Hướng dẫn thí nghệm THPT (Bộ thí nghiệm Phywe)

Đối với cân lò xo được điều chỉnh để sử dụng ở vị trí thẳng đứng thông thường, trọng lượng của các đồ vật khác nhau đã được xác định... Đọc thang đo của cả hai cân lò xo cứ khoảng hai ce

BÀI 2.1: ĐO LỰC

I Bài toán

Trong thí nghiệm này, bạn sẽ làm quen với sự phụ thuộc của giá trị cân lò xo vào hướng của cân và làm quen với cách điều chỉnh cân Đối với cân lò xo được điều chỉnh để sử dụng ở vị trí thẳng đứng thông thường, trọng lượng của các đồ vật khác nhau đã được xác định

II Vật liệu

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

Position Material Bestellnr Menge

1 Thanh chống có lỗ, bằng thép không gỉ, 100 mm 02036-01 1

Hình 1

IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM

Giữ cân lò xo 2 N: trước hết ở vị trí thẳng đứng (Hình 2), sau đó là nằm ngang (Hình 3) và cuối cùng

là lộn ngược (Hình 4) Quan sát kỹ thang đo chỉ báo của cân lò xo ở từng vị trí

Hình 3

Hình 2

Hình 4

• Giữ cân lò xo 2 N lộn ngược thẳng đứng và điều chỉnh

bộ phận chỉ báo của cân bằng cách nới lỏng ốc ở trên

đầu và xoay móc cho đến khi bộ phận chỉ báo chỉ chính

xác vạch số không Sau đó siết chặt ốc lại (Hình 5)

• Bây giờ, hãy giữ cân lò xo thẳng đứng, sau đó là nằm

ngang Đọc giá trị trên thang đo mỗi lần như vậy và ghi

lại các giá trị vào Bảng 1 trong Trang kết quả

Hình 5

Điều chỉnh cân lò xo 2 N đang được giữ thẳng đứng về vạch số không

nằm ngang thẳng đứng

Hai cân lò xo được nối với nhau qua móc đo Lực chúng tác dụng vào nhau được đo ở những khoảng cách khác nhau

II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM:

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

4 Giá để cân lò xo dành cho loại Cân lò xo trong suốt 03065-20 2

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Sau đó đặt hai thanh chống vào hai nửa đế tựa (Hình 4) Kẹp cố định hai cân lò xo vào đúng vị trí, điều chỉnh cân về vị trí số không (xem Ghi chú) và gắn các móc cân ở mỗi nửa đế tựa vào nhau (Hình5)

Hình 4

Hình 5

Ghi chú:

Để điều chỉnh cân lò xo, kéo móc cân ở mỗi

nửa cân lò xo một vài lần và sau đó đột ngột

thả ra Nếu chúng không trở về vạch số không,

hãy điều chỉnh chúng (Hình 6)

Hình 6

IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM

Kéo mỗi cân lò xo bằng khoảng 2/3 chiều dài của chúng, chú ý đến tác động của chúng lên tay bạn (Hình 7)

Hình 7

Ghi lại các quan sát của bạn

Giữ nửa đế tựa bên trái và kéo hai cân lò xo ra xa

với nửa bên phải (Hình 8) Đọc thang đo của cả

hai cân lò xo cứ khoảng hai centimet và ghi lại

các giá trị vào Bảng 1 trong Trang kết quả Xác

định 5 cặp giá trị Trong Hình 9, bạn có thể thấy

cách gọi tên các lực trong Bảng 1

Hình 8

Hình 9

Bảng 1 Cân lò xo 1 N 2 N

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

7 Giá để cân lò xo dành cho loại Cân lò xo trong suốt 03065-20 1

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Chèn giá để cân lò xo vào lỗ mù trên thanh ngắn (Hình 4) Kẹp thanh ngắn này vào ống lồng kép (Hình 5)

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 chỉ báo

của mỗi lần vào Bảng 1 ở Trang kết

Hình 7

Để cố định quả cân có rãnh vào giá để quả cân, bạn nên trượt quả cân có rãnh tới đầu giá để quả cân (Hình 8)

