiệm một số lần như trên. c) Kết quả thí nghiệm

P AO có thỏa mãn hay không?Nhận xét và kết luận.

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật có trục quay cố định a) Lắp đặt dụng cụ

Gắn một đế nam châm có trục cố định lên bảng sắt Lồng vào trục cố định một đĩa mômen trên có các lỗ nhỏ. d) Tiến hành thí nghiệm

Dùng chỉ treo vào 3 hoặc 4 lỗ nhỏ bất kì trên đĩa, một sợi chỉ vắt qua ròng rọc cố định, treo vào đầu còn lại một số quả cân nhất định sao cho đĩa cân bằng Ghi các giá trị P1, P2, của các quả cân và các cánh tay đòn d1,d2, tương ứng của chúng(đọc trên thước kèm theo đĩa mômen hoặc bán kính của các vòng tròn trên đĩa) Lặp lại thí nghiệm một số lần với các vị trí treo khác nhau, ghi số liệu vào bảng. e) Kết quả thí nghiệm

- Tổng mômen của các lực làm quay đĩa theo chiều kim đồng hồ

- Tổng mômen lực làm đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ

- So sánh M và M’, nhận xét và rút ra kết luận.

5) Thí nghiệm 5 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật không có trục quay trục cố định a) Lắp đặt dụng cụ

- Đặt bản phiến bằng nhôm lên 1 tờ giấy, vẽ chu vi của bản phiến lên tờ giấy,dùng kéo cắt theo đường vẽ rồi dán lên bản phiến.

- Dùng 4 lực kế móc vào 4 lổ trên bản phiến rồi gắn vào bảng sắt thẳng đứng đã treo cố định trên tường. f) Tiến hành thí nghiệm

- Trên bản phiến đánh dấu vị trí A tùy ý mà ta sẽ xác định mômen lực với điểm này

- Phiến chịu tất cả 5 lực tác dụng:4 lực kéo bằng lực kế và trọng lượng của phiến đặt tại tâm O.

- Đo các cánh tay đòn của các lực di (khoảng cách từ A đến các đường không liền nét là các đoạn kéo dài các giá của các lực).

- Trọng lượng của các phiến là P= F5=0,5N Các lực F1, F2, F3 và F4 xác định trên lực kế(chú ý kim của lực kế không chạm vào vỏ của lực kế). g) Kết quả thí nghiệm

- Xác định các lực làm phiến quay theo chiều kim đồng hồ Fi, các cách tay đòn tương ứng di và các lực làm nó quay theo chiều ngược lại Fj, các cánh tay đòn tương ứng dj.

- Ghi các giá trị vào bảng số liệu.

- Nhận xét và rút ra kết luận.

Trình bày cách sử dụng một trong các thí nghiệm trong bài thực hành (định tính hoặc định lượng) vào một phân đoạn hay một hoạt động cụ thể khi dạy bài học tương ứng cho học sinh phổ thông

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

XIV Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Qui tắc hợp lực của hai lực đồng qui và hai lực song song cùng chiều và ngược chiều.

- Điều kiện cân bằng của một vật rắn (quy tắc moment lực)

1) Thí nghiệm 1 - Đo độ cứng lò xo

2) Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui

F1 (N) F2 (N) α (độ) F’ (N) (từ thí nghiệm) F(N) (từ hình vẽ) Sai số (%)F’1 F’2 F’3 F '

F1 (N) F2 (N) α (độ) F (N) (từ thí nghiệm) F(N) (từ hình vẽ) Sai số (%) F’1 F’2 F’3 F '

Nghiệm lại xem độ lớn của lực F so với F  '

,phương của F với phương của F '

? Nhận xét và kết luận.

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều

Chọn P1 = … N, P2 = … N Xác định vị trí tổng hợp lực.

Chọn P1 = … N, P2 = … N Xác định vị trí tổng hợp lực.

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật có trục quay cố định

So sánh M và M’ và rút ra kết luận.

5) Thí nghiệm 5 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật không có trục quay trục cố định

Fi di Mi(N.m) Fj dj Mj(N.m) i

So sánh M i  với  M j  và rút ra kết luận.

XVI Trả lời câu hỏi

KIỂM CHỨNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐO HỆ SỐ MA SÁT NGHỈ CỰC ĐẠI VÀ HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT

Thí nghiệm 1 - Kiểm chứng các định luật bảo toàn

- Nghiên cứu sự phụ thuộc của gia tốc vào lực tác dụng và khối lượng của vật.

- Kiểm chứng định luật III Newton.

- Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.

- Kiếm chứng định luật bảo toàn cơ năng.

(Kiểm chứng các định luật trong trường hợp đơn giản là tương tác chỉ gây ra sự biến đổi chuyển động của các vật)

Trong biểu thức của định luật III Newton và các định luật bảo toàn có mặt các đại lượng vận tốc, gia tốc của các vật tham gia tương tác ở các thời điểm ngay trước và ngay sau khi tương tác xảy ra, đồng thời trong biểu thức của định luật này luôn có mặt khoảng thời gian xảy ra tương tác (rất ngắn) Để kiểm chứng các định luật này ngoài việc tạo ra các thí nghiệm thỏa mãn các điều kiện khác nhau của từng định luật thì ta cần phải xác định được bằng thực nghiệm các đại lượng tức thời này Trong các thí nghiệm các đại lượng trên đều không thể xác định trực tiếp mà đều phải thông qua việc xác định quãng đường và khoảng thời gian tương ứng. Để xác định được các đại lượng tức thời này bằng thực nghiệm thì cần phải tạo ra được chuyển động thẳng đều của các vật sau khi tương tác Khi đó thay vì phải so sánh các tỷ số:

2 1 a a để nghiên cứu mối tương quan giữa lực và phản lực, ta sẽ quy về so sánh các tỷ số:

 Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp hệ hai vật tương tác trên một đường thẳng nằm ngang là kiểm chứng biểu thức:

Sẽ quy về kiểm chứng biểu thức:

 Kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp tương tác giữa hai vật trên đường thẳng nằm ngang là kiểm chứng biểu thức:

Quy về kiểm chứng biểu thức:

Sử dụng bộ thí nghiệm với xe động lực ME-9435 và ME-9429 gồm:

- Thanh ray 1,2m trên có hai rãnh song song để tạo chuyển động thẳng, một đầu thanh gắn với vật chắn cố định, đầu kia là thanh chắn có thể dịch chuyển bằng cách nới và vặn ốc xiết.

- Xe động lực có nút phóng hai đầu có gắn bộ nén từ ME9430, khối lượng của xe: m=5.10 -1 Kg

- Xe bị va chạm không có nút phóng ME9454, khối lượng của xe: m=5.10 -1 Kg.

- Hai xe động lực tương tác có nam châm (bộ Pasco).

- Các vật nặng có khối lượng 5.10 -1 Kg.

 Kiểm chứng định luật III Newton, định luật bảo toàn động lượng

Hai xe trước khi tương tác đứng yên, sau tương tác chúng chuyển động gần như đều trên một máng ma sát không đáng kể.

Kiểm chứng định luật III Newton và định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp này quy về kiểm chứng biểu thức:

 Hai xe có khối lượng bằng nhau tương tác với nhau

Trong trường hợp này theo định luật III hai xe chuyển động với gia tốc có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều Thí nghiệm kiểm chứng biểu thức S1= S2.

 Đặt thước có bọt nước nằm trên thanh ray, cân chỉnh để bọt nước nằm chính giữa, chứng tỏ thanh ray đã nằm ngang.

- Đặt cho xe động lực tiếp xúc với xe bị tác dụng ở vị trí chính giữa quãng đường.

- Nhấn dứt khoát nút phóng cho lò xo bung ra.

