Môn Học Thí Nghiệm Vật Lý Bài Thu Hoạch Cuối Kỳ.pdf

Muc dich thinghiém: - Làm quen với dụng cụ cân kỹ thuật và sử dụng nó để xác định khối lượng, đo kích thước các vật rồi tính khối lượng riêng của một số vật.. Bài 3: XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

e

c›

Môn học: THÍ NGHIÊM VÁT LÝ

BÀI THU HOẠCH CUỎI KỲ

GVHD: TRAN THIÊN HẬU

SVTH: NGUYÊN HUY HOÀNG

MSSYV: 2013230

Thành phố Hồ Chỉ Minh, tháng II năm 2021

MUC LUC

I TOM TAT NOI DUNG CAC BAI THi NGHIEM

Bai 1: DO KHOI LUONG RIENG CUA VAT RAN DONG NHAT

a Muc dich thinghiém:

- Làm quen với dụng cụ cân kỹ thuật và sử dụng nó để xác định khối lượng, đo kích thước các vật rồi tính khối lượng riêng của một số vật

b Cơ sở lí thuyết :

- Khối lượng riêng của một vật: đại lượng vật lý biêu thị phân bó khối lượng tại từng

vị trí trên vật, có trị số băng khối lượng của một đơn vị thể tích

- Trong hệ SI, khối lượng riêng c6 don vi kg/m? Vậy để xác định khối lượng riêng của một vật đồng nhất, ta cần phải xác định khối lượng M và thé tích V của vật

- Thể tích V của vòng đồng :

- Thé tích V của viên bi :

c Trinh tw thi nghiém:

- Dùng thước kẹp chính xác 0.02 mm để đo các kích thước của vòng đồng và viên bí

và từ đó xác định thê tích của chúng

- Dùng cân kỹ thuật chính xác 0.02 ø dé cân các vật Tính p theo công thức

Bài 2: XÁC ĐỊNH GIA TÓC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH

a Muc dich thí nghiệm :

- Sử dụng con lắc thuận nghịch để tính toán được độ lớn của gia tốc trọng trường,

làm quen với máy đo hiện SỐ

b Cơ sở lí thuyết :

- Con lắc thuận nghịch là con lắc vật ly sao cho tồn tại vị trí O2 ngoài O[ sao cho TIET12 với

- 14 là momen quán tính với trục quay khối tâm G và song song với 2 trục quay OI,

O2 Theo dinh ly Huyghens- Steiner : lị = lạ + mL'¡, lạ = la + mL 2,

- Do TI = T2 nên và suy ra

- Với L= Lị + Lạ =O¡O; là khoảng cách giữa hai trục năm ngang đi qua O¡ và Oo

c Trinh tw thi nghiém:

- Dung thước cặp chính xác 0.02 mm đo khoảng cách xo,

- Ðo thời gian 50 chu kì đao động bằng máy đo chính xác 0.01s và đổi ngược con lắc lại đo

- Do thoi gian 50 chu kỳ thuận và 50 chu kỳ nghịch ứng với vị trí x'=xo†40

- Biểu điễn kết quả đo trên đỗ thị

- Dùng thước cặp đặt gia trọng C về đúng vị trí xI Đo 50T1 và 50T2

- Xác định vị trí gia trọng tốt nhất rồi đo tiếp thêm vải lần

- Dùng Thước 1000mm, chính xác lmm đề đo L Xong tắt máy + Rút điện

Bài 3: XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT TRONG O TRUC QUAY

a Muc dich thinghiém:

- Lam quen với bộ thi nghiém vat ly MC-965 va biết cách xác dinh momen quán tính của trụ đặc, lực ma sát trong ổ trục quay

b Cơ sở lí thuyết :

- Gia tốc góc của một vật rắn quay quanh một trục cô định tỉ lệ thuận với mômen lực

M tác dụng lên vật răn và tỉ lệ nghịch với mômen quán tính I của vat ran do doi voi

trục quay

- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng đối với hệ vật chuyền động từ A đến B :

- Với công thức độ giảm thê năng và công ma sát:

5

- Biên đôi ta được : 4 h Í Ay+ h,)

c Trinh tw thi nghiém:

- Ðo đường kính của trục bánh xe bằng thước kẹp chính xác 0,02mm

- Xác định vị trí cao nhất (h1) so với vị trí thấp nhất trên thước chính xác l milimet Ở

độ cao hI thả rơi vật 5 lần đo thời gian t tương ứng qua máy thời gian hiện số chính xác 0.01 s

