Các bài thí nghiệm vật lý 12 trong chương trình Trung học phổ thông

Những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý và các bước tiến hành thí nghiệm...12 1.5.1... Vì thếthông qua thực nghiệm giúp

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài 3

2 Mục đích của luận văn 4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 5

5 Phương pháp nghiên cứu 5

6 Đóng góp của luận văn 5

7 Cấu trúc của luận văn 6

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: Cơ sở lý luận của thí nghiệm trong dạy học vật lý 7

1.1 Khái niệm thí nghiệm vật lý 7

1.2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lý 7

1.3 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý 8

1.4 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lý 11

1.4.1 Thí nghiệm biểu diễn 11

1.4.2 Thí nghiện thực tập 12

1.5 Những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý và các bước tiến hành thí nghiệm 12

1.5.1 Những yêu cầu về việc sử dụng thí nghiệm 12

1.5.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 16

CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết và tiến trình thí nghiệm 17

2.1 Các bài thí nghiệm thực tập 17

2.1.1 Xác định hằng số xoắn và mômen quán tính của thiết bị 17

2.1.2 Xác định mômen quán tính của các vật 19

2.1.3 Kiểm nghiệm định lý Steiner 22

2.1.4 Xác định mômen quán tính của một thanh 24

2.1.5 Xác định mômen và khối lượng quán tính của vật hình quả tạ 25

2.1.6 Khảo sát hiện tượng dao động điều hòa của con lắc đơn 27

2.1.7 Khảo sát hiện tượng dao động điều hòa của con lắc lò xo 28

2.1.8 Đo gia tốc trọng trường 30

2.1.9 Xác định độ lệch pha giữa các dụng cụ trong đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc

nối tiếp 32

2.1.10 Khảo sát mạch RLC mắc nối tiếp 40

2.1.11 Khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ và máy biến thế 44

2.2 Các bài thí nghiệm biểu diễn 47

2.2.1 Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên sợi dây cao su 47

2.2.2 Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên lò xo 48

2.2.3 Khảo sát tính chỉnh lưu của Điôt 50

2.2.4 Khảo sát hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính 53

CHƯƠNG III: Kết quả thí nghiệm 54

3.1 Các bài thí nghiện thực tập 54

2.1.1 Xác định hằng số xoắn và mômen quán tính của thiết bị 54

2.1.2 Xác định mômen quán tính của các vật 56

2.1.3 Kiểm nghiệm định lý Steiner 58

2.1.4 Xác định mômen quán tính của một thanh 60

2.1.5 Xác định mômen và khối lượng quán tính của vật hình quả tạ 62

2.1.6 Khảo sát hiện tượng dao động điều hòa của con lắc đơn 63

2.1.7 Khảo sát hiện tượng dao động điều hòa của con lắc lò xo 65

2.1.8 Đo gia tốc trọng trường 66

2.1.9 Xác định độ lệch pha giữa các dụng cụ trong đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp 67

2.1.10 Khảo sát mạch RLC mắc nối tiếp 72

2.1.11 Khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ và máy biến thế 75

2.2 Các bài thí nghiệm biểu diễn 76

2.2.1 Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên sợi dây cao su 76

2.2.2 Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên lò xo 78

2.2.3 Khảo sát tính chỉnh lưu của Điôt 79

2.2.4 Khảo sát hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính 82

PHẦN KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Trong giảng dạy nói chung và trong giảng dạy môn Vật lý nói riêng, thựcnghiệm có vai trò hết sức quan trọng Đặc biệt, Vật lý là một môn khoa học thựcnghiệm, hầu hết các kiến thức được xây dựng hoặc rút ra từ thực nghiệm Vì thếthông qua thực nghiệm giúp cho quá trình lĩnh hội kiến thức của học sinh đượcdiễn ra một cách chủ động, phát huy được tính năng động, sáng tạo, rèn luyện kỹnăng thực hành, tư duy phán đoán của học sinh, giúp cho quá trình nhận thứcđược rõ ràng hơn về bản chất của các hiện tượng Vật lý Điều này làm cho hiệuquả dạy và học được nâng cao.

Để có thể nắm vững các thao tác thực hành, hình thành các kỹ năng, kỹ xảotrong khi tiến hành thí nghiệm và hướng dẫn học sinh thí nghiệm khi về dạy học

ở trường phổ thông, tôi đã tiến hành nghiên cứu và thực hành các bài thí nghiệmtrong chương trình dạy học thí nghiệm ở lớp 12 theo chương trình của Bộ GiáoDục và Đào Tạo ban hành Đó là những lý do tôi chọn đề tài luận văn tốt nghiệp:

“Các bài thí nghiệm vật lý 12 trong chương trình Trung học phổ thông”

2 Mục đích của luận văn

Khai thác, nghiên cứu, hướng dẫn học sinh sử dụng các bộ dụng cụ thínghiệm để tiến hành :

 Xác định hằng số xoắn và mômen quán tính của thiết bị

 Xác định mômen quán tính của các vật

 Kiểm nghiệm định lý Steiner

 Xác định mômen quán tính của một thanh thẳng

 Xác định khối lượng quán tính và mômen của vật hình quả tạ

 Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên sợi dây cao su

 Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên lò xo

 Khảo sát dao động điều hòa của con lắc lò xo

 Khảo sát dao động điều hòa của con lắc đơn

 Đo gia tốc trọng trường

mắc nối tiếp

 Khảo sát mạch chỉnh lưu bằng dao động ký điện tử

 Khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ và máy biến thế

 Khảo sát hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng

- Các tài liệu về phương pháp dạy học thí nghiệm Vật lý ở trường phổ thông

- Các tài liệu liên quan đến cơ sở lý thuyết của các bài thí nghiệm Vật lý phổ thôngchương trình lớp 12

- Các tài liệu hướng dẫn sử dụng Dao động kí điện tử hai chùm tia.

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong luận văn này, tôi chỉ kiểm nghiệm lại các kiến thức trong chương trìnhdạy học vật lý lớp 12 Từ đó rút ra những nhận xét và các bước hướng dẫn học sinhthực hiện thí nghiệm

4 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phần điện học, dao động, sóng và mômen quán tínhtrong chương trình Vật lý phổ thông

- Nghiên cứu xây dựng các bài thí nghiệm, lấy các số liệu mẫu của các bài thínghiệm

- Phân tích, xử lý các kết quả thu được Từ đó rút ra những kết luận cần thiết vàtổng kết các kinh nghiệm để có thể hướng dẫn học sinh thí nghiệm một cách hiệuquả.