- Quan sát chuyển động của hai xe và lắng nghe âm thanh ở thời điểm hai xe va chạm vào các thanh chắn ở hai đầu quãng đường.

- Nếu va chạm là đồng thời thì biểu thức đã được xác nhận.

 Hai xe có khối lượng khác nhau

- Lần lượt đặt thêm các thỏi sắt có khối lượng bằng khối lượng của xe lên thùng của một trong hai xe.

- Chọn vị trí đặt hai xe tiếp xúc sao cho thỏa mãn biểu thức (*), nếu định luật là đúng thì sau khi tương tác với nhau hai xe sẽ va chạm vào các thanh chắn ở hai đầu quãng đường cùng một lúc.

 Khảo sát va chạm đàn hồi – định luật bảo toàn cơ năng

Một trong hai xe trước khi va chạm đang ở trạng thái chuyển động

- Sử dụng xe động lực của Pasco.

- Đặt đầu xe động lực có nút phóng (lò xo đã bị nén) tiếp xúc với thanh chắn động.

- Đặt một xe bị va chạm ở một vị trí trong khoảng giữa quãng đường giữa hai thanh chắn.

- Nhấn dứt khoát nút phóng để xe động lực chuyển động và va chạm vào xe đứng yên có cùng khối lượng.

- Nếu định luật là đúng thì sau khi va chạm xe động lực dừng lại còn xe kia sẽ chuyển động, nếu thí nghiệm không thành công, hãy tìm hiểu nguyên nhân và cách khắc phục.

 Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng

Các thí nghiệm đã làm trong mục 4 đều có thể lập luận để trở thành thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp hệ có hai vật tương tác với nhau trên một đường thẳng nằm ngang.

 Kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng

Các thí nghiệm đã làm trong mục 4.a đều có thể lập luận để trở thành thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp hệ có hai vật tương tác với nhau trên một đường thẳng nằm ngang.

Thí nghiệm 2 - Khảo sát chuyển động thẳng đều

- Xác định vận tốc tức thời của viên bi tại các điểm trên mặt phẳng ngang có ma sát rất nhỏ

- So sánh vận tốc tức thời với vận tốc trung bình trên một đoạn đường bất kì Từ đó nghiệm lại định luật I Niutơn.

Thả viên bi từ một điểm trên một máng nghiêng cho lăn xuống mặt phẳng ngang với ma sát rất nhỏ Trên mặt phẳng ngang với ma sát không đáng kể, do phản lực cân bằng với trọng lực nên theo định luật I Niutơn, viên bi sẽ chuyển động thẳng đều Vận tốc tức thời tại mọi điểm bằng nhau và bằng vận tốc trung bình trên một đoạn đường bất kì.

3) Dụng cụ Đế 3 chân, giá đỡ có gắn sẵn hai cổng quang và nam châm điện phía trên máng nghiêng nhỏ, công tắc nam châm, thước đo góc có gắn quả dọi, bi thép, khớp nối, đồng hồ hiện số.

4) Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm

- Nam châm điện lắp trên đỉnh máng nghiêng của giá đỡ, được nối qua công tắc vào ổ cắm C của đồng hồ hiện số.

- Cổng quang điện 1 và 2 lắp ở hai vị trí nhất định trên mặt phẳng ngang, cách nhau một đoạn s Hai cổng quang này được cắm vào ổ A và B của đồng hồ

- Đồng hồ được sử dụng ở chế độ A + B hoặc AB, với thang đo 9,999s.

- Lưu ý phải điều chỉnh để giá đỡ nằm ngang Điều này được kiểm tra nhờ quả dọi treo ở thước đo góc.

 Đo vận tốc tức thời của bi thép tại các điểm khác nhau trên qũy đạo

- Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0.000 Đặt đồng hồ ở MODE A+B Cho nam châm hút giữ bi thép Dịch chuyển hai cổng quang đến các vị trí cách nhau một khoảng s = 30cm-50cm

- Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả bi thép Khi bi đi qua cổng quang 1, đồng hồ chỉ t1 là thời gian viên bi chắn tia hồng ngoại Tiếp tục chuyển động, bi qua cổng quang 2 trong thời gian t2 Đồng hồ chỉ thời gian t = t1+t2 Nếu t1 = t2 thì chuyển động của bi là thẳng đều Ghi lại các giá trị t1, t2.

- Dùng thước kẹp đo đường kính d của viên bi, từ đó tính được vận tốc tức thời của bi tại nơi đặt hai cổng quang điện là: v1 = d/t1; v2 = d/t2.

 Chú ý: Lau chùi sạch máng nghiêng để giảm ma sát, vì có ma sát nhỏ nên cần điều chỉnh máng nghiêng góc khoảng 1 độ xem như khử ma sát Đo đường kính viên bi nhiều lần để có kết quả chính xác.

 Đo vận tốc trung bình của viên bi trên các quãng đường khác nhau

- Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0.000 Đặt đồng hồ ở MODE AB Cho nam châm hút giữ bi thép Dịch chuyển hai cổng quang đến các vị trí cách nhau một khoảng s = 30cm

- Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả bi thép Khi bi đi đến cổng quang 1, đồng hồ bắt đầu đếm Tiếp tục chuyển động, bi đến cổng quang 2 thì đồng hồ ngừng đếm Đồng hồ chỉ thời gian viên bi đi quãng đường s từ cổng quang 1 đến 2.

- Giữ nguyên cổng quang 1, dịch chuyển cổng quang 2 ra xa cổng quang 1 mỗi lần 5cm Lặp lại các động tác đo như trên Ghi kết quả vào bảng 1.

XVIII Thí nghiệm 3 - Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt

Xác định hệ số ma sát nghỉ cực đại và ma sát trượt bằng phương pháp động lực học và phương pháp bảo toàn.

- Cho vật nằm yên trên mặt phẳng nghiêng góc  với mặt phẳng ngang Tăng dần

 đến một giá trị o thì vật bắt đầu trượt Khi đó, hệ số ma sát nghỉ cực đại

Thí nghiệm 3 - Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt

= g(sin-tcos) Gia tốc a được tính theo công thức a = 2s/t 2 , trong đó s là quãng đường vật trượt không vận tốc đầu sau thời gian t (được xác định nhờ đồng hồ hiện số) Tính được a và đo được  sẽ tính được t theo công thức:

 Theo phương pháp bảo toàn nănglượng thì hệ số ma sát trượt được tính theo công thức: g.s.sin = v 2 /2+ tg.s.cos  Vận tốc tức thời v của vật ở chân mặt phẳng nghiêng được xác định nhờ đồng hồ hiện số cho biết thời gian đường kính của khối trụ đi qua cổng quang Đo quãng đường s và góc nghiêng  sẽ tính được t

3) Dụng cụ Đế 3 chân, giá đỡ có gắn sẵn cổng quang và nam châm điện phía trên, công tắc nam châm, thước đo góc có gắn quả dọi, khối trụ thép (đường kính và chiều cao cùng bằng 3cm), khớp nối, đồng hồ đo hiện số.

Nam châm điện lắp trên đỉnh của giá đỡ, được nối qua công tắc vào ổ cắm A của đồng hồ hiện số Cổng quang điện 1 lắp ở một vị trí nhất định trên mặt phẳng ngang, cách nam châm một đoạn s Cổng quang này được cắm vào ổ B của đồng hồ Đồng hồ được sử dụng ở chế độ AB, với thang đo 9,999s.

 Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại

- Đặt khối trụ thép lên giá đỡ nghiêng Lấy tay nâng từ từ đầu mặt phẳng nghiêng để tăng dần góc nghiêng  Khi khối trụ bắt đầu trượt thì dừng lại và đọc góc nghiêng o trên thước đo góc gắn trên mặt phẳng nghiêng

- Lặp lại thí nghiệm 5 lần và ghi kết quả vào bảng 1.

