Mẫu BCTH con lắc đơn

BÁO CÁO THỰC HÀNH: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN Họ và tên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lớp: 12A. . . . Nhóm:. . . . . . Giáo viên hướng dẫn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ngày làm thực hành: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1. Cấu tạo con lắc đơn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cách đo chiều dài con lắc đơn: dùng . . . . . . .(có vạch chia nhỏ nhất đến mm) để đo từ . . . . . . . . . . đến trọng tâm của . . . . . . . . . . . . . 2. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào biên độ ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . nhưng vẫn giữ nguyên . . . . . . . . . . .dây treo và . . . . . . . . . . quả nặng. 3. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào khối lượng ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . . các quả nặng nhưng vẫn giữ nguyên . . . . . . . . . .dao động và . . . . . . . . . . dây treo. 4. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào chiều dài l của con lắc đơn ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . . dây treo nhưng vẫn giữ nguyên . . . . . . . . . .dao động và . . . . . . . . . . các quả nặng. 5. Khi dùng máy đếm thời gian, để sai số của thời gian là 0,01s thì cần chọn thang đo là . . . . . . . Vì thế để xác đònh chu kì T với sai số T∆ = 0,01 s ta chỉ cần đo thời gian của n = . . . . dao động toàn phần. III. KẾT QUẢ 1. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kì T của con lắc đơn): (Dùng máy đếm thời gian đo chu kì dao động (đo thời gian thực hiện 1 dao động, với sai số t ∆ = 0,01 s)) Bảng 6.1: m = 50 g, l = 40,0 cm A (cm) sin α ≈ α = A l (rad) Góc lệch α ( 0 )= ( ).180rad α π Chu kì T (s) A 1 = 3,0 . . . . . . T 1 = . . . . . ± . . . . . A 2 = 4,0 . . . . . . T 2 = . . . . . ± . . . . . A 3 = 5,0 . . . . . . T 3 = . . . . . ± . . . . . - Phát biểu đònh luật về chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ: Chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vào biên độ dao động (nhỏ) của con lắc. 2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng con lắc m đối với chu kì dao động T Bảng 6.2: l = 40,0 cm, A = 4,0 cm m (g) Chu kì T (s) 50 T A = . . . . . ± . . . . . 100 T B = . . . . . ± . . . . . 200 T C = . . . . . ± . . . . . - Phát biểu đònh luật về khối lượng của con lắc đơn đối với chu kì dao động T: Chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vào khối lượng của con lắc. 3. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn l đối với chu kì dao động T Bảng 6.3: A = 4,0 cm, m = 50g. Chiều dài l (m) Chu kì T (s) T 2 (s 2 ) k = 2 T l (s 2 /m) l 1 = 0,300 ± . . . . T 1 = . . . . ± . . . . . 2 1 T = . . . . ± . . . . . 2 1 1 T l = . . . . ± . . . . l 2 = 0,400 ± . . . . T 2 = . . . . ± . . . . . 2 2 T = . . . . ± . . . . . 2 2 2 T l = . . . . ± . . . . l 3 = 0,450 ± . . . . T 3 = . . . . ± . . . . . 2 3 T = . . . . ± . . . . . 2 3 3 T l = . . . . ± . . . . Căn cứ các kết quả đo và tính được theo Bảng 6.3, vẽ đồ thò biểu diễn sự phụ thuộc của T vào l và đồ thò phụ thuộc của T 2 vào l: T(s) T 2 (s 2 ) Đồ thò T = f(l) Đồ thò T 2 = F(l) Nhận xét: a) Đường biểu diễn T = f(l) có dạng đường . . . . . . . . . . . . cho thấy: Chu kì dao động T không . . . . . . . . . với độ dài l của con lắc đơn. Đường biểu diễn T 2 = F(l) có dạng đường. . . . . . . . . . . . đi qua . . . . . tọa độ cho thấy: Bình phương chu kì dao động T 2 . . . . . . . . với độ dài l của con lắc đơn. T 2 = k l, trong đó k là hệ số góc của đường biểu diễn T 2 = F (l). l (m) l (m) 0,50 1,00 1,50 0,1000,300 0,450 0,50 1,00 1,50 0,100 0,300 0,450 Từ bảng số liệu 6.3 ta có: k = 2 T l = . . . . . (s 2 /m). Suy ra: T = a l , với a = k = . . . . . . .