- Xác định được các độ cao h2 trên thước milimet

Bài 5: XÁC ĐỊNH HỆ SÓ NHỚT CỦA CHÁT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES

a Muc dich thí nghiệm :

- Làm quen và sử dụng bộ thiết bị vật ly MN-971A nhằm xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stoles

b Cơ sở lí thuyết :

- Khi chất lỏng chuyến động thành lớp trong ống hình trụ theo hướng song song trục ống, vận tốc định hướng các phân tử trong lớp chất lỏng giảm đần vẻ 0

- Sự khác nhau về tri s6 van toc định hướng của các lớp chat long la do ở mặt tiếp xúc giữa các lớp này đã xuât hiện các lực nội ma sát có tác dụng cản trở chuyên động tương đối của chúng

- Và theo thực nghiệm chứng tỏ: ( gọi là hệ số nhớt động lực học của chất lỏng )

- Và theo định luật II Newton ta chứng minh được:

1 (2~Ø)4°.gz

r.(q+2,4

D

c Trinh tw thi nghiém:

- Dùng thước Panme chính xác 0.01 mm, thực hiện 5 lần phép do duong kinh d cia viên nhỏ

- Đo khoảng thời gian chuyển động + của viên bi rơi trong chất lỏng bằng thiết bị hiện

số đo thời gian, chính xác 0,001s

- Xác định khối lượng riêng của bi và đầu nhớt (Dùng cân kỹ thuật chính xác 0.02g để

đo khối lượng)

- Đo khoảng cách L giữa hai đầu cảm biến 4 và 5 bằng thước chính xác lmm

Bai 6: KHAO SAT MACH DAO DONG TICH PHONG DUNG DEN NEON DO DIEN TRO VA DIEN DUNG

a Muc dich thinghiém:

- Khảo sát điện trở R, và điện dung C, thông qua các théng sé Ro(Q), a (s), “o(s),

T

Cạ(F), ˆ c(s), công thức xác định điện trở 0 (Q) va céng thức xác định điện

Œ =Œ,.—

x 0 T

b Cơ sở lí thuyết :

- Mạch dao động tích phóng dùng đèn neon là một mạch dao động điện đơn giản gồm: đèn neon Ne, 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 micrôfara (0F) mắc song song với đèn neon Ne, nguồn điện không đổi có hiệu dién thé Un

c Trinh tw thi nghiém:

- Ðo hiệu điện thế sáng Us và hiéu dién thé tat Ur cua dén Neon

- Tìm nghiệm công thức xác định chu kỳ 7 của mạch dao động tích phóng đèn

Neon

U -U

I 1 t t

—U to n 5) x

n Ss n 50 (do nguồn sử dụng 220V, 50Hz)

- Xác định R;¿ theo công thức

- Xác định C¿theo công thức

Bài 7:LÀM QUEN SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆN MOT CHIEU VA XOAY CHIEU

a Muc dich thinghiém:

- Khảo sát mạch điện một chiều và mạch điện xoay chiều bằng đồng hồ đa năng hiện

số kiểu DT9205 và xác định điện đung C (F) trong mạch R-C và hệ số tự cảm L (H)

trong mạch R-L, vẽ đồ thị đặc tuyến Volt-Ampe của dây tóc bóng đèn

b Cơ sở lí thuyết :

- Giới thiệu cách sử dụng đồng hồ đa năng hiện số kiêu DT9205 Tìm hiểu kỹ

về đồng hỗ đa năng và các quy tắc khi sử dụng nhằm bảo vệ thiết bị

- Khảo sát mạch điện một chiều

- Khảo sát mạch điện xoay chiều RC và RL

c Trinh tw thi nghiém:

- Xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc bóng đèn

- Kiểm tra hoạt động của bộ nguồn 12V-3A

- Vẽ đặc tuyến Volt-Ampe của bóng đèn dây tóc

- Xác định điện dung cua tu trong mach R-C

- Xác định hệ số tự cảm L của cuộn dây dẫn trong mạch R-L

Bài 8: XÁC ĐỊNH CHIẾT SUÁT CỦA BẢN THỦY TINH BẰNG KÍNH HIẾN

VI

a Muc dich thinghiém:

d d sin( 7)

H8 —— %

- Khảo sát chiết suất của bản thủy tính đị với đị — sin(z)

b Cơ sở lí thuyết :

Định luật khúc xạ ánh sáng:

- Tia khc xa nam trong mat phang téi va & phia bén kia phap tuyén so voi tia

tỚI

- Với hai môi trường trong suôt nhât định, tỉ số g1ữa sin góc tới và sin góc

khúc xạ không đôi:

