Hướng dẫn thí nghệm THPT (Bộ thí nghiệm Phywe)

1 BÀI 2.1: ĐO LỰC I Bài toán Trong thí nghiệm này, bạn làm quen với phụ thuộc giá trị cân lò xo vào hướng cân làm quen với cách điều chỉnh cân Đối với cân lò xo điều chỉnh để sử dụng vị trí thẳng đứng thông thường, trọng lượng đồ vật khác xác định II Vật liệu Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 3 Material Thanh chống có lỗ, thép không gỉ, 100 mm Lò xo xoắn N/m Cân xoắn, suốt, N Cân xoắn, suốt, N Chốt giữ Đĩa cân, nhựa III Lắp đặt thí nghiệm Lắp đĩa cân Hình Bestellnr Menge 02036-01 02220-00 03065-02 03065-03 03949-00 03951-00 Hình IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM Giữ cân lò xo N: trước hết vị trí thẳng đứng (Hình 2), sau nằm ngang (Hình 3) cuối lộn ngược (Hình 4) Quan sát kỹ thang đo báo cân lò xo vị trí Hình Hình Hình • • Giữ cân lò xo N lộn ngược thẳng đứng điều chỉnh phận báo cân cách nới lỏng ốc đầu xoay móc phận báo xác vạch số không Sau siết chặt ốc lại (Hình 5) Bây giờ, giữ cân lò xo thẳng đứng, sau nằm ngang Đọc giá trị thang đo lần ghi lại giá trị vào Bảng Trang kết Hình Điều chỉnh cân lò xo N giữ thẳng đứng vạch số không (Hình 6) Hình Treo đĩa cân vào móc đặt lò xo xoắn, chốt giữ chống lên đĩa cân ( Hình Hình 8) Ghi lại giá trị đo vào Bảng Trang kết Hình Hình V KET QUA: Bảng Vị trí cân lò xo Giá trị F N lộn ngược nằm ngang thẳng đứng Bảng Trọng lượng (lực) F N có đĩa cân Cân lò xo 2N 1N đĩa cân 2N 1N Đĩa cân Lò xo xoắn Chốt giữ Thanh chống Đánh giá Câu hỏi 1: Giá trị cân lò xo có thay đổi vị trí không? Câu hỏi 2: Giải thích biến đổi xảy vị trí khác cân lò xo Câu hỏi 3: Một vạch chia mặt cân lò xo N điều gì? Trên mặt cân 2N điều gì? Câu 4: Sử dụng giá trị đo Bảng (Trang kết quả) để tính trọng lượng đồ vật - mà đĩa cân - ghi lại kết vào Bảng BÀI 2.2: LỰC VÀ PHẢN LỰC I MỤC ĐÍCH Cân lò xo có cần lực hãm không? Hai cân lò xo nối với qua móc đo Lực chúng tác dụng vào đo khoảng cách khác II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM: Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 2 3 III Material Bestellnr Menge Đế tựa, di động 02001-00 Thanh chống có lỗ, thép không gỉ, 100 mm 02036-01 Thanh chống, tách làm thanh, l = 600 mm 02035-00 Cân xoắn, suốt, N 03065-02 Cân xoắn, suốt, N 03065-03 Giá để cân lò xo dành cho loại Cân lò xo suốt 03065-20 LẮP ĐẶT THÍ NGHIỆM Trước hết vặn vít hai lại với (Hình 1) Gắn hai nửa đế tựa với chống dài siết chặt cần gạt siết nửa đế tựa bên trái (Hình 2) Chèn giá để cân lò xo vào ngắn (Hình 3) Hình Hình Hình Sau đặt hai chống vào hai nửa đế tựa (Hình 4) Kẹp cố định hai cân lò xo vào vị trí, điều chỉnh cân vị trí số không (xem Ghi chú) gắn móc cân nửa đế tựa vào (Hình 5) Hình Hình Ghi chú: Để điều chỉnh cân lò xo, kéo móc cân nửa cân lò xo vài lần sau đột ngột thả Nếu chúng không trở vạch số không, điều chỉnh chúng (Hình 6) Hình IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM Kéo cân lò xo khoảng 2/3 chiều dài chúng, ý đến tác động chúng lên tay bạn (Hình 7) Hình V KẾT QUẢ Ghi lại quan sát bạn Giữ nửa