 Đo hệ số ma sát trượt bằng phương pháp động lực

- Đặt giá đỡ nghiêng với góc >o Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0000 Đặt đồng hồ ở MODE AB Cho nam châm hút giữ trụ thép Dịch chuyển cổng quang đến vị trí cách trụ thép một khoảng s = 40cm.

- Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả trụ thép trượt, đồng hồ bắt đầu đếm Khi trụ thép tới cổng quang thì đồng hồ ngừng đếm Thời gian t hiện trên đồng hồ là thời gian trụ thép trượt trên quãng đường s

- Lặp lại như vậy 5 lần và ghi kết quả vào bảng 2.

 Đo hệ số ma sát trượt bằng phương pháp bảo toàn:

- Đặt giá đỡ nghiêng với góc >0 Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0000 Đặt đồng hồ ở MODE B Cho nam châm hút giữ trụ thép Dịch chuyển cổng quang đến vị trí cách trụ thép một khoảng s = 40cm

- Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả trụ thép trượt Khi trụ thép đi qua cổng quang thì đồng hồ đếm Thời gian t hiện trên đồng hồ là thời gian trụ thép chắn cổng quang Đo đường kính d của khối trụ sẽ tính được vận tốc tức thời của nó ở nơi đặt cổng quang theo công thức v = d/t.

- Lặp lại như vậy 5 lần và ghi kết quả vào bảng 3.

 Chú ý: Lau chùi sạch giá đỡ để giảm sai số Đo quãng đường s chính xác.

1 Sử dụng các thí nghiệm sử dụng xe động lực vào giảng dạy các kiến thức tương ứng như thế nào là hiệu quả và có sức thuyết phục?

2 Với các dụng cụ: khối gỗ chữ nhật, tấm ván phẳngvà lực kế, hãy thiết kế phương án thí nghiệm để xác định hệ số ma sát nghỉ và hệ số ma sát trượt giữa gỗ và tấm ván.

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

BÀI 3: KIỂM CHỨNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐO HỆ SỐ MA SÁT NGHỈ CỰC ĐẠI VÀ HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

XX Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Định luật bảo toàn động lượng: nội dung, điều kiện áp dụng.

- Định luật bảo toàn cơ năng, định lý biến thiên động năng, định lý biến thiên cơ năng.

- Đặc điểm của các loại lực ma sát: ma sát nghỉ, ma sát trượt, ma sát lăn.

1) Thí nghiệm 1 - Kiểm chứng các định luật bảo toàn

Lần m1 (kg) m2 (kg) s1 (m) s2 (m) Âm thanh 1

Các kết quả của thí nghiệm có phù hợp với lý thuyết không? Giải thích.

2) Thí nghiệm 2 - Khảo sát chuyển động thẳng đều

 Khảo sát vận tốc tức thời

 Đo đường kính viên bi d bằng thước kẹp 3 lần.Tính giá trị trung bình của d Từ đó tính vận tốc tức thời trung bình v1 và v2 của viên bi khi qua hai cổng quang.

 Khảo sát vận tốc trung bình

 Viết kết quả vận tốc trung bình của xe.

 So sánh giá trị vận tốc trung bình với vận tốc tức thời trong thí nghiệm 1 Nhận xét.

3) Thí nghiệm đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt

 Bảng 1: Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại

 Bảng 2 : Đo hệ số ma sát trượt bằng phương pháp động lực

 Bảng 3 : Đo hệ số ma sát trượt bằng phương pháp bảo toàn

 So sánh giá trị ttính theo 2 cách và nhận xét Nêu ưu – khuyết điểm của từng phương án.

 So sánh giá trị o và t, nhận xét và rút ra kết luận.

XXII Trả lời câu hỏi

SỰ NỞ DÀI CỦA THANH KIM LOẠI.HIỆN TƯỢNG CĂNG MẶT NGOÀI

DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Thí nghiệm 1 -Vẽ đường đặc trưng Vôn – Ampe của bóng đèn dây tóc

- Vôn kế, Ampe kế DC loại kim chỉ thị.

- Khóa K, dây nối. m) Tiến hành thí nghiệm

- Mắc mạch điện theo sơ đồ 1.

- Nguồn để mức 12V, Vôn kế, Ampe kế để ở thang đo lớn (sau khi đóng mạch tùy dòng điện lớn, nhỏ mới chuyển thang đo cho phù hợp).

- Đóng khóa K sau khi kiểm tra mạch.

- Dịch chuyển con chạy biến trở để thay đổi U.

- Xác định cặp giá trị (U, I) tương ứng bắt đầu từ giá trị U1=2V Mỗi lần đo tăng lên 1,5V.

- Vẽ đường đặc trưng Vôn – Ampe của bóng đèn dây tóc trên giấy kẻ ô mm, biểu diễn sai số U và I (lấy 1/2 độ chia nhỏ nhất).

Thí nghiệm 2 - Xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa (chọn 1

động và điện trở trong của pin điện hóa (chọn 1 trong 3 phương án) a) Dụng cụ

- Bảng mạch điện: có sẵn một biến trở Rx có thể thay đổi giá trị từng nất từ 10 đến 100 (không liên tục), các chốt cắm dây dẫn, điện trở, khóa K…

- Đồng hồ đo điện đa năng DT 9208A: để đo hiệu điện thế, cường độ dòng điện, điện trở,… Khi sử dụng chức năng đo nào thì vặn nút xoay đến vị trí tương ứng, ta chọn một đồng hồ đo cường độ DC và một đo hiệu điện thế DC, mắc đồng hồ vào mạch điện rồi bật nút mở (ON) để đo Khi đo dòng điện một chiều thì chốt dương là lỗ cắm “VmA”, chốt âm là lỗ cắm “COM”

- Pin điện hóa loại 1,5V, các dây dẫn và điện trở R= 10 Ω.

- Nếu chưa biết giá trị giới hạn của đại lượng đo thì phải chọn thang đo có giá trị lớn nhất, rồi khi đo sẽ điều chỉnh thang đo thấp hơn nếu cần thiết Không chuyển đổi chức năng thang đo khi chưa tắt đồng hồ.

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT9205A, có nút DH dùng để dừng giá trị hiển thị trên đồng hồ (vì giá trị hiển thị nhiều lúc không ổn định, nên chờ cho đến lúc số hiển thị thay đổi với biên độ nhỏ nhất, ta ấn nút DH để dừng). n) Tiến hành thí nghiệm

 Sơ đồ 2 – phương án 1 hoặc phương án 2

- Mắc mạch điện như sơ đồ Chú ý chọn điện trở R0 = 10(để cường độ dòng điện không vượt quá 200mA) Đặt biến trở Rx ở vị trí 100  Chọn thang đo cường độ DCA 200mA và thang đo hiệu điện thế DVC 2 V.

- Mở công tắc đồng hồ đo điện Đóng khóa K Ghi giá trị ổn định của miliampe kế và vôn kế vào bảng số liệu.

- Thực hiện lại với giá trị biến trở làRx, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, xác định các giá trị tương ứng trên các đồng hồ Ghi các kết quả đo I và U vào bảng

 Chú ý:Mỗi lần thực hiện đều phải ngắt khóa K và chờ vài giây sau mới đóng mạch để quá trình điện hóa ở trong pin ổn định và biến trở không bị dòng điện làm tăng nhiệt độ liên tục.

- Xác định chính xác giá trị điện trở R0 và RA bằng cách dùng đồng hồ đa năng làm Vôn kế (đặt ở chế độ đo DCV2 V) lần lượt mắc song song với R0, RA trong mạch điện trên để đo U0, UA rồi dùng định luật Ohm R=U/I suy ra R0, RA.