5 Phương pháp nghiên cứu.

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, tôi đã tiến hành các phương pháp nghiêncứu sau:

- Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu những tài liệu liên quan trong chương trình Vật lýphổ thông, những tài liệu hướng dẫn sử dụng các bộ dụng cụ thí nghiệm liên quan.Nghiên cứu những tài liệu về phương pháp dạy học thí nghiệm Vật lý trong trườngphổ thông

- Nghiên cứu thực nghiệm : Tiến hành các bài thí nghiệm Từ kết quả thí nghiệm,kết hợp với quá trình quan sát, thực hiện rút ra những kết luận và những hướng dẫn

sư phạm cần thiết

6 Đóng góp của luận văn.

Luận văn là cơ sở để tôi có thể xây dựng và hoàn thiện các bài thí nghiệm Vật

lý khi về dạy ở trường phổ thông Nó còn có thể làm tài liệu tham khảo cho giáoviên, sinh viên và học sinh khi giảng dạy và tiến hành các bài thí nghiệm Vật lý liênquan

7 Cấu trúc của luận văn.

Luận văn gồm có 3 phần:

- Phần mở đầu:

Lý do chọn đề tài

Mục đích nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

Đóng góp của đề tài

- Phần nội dung:

Chương 1: Cơ sở lý luận của thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và tiến trình thí nghiệm.

2.1 Các bài thí nghiệm thực hành

2.2 Các bài thí nghiệm biểu diễn

Chương 3: Kết quả thí nghiệm

- Phần kết luận:

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA THÍ NGHIỆM TRONG

DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Khái niệm thí nghiệm vật lý

Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vàocác đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện màtrong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhậnđược tri thức mới

1.2 Đặc điểm của thí nghiệm Vật lý

- Các điều kiện của thí nghiệm Vật lý phải được lựa chọn và được thiết lập có chủđịnh sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra đượcgiả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thànhcần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đốitượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của

sự tác động

- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sựphụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi

- Các điều kiện thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ

sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tíchthường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa các ảnhhưởng của nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiệncác tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm)

- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được sự thay đổicủa đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác Điều này đạt được nhờcác giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát đo đạc

- Có thể lặp lại được thí nghiệm Nghĩa là với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiệnthí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện

tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệmtrước.

1.3 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý

1.3.1 Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thức

1.3.1.1 Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức

- Vai trò của thí nghiệm trong các giai đoạn của quá trình nhận thức phụ thuộc vàovốn hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu Khi nhận thức của họcsinh về đối tượng quá ít ỏi thì thí nghiệm được sử dụng để thu nhận những kiến thứcban đầu Muốn có những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu, cần phảibiết đặt ra những câu hỏi với đối tượng Việc tìm cách đặt câu hỏi (thiết kế phương

án thí nghiệm), tiến hành thí nghiệm và xử lý các kết quả quan sát, đo đạc, sau đóchính là quá trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đã đặt ra Như vậy thí nghiệm được sửdụng như là kẻ phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập nómột cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan

- Ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện tượng, quá trình Vật lý nào đó,khi học sinh chưa có hoặc có hiểu biết ít ỏi về hiện tượng quá trình Vật lý cầnnghiên cứu thì thí nghiệm được dùng để cung cấp cho học sinh những dữ liệu cảmtính về hiện tượng, quá trình

1.3.1.2 Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thuđược

Trong dạy học vậy lý ở phổ thông có một số kiến thức được rút ra bằng cácsuy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết Nên tiến hành thí nghiệm để kiểmtra tính đúng đắn của chúng Trong nhiều trường hợp, kết quả của thí nghiệm phủnhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi chúng ta phải đưa ra các giả thuyếtkhoa học mới và lại kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác Nhờ vậy, chúng ta sẽ thuđược những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như

là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn

1.3.1.3 Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thựctiễn

- Chúng ta thường gặp nhiều khó khăn trong việc vận dụng các tri thức lý thuyếtvào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật do tính trừu tượng của tri thức cần sửdụng, tính phức tạp chi phối bởi nhiều định luật của các thiết bị cần chế tạo hoặcnguyên nhân kinh tế hay lý do an toàn Khi đó, thí nghiệm được sử dụng như làphương tiện tạo cơ sở cho sự vận dụng các tri thức thu được vào thực tiễn.

- Trong chương trình vật lý ở phổ thông đề cập đến một loạt các ứng dụng của vật

lý trong đời sống và sản xuất Việc tiến hành các thí nghiệm tạo cơ sở cho học sinhhiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã được học trong thực tiễn Qua đócho học sinh thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của các kiến thức vật lý và nó làbằng chứng sự đúng đắn của các kiến thức vật lý

1.3.1.4 Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý

- Các phương pháp nhận thức được dùng phổ biến trong việc hình thành những kiếnthức cơ bản vật lý ở trường phổ thông là phương pháp thực nghiệm và phương pháp

mô hình Trong đó thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở cả hai phương pháp nhậnthức này

- Trong phương pháp thực nghiệm, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạnđầu (thu nhận các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu) và giai đoạn cuối (xâydựng và thực hiện các phương án để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả đã rút ra)

- Trong phương pháp mô hình, ở giai đoạn đầu các thông tin về đối tượng gốc đượcthu thập nhờ thí nghiệm Thông qua thí nghiệm ta tìm ra các thuộc tính, các mốiquan hệ bản chất của đối tượng gốc Để từ đó xây dựng được mô hình phản ánh cácmối quan hệ chính mà ta quan tâm Khi thao tác với mô hình, đối với mô hình vậtchất, phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó Ở giai đoạn cuối, tiến hành thínghiệm trên vật gốc, đối chiếu các kết quả thu được từ mô hình với các kết quả thutrực tiếp trên vật gốc Từ đó ta kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và rút ragiới hạn áp dụng của mô hình

1.3.2 Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học

1.3.2.1 Thí nghiệm được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạyhọc

Quá trình dạy học có các giai đoạn sau:

 Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu

 Hình thành kiến thức, kỹ năng mới

 Củng cố kiến thức, kỹ năng thu được

 Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh

- Thí nghiệm dùng để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu Đặc biệt nó có hiệu quả trongviệc tạo tình huống có vấn đề

- Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm có vai trò rất quan trọngkhông gì thay thế được Nó cung cấp một cách hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để

từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệquả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới, đồng thời làmtăng sự tin tưởng của học sinh vào tính chân thực của kiến thức thu được

- Thí nghiệm được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố kiến thức, kỹnăng của học sinh Các thí nghiệm được dùng phải có các yếu tố mới so với các thínghiệm đã dùng mà nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết; giúp học sinhthấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống và trong sảnxuất của các kiến thức này

- Thông qua các hoạt động trí tuệ - thực tiễn trong quá trình thí nghiệm, học sinh sẽchứng tỏ không những kiến thức về sự kiện mà cả kiến thức về phương pháp, khôngnhững kiến thức mà cả kỹ năng của mình Qua đó kiểm tra, đánh giá được kiếnthức, kỹ năng của học sinh

1.3.2.2 Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của họcsinh

Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý góp phần quan trọng vào việc pháttriển nhân cách toàn diện của học sinh

- Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng,

kỹ xảo về vật lý của học sinh

- Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức quá trìnhhọc tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh

- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồidưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh.

1.3.2.3 Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học vật lý

- Qua thí nghiệm chúng ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trình xảy ra trong

tự nhiên và trong kỹ thuật trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổiđược, có thể quan sát và đo đạc, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhâncủa mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau

- Thí nghiệm là phương pháp trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu những thôngtin chân thực về các hiện tượng, quá trình vật lý Đặc biệt trong các lĩnh vực mà đốitượng nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người

1.4 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý

Có hai loại thí nghiệm dùng trong dạy học Vật lý

1.4.1 Thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn là thí nghiệm được giáo viên tiến hành ở trên lớp, trongcác giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức củahọc sinh

Căn cứ vào mục đích của lý luận dạy học của thí nghiệm biểu diễn trong quátrình nhân thức của học sinh, có thể chia thí nghiệm biểu diễn thành các loại sau:

- Thí nghiệm mở đầu:

Là những thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua về các hiện tượng sắpnghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú cho học sinh

- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng:

Là thí nghiệm nhằm xây dựng nên hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, được sửdụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới bao gồm:

 Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát: là thí nghiệm nhằm cung cấp các cứ liệuthực nghiệm, để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết từ đó xây dựng kiếnthức mới

 Thí nghiệm nghiên cứu minh họa: là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiếnthức đã được xây dựng bằng con đường lý thuyết, dựa trên những phép suyluận lôgic chặt chẽ

- Thí nghiệm củng cố:

Là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã được học trong tự nhiên,cung cấp cho học sinh những ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và trongđời sống

1.4.2 Thí nghiệm thực tập

Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp (trongphòng thí nghiệm), ngoài lớp, ngoài nhà trường, ở nhà dưới sự hướng dẫn của giáoviên

Có thể chia thí nghiệm thực tập thành 3 loại như sau:

- Thí nghiệm trực diện: Do học sinh thực hiện trong quá trình hình thành kiến thứcmới

- Thí nghiệm thực hành: là thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp (trong phòngthí nghiệm) theo tài liệu đã được in sẵn, được thực hiện sau khi học xong một bài,một chương, hay một phần của chương trình

- Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà: Là thí nghiệm do học sinh tiến hành ở nhàtrong điều kiện không có sự giúp đỡ, kiểm tra trực tiếp của giáo viên

1.5 Những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý và các bước tiến hành thí nghiệm

1.5.1.Những yêu cầu về việc sử dụng thí nghiệm

1.5.1.1 Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm

- Phải đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết và hiểu rõ mục đích của thínghiệm

- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí, tiến trình thí nghiệm

- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giaiđoạn của thí nghiệm

- Thử nghiệm kỹ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm phảithành công.

- Việc sử dụng dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các quy tắc an toàn.1.5.1.2 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn

a Các yêu cầu trong việc đặt kế hoạch thí nghiệm

- Xác định chính xác mục đích của thí nghiệm cần phải tiến hành

- Xác định các nhiệm vụ mà học sinh cần phải hoàn thành trong việc chuẩn bị, tiếnhành, và xử lý kết quả thí nghiệm

- Lựa chọn phương án thí nghiệm phù hợp

b Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm

- Nghiên cứu kỹ lưỡng tính năng của các dụng cụ thí nghiệm đã được lựa chọn và

sử dụng thành thạo chúng

- Kiểm tra sự hoạt động của các dụng cụ trước giờ học và thử nghiệm lại các thínghiệm tiến hành

c Các yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm

- Lắp ráp từng bước các dụng cụ thí nghiệm trước mắt học sinh

- Phải giải thích cho học sinh hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ

- Chỉ đặt trên bàn những dụng cụ cần thiết cho bài thí nghiệm

- Bố trí các dụng cụ thí nghiệm trên nhiều độ cao khác nhau

- Cần sắp xếp các dụng cụ mà ở đó hiện tượng mong muốn sẽ diễn ra nằm ở bênphải các dụng cụ

- Dùng vật chỉ thị làm nổi bật bộ phận chính, đánh dấu sự diễn biến hiện tượng màhọc sinh cần theo dõi

- Đối với mỗi thí nghiệm cần có một hình vẽ thống nhất tối đa với bố trí thí nghiệm

d Các yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm

- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm, cần định hướng cho học sinh vào nhữngtrọng điểm cần quan sát

- Đối với thí nghiệm định lượng cần phải lập bảng ghi các giá trị đo hợp lý trước khitiến hành thí nghiệm

- Trong suốt thời gian làm thí nghiệm, giáo viên không che khuất tầm quan sát củahọc sinh.