đế tựa bên trái kéo hai cân lò xo xa với nửa bên phải (Hình 8) Đọc thang đo hai cân lò xo khoảng hai centimet ghi lại giá trị vào Bảng Trang kết Xác định cặp giá trị Trong Hình 9, bạn thấy cách gọi tên lực Bảng Hình 10 Hình Bảng Cân lò xo Đo 1N 2N F1 N F2 N Đánh giá Câu hỏi 1: Bạn nhận thấy điều gắn cân lò xo vào đồ vật rắn (Ví dụ bàn, cửa sổ) kéo lên? Bạn kéo đầu cân bị lỏng hay không? Câu hỏi 2: So sánh hai lực F1 and F2 với Bạn thiết lập gì? Cân lò xo có cần lực hãm không? BÀI 2.3: TRỌNG LỰC 166 • tần số kích thích nhỏ? • tần số kích thích trung bình? • tần số kích thích cao? Câu hỏi 2: Sau quan sát, bạn giải thích hoạt động lắc nào? Câu hỏi 3: Từ giá trị Bảng Trang Kết quả, tính giá trị trung bình 10 dao động từ tính thời gian dao động, tức thời gian dao động T Ghi lại kết vào Bảng Câu hỏi 4: Dùng thời gian dao động để tính tần số dao động tự nhiên lắc fo = 1∕T ghi lại kết Bảng1 Câu hỏi 5: Sử dụng thuật ngữ "cộng hưởng" để mô tả trường hợp tần số kích thích tần số tự nhiên vật có khả cân dao động Cộng hưởng lắc lò xo đáng ý nào.? Câu hỏi 6: Điều định tần số dao động lắc lò xo? Câu hỏi 7: Cái "vật kích thích" thí nghiệm này? BÀI 5.5: CON LẮC HỖN HỢP ( CON LẮC VẬT LÝ) 167 I MỤC ĐÍCH Thuộc tính đặc điểm lắc đảo? Đo thời gian cần để thực 10 lần dao động lắc đảo điểm treo khác Từ kết đo được, xác định khoảng thời gian dao động tương ứng Đo thời gian cần để thực 10 dao động lắc treo với chiều dài "chiều dài lắc giảm" lắc đòn II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 7 8 Material Bestellnr Menge Đế tựa, di động 02001-00 Thanh chống, tách làm thanh, l = 600 mm 02035-00 Ống lồng kép 02043-00 Cần gạt 03960-00 Chốt giữ 03949-00 Giá để cân cho cân có rãnh, 10 g 02204-00 Quả cân có rãnh, màu đen, 10 g 02205-01 Quả cân có rãnh, màu đen, 50 g 02206-01 Đồng hồ bấm giây, kỹ thuật số, 24h, 1/100 s s 24025-00 Thước dây, l = m 09936-00 Dây câu cá, cuộn, d = 0.7 mm, 20 m 02089-00 80 cm III LẮP ĐẶT THÍ NGHIỆM Phần 168 Trước hết, bắt vít chống tách riêng lại với (Hình 1) Đặt chân đế thẳng đứng (Hình 2), đặt chống vào chân đế (Hình 3) Hình Hình Hình Đặt chốt giữ vào lỗ đòn bẩy (Hình 4) Cố định chốt giữ đòn bẩy với ống lồng ghép vào chống (Hình 5) 169 Hình Hình Dùng đòn bẩy lắc đòn (con lắc vật lý) treo lên lỗ A, B, C, D - phía trái đòn bẩy (Hình 6) Hình Phần • • Tháo đòn bẩy Gắn ống lồng ghép vào chống 170 • Gắn chốt giữ với ống lồng ghép đế lỗ đầu chốt nằm ngang • Buộc đoạn dây câu cá vào móc giá giữ cân luồn qua lỗ chốt giữ (Hình 7) • Buộc dây câu cá vào ống lồng ghép thứ hai (Hình 8) Hình • • Hình Đặt cân lên giá giữ cân cho tổng khối lượng có 70 g (Hình 9) Chỉnh chiều cao ống lồng ghép bên cho tổng chiều dài từ điểm neo tới cân với chiều dài lắc giảm IR lắc đảo Hình IV THAO TÁC THỰC HÀNH 171 Phần • • Kéo lệch đòn bẩy để rơi (Hình 10) Đo thời gian t cần để thực 10 dao động điểm treo • Ghi lại toàn giá trị vào Bảng Trang Kết qủa (để biết tên lỗ, xem Hình 11) • Đo khoảng cách lR điểm treo Ale Cri ghi lại giá trị vào bảng • Treo đòn bẩy điểm Cri xác