Bài toán bổ xung

Vì, theo Newton, mối quan hệ sau đây có giá trị:

lực = khối lượng × gia tốc, hệ số tỷ lệ g trong biểu đồ ở Bảng 1 cũng là gia tốc - gia tốc của trọng lực.Đối với đơn vị lực, biểu thức sau là :

1 N = 1 kg m/s2

Xác định giá trị của gia tốc trọng lực g có khối lượng m phải chịu trọng trường hấp dẫn của trái đất:

g = m/s2

BÀI 2.4: ĐỊNH LUẬT HOOKE

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

Position Material Bestellnr Menge

2 Thanh chống, tách làm 2 thanh, l = 600 mm 02035-00 1

Trước hết, 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

Hình 1

Hình 2

Điều chỉnh độ dài của thước dây sao cho vạch số không ở vị trí bằng với đầu dưới của lò xo xoắn Xem Hình 8 và Hình 9

Hình 8 Hình 9

IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM

• Treo giá để quả cân (m = 10 g) vào đầu có móc của lò xo và ghi lại độ giãn Δl (Hình 10)

• Tăng khối lượng thêm 10 g lên tổng cộng 50 g và đọc những thay đổi tương ứng về độ dài Δl

• Ghi lại tất cả các giá trị khối lượng m và độ giãn Δl vào Bảng 1 ở Trang kết quả

• Tính trọng lực (lực) Fg = m × 0.00981 N∕g Bạn có thể thấy các giá trị giống như trong đồ thị

• Thay lò xo xoắn 1 bằng lò xo xoắn 2 Di chuyển thước dây lên hoặc xuống cho đến khi vạch

số không bằng với đầu dưới của lò

• Treo giá để quả cân với một mảnh khối lượng 10 g (tổng khối lượng = 20 g) vào móc lò xo và

ghi lại độ giãn Δl Xác định độ giãn tương ứng về chiều dài

• Tăng khối lượng thêm 20 g lên tổng cộng 200 g và xác định độ giãn tương ứng về chiều

• Ghi lại các giá trị này vào Bảng 1 ở Trang kết quả và tính trọng lực(lực)

Để tháo đế tựa, bạn nên ấn các nút màu vàng (Hình 12)

Hình 12

Bảng 1 Khối lượng

Các bài toán bổ xung

Hai lò xo xoắn có hệ số tỷ lệ k khác nhau Số đảo 1∕k được gọi là hằng số lò xo D hoặc lực biến dạng:

BÀI 2.7: HỢP CÁC LỰC CÙNG CHIỀU, NGƯỢC CHIỀU

Khi nào có thể tăng thêm 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)

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 thanh chống dài 25 cm và siết

chặt cần gạt siết (Hình 2)

Hình 1

Hình 2

Bắt vít bốn thanh chống tách riêng lại với nhau

(Hình 3) để có được hai thanh dài Đặt hai

thanh chống có độ dài 60 cm này vào trong hai

nửa chân đế, siết chặt chúng bằng các vít khóa

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 giá để quả cân vào vòng dưới của hai đoạn dây câu cá và đặt các mảnh khối lượng vào

giá cho đến khi đạt tổng khối lượng là m = 100 g Đoạn dây dài hơn gắn vào cân lò xo 2 N

không được căng (Hình 12)

• Để treo quả cân có rãnh vào giá để quả cân, bạn phải trượt quả cân có rãnh vào đầu trên giá đểquả cân (Hình 13)

Treo giá để quả cân vào cân lò xo 1 N và đặt một mảnh khối lượng 10 g (mtot. = 20 g) vào giá (Hình

Hình 15

• Treo ngược cân lò xo 2 N lên móc cân lò xo còn lại và kéo nó hướng xuống vài lần bằng các lực khác nhau (Hình 16)