- Căn cứ vào các giá trị của I và U trong bảng số liệu vẽ đồ thị U = f(I) biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chứa nguồn vào cường độ dòng điện để nghiệm lại hệ thức UMN = E – I(R0+r).

- Trên đồ thị xác định các gia trị U0 là giao điểm của đồ thị với trục tung (ứng với giá trị I = 0),

Im là giao điểm của đồ thị với trục hoành (ứng với giá trị U = 0).

- Thế các cặp giá trị (U0,0) và (0, Im) vào biểu thức UMN= E – I(R0+r) sẽ xác định được E và r.

, x = Rx, b = RA+R0+r, ta có biểu thức:

- Căn cứ vào các giá trị của I và trong bảng số liệu để tính y rồi vẽ đồ thị y = f(x) để nghiệm lại hệ thức (*).

- Trên đồ thị xác định các giá trị y0 là giao điểm của đồ thị với trục tung (ứng với giá trị x = 0).

- Thế các cặp giá trị (y0, 0) và (0, xm) vào biểu thức (*) sẽ xác định được E và b rồi từ đó suy ra r.

- Mắc mạch điện như sơ đồ 3 dưới đây.

- Trong công thức định luật Ôm cho toàn mạch: U = E – Ir, U = IRN là hiệu điện thế mạch ngoài, theo sơ đồ thì RN = R0 + Rx.

- Để có thể xác định được E và r, ta cần thực hiện các cặp giá trị U1, I1 và U2, I2 lúc này ta có có 2 phương trình:

- Điều chỉnh biến trở Rx ở vị trí giữa để có giá trị khoảng 50 Đóng khóa K, nhấn nút bật của ampe kế và vôn kế Chờ thời gian ngắn khi giá trị số đo trên ampe kế và vôn kế ổn định, đọc và ghi kết quả vào bảng 3 Sau đó ngắt khóa K và nhấn công tắc các đồng hồ để tắt.

phương án)

Thí nghiệm 3 - Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp

- Bảng lắp ráp mạch điện,

- Điện trở, tụ điện(4 cái), tụ điện có vỏ bọc, cuộn dây, cuộn dây quấn trên lõi thép, dây nối,

- Đồng hồ đo điện đa năng. b) Tiến hành thí nghiệm

 Khảo sát sự phụ thuộc của dung kháng vào tần số

- Bật công tắc máy phát tần số, nhấn nút

“WAVE FORM” chọn dạng sóng hình sin, nhấn nút “RANGE” để màn hình chỉ thị 1 chữ số thập phân (1000.0), vặn núm

“ADJUST” ngược chiều kim đồng hồ (giảm) chỉnh đến tần số f1= 20 Hz Dùng vôn kế thang đo 20VAC, đo điện áp do máy cung cấp ở chốt đen-đỏ (GND -

LO Ω) phần “OUT PUT”, vặn núm chỉnh điện áp “AMPLITUDE” đến giá trị 3

V (đọc trên đồng hồ đo điện),

- Mắc mạch điện như sơ đồ 4, chọn C= 2 F ,

- Mắc amper kế thang 200 mA đo cường độ hiệu dụng qua C và vôn kế thang 20 V đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu C ( giữ U = 3 V),

- Cấp điện cho mạch từ chốt đen-đỏ của máy phát tần số Ghi các giá trị I1 và U1 vào bảng 4,

- Thay đổi tần số đến giá trị f= 40 Hz Ghi các giá trị I

- háng Z1c và Z2c của tụ điện, từ đó rút ra kết luận về sự phụ thuộc của dung kháng vào tần số

 Xác định r,L của cuộn dây

- Máy phát tần số vẫn để f1= 20 Hz và điện áp U= 3 V như thí nghiệm trên,

- Mắc mạch điện như sơ đồ 5, chọn cuộn dây không có lõi,

- Mắc amper kế thang 200 mA đo cường độ hiệu dụng qua cuộn dây và vôn kế thang 20 V đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây,

- Cấp điện cho mạch từ chốt đen-đỏ của máy phát tần số Ghi các giá trị I1 và U1 vào bảng 5,

- Thay đổi tần số đến giá trị f2= 40 Hz Ghi các giá trị I2 và U2vào bảng 5,

- Tính tổng trở Z1d và Z2d của cuộn dây,

 Khảo sát hiện tượng cộng hưởng điện

- Mắc mạch điện xoay chiều như sơ đồ 6.

- Chọn R, cuộn dây không có lõi (L,r), tụ điện C=2 F

- Chọn thang đo ampe kế là 200mA,vôn kế là 20 V,

- Dùng máy phát tần số, chọn mức điện áp 3V, tần số điều khiển trong khoảng 600Hz đến 1000Hz.

- Điều chỉnh tần số từ 600Hz trở lên, ghi các giá trị f và I tương ứng, đến khi có giá trị cực đại của dòng điện, tức dòng cộng hưởng (Có 1 khoảng giá trị của tần số cho Imax, ta lấy giá trị trung bình của tần số),tiếp tục đến tần số 1000 Hz, ghi vào bảng 6.

- Tính L=1/(2πf0) 2 C, so sánh giá trị L này với kết quả đã tính ở thí nghiệm trên. Nhận xét.

- Vẽ đường cong cộng hưởng điện theo bảng số liệu trên lên giấy kẻ ô mm.

1 Tại sao khi mắc vôn kế giả sử có điện trở không lớn vào mạch điện trong thí nghiệm thì cường độ dòng điện trong đoạn mạch lại tăng lên còn hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch đó lại giảm?

2 Trong mạch điện của thí nghiệm theo sơ đồ 2, nếu biến trở Rx để hở thì số chỉ vôn kế là bao nhiêu? Nó biểu thị giá trị của đại lượng nào trong mạch điện?

3.Điện áp giữa 2 cực của nguồn điện để hở chính là suất điện động của nguồn, có thể dùng vôn kế để đo chính xác suất điện động này không? Giải thích

4 Nếu thực hiện đo suất điện động của một pin mới và một pin cũ, thì kết quả nào gần với giá trị thực suất điện động, điên trở của viên pin đó? Giải thích.

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

BÀI 5: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

XXXI Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở Đặc điểm đặc tuyến Vôn- Ampe của điện trở thuần và đặc tuyến Vôn-Ampe của bóng đèn dây tóc.

- Định luật Ohm đối với toàn mạch.

1) Thí nghiệm 1 -Vẽ đường đặc trưng Vôn – Ampe của bóng đèn dây tóc

- Vẽ đường đặc trưng V – A của bóng đèn dây tóc, trên đó biểu diễn cả sai số U và I, trên giấy kẻ ô mm.

- Nhận xét về dạng đồ thị.Giải thích.

2) Thí nghiệm 2 - Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

Sơ đồ 1 (sử dụng phương án 1 hoặc phương án 2)

Giá trị R0=………….;Giá trị RA x = Rx() I(10 -3 A) U(V) y = 1/I (A -1 )

- Vẽ đồ thị hàm số U=f(I) trên giấy có kẻ ô mm.

- Nhận xét và kết luận: dạng đồ thị, có đúng với biểu thức toán học không?

- Xác định các giá trị U0 và Im bằng đồ thị Tính các giá trị E, r.

- Vẽ đồ thị I = f(x) trên giấy có kẻ ô mm.

- Nhận xét và kết luận: dạng đồ thị, có đúng với biểu thức toán học không?

- Xác định các giá trị y0 và xm bằng đồ thị Tính các giá trị E, r.

Sơ đồ 2 (sử dụng phương án 3)

Lần lượt sử dụng 2 cặp giá trị (U,I) để giải hệ phương trình, từ đó tính được giá trị E và r.