định thời gian cần để thực 10 dao động lại lần Nhập gá trị vào Bảng Hình 10 Hình 11 Phần • • Dùng giá giữ cân có tổng khối lượng 70 g, điều chỉnh chiều dài l lắc treo sợi với chiều dài lắc giảmIR lắc đảo (phần 1) Đo thời gian t cần để thực 10 lần dao động ghi lại kết vào Bảng Trang Kết 172 Hình 12 Để tháo đế tựa, bạn nên ấn nút màu vàng (Hình 13) Hình 13 V Phần KẾT QUẢ 173 Bảng 1, lắc đảo lR = cm Điểm treo t tính giây T tính giây Ale Ble Cle Dle Cri Phần Bảng 2, lắc chuỗi l tính cm t tính giây T tính giây VI ĐÁNH GIÁ Phần Câu hỏi 1.1: Từ thời gian t cần để thực 10 lần dao động, tính thời gian dao động T ghi lại giá trị bảng Trang Kết Câu hỏi 1.2: So sánh khoảng thời gian dao động với nhau, bạn ý thấy điều gì? Câu hỏi 1.3: Các thời gian dao động điểm treo Cri Cle có khác không? Bạn lý giải điều không? Câu hỏi 1.4: Khoảng cách điểm treo Ale Cri gọi "chiều dài lắc giảm lR" Khoảng cách lắc lớn nào? 174 Câu hỏi 1.5: Bạn nói tầm quan trọng nó? Phần Câu hỏi 2.1: Tính thời gian dao động T lắc treo sợi ghi lại kết vào Bảng Trang Kết Câu hỏi 2.2: So sánh thời gian dao động lắc chuỗi với thời gian dao động lắc đảo điểm treo Ari, Cle Cri Bạn nói điều này? Câu hỏi 2.3: Bạn giải thích cụm từ "con lắc đảo" (đảo ngược) đâu mà có? Câu hỏi 2.4: Phát biểu thuộc tính đặc biệt lắc đảo theo ý riêng bạn BÀI 5.6: HỆ THỐNG CON LẮC KÉP I MỤC ĐÍCH Con lắc kép hoạt động nào? 175 Quan sát hoạt động hai lắc treo sợi nối với sợi mảnh khối lượng Đo thời gian va chạm lắc kép Xác định thời gian dao động hai lắc suốt trình dao động hướng chiều ngược chiều II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 2 5 7 Vật liệu Bổ sung Material Đế tựa, di động Thanh chống có lỗ, thép không gỉ, 100 mm Thanh chống, thép không gỉ 18/8l = 250 mm, d = 10 mm Thanh chống, tách làm thanh, l = 600 mm Ống lồng kép Giá để cân cho cân có rãnh, 10 g Quả cân có rãnh, màu đen, 10 g Quả cân có rãnh, màu đen, 50 g Một cân chuẩn, 1g 50g, hộp Đồng hồ bấm giây, kỹ thuật số, 24h, 1/100 s s Thước dây, l = m Dây câu cá, cuộn, d = 0.7 mm, 20 m Kéo III LẮP ĐẶT THÍ NGHIỆM Nối hai nửa chân đế với chống dài 25 cm siết chặt chốt khóa (Hình 1) Bắt vít chống tách riêng lại với để có hai dài (Hình 2) Đặt hai chống dài 60 cm vào nửa chân đế, siết chặt chúng vít khóa (Hình 3) Bestellnr Menge 02001-00 02036-01 02031-00 02035-00 02043-00 02204-00 02205-01 02206-01 44017-00 24025-00 09936-00 02089-00 140 cm 176 Hình Hình Hình Kẹp hai chống ngắn vào ống lồng ghép (Hình 4) 177 Hình • • Lắp đặt hai lắc treo sợi giống hoàn toàn Chiều dài lắc 40 cm, khối lượng lắc m = 70 g Khoảng cách hai điểm treo 10 cm • Kiểm tra để xem liệu hai lắc có thời gian dao động giống không! Nếu cần, bạn phải thay đổi chiều dài lắc chút • Gắn mảnh khối lượng nặng 10 g vào sợi dây ngắn vào sợi khác (dài 20 cm) • Ghép hai lắc với với sợi dây thứ hai cách buộc đầu chúng với đầu giá để cân (Hình 5) Hình IV • • Thực Khởi đầu dao động hệ thống việc kéo lệch lắc sang ngang 4cm (Hình 6) Thả lắc ra, quan sát hoạt động hai lắc ghi lại vào Trang Kết Đo