(s/ m ) - Phát biểu đònh luật về chiều dài của con lắc đơn đối với chu kì dao động T: “Chu kì dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . . . . . . mà tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . của chiều dài con lắc”. b) Công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn dao động với biên độ (góc lệch) nhỏ: 2 l T g π = = a l đã nghiệm đúng, với tỉ số 2 a g π = = . . . . . . . . (s/ m ) Từ đó tính được gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm: g = 2 2 2 2 4 4 a π π = = . . . . . . . (m/s 2 ) (Lấy hai chữ số thập phân, không yêu cầu xác đònh sai số phép đo) 4. Xác đònh công thức về chu kì dao động của con lắc đơn Từ các kết quả thực nghiệm suy ra: Chu kì dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ không phụ thuộc vào . . . . . . . . . . . . . . .và . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mà tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . của chiều dài l con lắc con lắc đơn và tỉ lệ . . . . . . . . . .với . . . . . . . . . . . . . . của gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm. T = . . . . . . . . . . . . Chú ý: - Vẽ đồ thò: Căn cứ vào kết quả đo cần chọn tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thò cho chính xác. - Tính sai số và ghi kết quả: + Sai số của l là l∆ = 1mm = 0,1cm = 0,001m (với 1 chữ số có nghóa là 1), nên chiều dài l cần lấy bậc thập phân tương ứng, ví dụ l = 40cm ghi giá trò là l = 40,1cm hay 0,400 m … + Nếu dùng máy đếm thời gian hiện số thì sai số của t là t∆ = 0,01 s (khi dùng thang đo 99,99s). (Nếu dùng đồng hồ bấm giây thì sai số của t là t∆ = 0,21 s (tức là lấy hai chữ số có nghĩa là 21), nên thời gian t cần lấy bậc thập phân tương ứng (2 chữ số thập phân), ví dụ t = 10,125… s ghi là 10,12 s)) + Sai số của chu kì T là t T n ∆ ∆ = , nếu n = 1 (đo thời gian một dao động) thì ∆ = ∆T t = 0,01s. Khi tính T∆ lấy 1chữ số có nghóa và T cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: ghi T = 1,33s + Sai số của T 2 là 2 ( )T∆ = T 2 (2 T T ∆ ) = 2T. T∆ , khi tính sai số của T 2 lấy 1 chữ số có nghóa và tính T 2 cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: Khi T = 1,33s => T 2 = 1,7689s 2 và tính sai số 2 ( )T∆ = 0,0266s 2 thì chỉ ghi kết quả là: 2 ( )T∆ = 0,02s 2 , T 2 = 1,76s 2 . Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3. + Sai số của 2 T l là 2 ( ) T l ∆ = 2 2 2 . ( ) T T l T T l T l l ∆ ∆ ∆ + ≈ = 2 ( )T l ∆ (vì l l ∆ rất nhỏ, ta bỏ qua), khi tính sai số của 2 T l lấy 1 chữ số có nghóa và tính 2 T l cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: Khi T = 1,33s, l = 0,450m => 2 T l = 3,9308s 2 /m và 2 ( ) T l ∆ = 0,0591s 2 /m thì chỉ ghi kết quả là: 2 ( ) T l ∆ = 0,05s 2 /m và 2 T l = 3,93s 2 /m Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3. (Xem lại cách tính sai số ở Bài 7-Vật lí 10) - Ghi danh sách nhóm thực hành: 1. (nhóm trưởng) 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. . của con lắc đơn đối với chu kì dao động T: Chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vào khối lượng của con lắc. 3. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con. về chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ: Chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vào biên độ dao động (nhỏ) của con lắc. 2. Khảo sát. . . . . . . dây treo. 4. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào chiều dài l của con lắc đơn ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . . dây treo