3) Thí nghiệm 3 – Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp

Từ kết quả tính được, kết luận về sự phụ thuộc của dung kháng vào tần số.

Tính: Z1d =…(); Z2d =…(); nhờ công thức U/I, Tínhr=…();L=….(H)

- Khi có cộng hưởng điện tần số f0 , Imaxcó giá trị bao nhiêu ?Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là bao nhiêu?

- Từ biểu thức U = Imax(R+r), suy ra r =…().So sánh với kết quả thí nghiệm trên Nhận xét.

- Tính L=1/(2πf0) 2 C, so sánh giá trị L này với kết quả ở thí nghiệm trên Nhận xét.

- Vẽ đường cong cộng hưởng điện theo bảng số liệu trên giấy kẻ ô mm Chú ý đường cong cộng hưởng điện là đường cong trơn truđi sát các điểm biểu diễn các cặp giá trị (f,I) sao cho số điểm nằm phía trên đường cong xấp xỉ bằng số điểm nằm dưới đường cong Sai số ∆f= 5 Hz và ∆I tính như phần sai sốcủa đồng hồ đo hiện số.

TỪ TRỪỜNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Thí nghiệm 1 - Xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất

- Hiểu cấu tạo và hoạt động của la bàn tang.

- Dùng la bàn tang và dùng đồng hồ đo điện hiện số để xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất.

- Nếu đặt một kim nam châm trong lòng một cuộn dây có dòng điện thì nam châm sẽ chịu tác dụng đồng thời của từ trường trái đất và từ trường cuộn dây.

- Kim nam châm định hướng trong từ trường tổng hợp, với hai vectơ thành phần là từ trường trái đất B T

 và từ trường gây ra bởi cuộn dây B C

- Để xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất, ta có thể dùng điện kế tang có cấu tạo nguyên lý như hình vẽ, trên mặt thước đo góc có đặt 1 kim nam châm; đọc góc quay của kim nam châm nhờ một kim chỉ thị (vuông góc với kim nam châm).

- Khi đặt mặt phẳng cuộn dây trùng với mặt phẳng kinh tuyến từ, ta có thể xác định được BT theo công thức:

Trong đó: BT là thành phần nằm ngang của từ trường trái đất; BC là từ trường cuộn dây, N là số vòng của cuộn dây, I là cường độ dòng điện qua cuộn dây, d là đường kính cuộn dây,  là góc quay của kim nam châm so với vị trí ban đầu chưa có dòng điện qua cuộn dây. a)Dụng cụ thí nghiệm

- La bàn tang có số vòng dây 100 vòng, 200 vòng, 300 vòng, d = 162.10 -3 m là đường kính cuộn dây.

- Máy đo điện đa năng hiện số DT9205 hoặc tương tự.

- Nguồn 6V một chiều; chiết áp điện tử. b)Tiến hành thí nghiệm

- Nối 1 đầu dây 1 vào vị trí 100 vòng, dây 2 vào vị trí 200 vòng, dây 3 vào vị trí

300 vòng ở cuộn dây la bàn tang, điều chỉnh la bàn tang sao cho mặt thước đo thực sự nằm ngang nhờ các con ốc dưới đế, kim nam châm trong mặt phẳng cuộn dây, kim chỉ thị chỉ số 0 0 Giữ nguyên vị trí la bàn trong suốt thời gian làm thí nghiệm.

- Mắc cuộn dây 200 vòng với ampe kế và nguồn điện như hình.

- Tăng dần U nhờ biến trở ở chiết áp đến khi kim chỉ thị của la bàn chỉ   45 0 , ghi giá trị của I’ sau đó giảm U về giá trị 0.

- Đổi chiều dòng điện qua cuộn dây bằng cách hoán vị 2 dây nối cuộn dây la bàn tang với chiết áp, lặp lại như trên và ghi được I”.

- Lặp lại bước 3 và 4 để đo lần 2 và lần 3, ghi lại các giá trị tương ứng vào bảng.

- Tính giá trị trung bình của cường độ dòng điện

 và BTtheo công thức trên.

- Lặp lại các bước thí nghiệm trên với các cuộn dây 100 vòng và 300 vòng.

 Chú ý:Chỉnh chiết áp thật từ từ; ampe kế để thang đo phù hợp.La bàn tang phải đặt xa các nam châm, máy biến áp để tránh bị nhiễu từ.

XXXIV Thí nghiệm 2 - Hiện tượng tự cảm.

- Minh họa hiện tượng tự cảm.

- Tìm hiểu các cách làm phát sinh dòng điện cảm ứng.

- Nghiên cứu các ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều và xoay chiều.

3) Tiến hành thí nghiệm a) Dụng cụ

- Ống dây 1000 vòng có lõi sắt.

- Biến trở, khóa K, dây nối.

- Hai bóng đèn giống nhau loại 6V – 3W. o) Tiến hành

 Hiện tượng tự cảm khi đóng mạch

- Mắc mạch theo sơ đồ 1.

- Đóng khóa K, chỉnh biến trở để hai đèn có độ sáng như nhau.

- Ngắt khóa K, để hai đèn gần sát nhau.

- Chú ý vào hai đèn rồi đóng khóa K.

- Thực hiện lại nhiều lần rồi rút ra nhận xét và giải thích hiện tượng.

 Hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch

- Mắc mạch điện như trong sơ đồ 2 Dùng cuộn dây 300 vòng có lõi và khép kín mạch từ.

- Đóng K, điều chỉnh biến trở cho đèn sáng vừa phải (yếu hơn mức bình thường một chút).

- Chú ý vào đèn rồi ngắt khóa K.

- Thực hiện lại nhiều lần rồi rút ra nhận xét và giải thích hiện tượng.

 Quan sát hiện tượng tự cảm khi đóng, ngắt mạch trên bảng thí nghiệm mắc sẵn (thí nghiệm biểu diễn)

Giải thích hiện tương quan sát được Trả lời câu hỏi ở mục VI.

III Thí nghiệm 3 - Máy phát điện.

Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy phát điện ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ.Trả lời các câu hỏi liên quan (xem phần báo cáo thí nghiệm).

XXXV Thí nghiệm 4 - Chứng minh định luật Lentz. a) Dụng cụ

- Ống dây 1000 vòng không lõi, 600 vòng có lõi.

- Nam châm thẳng, điện kế G.

- Dây nối, khóa K, biến trở con chạy.

- Quan sát chiều cuốn dây trong ống dây 1000 vòng (nếu cho dòng điện vào chốt

A2, chạy vòng theo chiều quấn ống dây là chiều kim đồng hồ rồi ra chốt Y2 )

- Mắc mạch theo sơ đồ, dùng nguồn pin 1,5V, điện kế G mắc nối tiếp với cuộn dây và lưu ý để thang đo cường độ lớn nhất.

- Kiểm tra mạch rồi đóng khóa K, kim điện thế lệch

- Quan sát và ghi nhận chiều lệch của kim điện kế tương ứng với chiều dòng điện chạy trong ống dây (dòng điện chạy từ cực dương của nguồn điện qua tải về cực âm)

- Rút hai dây dẫn từ nguồn pin ra và nối chúng lại thành một mạch kín.

- Đưa cực bắc của thanh nam châm vào trong lòng ống dây, đồng thời quan sát chiều lệch của kim điện kế, suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong cuộn dây. Suy ra chiều của từ trường của dòng cảm ứng nhờ quy tắc nắm tay phải, so sánh với chiều của từ trường của nam châm

- Rút nhanh nam châm ra khỏi ống dây Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận về chiều của dòng điện cảm ứng, chiều từ trường của nó, so sánh với chiều của từ trường nam châm

- Giữ nam châm đứng yên, dịch chuyển ống dây đến gần và ra xa nam châm. Quan sát hiện tượng, so sánh chiều của từ trường cảm ứng với từ trường nam châm

- Giữ nguyên mạch trên, dùng cuộn dây 600 vòng có lõi chữ I, mắc nối tiếp với biến trở và đặt vào điện áp 6 V/DClàm nam châm điện thay châm thẳng trên.