thời gian va chạm hai lắc kép: để đo, xác định thời gian Ts hai lần ngừng hai lắc Lặp lại việc đo hai lần ghi chúng vào Bảng Trang Kết 178 • Xác định thời gian dao động lắc hai lắc bị kéo lệch hướng khoảng cách Để thực việc này, đo thời gian cần để thực 10 dao động; lặp lại việc đo hai lần Ghi lại tất giá trị đo vào Bảng Trang Kết • Xác định thời gian dao động lắc hai lắc bị kéo lệch ngược hướng với lực Để thực việc này, đo thời gian cần để thực 10 dao động; lặp lại việc đo hai lần Ghi lại tất giá trị đo vào Bảng Trang Kết Hình V KẾT QUẢ Kết Hai lắc tác động qua lại sau bắt đầu dao động? Bảng Thời gian va chạm Ts Kết đo Ts giây Trung bình Ts giây fs Hz Bảng Thời gian dao động T1 với kích thích hướng Kết đo t10 giây Trung bình t10 giây T1 giây f1 Hz 179 Bảng Thời gian dao động T2 với kích thích ngược hướng Kết đo t10 giây Trung bình t10 giây T2 giây f2 Hz VI ĐÁNH GIÁ Câu hỏi 1: Một lắc dao động có lực dao động dạng tiềm động lực học Bạn giải thích trình quan sát lắc kép có lực tác động? Câu hỏi 2: Dùng giá trị đo Bảng Trang Kết quả, tính giá trị trung bình thời gian va chạm lắc Ts tần số va chạm fs Câu hỏi 3: Dùng giá trị đo Bảng Trang Kết quả, tính giá trị trung bình thời gian va chạm (T1, T2) lắc tần số va chạm (f1, f2) chúng có kích thích hướng (1) ngược hướng (2) Điền giá trị vào bảng Câu hỏi 4: Xác định hiệu số tần số dao động kích thích chiều ngược chiều f2 - f1: Câu hỏi 5: So sánh kết với tần số va chạm fs Bạn nhận thấy điều gì? VII Bài toán Bổ sung Câu hỏi 1a: Chiều dài ghép (vị trí gắn khối lượng) hai lắc có ảnh hưởng tới tần số va chạm không ? 180 Câu hỏi 1b: Để kiểm tra, tạo tần số va chạm bạn • thay đổi vị trí gắn • giảm mức độ ghép Tóm tắt quan sát bạn: [...]... trường hấp dẫn của trái đất: g = m/s2 17 BÀI 2.4: ĐỊNH LUẬT HOOKE I MỤC ĐÍCH Thí nghiệm này tính toán sự biến dạng gây bởi trọng lực của "các mảnh khối lượng" lên hai lò xo xoắn Biến dạng là đặc điểm đặc trưng của mỗi lò xo, tuy nhiên người ta có thể quan sát thấy một định luật cơ bản đang chi phối ở đây Mục tiêu của thí nghiệm này là nhằm xác minh định luật này - Định luật Hooke II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM... lực? Trước tiên, bạn sẽ nghiên cứu tác dụng của hai lực tác dụng theo cùng một hướng lên một mảnh khối lượng; sau đó sẽ nghiên cứu tác dụng của hai lực tác dụng theo hai hướng ngược chiều nhau lên vật đó Từ việc so sánh hai lực đo được với trọng lực (lực) đã cho, bạn phải suy ra mối quan hệ giữa ba lực này II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 1 2 2 2... 8) Hình 8 Lắp đặt thí nghiệm, phần 2 Gắn hai nửa đế tựa vào thanh chống dài 25 cm và siết chặt cần gạt siết ở nửa bên trái (Hình 9) Dựng một trong hai thanh chống dài 60 cm vào để tựa, siết chặt chúng bằng vít chặt (Hình 10) 29 H ìn h 9 H ìn h 10 Cố định cân lò xo 1 N với ống lồng kép, thanh chống ngắn và giá để cân lò xo Điều chỉnh cân lò xo nếu (Hình 11) Hình 11 IV • THAO TÁC THÍ NGHIỆM PHẦN 1 Treo... nếu không có khối lượng nào được treo vào cân lò xo 1 N? 33 BÀI 2.8: HỢP LỰC, QUY TẮC HÌNH BÌNH HÀNH I MỤC ĐÍCH Trong thí nghiệm này lực trọng lượng của một khối lượng được đo bằng hai cân lò xo được đặt tại mỗi góc và vuông góc với nhau Đánh giá được thực hiện bằng đồ thị II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 1 2 2 3 4 5 5 6 6 7 8 8 Vật liệu Bổ sung Material... có rãnh vào giá để quả cân, bạn phải trượt quả cân có rãnh lên đầu trên giá để quả cân (Hình 8) Hình 7 Hình 8 IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM • Điều chỉnh các ống lồng kép giữ hai cân lò xo ở cùng một độ cao • Giữ tờ thước đo góc sao cho tâm của hình tròn ở đúng sau điểm treo khối lượng và hướng trọng lực (lực) trùng với một trong các trục chính của thước đo góc (Hình 9) • Điều chỉnh cân lò xo 1 N ở giá của cân... 02204-00 1 Quả cân có rãnh, màu đen, 10 g 02205-01 4 Quả cân có rãnh, màu đen, 50 g 02206-01 1 Cân xoắn, trong suốt, 1 N 03065-02 1 Giá để cân lò xo dành cho loại Cân lò xo trong suốt 03065-20 1 LẮP ĐẶT THÍ NGHIỆM Bắt vít thanh chống tách riêng lại với nhau (Hình 1) Lắp đặt thẳng đứng với giá đỡ và thanh chống như trong Hình 2 và Hình 3 12 Hình 1 Hình 2 Hình 3 13 Chèn giá để cân lò xo vào lỗ mù trên thanh... trong suốt, 2 N Kéo Bestellnr Menge 02001-00 1 02036-01 2 02031-00 1 02035-00 02043-00 02204-00 02205-01 02206-01 03065-20 02089-00 09936-00 03065-02 03065-03 2 2 1 4 1 2 30 cm 1 1 1 1 26 III LẮP ĐẶT THÍ NGHIỆM Phần 1 Cắt hai đoạn ngắn dây câu cá (một đoạn dài khoảng 10cm và đoạn còn lại dài khoảng 20 cm ) từ cuộn dây Buộc thành các vòng nhỏ ở mỗi đầu của cả hai đoạn dây (Hình 1) Gắn hai nửa để tựa vào... Hình 4 Hình 5 Kẹp cân lò xo thẳng đứng vào giá để cân lò xo Nếu cần thiết, bạn nên điều chỉnh bộ phận chỉ báo của cân lò xo về vị trí số không bằng cách sử dụng ốc vít (Hình 6) 14 Hình 6 IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM • Treo giá để quả cân (m = 10 g) vào cân lò xo và ghi lại trọng lực Fg của nó (Hình 7) • Sử dụng bốn quả cân 10 g và 50 g để tăng trọng lực bằng cách tăng thêm 10 g lên 100 g và ghi lại giá trị...11 I MỤC ĐÍCH Nhờ cân lò xo, trọng lực mà "các mảnh khối lượng" khác nhau trên bề mặt trái đất phải chịu được xác định Quy luật liên kết trọng lực và khối lượng được tìm ra II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88) Position 1 2 2 3 4 5 5 6 7 III Material Bestellnr Menge Đế tựa, di động được 02001-00 1 Thanh chống có lỗ, bằng thép không gỉ, 100 mm 02036-01... lò xo dành cho loại Cân lò xo trong suốt 03065-20 2 Thước dây, l = 2 m 09936-00 1 Dây câu cá, cuộn, d = 0.7 mm, 20 m 02089-00 35 cm Kéo Tờ thước đo góc, bản sao Tờ thước đo góc, bản sao 1 1 III ĐẶT THÍ NGHIỆM L Ắ P 34 Trước hết, bắt vít các thanh chống tách riêng lại với nhau (Hình 1) Nối hai nửa của chân đế với thanh chống dài và siết chặt các tay đòn khóa (Hình 1) Lắp đặt hai thanh chống dài 60cm ... tượng liên kết 1 1 48 • In giấy có đồ vật, dán giấy vào bìa cứng cắt đồ vật (số 1- 6) Dùng bút chì chọc lỗ nhỏ vào đồ vật điểm để chốt giữ qua lỗ • Xoay hai hỗ trợ tách để tạo thành đường thẳng dài