- Thí nghiệm cần được lặp lại nhiều lần

e Các yêu cầu trong việc xử lý kết quả thí nghiệm

- Việc thu thập các số liệu thí nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hóa rút

ra kết luận

- Việc xử lý kết quả thí nghiệm phải cần có thời gian Đối với thí nghiệm định tínhthì học sinh phải phát biểu các kết quả đã quan sát thấy, phân tích, suy luận lôgic đểrút ra kết luận Đối với thí nghiệm định lượng các kết quả phải rõ ràng rành mạch

Từ đó hướng dẫn học sinh rút ra những kết luận bản chất về hiện tượng vật lý vàphát biểu chúng thành lời hay những biểu thức toán học

1.5.1.3 Những yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện

a Các yêu cầu trong việc lựa chọn thí nghiệm trực diện để sử dụng trong dạy họcvật lý

- Nội dung nghiên cứu chỉ đòi hỏi những thí nghệm với các dụng cụ có sẵn, khôngphức tạp, việc bố trí, tiến hành không quá khó, hiện tượng diễn ra trong thí nghiệm

dễ quan sát và không quá phức tạp

- Có thể sử dụng các dụng cụ, vật liệu dễ kiếm trong đời sống hàng ngày, quenthuộc với học sinh

- Nội dung các thí nghiệm cần thực hiện mang tính định tính hay bán định lượng

- Các thí nghiệm không đòi hỏi nhiều thời gian trong việc bố trí và tiến hành

- Đảm bảo về mặt an toàn trong quá trình tiến hành và sử dụng dụng cụ thí nghiệm

b Các yêu cầu trong công việc chuẩn bị thí nghiệm trực diện

- Đối với giáo viên:

 Chuẩn bị phương án thí nghiệm ngay trong khi soạn bài

nghiệm, để phát cho học sinh trước giờ học

- Đối với học sinh:

Thực hiện các nhiệm vụ mà giáo viên đã giao như: Tìm kiếm những vật liệu, dụng

cụ có sẵn hoặc chế tạo một số dụng cụ đơn giản mà giáo viên đã hướng dẫn cáchlàm

c Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học sinh trongthí nghiệm trực diện

- Cần bố trí các bàn thí nghiệm sao cho việc theo dõi của học sinh và hướng dẫn củagiáo viên thuận tiện nhất

- Việc sử dụng các thí nghiệm trực diện phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

 Mọi học sinh đều tích cực, tự lực hoạt động trong giờ học

 Phối hợp hình thức làm việc cá nhân, theo nhóm, cả lớp dưới sự hướng dẫncủa giáo viên sao cho phát huy tính tích cực và tự lực của mỗi học sinh

 Giáo viên đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn và trọng tài

1.5.1.4 Những yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành

a Những yêu cầu trong công việc chuẩn bị thí nghiệm thực hành

- Đối với giáo viên:

 Tìm hiểu kỹ nội dung thí nghiệm, xác định rõ ràng các nhiệm vụ giao chohọc sinh, cách kiểm tra, đánh giá cách thực hiện các nhiệm vụ đó

 Phải làm thử tất cả các thí nghiệm trong bài thí nghiệm thực hành

 Có thể điều chỉnh nội dung, yêu cầu bài thí nghiệm để phù hợp với điều kiệnthiết bị của nhà trường

- Đối với học sinh:

Nghiên cứu nội dung của bài thực hành trước ở nhà, chuẩn bị sẵn mẫu báocáo thí nghiệm theo mẫu Tự tìm kiếm hay chế tạo những dụng cụ đơn giản theo chỉdẫn trong bài thí nghiệm

b Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học sinh trongthí nghiệm thực hành

- Cần bố trí các bàn thí nghiệm sao cho việc tiến hành của của học sinh và hướngdẫn của giáo viên thuận tiện nhất

- Vào đầu buổi thí nghiệm giáo viên tiến hành kiểm tra công việc chuẩn bị của họcsinh ở nhà.

- Trong lúc học sinh thực hiện công việc giáo viên cần theo dõi, giúp đỡ kịp thời khihọc sinh gặp khó khăn

- Sau khi làm xong thí nghiệm, yêu cầu học sinh xếp dụng cụ gọn gàng như lúc đầu

1.5.2 Các bước tiến hành thí nghiệm.

- Cần xác định rõ mục đích của thí nghiệm thông qua đàm thoại Phải nắm chínhxác vấn đề nào cần được giải quyết

- Vạch ra các bước tiến hành thí nghiệm

- Lựa chọn dụng cụ, thiết bị và chỉ ra cách bố trí thí nghiệm

- Bố trí thí nghiệm và giải thích cách hoạt động của mô hình đó

- Kiểm tra xem cách bố trí thí nghiệm có đảm bảo cho tất cả học sinh có thể quansát hiện tượng xảy ra hay không

- Tiến hành thí nghiệm theo các bước đã vạch ra Trong từng phần thí nghiệm, chohọc sinh nhận xét

- Gợi ý để học sinh phân tích kết quả thí nghiệm, thảo luận và rút ra kết luận

- Giáo viên nêu lên kết luận tổng kết

- Nắm được cách xác định hằng số xoắn của lò xo xoắn.

- Xác định mômen quán tính của thiết bị

R

(2.1.1.3)Vậy sự phụ thuộc của độ lệch vào lực tác dụng có dạng một đường thẳng

Mặt khác mômen xoắn tỷ lệ với mômen quán tính I và gia tốc góc 22

Chúng ta biết rằng phương trình (1.4) là phương trình biểu diễn dao động điều hòađơn giản với chu kỳ:

k



I0: mômen quán tính của thiết bị

T0 : chu kỳ dao động của lò xo xoắn

Bước 4: Tiếp tục thêm gia trọng có lỗ và ghi lại góc lệch  2

Bước 5: Lặp lại bước 4 đối với các góc  3, 4

Cách 2:

Hình 2.1

Bước 1: Đặt kim chỉ thị của thiết bị xác định mômen quán tính tại điểm không củathang chia độ.