• Xác định giá trị F2 cho mỗi giá trị F1

và ghi lại các giá trị đo được vào Bảng 2

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

III L

Ắ P

ĐẶT THÍ NGHIỆM

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 vào trong hai nửa chân đế, siết chặt chúng bằng ốc vít khóa (Hình 2)

Hình 1

Hình 2 Hình 3

Chèn giá để cân lò xo vào các thanh ngắn (Hình 4) Cố định ống lồng kép trên thanh chống dài 60

cm, và kẹp chặt thanh chống ngắn vào ống lồng kép (Hình 5)

Hình 4

Hình 5

Kẹp cố định hai cân lò xo và điều chỉnh chúng về vạch số không sử dụng vít (Hình 6)

Hình 6

Buộc thành các vòng nhỏ ở mỗi đầu và ở giữa đoạn dây câu cá ngắn (ca 35 cm) Treo mỗi đầu vòng dây vaà móc của một trong hai cân và giá để quả cân vào vòng giữa dây câu cá và đặt các mảnh khối

lượng vào cho đến khi tổng khối lượng cân bằng m = 100 g (Hình 7) Để treo quả cân 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 sao cho cả hai góc (α1 và α2) mà các lực F1 và F2 tạo thành với đường vuông góc là bằng nhau (Hình 10)

Hình 9 Hình 10

• Điều chỉnh các góc xấp xỉ bằng với các góc được đưa ra trong Bảng 1 ở Trang kết quả bằng cách kéo dần hai nửa để tựa ra xa nhau (Hình 11)

• Đọc giá trị các góc α1 và α2 và các lực F1 và F2; ghi lại các giá trị vào Bảng 1

Hình 11

• Bắt đầu ở vị trí ban đầu, từ từ di chuyển cân lò xo 1 N xuống phíadưới

• Tạo góc α1 xấp xỉ bằng các giá trịđược cho trong Bảng 2 ở Trang kết quả như trong Hình 12 và Hình 13

• Một lần nữa đọc giá trị của các góc và các lực ở mỗi bước Ghi lại các giá trị vào Bảng 2

Hình 12

Sử dụng các giá trị đo được ở Bảng 1 và Bảng 2, vẽ 2 hình bình hành lực Sử dụng một thang chia độ

cụ thể để đo lực, ví dụ 1 N tương ứng với 10 cm Vẽ hai hình bình hành mẫu trong Scribble: một choBảng 1(α1=α2) và một cho Bảng 2 (các góc khác nhau)

Câu hỏi 6:

Mô tả cách bạn xác định hợp lực Fr:

Bài toán Bổ sung

Tính hợp lực Frb của một vài lần đo sử dụng:

và so sánh các giá trị thu được với trọng lực (lực) Fg và các giá trị Fr đối với hợp lực được xác định từ

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

5 Giá để cân lò xo dành cho loại Cân lò xo trong suốt 03065-20 2

III LẮP ĐẶT THÍ NGHIỆM

Bắt vít các thanh chống tách riêng biệt lại với nhau(Hình 1) Gắn hai nửa đế tựa vào thanh chống dài

60 cm và siết chặt cần gạt siết (Hình 2) Dựng hai thanh chống dài 60 cm vào hai nửa của đế tựa, siết chặt chúng bằng vít chặn (Hình 3)

Hình 1

Hình 2 Hình 3

Lắp giá để cân lò xo vào các thanh ngắn (Hình 4) Cố định ống lồng kép trên thanh chống dài

60 cm và kẹp thanh chống ngắn vào ống lồng kép (Hình 5)

Hình 6

Treo ròng rọc vào móc cân của cân lò xo 1 N Gắn cân lò xo 1 N

vào trên đầu thanh chống bên phải bằng giá để cân lò xo Gắn

cân lò xo 2 N nằm ngang với thanh chống phải bằng giá để cân

lò xo Gắn cân lò xo 2 N nằm ngang với thanh chống phải bằng

giá để cân lò xo Bằng một đoạn dây câu cá, treo giá để quả cân

vào ròng rọc; gắn đầu còn lại của dây câu cá vào cân lò xo 2 N

(Hình 7 và Hình 8)