- Đặt nam châm điện sát mặt ống dây 1000 vòng nói trên

- Thay đổi giá trị của biến trở, quan sát chiều quay của kim điện kế, suy ra dòng điện cảm ứng trong ống dây, so sánh từ trường cảm ứng với từ trường nam châm điện khi thay đổi giá trị (tăng,giảm) của biến trở

- Phân tích hiện tượng và suy luận để rút ra kết luận về định luật Lentz.

XXXVI Thí nghiệm 5 – Quan sát từ phổ của nam châm thẳng. a) Dụng cụ

- Một hộp nhựa trong suốt dạng khối chữ nhật, chứa mạt sắt lơ lửng trong paraffin.

- Hai nam châm thẳng. b) Tiến hành thí nghiệm

- Lắc nhẹ hộp nhựa đựng mạt sắt một cách từ từ theo chiều như hình vẽ, đến khi các mạt sắt phân bố tương đối đều trong paraffin,

- Đặt một nam châm thẳng vào lỗ dọc theo trục của hộp nhựa Quan sát sự phân bố các mạt sắt trong hộp

- Lấy nam châm ra, lắc nhẹ hộp nhựa như trên nhưng lần này đặt hai nam châm vào lỗ, hai cực N cách nhau khoảng gần nhất 2 cm như hình Quan sát sự phân bố các mạt sắt trong không gian,

- Lấy các nam châm ra, lắc nhẹ hộp nhựa như trên, lần này đặt hai nam châm vào lỗ, hai cực N và S của 2 nam châm cách nhau khoảng gần nhất 2 cm xem hình.Quan sát sự phân bố các mạt sắt trong không gian.

- Trả lời các câu hỏi ờ mục VI.

1.Trình bày vai trò của vành khuyên, bán khuyên và chổi quét trong thí nghiệm 3, dòng điện trong phần cảm của máy phát điện là dòng xoay chiều hay một chiều? Khung dây qua vị trí nào so với vectơ cảm ứng từ thì độ lớn từ thông cực đại, cực tiểu, khi đó độ lớn suất điện động như thế nào?

2.Phát biểu định luật Lentz và trình bày sự hiểu biết của mình về cụm từ “chống lại sự biến thiên”.

3 Nếu thí nghiệm 4 là thí nghiêm kiểm chứng định luật Lentz thì tiến trình thí nghiệm có gì thay đổi?

Câu hỏi

1 Vì sao chọn vật khảo sát là hình trụ sắt phẳng hai đầu? Lựa chọn này có mâuthuẫn gì với điều kiện bỏ qua sức cản của không khí?

2 Bài thí nghiệm có thể dùng MODE A (hoặc MODE B) để khảo sát được không?

Nếu có thì cách tiến hành thế nào? Kết quả có chính xác không? Tại sao?

3.Thời gian bấm công tắc; tính không đồng thời của công tắc kép mạch đồng hồ và mạch nam châm có gây ra sai số không? Cách khắc phục?

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

BÀI 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

VII Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Chuyển động nhanh dần đều: định nghĩa, đặc điểm phân biệt chuyển động nhanh dần đều và chuyển động chậm dần đều.

- Quy luật về các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian bang nhau của chuyển động nhanh dần đều Phương pháp đo gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào quy luật trên.

VIII Kết quả thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1 -Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện

 Bảng 1: Gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

Lập công thức tính gia tốc của vật trượt trên mặt phẳng nghiêng a = g.sinα.Lấy g=9,8m/s 2

 So sánh với kết quả tìm được trong thí nghiệm 1

 Có nhận xét gì về sự khác biệt giữa hai kết quả? Giải thích.

 Bảng 2: Gia tốc của vật chuyển động rơi tự do

 Nhận xét về cách tiến hành thí nghiệm Tìm hiểu nguyên nhân (nếu có) sự khác biệt giữa kết quả đo được và kết quả lí thuyết

 Đề xuất phương án khắc phục.

2) Thí nghiệm 2 - Đo gia tốc của vật rơi tự do sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang.

 Bảng 3: Khảo sát chuyển động rơi tự do

 Nhận xét về tính chất của chuyển động rơi tự do.

 Bảng 4: Xác định gia tốc rơi tự do.

 Vẽ các đồ thị hàm số s = s(t 2 )và v = v(t) Nhận xét về các đồ thị này.

 Gia tốc rơi tự do: g g   g

IX Trả lời câu hỏi

- Đo độ cứng lò xo bằng phương pháp cân bằng lực.

- Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui và hợp lực song song.

- Kiểm chứng qui tắc mômen lực.

- Tìm hiểu phương pháp đo độ cứng của lò xo theo định luật Húc (Hooke).

- Tìm hiểu qui tắc tìm hợp lực của hai lực đồng qui và hai lực song song cùng chiều và ngược chiều Qui tắc moment lực.

- Bảng sắt và các đế nam châm có thể gắn trên bảng.

- Lực kế loại có giới hạn đo 5N ,có độ chia nhỏ nhất 0,05N có đế nam châm.

- Bộ các quả cân có khối lượng giống nhau.

- Thanh thẳng lớn nhẹ có gắn thước đo, thanh thẳng nhỏ có đế nam châm dùng làm dấu vị trí trên bảng sắt.

- Đĩa mômen đường kính 18cm có trục quay cố định.

- Các dây nối có móc ở đầu, thước đo góc có thể gắn trên bảng sắt.

XII Thực hành thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1- Đo độ cứng của một lò xo a) Lắp đặt dụng cụ

- Gắn một đế nam châm lên bảng sắt,

- Móc một đầu lò xo vào chốt trên đế nam châm,

- Gắn thước đo chiều dài lên bảng sắt, b) Tiến hành thí nghiệm

- Dùng ê-ke ba chiều để đọc trên thước vị trí điểm đầu và điểm cuối của lò xo, suy ra chiều dài l0của lò xo khi chưa bị biến dạng,

- Sau đó lần lượt treo một số quả cân loại 25g, 50g, vào lò xo rồi đo độ dài tương ứng l1, l2, của lò xo. c) Kết quả thí nghiệm

- Tính các độ giãn của lò xo: x1 = l1-l0; x2 = l2-l0; từ đó tính được các giá trị tương ứng của độ cứng k; i i i k m g

Trong đó g = 9,8m/s 2 ; xi = li-l0 , với i 1,2,3, ,n

- Giá trị trung bình của độ cứng là:

2) Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui a) Lắp đặt dụng cụ

- Móc một đầu lò xo vào chốt của đế nam châm gắn trên bảng từ.

- Dùng hai lực kế gắn lên bảng và móc vào đầu dưới của lò xo nhờ sợi dây “ba nhánh” như hình. b) Tiến hành thí nghiệm

- Dùng hai lực kế móc vào hai nhánh dây còn lại, kéo cho lò xo dãn ra một đoạn (trong giới hạn đàn hồi)

- Đặt thước đo góc lên bảng từ, xê dịch thước đo góc sao cho tâm vòng tròn O của thước đo góc trùng với vị trí giao nhau của ba nhánh dây A (chất điểm A), và dây nối lò xo có phương thẳng đứng trùng vạch 0 độ (dùng ê-ke ba chiều để xác định)

- Đo góc α (góc hợp bởi hai nhánh dây nối lực kế), đánh dấu vị trí chỉ phương của hai lựcnhờ ê-ke ba chiều, đọc số chỉ F1, F2 của hai lực kế

- Biểu diễn các véc tơ lực F1 và F2 lên bài báo cáo theo cùng một tỉ lệ xích chọn trước Vẽ véc-tơ hợp lực F bằng cách sử dụng quy tắc hình bình hành.Đo chiều dài của véc tơ F

, tính giá trị của F theo tỉ lệ xích đã chọn, ghi vào bảng số liệu.