Bước 2: Quay thang chia độ lệch góc 1800 và dùng lực kế để đo lực do lò xo xoắntạo ra và ghi vào bảng số liệu Tiến hành bước này 5 lần để lấy giá trị trung bình

2.1.1.4.2 Xác định mômen quán tính của thiết bị

Bước 1: Lắp hàng rào sáng và nối với máy đếm thời gian AT-01

Bước 2: Nối máy đếm thời gian vào nguồn điện xoay chiều 220V Sau đó nhấn nútFUNCTION để chọn chế độ Cycle Nhấn nút CH.OVER 10 lần để giới hạn 10 daođộng sẽ khảo sát

Bước 3: Xoay giá đỡ hình trụ rỗng 1800, sau đó thả ra

Bước 4: Quan sát máy đếm thời gian Nó sẽ đếm giảm xuống Sau 10 dao động, sẽ

tự động hiển thị thời gian của 10 dao động Ghi thời gian này vào bảng 3.1.1.2 Bước 5: Nhấn nút FUCTION một lần để bắt đầu phép đo mới

Bước 6: Lặp lại các bước 3 đến bước 5, ghi lại các thời gian t2, t3 vào bảng 3.11.2.Bước 7: Tính thời gian trung bình của 10 dao động, sau đó tính chu kỳ của nó Ghikết quả vào bảng 3.1.1.2

2.1.2 Xác định mômen quán tính của các vật

Nếu vị trí của m1 được biểu diễn bởi véctơ r1 và chuyển động quay với vận tốc góc

 , sẽ có vận tốc dài v1=  r1, mômen góc của nó sẽ là:

L1= r1.p1= m1.r1.v1 = m1.r1( r1) (2.1.2.1a)Hoặc

2 2 2

2 1

2 2 2

2 1

1r m r m r



3 1

2 1 1

i

r m

Đối với vật rắn được tạo thành từ N hạt, mômen quán tính của nó sẽ là:

I = 



N i

r m

1

2 1 1

Nếu khối lượng phân bố liên tục, nguyên tố khối lượng m i cách trục của nó là ri

r m

1

2 1 1

Nếu m ilà rất nhỏ thì khi đó mômen quán tính sẽ được tính bằng công thức sau:

I = r2dm

(2.1.2.3)

Ở đây dm là nguyên tố khối lượng

Từ biểu thức của mômen quán tính ở trên chúng ta có thể xác định được mômenquán tính của một số vật như sau:

Bảng mômen quán tính của các vật khác nhau:

1 R R

Ở đây T : Chu kỳ dao động

I : Mômen quán tính của vật

I0: Mômen quán tính của thiết bị

Từ (2.1.2.4) ta tính được mômen quán tính của vật theo công thức sau:

2.1.2.4 Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Xác định khối lượng, kích thước của mỗi vật ghi kết quả vào bảng 3.1.2.1Bước 2: Gắn vật cần đo mômen quán tính lên thiết bị xác định mômen quán tính

Hình 2.3

Bước 3: Nối hàng rào sáng với máy đếm thời gian AT-01.

Bước 4: Nối máy đếm vào nguồn điện xoay chiều 220V Sau nhấn nút FUNCTION

để chọn chế độ Cycle Nhấn nút CH.OVER 10 lần để giới hạn 10 dao động sẽ khảosát

Bước 5: Xoay giá đỡ 1800 Sau đó nhả ra Ghi lại thời gian của 10 dao động đượchiển thị trên máy đếm vào bảng 3.1.2.2 và ký hiệu là t1

Bước 6: Nhấn nút FUNCTION một lần để bắt đầu phép đo mới

Bước 7: Lặp lại bước 5 và 6 mười lần, ghi lại các thời gian t2 ,t10 vào bảng 3.1.2.3.Bước 8: Lần lượt gắn các vật cần đo mômen quán tính vào thiết bị xác định mômenquán tính và lặp lại các bước từ bước 5 đến bước 7

2.1.3 Kiểm nghiệm định lý STEINER

2.1.3.1.Mục đích thí nghiệm

- Hiểu được khái niệm mômen quán tính và định lý Steiner

- Xác định được mômen quán tính mỗi khi thay đổi trục

2.1.3.2 Cơ sỡ lý thuyết

Mômen quán tính của vật phụ thuộc vào vị trí của trục Một vật sẽ có mômen quántính khác nhau nếu trục của nó khác nhau

Ta có mối liên hệ giữa mômen quán tính I tại một trục bất kỳ và mômen quán tính Ic

song song với trục ấy Hình (3.1) Biểu diễn vật có khối tâm C(xc,yc) Một trục điqua C và vuông góc với mặt phẳng xy và một trục khác đi qua p( xp, yp) Hai trục

này song song với nhau Khoảng cách giữa chúng là h = 2 2

Từ đó, mômen quán tính của nguyên tố khối lượng mi đối với trục p là:

I = m i(x a)2  (y b)2

= m i(x i2 y i2 )  2am i x i 2bm i x i  (a2 b2 )m i

Mà theo định nghĩa khối tâm m i x i m i y i  0

Nên ta có thể viết lại phương trình trên là:

2.1.3.4 Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Xác định khối lượng của đĩa, khoảng cách từ các lỗ đến tâm đĩa (ghi kếtquả vào bảng 3.1.3.1)

Bước 2: Gắn đĩa lên thiết bị xác định mômen quán tính, với trục quay tại tâm đĩa.Bước 3: Nối hàng rào sáng với máy đếm thời gian AT-01

Bước 4: Nối máy đếm vào nguồn điện xoay chiều 220V Sau đó nhấn nútFUNCTION để chọn chế độ Cycle Nhấn nút CH.OVER 10 lần để giới hạn 10 daođộng sẽ khảo sát

Bước 5: Xoay giá đỡ 1800 sau đó nhả ra Ghi lại thời gian của 10 dao động đượchiển thị trên máy đếm vào bảng 3.1.3.1 và ký hiệu là t1

Hình 2.4

Bước 6: Nhấn nút FUNCTION một lần để bắt đầu phép đo mới.

Bước 7: Lặp lại bước 5 và 6 mười lần, tính thời gian trung bình của 10 dao động vàtính chu kỳ dao động rồi ghi kết quả vào bảng 3.1.3.1

Bước 8: Dịch chuyển trục quay đến lỗ cách tâm đầu tiên

Bước 9: Lặp lại các bước từ 5 đến 9

Bước 10: Lặp lại các bước 9 và 10 với trục quay tại lỗ tiếp theo

2.1.4 Xác định mômen quán tính của một thanh

m : Khối lượng của thanh

l : Chiều dài của thanhNếu thanh quay quanh trục đi qua một đầu của thanh và vuông góc với chiều dài

của thanh thì mômen của nó có giá trị là: I =

Bước 1: Xác định khối lượng, chiều dài của thanh thẳng

Bước 2: Gắn thanh thẳng và điều chỉnh thanh, sao cho khối tâm của thanh nằm ởtâm của thiết bị xác định mômen quán tính Dùng ốc vít để vặn chặt lại

Bước 3: Nối hàng rào sáng với máy đến thời gian AT- 01

Bước 4: Nối máy đếm vào nguồn xoay chiều 220V Sau đó nhấn nút FUNCTION

để chọn chế độ Cycle Nhấn nút CH.OVER 10 lần để giới hạn 10 dao động sẽ khảosát

Bước 5: Xoay giá đỡ hình trụ 180o sau đó nhả ra Ghi lại thời gian của 10 dao độngđược hiển thị trên máy đếm vào bảng 2.1.4.1 và ký hiệu là t1.