Hình 7

Hình 8

IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM

• Để lên giá để quả cân 3 mảnh khối lượng (mtot. = 40 g) và ngắm cân lò xo 2 N sao cho nó nằm ngang (Hình 9)

• Hãy chắc chắn khối lượng được treo lên và đường đi có thể di chuyển tự do

• Để treo quả cân có rãnh lên giá để quả cân, bạn phải trượt quả cân có rãnh vào đầu giá để quả

cân (Hình 10)

Hình 10 Hình 9

• Đọc cả hai cân lò xo và ghi lại các giá trị lực lệch hướng F1 và hợp lực Fr trên ròng rọc

(α = 90°)

• Thay đổi góc α giữa trọng lực (lực) Fg và F1, bằng cách đầu tiên là di chuyển giá của cân lò xo

2 N lên đầu và sau đó là xuống cuối thanh chống của cân lò xo 2 N Điều chỉnh các góc gần bằng các giá trị trong Bảng 1 ở trang Kết quả nhất có thể

• Ở mối vị trí, giữ tờ thước đo góc sao cho tâm của thước nằm đúng chố giao của hai trục lực

• Đối với mỗi vị trí, chẳng hạn mỗi góc α, đọc các lực Fr và F1 và ghi lại các giá trị vào Bảng 1

Hình 12: Tổng quan cách lắp đặt thí nghiệm cho α = 120°

Hình 12

Ví dụ đo α = 70° (Hình 13 và Hình 14)

Hình 14 Hình 13

Tháo cân lò xo 2 N ra khỏi giá và kéo nó xuống phía dưới,

song song với Fg (α = 0°) (Hình 15) Ghi lại các giá trị vào

Vẽ hình bình hành lực của các góc 70° và 120° vào một tờ giấy riêng Từ đó xác định hợp lực Fr và ghi lại vào Bảng 2 So sánh hợp lực Fr với các giá trị đo được trong bảng 1 ở Trang kết quả Lựa chọnmột thang chia phù hợp trước khi bắt đầu vẽ, chẳng hạn 1 N tương ứng với 10 cm

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

• In ra giấy có đồ vật, dán giấy vào bìa cứng và cắt đồ vật (số 1- 6) ra Dùng bút chì chọc một lỗnhỏ trên vào các đồ vật tại các điểm được chỉ ra để chốt giữ có thể đi qua các lỗ này

• Xoay hai thanh hỗ trợ tách ra để tạo thành một đường thẳng dài (Hình 1)

• Lắp đặt giá đứng bằng đế tựa và thanh chống dài 60 cm (Hình 2 và Hình 3)

• Đánh dấu trọng tâm đã xác định được bằng bút chì càng chính xác càng tốt

• Treo mỗi đồ vật này vào chốt giữ được cố định ở ống lồng kép và kiểm tra xem điểm được đánh dấu có nằm trên đường chỉ ra bởi dây câu cá có treo lực đối với tất cả các lỗ của mỗi đồ vật hay không (Hình 7)

Hình 6 Hình 7

• Bây giờ, treo tấm có hình dạng bất thường (số 6) với một trong số các lỗ của nó trên chốt giữ, đánh dấu đường đi của dây câu cá trên tấm (Hình 8); lặp lại bằng cách treo lại tâm vào một vài

lỗ khác

• Kiểm tra xem các đường có giao nhau taạ một điểm không

• Xem xem tấm giấy vẽ có ở trạng thái cân bằng khi bạn giữ bút chì dưới điểm giao nhau không

Tạo tải lên đòn cân treo ngang với một quả cân bổ sung mà bạn di chuyển dần từ phải sang trái Đọc

các áp lực mang tải tương ứng F1 và F2

II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

9 Dây câu cá, cuộn, d = 0.7 mm, 20 m 02089-00 30 cm

Hình 1

Lắp giá để cân lò xo vào các thanh ngắn (Hình 4) Cố định ống lồng kép vào thanh chống dài 60 cm

và kẹp thanh chống ngắn vào ống lồng kép Kẹp cố định hai cân lò xo và điều chỉnh chúng về vạch sốkhông sử dụng vít điều chỉnh (Hình 5)