Sự tạo ảnh của một điểm sáng khi nhìn qua một bản thuỷ tính có hai mặt song song: Khoảng cách từ ảnh ảo đến mặt trên của bản thuỷ tinh -> độ dày biểu kiến

c Trinh tw thi nghiém:

- Do dé dày thực của bản thủy tính bằng thước Panme

d=0,5.k + 0,01 (mm) : công thức sử dụng thước Panme

- Đo độ dày biêu kiến dị của bản thủy tỉnh bằng kính hiến vi

Bai 9: DO TIEU CU CUA THAU KINH PHAN KY VA THAU KINH HOI TU

a Muc dich thinghiém:

- Khảo sát sự tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ Đo tiêu cự của thấu kính hội

tụ

— dđ—

_ d+d' bằng 2 phương pháp: Silberman và Bessel

- Khảo sát sự tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính gồm một thấu kính phân kì và

một thấu kính hội tụ

- Ðo tiêu cự thấu kính phân kì

b Cơ sở lí thuyết :

- Tiêu cự f của thấu kính liên hệ với các khoảng cách d và đ' tính từ quang tâm của thâu kính đên vật AB và đên ảnh A'B' của vật theo công thức:

- d>0: vật thật, d<0: vật ảo

- đ>0: ảnh thật, d'<0: ảnh ảo

- Tiéu cy f>0:thau kính hội tụ, f<0 thấu kính phân kỳ

- Trong thí nghiệm này ta sẽ lần lượt xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ OI

và của thấu kính phân kì O; nhờ sử dụng băng quang học

c Trinh tw thi nghiém:

c.1.Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Phương pháp Silberman:

- Đặt vật AB gan sat dén D 6 vach 10cm điều chỉnh sao cho toàn bộ mặt vật AB được chiếu sáng Đặt vật AB (H.2) và mản M cách một khoảng nhỏ hơn 4f và đặt thấu kính hội tụ ở giữa

- Dịch chuyên thấu kính hội tụ O¡ và màn ảnh M sao cho thấu kính nảy luôn cách đều vật AB và màn ảnh MI cho tới khi thu được ảnh thật rõ nét trên màn anh M

Khi đó ảnh có độ lớn bằng vật

-_ Trong trường hợp này, tiêu cu f; cua thấu kính hội tụ O¡ được xác định theo công thức:

Phương pháp Bessel:

-_ Đặt màn ảnh M cách vật AB một khoảng thích hợp L > 4.fi trên băng quang

học

- Dịch chuyên thấu kính hội tụ O¡ từ sát vật AB ra xa dần tới vi tri (I) thi ta thu

được ảnh thật rõ nét A'B' lớn hơn vật AB hiện trên màn ảnh M

-_ Dịch tiếp thấu kính O; ra xa vật AB tới vị trí (II) dé lại thu được ảnh thật rõ

nét A¡Bi nhỏ hơn vật AB hiện trên màn ảnh M

- Thực hiện lại 3 lần bước 2 và 3 :

+ Trong các điều kiện trên, khoảng dịch chuyên a của thâu kính O; từ vị trí (1) đến vị trí (II) bằng: a =x¿ - Xi

+ Tiêu cự f¡ của thấu kính hội tụ O¡ được xác định theo công thức:

c.2 Đo tiêu cự của thấu kính phân kỳ: Phương pháp liên kết

- GIữ nguyên vị trí của thấu kính hội tụ O¡ và màn ảnh sao cho ảnh hiễn thị rõ

nét đặt ở giữa thâu kính phân kỳ

- Dịch chuyến thấu kính phân kỳ cho đến khi ảnh hiển thị rõ nét, xác định tọa

độ d;° Suy ra:

10

II SINH VIÊN HIỂU DUOC Gi

- Em đã nắm vững các nguyên tắc CĂN BẢN khi thực hiện làm thí nghiệm vật

lý với những kiến thức cơ bản ở trình độ đại học, học được cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, cụ thể:

Bài I: Học được cách sử dụng cân kỹ thuật dé đo được khối lượng của vật và thước kẹp dé đo kích thước của vật, biết cách mà người ta xác định được cai khối lượng riêng của mây cái vật đơn giản như hình cầu, hay những hình có thê tính được thê tích thong qua công thức đơn giản

Bài 2: Biết được một trong những cách mà người ta có thế xác định gia tốc trọng trường, vì đây là một gia tốc rất quan trọng trong khoa học, nhờ vậy mà em hiểu hơn về tính chất của con lắc thuận nghịch nữa Và hơn thế là em biết cách sài cái máy

đo thời gian hiện số Và biết để xác định chu kỳ dao động của con lắc thuận nghịch, ta phải đo nhiều chu kỳ (50 chu kỳ) để giảm thiểu cái sai số không mong muốn Bài 3: Hiểu thêm về cách tính toán, công thức xác định được momen quán tính của trụ đặc, lực ma sát trong ô trục quay và bài này cho em biết khi đo thì cũng cần phải chú ý (VỊ trí cao nhất A chỉ xác định I lần, khi lặp lại thí nghiệm ta cần đưa vật về

vị trí A như cũ) khi đo đề kết quả đo được chính xác

Bài 5: Qua bài này em biết về sự xuất hiện, hình thành của lực nội ma sát và phương pháp STOKES, và áp dụng đề xác định độ nhớt của chất lỏng cũng như là biết cách sử dụng của thước Panme

Bài 6: Hiểu được cơ chế hoạt động của mạch dao động tích phóng

Bài 7: Biết cách sử dụng các dụng cụ: đồng hồ đa năng hiện số kiểu DT9205, bóng đèn dây tóc, điện trở, tụ điện, cuộn cảm, bảng lắp ráp mạch điện, nguồn cung cấp điện Biết cách lắp mạch điện Sử dụng được đồng hồ đa năng Thực hành và hiểu được cách vận hành của các dòng điện

11

Bai 8:Hiéu so luoc vé cau tao cũng như cách sử dụng kính hiến vi Biết cầu tạo, cách sử dụng thước Panme.Ôn lại định luật khúc xạ ảnh sáng đã học Từ những dữ liệu

đo đạt, tính toán được chiết xuất của bản thủy tinh

Bài 9: Khảo sát sự tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ Đo tiêu cự của thấu

kính hội tụ Khảo sát sự tảo ảnh của vật qua hệ thấu kính gồm một thấu kính phân kì

và một thấu kính hội tụ Đo tiêu cự của thấu kính phân kì

II Vận dụng các bài thí nghiệm, các dụng cụ, thiết bị vào thực tế

1 Thước kẹp:

- Thước kẹp là dụng cụ khá đa dạng hiện nay (thước kẹp đồng hỏ, thước kẹp cơ khí, thước kẹp điện tử) và nó vô cùng cần thiết cho cuộc sống hiện đại, phục vụ đặc lực cho công việc

- Thước kẹp có thé do duoc kích cỡ ngoài, kích thước trong, do chiều sâu, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành Ví đụ

+ Ngành ô tô

+ Ngành thép

+ Thí nghiệm khoa học

+ Ngành giáo dục

+ Ngành vũ trụ

2 Thước Panme

- Thước Panme có một số ứng dụng nổi bật hơn so với các thiết bị đo lường khác như: có thể đo đối tượng có kích thước rất nhỏ nhưng độ chính xác rất cao Ngoài ra khi đo bằng Panme, chỉ tiết sẽ không bị tác dụng lực nên sẽ ít sai số hơn Chính vì các ưu điểm trên, thước Panme được sử dụng rộng rãi trong các

ngành Cơ khí, Thí nghiệm,

12

3 Ung dụng của việc xác định moment quán tính và lực ma sát trong thực tế

- Moment quán tính: trong thực tế, mọi vật chuyển động có gia tốc góc biến thiên theo thời gian đều chịu tác dụng của lực quán tính Điều này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp nặng, chế tạo máy móc khi khối lượng máy

là lớn, khi đó moment quán tính là đáng kế, có ảnh hưởng đến quá trình hoạt

động của máy Xác định được moment quán tính, có thê tránh hư tốn máy móc hoặc cũng có thể lợi dụng moment quán tính đó vào mục đích nhất định

- Ma sát: Trong thực tế, việc xác định được ma sát có rất nhiều ứng dụng như: làm biến dạng các bề mặt kĩ thuật: đánh bóng, mài gương, sơn mài, ; trong giao thông, ma sát giúp hãm tốc độ của phương tiện Ma sát cũng gây tôn thất năng lượng, mài mòn các chỉ tiết khi chuyển động gây biến dạng quá mức, hư

hại chỉ tiết,

4, Đồng hồ đa năng hiện số

- Đồng hồ đa năng hiện số được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực từ nghiên cứu khoa học, lắp rấp thiết bị điện tử cho đến ứng dụng trong thực tế sản xuất

5 Kính hiến vi