Bước 6: Nhấn nút FUNCTION một lần để bắt đầu phép đo mới

Bước 7: Lặp lại bước 5 và 6 mười lần

Bước 8: Tính thời gian trung bình của 10 dao động và tính chu kỳ của dao động rồighi vào bảng 2.1.4.1

Bước 9: Dịch chuyển thanh để trục quay nằm cách tâm 25 cm

Bước 10: Lặp lại các bước từ 5 đến 8

2.1.5 Xác định mômen và khối lượng quán tính của vật hình quả tạ

2.5.1 Mục đích thí nghiệm

- Xác định được mômen quán tính của một vật hình quả tạ

- Xác định được khối lượng quán tính của vật hình quả tạ

2.1.5.2 Cơ sở lý thuyết

Một vật gồm 2 quả cầu có khối lượng là m1 và m2 được gắn ở 2 đầu của một thanhthẳng (bỏ qua khối lượng của thanh) Khoảng cách từ 2 quả cầu tới khối tâm là r1 và

r2..Vật quay quanh trục quay đi qua khối tâm

Mômen quán tính của vật hình quả tạ được tính theo công thức sau:

2 2 2

2 1 2

r m r m r

Nếu r1 = r2 = r thì phương trình trên có thể viết lại như sau:

I = r m m r2M

2 1 2

)

Với M= m1 + m2

Hình 2.5

Phương trình 5.1 chỉ ra rằng mômen quán tính tỷ lệ với bình phương khoảng cáchđến khối tâm Đồ thị biểu hiện sự phụ thuộc của mômen vào bình phương khoảngcách là một đường thẳng với gradien biểu diễn khối lượng tổng cộng của vật hìnhquả tạ:

M = r2

l



 (2.1.5.3)

2.1.5.4 Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Xác định khối lượng 2 quả nặng

Bước 2: Gắn thanh thẳng lên trục sao cho khối tâm của thanh nằm ở tâm của thiết bịxác định mômen quán tính Dùng ốc vít để vặn chặt lại

Bước 3: Gắn 2 quả nặng vào mỗi đầu của thanh, điều chỉnh vị trí 2 quả nặng saocho chúng cách tâm một khoảng 15cm và ghi lại khoảng cách này vào bảng 5.1 Bước 4: Nối hàng rào sáng với máy đếm thời gian AT-01

Bước 5: Nối máy đếm vào nguồn điện xoay chiều 220V Sau đó bật máy đếm Nhấnnút FUNCTION để chọn chế độ Cycle Nhấn nút CH.OVER 10 lần để giới hạn 10dao động sẽ khảo sát

Bước 6: Xoay giá đỡ 1800 sau đó nhả ra Ghi lại thời gian của 10 dao động đượchiển thị trên máy đếm vào bảng 3.1.5.1 và ký hiệu là t1

Bước 7: Nhấn nút FUNCTION một lần để bắt đầu phép đo mới

Bước 8: Lặp lại 6 và 7 mười lần

Bước 9: Tính thời gian trung bình của 10 dao động và chu kỳ của dao động rồi ghikết quả vào bảng 3.1.5.1

Hình 2.6

Bước 10: Lặp lại các bước từ 6 đến 9 với các khoảng cách r = 20cm và 25cm

2.1.6 Khảo sát dao động điều hòa của con lắc đơn

2.1.6.1 Mục đích thí nghiệm

- Khảo sát các đặc trưng của dao động điều hoà của con lắc đơn giản

- Xác định chu kỳ của con lắc đơn

2.1.6.4.1 Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì vào khối lượng của con lắc

Bước 1: Nối hàng rào sáng với máy đếm thời gian AT-01, nối máy đếm thời gian

vào nguồn điện xoay chiều 220V Nhấn nút FUNCTION để chọn chế độ Cycle

Nhấn nút CH.OVER 20 lần để giới hạn 20 dao động sẽ khảo sát

Bước 2: Treo quả cầu khối lượng m = 36 g vào cuối sợi dây có chiều dài l= 45cm

Kéo con lắc lệch về một phía một khoảng 2 cm so với vị trí cân bằng Thả tay cho

viên bi dao động quanh vị trí cân bằng ở trong hàng rào sáng

Bước 3: Đọc thời gian t hiện trên máy đếm và ghi vào bảng 3.1.6.1

Bước 4: Nhấn nút FUNCTION một lần để tiến hành phép đo mới

Bước 5: Lặp lại các bước 2 đến 4 năm lần

Bước 6: Tính chu kỳ dao động T từ các giá trị đo được Ghi các giá trị tính toán

được vào trong bảng số liệu 3.1.6.1

Bước 7: Thay viên bi trên bởi viên bi 69 g, giữ nguyên chiều dài của con lắc Lặp

lại các bước thí nghiệm trên Ghi kết quả vào bảng 3.1.6.1

2.1.6.4.2 Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì vào chiều dài của con lắc

Bước 1: Ta giữ nguyên viên bi 69 g, tăng chiều dài của con lắc lên 65cm

Bước 2: Lặp lại các bước thí nghiệm tương tự như trên Ghi kết quả đo vào bảng số

liệu 3.1.6.2

2.1.7 Khảo sát dao động điều hòa của con lắc lò xo

2.1.7.1 Mục đích thí nghiệm

- Xác định chu kỳ và kiểm tra mối liên hệ giữa chu kỳ

của con lắc với khối lượng và độ cứng của lò xo

2.1.7.2 Cơ sở lý thuyết

Xét con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, và một quả nặng có khối lượng m

treo thẳng đứng như hình bên Ta kéo con lắc về phía dưới một đoạn, sau đó thả

không vận tốc đầu Nếu bỏ qua tất cả các lực cản thì con lắc sẽ dao động điều hòa

với phương trình: xAcos(  t  ) (2.1.7.1)