Hình 4

Hình 5

IV THAO TÁC THÍ NGHIỆM

Buộc hai vòng dây (chiều dài mỗi dây = 10 cm) vào hai lỗ ngoài cùng của đòn cân (Hình 6) Treo đòncân lên hai cân lò xo bằng các vòng dây và điều chỉnh chiều cao của hai cân lò xo sao cho đòn cân nằm ngang (Hình 7)

Hình 6 Hình 7

• Đọc các lực F1 and F2 mà không

có tải trọng bổ sung và ghi lại các giá trị đo được vào Bảng 1 ởTrang kết quả

• Treo giá để quả cân có hai mảnh

khối lượng 10 g (m = 30 g) vào

vạch số 9 bên phải

• Đọc các lực F1 và F2 và ghi lại chúng vào Bảng 1

• Treo khối lượng lần lượt vào cácvạch số 7, 5, 3, 1 bắt đầu từ bên phải và tiếp tục sang bên trái ở các vạch số 1, 3, 5, 7, 9

• Ghi lại các giá trị tương ứng của

F1 và F2 vào Bảng 1

Hình 8

Xác định trọng lực (lực) FB của đòn cân và ghi

lại giá trị của nó trên Bảng 1 ở Trang kết quả

Hoàn thành các câu sau:

Khi khối lượng m được dịch chuyển từ phải sang trái, lực F2 trở nên và lực F1

Các đường của F1 và F2 giao nhau ở đâu?

Tại số vạch , hay tại của cân đòn

Câu hỏi 7a:

Điểm giao nhau này có ý nghĩa gì?

2 Xác định khối lượng của chất lỏng trong một vật chứa

3 Tăng độ chính xác của các giá trị đo bằng cách nội suy từ vạch thang đo

II DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Vật liệu từ "TESS-Mechanics ME1" (Số thứ tự: 15271-88)

5 Đĩa cân, bằng nhựa 03951-00 2

Hình 2

Đặt tấm có thang đo vào giữa cần gạt, sau đó, đặt chốt giữ vào lỗ kim và lỗ tay đòn (Hình 3) Gắn ốnglồng kép vào thanh chống và cố định chốt giữ vào thanh chống (Hình 4)

Trang Kết quả), từng cái một, vào một

trong các đĩa cân và làm cho cân thăng

bằng bằng cách đặt các mảnh khối

lượng từ bộ quả cân vào đĩa cân còn

lại (Hình 8) Ghi lại các giá trị đo

được vào Bảng 1

Hình 8

Phần 2

Đặt cốc bêsê 100 ml vào một đĩa cân và để

đủ số đạn chì vào đĩa còn lại sao cho cân

thăng bằng (đo trọng lượng bì) (Hình 9) Đổ

nước vào đầy nửa cốc và xác định khối lượng

nước bằng bộ quả cân Ghi lại kết quả vào

Trang Kết quả

Hình 9

Phần 3

Trong khi cân ở Phần 1, không phải lúc nào cũng có thể làm thang đo thăng bằng một cách chính xác:kim đôi khi không chỉ chính xác vào vạch số không Có thể cải thiện việc đọc kết quả bằng cách làm như sau:

• Dựng cột gỗ vào đĩa cân bên trái và xác

định khối lượng (m1) của nó càng chính xác càng tốt Tuy nhiên kim phải vẫn chỉ vào bên phải của vạch số không

• Đọc độ lệch (độ lệch1) của kim và ghi lại giá trị đó; sử dụng (+) đối với độ lệch về phía bên phải và (-) đối với độ lệch về phía bên trái

• Bổ sung một vật khối lượng 1 g vào đĩa cân bên phải và đọc độ lệch của kim -

có ký hiệu! Ghi lại độ lệch (độ lệch2) vào Trang Kết quả Để tháo đế tựa, bạn phải ấn các nút màu vàng (Hình 10)