- Bỏ một lực kế ra, dùng lực kế còn lại kéo dây nối lò xo sao cho điểm A của dây trùng với vị trí đánh dấu lúc đầu (tâm O thước chia độ) và phương của dây trùng vạch 0 độ Đọc số chỉ F’ của lực kế Lặp lại bước thí nghiệm này 3 lần để tìm giá trị trung bình của F’.

- Làm lại các bước thí nghiệm trên từ 2 đến 3 lần với các góc α và các lực F1, F2 khác nhau. c) Kết quả thí nghiệm

Nghiệm lại xem độ lớn của lực F so với  F '

, phương của F với phương của F '

? Nhận xét và kết luận.

 Chú ý: Trong quá trình thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy, mức độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc nhiều vào kĩ năng thực hành Cần chú ý các vấn

- Khi dùng các lực kế để kéo, nếu lò xo trong ống chạm vào vỏ gây nên ma sát, làm giảm trị số của lực kế.

- Nếu phương của hai lực kế và dây không song song với mặt phẳng bảng sắt, các lò xo trong lực kế cũng chạm vào vỏ làm kết quả thí nghiệm thiếu chính xác.

- Không thực hiện thí nghiệm trong trường hợp dùng lực kéo quá lớn vượt giới hạn đàn hồi của lò xo trong lực kế.

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều a) Lắp đặt dụng cụ

Gắn hai đế nam châm lên bảng sắt, móc hai lò xo vào chốt trên nam châm rồi treo vào đầu dưới của chúng một thước nhôm. b) Tiến hành thí nghiệm

- Treo vào hai điểm A,B của thước nhôm mỗi bên một số quả cân (không bằng nhau) sao cho thước nhôm dịch chuyển xuống một vị trí nhất định Đánh dấu vị trí cân bằng này nhờ thước đánh dấu (dùng ê- ke 3 chiều để xác định vị trí chính xác) Ghi trọng lượng P1, P2 của các quả cân mỗi bên.

- Sau đó gộp các quả cân hai bên làm một rồi treo chúng vào một điểm O trên thước sao cho thước trở lại đúng vị trí đã đánh dấu lúc đầu Đo các giá trị AO và BO trên thước Lặp lại thí nghiệm một số lần như trên. c) Kết quả thí nghiệm

P AO có thỏa mãn hay không?Nhận xét và kết luận.

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật có trục quay cố định a) Lắp đặt dụng cụ

Gắn một đế nam châm có trục cố định lên bảng sắt Lồng vào trục cố định một đĩa mômen trên có các lỗ nhỏ. d) Tiến hành thí nghiệm

Dùng chỉ treo vào 3 hoặc 4 lỗ nhỏ bất kì trên đĩa, một sợi chỉ vắt qua ròng rọc cố định, treo vào đầu còn lại một số quả cân nhất định sao cho đĩa cân bằng Ghi các giá trị P1, P2, của các quả cân và các cánh tay đòn d1,d2, tương ứng của chúng(đọc trên thước kèm theo đĩa mômen hoặc bán kính của các vòng tròn trên đĩa) Lặp lại thí nghiệm một số lần với các vị trí treo khác nhau, ghi số liệu vào bảng. e) Kết quả thí nghiệm

- Tổng mômen của các lực làm quay đĩa theo chiều kim đồng hồ

- Tổng mômen lực làm đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ

- So sánh M và M’, nhận xét và rút ra kết luận.

5) Thí nghiệm 5 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật không có trục quay trục cố định a) Lắp đặt dụng cụ

- Đặt bản phiến bằng nhôm lên 1 tờ giấy, vẽ chu vi của bản phiến lên tờ giấy,dùng kéo cắt theo đường vẽ rồi dán lên bản phiến.

- Dùng 4 lực kế móc vào 4 lổ trên bản phiến rồi gắn vào bảng sắt thẳng đứng đã treo cố định trên tường. f) Tiến hành thí nghiệm

- Trên bản phiến đánh dấu vị trí A tùy ý mà ta sẽ xác định mômen lực với điểm này

- Phiến chịu tất cả 5 lực tác dụng:4 lực kéo bằng lực kế và trọng lượng của phiến đặt tại tâm O.

- Đo các cánh tay đòn của các lực di (khoảng cách từ A đến các đường không liền nét là các đoạn kéo dài các giá của các lực).

- Trọng lượng của các phiến là P= F5=0,5N Các lực F1, F2, F3 và F4 xác định trên lực kế(chú ý kim của lực kế không chạm vào vỏ của lực kế). g) Kết quả thí nghiệm

- Xác định các lực làm phiến quay theo chiều kim đồng hồ Fi, các cách tay đòn tương ứng di và các lực làm nó quay theo chiều ngược lại Fj, các cánh tay đòn tương ứng dj.

- Ghi các giá trị vào bảng số liệu.

- Nhận xét và rút ra kết luận.

Trình bày cách sử dụng một trong các thí nghiệm trong bài thực hành (định tính hoặc định lượng) vào một phân đoạn hay một hoạt động cụ thể khi dạy bài học tương ứng cho học sinh phổ thông

Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

Họ và tên: Lớp: Nhóm:

XIV Cơ sở lí thuyết

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Qui tắc hợp lực của hai lực đồng qui và hai lực song song cùng chiều và ngược chiều.

- Điều kiện cân bằng của một vật rắn (quy tắc moment lực)

1) Thí nghiệm 1 - Đo độ cứng lò xo

2) Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui

F1 (N) F2 (N) α (độ) F’ (N) (từ thí nghiệm) F(N) (từ hình vẽ) Sai số (%)F’1 F’2 F’3 F '

F1 (N) F2 (N) α (độ) F (N) (từ thí nghiệm) F(N) (từ hình vẽ) Sai số (%) F’1 F’2 F’3 F '

Nghiệm lại xem độ lớn của lực F so với F  '

,phương của F với phương của F '

? Nhận xét và kết luận.

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều

Chọn P1 = … N, P2 = … N Xác định vị trí tổng hợp lực.

Chọn P1 = … N, P2 = … N Xác định vị trí tổng hợp lực.

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật có trục quay cố định

So sánh M và M’ và rút ra kết luận.

5) Thí nghiệm 5 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật không có trục quay trục cố định

Fi di Mi(N.m) Fj dj Mj(N.m) i

So sánh M i  với  M j  và rút ra kết luận.

XVI Trả lời câu hỏi

Bài 3: KIỂM CHỨNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐO HỆ SỐ MA SÁT NGHỈ CỰC ĐẠI VÀ HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT

I Thí nghiệm 1 - Kiểm chứng các định luật bảo toàn

- Nghiên cứu sự phụ thuộc của gia tốc vào lực tác dụng và khối lượng của vật.

- Kiểm chứng định luật III Newton.

- Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.

- Kiếm chứng định luật bảo toàn cơ năng.

(Kiểm chứng các định luật trong trường hợp đơn giản là tương tác chỉ gây ra sự biến đổi chuyển động của các vật)

DAO ĐỘNG - SÓNG

Thí nghiệm 1 - Dao động cơ học

- Khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo.

- Khảo sát dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng.