Với A : biên độ của dao động

 : pha ban đầu của dao động

l

l0

0(VTCB))

a Mối liên hệ giữa T và m khi k là hằng số

Bước 1: Treo quả nặng m = 36 g vào lò xo và kéo giản xuống phía dưới khoảng

3 cm rồi thả không vận tốc đầu

Bước 2: Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để đếm số dao động

Bước 3 : Chờ cho con lắc thực hiện được khoảng 5 chu kì dao động Khi gia trọng

đã ở vị trí thuận lợi, ví dụ điểm thấp nhất của chuyển động bắt đầu bấm đồng hồbấm giây

Bước 4: Đếm 1, 2, 3 cho tới khoảng 50 chu kỳ khi mỗi lần vật dao động chạm vào

Bước 8: Thay quả nặng 36 g bằng quả nặng 69 g và tiến hành lại theo các bước nhưtrên.

b Mối quan hệ giữa T và k khi M là hằng số

Bước 1: Với lò xo có độ cứng 11,7 N/m thay gia trọng có khối lượng 69 g vào cuốicủa lò xo Lặp lại lần lượt các bước tiến hành thí nghiệm trên từ và ghi kết quả vàotrong bảng 3.1.7.1

Bước 2: Thay lò xo có độ cứng 11,7 N/m bằng một lò xo khác có độ cứng k2 = 9,2N/m Lặp lại lần lượt các bước thí nghiệm trên, ghi kết quả vào bảng 3.1.7.1

2.1.8 Đo gia tốc trọng trường

Nếu kéo lệch con lắc so với vị trí cân bằng với một góc 0

0  10

thả tay cho dao động, con lắc sẽ dao động điều hòa với chu kỳ dao động T

Theo lý thuyết chu kỳ dao động của một con lắc toán học được tính theo côngthức sau:

Lưu ý chiều dài l của con lắc là quãng đường từ trục treo tới tâm của chất điểm Cóthể xem tâm của quả cầu là điểm giữa của quả cầu và chiều dài của sợi dây đượctính từ vị trí đó

Bước 2: Kéo con lắc lệch về một phía cách vị trí cân bằng một khoảng bằng 3cm.Thả tay cho con lắc dao động trong lòng hàng rào sáng

Bước 3: Đọc giá trị thời gian t được hiện thị trên máy đếm thời gian và ghi kết quảvào bảng 3.1.8.1

Bước 4: Nhấn nút FUNCTION để tiến hành phép đo mới

Bước 5: Lặp lại các bước 2 đến 3 mỗi bước 5 lần

Bước 6: Tính chu kỳ của dao động của con lắc và ghi vào bảng 3.1.8.1

2.1.9 Xác định độ lêch pha giữa các dụng cụ trong mạch RLC mắc nối tiếp 2.1.9.1.Mục đích thí nghiệm

- Tính độ lệch pha giữa UR1và UR2trong mạch R1 và R2 nối tiếp

- Tính độ lệch pha giữa UL và UR trong mạch L và R nối tiếp

- Tính độ lệch pha giữa UC và UR trong mạch C và R nối tiếp

- Tính độ lệch pha giữa UC và UR trong mạch C và R nối tiếp

Hình 2.10

2.1.9.2 Cơ sở lý thuyết.

Trong mạch điện xoay chiều thì dòng điện, hiệu điện thế được biểu diễn bởi hàmi(t), u(t) là các hàm phụ thuộc vào thời gian

a Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở

Xét đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp như hình vẽ:

Nếu đặt hiệu điện thế vào hai đầu đoạn mạch có dạng u U0cos t(V)

Lúc đó ta có biểu thức cường độ dòng điện chạy trong mạch là: i I0cos t

Qua điện trở R1 và R2 là: i1 I01cos t và i2 I02cos t

Dòng điện cùng pha với hiệu điện thế trong mạch nên ta có giản đồ pha là:

Trong đó U, I là các giá trị hiệu dụng;

2 0

U

2 0

I

I 

b Mạch R L mắc nối tiếp:

Xét đoạn mạch gồm điện trở R và cuộn cảm L mắc nối tiếp như hình vẽ:

Dòng điện trong mạch : i = I0 Sin(t) (A)

Hiệu điện thế trên hai đầu điện trở cùng pha với dòng điện trong mạch

.u

R

2

O UR1 UR1 U

L C

uR = U0sin(t) (v)

Hiệu điện thế trên hai đầu cuộn cảm sớm pha hơn dòng điện /2

uL = U0LSin (t + /2) (v)

Hiệu điện thế trên mạch RL : u = U0 Sin (t +) (v)

Trong đó:  là độ lệch pha của hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch tính được từ giản đồ pha:

c Đối với mạch R-C mắc nối tiếp:

Xét đoạn mạch gồm điện trở R và tụ điện C mắc nối tiếp như hình vẽ:

Nếu biểu thức cường độ dòng điện trong mạch có dạng : i I0sin( t)(A)

Hiệu điện thế trên hai đầu điện trở cùng pha với dòng điện trong mạch có biểu thức:

) )(

d Đối với mạch LC nối tiếp

- Sơ đồ mạch điện LC nối tiếp:

- Dòng điện trong mạch: i = Iosin(ωt) t)

- Hiệu điện thế trên hai đầu mạch RLC: ULC = U0.sin(ωt) t + )

Trong đó : độ lệch pha giữa U và i

Bước 1: Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm

Bước 2: Tắt nguồn và mở công tắc mắc mạch như hình vẽ 2.11

Bước 3: Đưa hiệu điện thế ra mạch ngoài từ máy phát

Bước 4: Bật dao động ký, đặt chế độ đo của dao động ký ở chế độ hai kênh (dual)

UR

U

L

UC

Bước 5: Bật công tắc S , nguồn phát tần số và điều chỉnh tần số phát 1kHz

Bước 6: Cắm hai đầu do của kênh I vào hai đầu của điện trở R1 ( hình 2.12 ), điềuchỉnh các nút Volt/Div , Time/Div, Y-Pos I và X- Pos sao cho ta có thể đọc đượcVpp của tín hiệu một cách dễ dàng Đo khoảng cách từ đỉnh của biên độ trên đếnđỉnh của biên độ dưới tương ứng với số vạch chia trên mỗi ô của màn hình

Bước 7: Chú ý đến độ chia của mỗi ô vạch trên màn hình dao động kí tương ứng với

số chỉ trên núm Volt/Div, tính giá trị của VR1 , ghi vào bảng 3.1.9.1

Bước 8: Tắt kênh I và bật kênh II, cắm vào hai đầu của điện trở R2 ( hình 2.13), lặplại các thao tác như trên, tính giá trị của VR2 , ghi vào bảng3.1 9.1 (Chú ý: với dao

động ký hai kênh, hai kênh luôn có chung điểm đất).