Khảo sát thực nghiệm để phát hiện ảnh hưởng của biên độ, khối lượng, chiều dài của con lắc đơn đối với chu kì dao động T, từ đó tìm ra công thức tính chu kì và ứng dụng gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.

6 Lò xo (2 cái - đường kính dây 0,75 mm và 1 mm)

8 Bi sắt (3 viên - đường kính 15 mm, 20 mm, 25 mm)

12 Đồng hồ đo thời gian (sai số 0,2s) (dùng chung)

Hình 4.6.1 Bộ TN thực hành về dao động cơ học

9 phía đỉnh trụ đứng sao cho khe giữ dây dọi ngang vạch O của thước Sử dụng ròng rọc để điều chỉnh độ dài con lắc Điều chỉnh ốc vặn chân đế để dây dọi thẳng đứng.

- Chỉnh vị trí khe để đưa quả nặng treo trên dây nằm giữa 2 nhánh của cổng quang điện Nới lỏng ốc cánh én để chỉnh cần gắn cổng quang điện lệch một góc khoảng 10 0 so với trụ đứng.

- Điều chỉnh vị trí cổng quang điện sao cho quả nặng phải chắn chùm tia sáng khi cổng quang điện hoạt động.

- Gắn dây nối cổng quang vào ổ A của đồng hồ đo Chọn Mode T trên đồng hồ và độ chính xác là 1/100 s.

- Bật công tắc của máy đo thời gian, đưa con lắc đến vị trí chắn chùm sáng của cổng quang, nhấn nút RESET trên đồng hồ đo thời gian Buông con lắc và quan sát giá trị chu kì đo được trên đồng hồ.

- Lần lượt thay đổi quả nặng, chiều dài con lắc, biên độ; xác định chu kì dao động con lắc Nhận xét về kết quả

- Từ đó nghiệm lại công thức: g

 Thí nghiệm về hiện tượng cộng hưởng

- Bố trí thí nghiệm như hình vẽ.

- Tháo thanh ngang dùng để móc lò xo ra và gắn hệ con lắc đơn vào giá.

- Xoay ngang trục treo các con lắc và gắn thanh treo quả nặng vào lỗ trên trục Gắn quả nặng vào thanh treo để tạo thành một con lắc mới.

- Trượt quả nặng gắn trên thanh treo đến vị trí bằng chiều dài một trong ba con lắc Cho quả nặng dao động, quan sát và nhận xét hệ con lắc.

TN về chu kì dao động của con lắc đơn chiều dài bằng con lắc thứ 2, thứ 3 và tiến hành thí nghiệm tương tự Từ đó rút ra kết luận về hiện tượng cộng hưởng.

- Làm cách nào để xác định chu kì T với sai số T = 0,01 s khi dùng đồng hồ có kim giây? Cho biết sai số khi dùng đồng hồ này là ± 0,2 s (gồm sai số chủ quan khi bấm và sai số dụng cụ).

- Chu kì dao động của con lắc đơn có phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm không?

Vì sao? Làm cách nào để phát hiện điều đó bằng thí nghiệm?

- Trong thí nghiệm này, có thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài l < 10cm hay không? Vì sao?

- Dùng con lắc dài hay ngắn sẽ cho kết quả chính xác hơn khi xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm?

II Thí nghiệm 3 – Sóng dừng

- Khảo sát về hiện tượng cộng hưởng sóng dừng trên dây, trên lò xo.

Khi tạo thành sóng dừng, tại những điểm nằm cách đầu trên của dây một khoảng: 2 k y

(k = 1, 2, 3…), sóng tới và sóng phản xạ ngược pha, tạo ra các điểm đứng yên, gọi là các nút sóng.

Tại những điểm nằm cách đầu trên của dây một khoảng: ( 2 1 ) 4

 k y , sóng tới và sóng phản xạ cùng pha, tạo ra các điểm có biên độ cực đại gọi là các bụng sóng. Chiều dài dây (khoảng các từ điểm đứng yên đến nguồn) thỏa mãn điều kiện: 2 k l

, sợi dây dao động ổn định, các nút và bụng hoàn toàn xác định, các bụng sóng có biên độ lớn hơn nhiều so với 2a; đó là hiện tượng sóng dừng Công thức 2 k l xác định điều kiện cộng hưởng sóng dừng trên dây có hai đầu cố định.

 = 2d (1) Khi đó, vận tốc truyền sóng v trên dây là: v = .f (2)

 Thí nghiệm về sóng dừng của sóng ngang (trên dây)

Tên dụng cụ Số lượng

2 Dây đàn hồi (dài 1000 mm) 1

3 Lực kế 5 N (chia độ nhỏ nhất 0,1 N) 1

11 Máy phát tần số (dùng chung) 1

- Đầu B được kẹp cố định , đầu A nối với cần rung để tạo dao động có tần số của máy phát

- Bật công tắc máy phát dao động điều chỉnh núm ADJUST để tần số máy phát ra là nhỏ nhất trong khoảng 0-100Hz , điều chỉnh núm AMPLITUDE để điều chỉnh hiệu điện thế ( lưu ý chỉ điều chỉnh từ min tới ẵ max , khụng điều chỉnh tới gần max loa sẽ dễ cháy)

- Tăng dần tần số dao động ở máy phát sao cho thấy được 1 điểm đứng yên trên dây ( không kể hai đầu dây)

- Điều chỉnh tăng tần số ở máy phát để lần lượt quan sát được 2, 3, 4 bụng sóng trên dây

 Thí nghiệm về sóng dừng của sóng dọc (trên lò xo)

- Xoay bộ rung để cần rung cùng phương với lò xo.

- Móc lò xo vào thanh ngang, đầu còn lại móc vào cần rung Điều chỉnh đế ba chân để giá đỡ thẳng đứng.

- Vặn nút thang đo trên máy phát tần số ở dải 10 - 100 Hz Điều chỉnh để f 30 Hz.

- Điều chỉnh núm biên độ Am pli t u de vừa đủ để quan sát thấy các vòng lò xo dao động dọc theo phương thẳng đứng ( lưu ý chỉ điều chỉnh từ min tới ẵ max , khụng điều chỉnh tới gần max loa sẽ dễ cháy).

- Nhấn nút tăng hoặc giảm trên máy phát tần số để điều chỉnh tần số cho tới khi xảy ra hiện tượng sóng dừng trên lò xo với 1, 2, 3…bụng sóng (vị trí tại đó các vòng lò xo giãn xa nhau nhất) có biên độ lớn nhất và ổn định Quan sát số nút và bụng sóng này.

- Tại sao biên độ sóng dừng lại rất lớn so với biên độ sóng tới?

III Thí nghiệm 3 - Đo vận tốc truyền âm trong không khí

- Khảo sát hiện tượng sóng dừng trong không khí.

- Xác định vận tốc âm trong không khí.

Tính vận tốc truyền âm trong không khí thông qua biểu thức: v.f (m/s) trong đó:  là bước sóng của của âm, được xác định thông qua hiện tượng sóng dừng của âm; f là tần số âm của nguồn phát.

4 Ròng rọc (đường kính 40 mm)

7 Bộ âm thoa (2 cái: 440 Hz và 512 Hz, sai số  1 Hz)

10 Loa điện động (công suất tối thiểu 3 W, điện trở phụ 10  - 5

13 Máy phát âm tần (dùng chung)

 Thí nghiệm với máy phát tần số

TN đo vận tốc truyền âm trong không khí

TN với máy phát tần số TN với âm thoa đầu cuối của ống thủy tinh.

- Cắm hai dây điện vào 2 lỗ trên loa và nối hai đầu ra của dây với máy phát tần số Chọn dải tần số 100 Hz - 1 KHz, điều chỉnh biên độ âm bằng núm Amplitude.