Bước 9 : Tính độ lệch pha của 2 tín hiệu trên hai kênh theo cách sau:

Hình 2.12

Hình 2.13

- Bật chế độ dual của dao động ký Từ trên màn hình dao động ký ta đo được cácgiá trị t (thời gian lệch pha giữa hai xung tín hiệu) và T(chu kỳ của tín hiệu) Hiểnthị hình ảnh như hình dưới đây:

- Tính giá trị này ra số thông qua chế độ Time/Div của dao động ký

Bước 1: Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm

Bước 2: Tắt nguồn và mở công tắc mắc mạch như hình 2.15

Bước 3: Đưa hiệu điện thế ra mạch ngoài từ máy phát

Bước 4: Bật dao động ký, đặt chế độ đo của dao động ký ở chế độ 2 kênh (dual).Bước 5: Bật công tắc S, nguồn phát tần số 1kHz đồng thời vặn núm điều chỉnhtrên dao động ký để màn hình hiển thị tín hiệu hình sin rõ nét nhất

Hình 2.15

Bước 6: Cắm hai đầu kênh I vào hai đầu của cuộn cảm ( hình 2.16 ) Điều chỉnh cácnút Volt/Div , Time/Div, Y-Pos I và X- Pos sao cho ta có thể đọc được Vpp của tínhiệu một cách dễ dàng Đo khoảng cách từ đỉnh của biên độ trên đến đỉnh của biên

độ dưới tương ứng với số vạch chia trên mỗi ô của màn hình

Bước 7: Chú ý đến độ chia của mỗi ô vạch trên màn hình dao động kí tương ứng với

số chỉ trên núm Volt/Div, tính giá trị của VL , ghi vào bảng 3.1.9.3

Bước 8: Tắt kênh I và bật kênh II cắm vào hai đầu của điện trở ( chú ý 2 chân tiếpđất phải có chung điện thế) hình 2.17, lặp lại các thao tác như trên tính giá trị của

VR, ghi vào bảng 3.1.9.3

Bước 9: Tính độ lệch pha của 2 tín hiệu trên hai kênh theo cách sau:

- Bật dao động ký ở chế độ dual, ta có được đồ thị biểu diễn độ lệch pha

- Từ trên màn hình dao động ký ta đo được các giá trị t (thời gian lệch pha giữa haixung tín hiệu) và T (chu kỳ của tín hiệu)

- Tính giá trị này ra số thông qua chế độ Time/Div của dao động ký: = 3600 t/T Bước 10: Lặp lại các thao tác như trên với các tần số lần lượt là 1,5 kHz và 2 kHz

c Mạch R-C nối tiếp

Bước 1: Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm

Bước 2: Tắt nguồn, mắc mạch như hình 2.18

Hình 2.16

Hình 2.17

Bước 3: Bật công tắc S, nguồn phát điều chỉnh tần số 1kHz Đặt chế độ đo của daođộng ký ở chế độ 2 kênh (dual)

Bước 4: Cắm kênh I vào hai đầu tụ điện ( hình 2.19 ), điều chỉnh các nút trên daođộng ký sao cho tín hiệu rõ nét nhất Đo khoảng cách từ đỉnh trên đến đỉnh dưới củatín hiệu Chú ý đến độ chia của mỗi ô vạch trên màn hình dao động kí tương ứngvới số chỉ trên núm Volt/Div, tính giá trị của VC , ghi vào bảng 3.1.9.5

Bước 5: Tắt kênh I bật kênh II cắm vào hai đầu của điện trở (hình 2.20), lặp lại cácthao tác như bước 4, tính giá trị của VR , ghi vào bảng 3.1.9.5

Bước 6: Tính độ lệch pha của 2 tín hiệu trên hai kênh theo cách sau:

- Bật dao động ký ở chế độ dual, ta có được đồ thị biểu diễn độ lệch pha

- Từ trên màn hình dao động ký ta đo được các giá trị t (thời gian lệch pha giữa haixung tín hiệu) và T(chu kỳ của tín hiệu)

- Tính giá trị này ra số thông qua chế độ Time/Div của dao động ký:  = 3600 t/T

Hình 2.18

Hình 2.19

Hình 2.20

Bước 7: Lặp lại các thao tác như trên với các tần số 1,5 kHz và 2 kHz.

d Mạch L-C nối tiếp

Bước 1: Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm

Bước 2: Tắt nguồn Mắc mạch như hình 2.21

Bước 3: Bật công tắc S, nguồn phát điều chỉnh tần số 1kHz Đặt chế độ đo của daođộng ký ở chế độ 2 kênh (dual)

Bước 4: Cắm kênh I vào hai đầu của cuộn dây (hình 2.22), điều chỉnh các nút Volt/Div Time/Div, Y-Pos I và X- Pos sao cho tín hiệu rõ nét nhất Đo khoảng cách từđỉnh của biên độ trên đến đỉnh của biên độ dưới tương ứng với số vạch chia trênmỗi ô của màn hình Tính giá trị của VL , ghi vào bảng 3.1.9.7

Bước 5: Tắt kênh I bật kênh II cắm vào hai đầu của tụ điện (hình 2.23) lặp lại cácthao tác như bước 4, tính giá trị của VC, ghi vào bảng 3.1.9.7

Hình 2.21

Hình 2.22

Bước 7: Lặp lại các thao tác như trên với các tần số 1,5 kHz và 2 kHz.

2.1.10 Khảo sát mạch RLC nối tiếp

Sơ đồ mạch RLC nối tiếp:

- Dòng điện trong mạch: i = Iosin(ωt) t)

- Hiệu điện thế trên hai đầu mạch RLC: URLC = U0.sin(ωt) t + )

Trong đó : độ lệch pha giữa U và i

L

.

1



Vì uR cùng pha so với dòng điện i trong mạch nên độ lệch pha  giữa uRLC và uR

cũng chính là độ lệch pha  giữa uRLC và dòng điện i trong mạch Trong bài này taxác định độ lệch pha giữa URLC và UR

* Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC nối tiếp: