THUC HANH VAT LY 12CB

Trường THPT Thái Phúc Bài thực hành số 1: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VÀ ĐO GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I MỤC ĐÍCH - Khảo sát ảnh hưởng biên độ, khối lượng nặng độ dài dây treo chu kì dao động lắc đơn - Xác định gia tốc trọng trường g nơi làm thí nghiệm lắc II CƠ SỞ LÍ THUYẾT - Con lắc đơn gồm vật nặng có kích thước nhỏ, khối lượng m, treo đầu sợi dây mềm không dãn có độ dài l có khối lượng không đáng kể Với dao động nhỏ lắc đơn dao động với chu kỳ (7.1) l T = 2p g - Tại vị trí khác Trái Đất, gia tốc trọng trường có giá trị khác Việc xác định gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm có ý nghĩa quan trọng Trong khoa học đời sống có nhiều phương pháp khác để xác định gia tốc trọng trường Trong thực hành ta xác định gia tốc trọng trường g lắc đơn theo công thức (7.2) 4p2l g= T2 III DỤNG CỤ VÀ LẮP ĐẶT Dụng cụ thí nghiệm Đế ba chân sắt, có hệ vít chỉnh cân Giá đỡ nhôm, cao 75cm, có ngang treo lắc Thước thẳng dài 700 mm gắn giá đỡ Ròng rọc nhựa, đường kính D cm, có khung đỡ trục quay Dây làm sợi tổng hợp, mảnh, không dãn, dài 70 cm Viên bi thép có móc treo Cổng quang điện hồng ngoại, dây nối giắc cắm chân Đồng hồ đo thời gian số, có hai thang đo 9,999 s 99,99 s Thanh ke Lắp đặt thí nghiệm Sơ đồ thí nghiệm trình bày hình 7.1 IV TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Khảo sát ảnh hưởng biên độ lên chu kỳ dao động lắc đơn Nối cổng quang điện với cổng A đồng hồ đếm thời gian số, sử dụng thang đo vị trí 9,999 s Cắm phích lấy điện đồng hồ đo thời gian vào nguồn điện 220V, bật công-tắc K mặt đồng hồ để chữ số hiển thị cửa sổ Thời gian Treo viên bi (6) có khối lượng m1 = 50 g vào đầu sợi dây (5) Vặn vít đế ba chân, điều chỉnh cho giá đỡ cân thẳng đứng Đặt ke (9) áp sát cạnh giá đỡ vị trí (thấp đáy viên bi) ứng với độ dài L thước (3) Quay ròng rọc để thả dần sợi dây đáy viên bi vừa tiếp xúc với cạnh ngang ke Gọi r bán kính viên bi, độ dài l Hình 7.1 Bộ thiết bị thí nghiệm khảo sát dao động lắc đơn lắc đơn l=L-r Trường THPT Thái Phúc Điều chỉnh để lắc đơn có độ dài l1 =50 cm Dịch chuyển cổng quang điện đến vị trí cho cửa sổ nằm mặt phẳng ngang với vị trí tâm viên bi cách tâm viên bi khoảng A1 = cm Kéo viên bi đến vị trí đối diện cửa sổ cổng quang điện, buông tay thả cho lắc đơn dao động không vận tốc đầu Khi lắc đơn dao động với biên độ góc α1 Sau vài dao động, bấm nút RESET mặt đồng hồ đo thời gian số để tiến hành đo n (có thể chọn n = 10) dao động toàn phần lắc đơn Ghi giá trị đo lần đo vào bảng 7.1 Giữ nguyên khối lượng m1 độ dài l1 = 50 cm lắc đơn Thực phép đo với giá trị A khác ghi tiếp vào bảng 7.1 Từ kết thu bảng 7.1, rút kết luận chu kỳ lắc đơn dao động với biên độ nhỏ Khảo sát ảnh hưởng khối lượng lên chu kì lắc đơn Giữ nguyên độ dài l1 = 50 cm Thêm nặng để thay đổi khối lượng lắc Điều chỉnh dây treo để chiều dài lắc không đổi Đo thời gian lắc thực n dao động toàn phần với biên độ đủ nhỏ (theo kết phần trên) Ghi kết lần đo vào bảng 7.2 Từ kết thu bảng 7.2, rút kết luận khối lượng lắc đơn dao động với biên độ nhỏ Khảo sát ảnh hưởng độ dài lên chu kì dao động lắc đơn Giữ nguyên khối lượng 50 g Điều chỉnh dây treo để lắc dao động với độ dài dây khác nhau, xác định thời gian n dao động toàn phần để xác định chu kì T Ghi kết vào bảng 7.3 Dùng kết bảng 7.3: - vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc T chiều dài lắc Rút nhận xét - vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc T2 chiều dài lắc Rút nhận xét Từ đồ thị, kết luận chiều dài lắc đơn dao động với biên độ nhỏ V CÁC ĐIỂM CẦN CHÚ Ý Cần tìm hiểu kĩ nguyên lí làm việc cổng quang điện đồng hồ đếm thời gian số để khắc phục cố chúng gây Thông thường cần kiểm tra xem lắc dao động có cắt tia quang học cổng quang điện hay không, đặt đồng hồ MODE cắm cổng Một số kiến thức đọc thêm Con lắc vật lí định nghĩa vật rắn chịu tác dụng trọng lực thực dao động quanh trục nằm ngang không qua khối tâm Ở chương trình trung học phổ thông, người ta xem lắc vật lí vật rắn dao động xung quanh trục nằm ngang cố định không qua trọng tâm vật Chu kỳ T lắc vật lí cho (7.3) I T = 2p mgd Trong đó: m khối lượng vật rắn; d khoảng cách từ trục nằm ngang tới khối tâm I momen quán tính vật rắn trục xét Để xác định gia tốc trọng trường cách xác phải dùng lắc thuận nghịch Kater Đó lắc gồm có hai mũi dao O O2 đối diện qua khối tâm C, không cách khối tâm Hai mũi dao dùng trục mà lắc dao động tác dụng trọng lực Trên có hai vật M1 M2 có hình dạng kích thước giống có khối lượng khác nhau, hình 7.2 Gọi I momen quán tính trục qua khối tâm C, áp dụng công thức (7.3), dao động lắc quanh trục O1, O2 có chu kì là: T1 = 2p I + ma12 mga1 O1 M1 C O2 a1 a2 M2 (7.4) Hình 7.2 Con lắc thuận nghịch Trường THPT Thái Phúc I + ma22 T2 = 2p mga2 (7.5) Thay đổi khoảng cách a1 a2 từ dao đến khối tâm C cách giữ nguyên vị trí dao, thay đổi vị trí khối tâm nhờ di chuyển nặng M M2 Theo công thức (7.4) (7.5) chu kỳ T1 T2 thay đổi Tới lúc đó, ta có: I + ma12 I + ma22 T1 =T2 = 2p = 2p mga1 mga2 Hay I + ma12 I + ma22 I + ma12 - ( I + ma22 ) a1 + a2 T2 = = = = 4p2 mga1 mga2 mg (a1 - a2 ) g Suy g= 4p2l T2 (7.6) Với l khoảng cách hai dao O1 O2, l = a1+a2 Công thức lắc dao động nhỏ (biên độ góc nhỏ 6o) VI BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VÀ GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Trường THPT Thái Phúc Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo nội dung sau: MỤC ĐÍCH ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… TÓM TẮT LÍ THUYẾT Thế lắc đơn ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Con lắc đơn dao động với chu kỳ ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Công thức xác định gia tốc trọng trường nhờ lắc đơn ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… KẾT QUẢ a Khảo sát ảnh hưởng biên độ chu kỳ lắc đơn Bảng m = 50 g, l = 50 cm A A Góc lệch Thời gian n dao động sin a = o cm α (s) l t1 = ± A1 = t2 = ± A2 = t3 = ± A3 = t4 = ± A4 = T (s) T1 = ± T2 = ± T3 = ± T4 = ± Kết luận chu kỳ lắc đơn dao động với biên độ nhỏ ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… b Khảo sát ảnh hưởng khối lượng chu kỳ lắc đơn Bảng l = 50 cm, A = cm Trường THPT Thái Phúc m (g) Thời gian n dao động (s) Chu kì T (s) t1 = ± T1 = ± A1 = t2 = ± T2 = ± A2 = t3 = ± T3 = ± A3 = t4 = ± T4 = ± A4 = Kết luận khối lượng lắc đơn dao động với biên độ nhỏ ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… c Khảo sát ảnh hưởng chiều dài chu kỳ lắc đơn Bảng Chiều dài l Thời gian n dao động Chu kì T T2 T2 (s cm) cm s s s2 l t1 = ± T1 = ± A1 = T12 = ± T12 A2 = t2 = ± T2 = ± T22 = ± A3 = t3 = ± T3 = ± T32 = ± A4 = t4 = ± T4 = ± T4 = ± - Vẽ đồ thị T phụ thuộc l = ± l T22 = ± l T32 = ± l T42 = ± l T T2 l Từ đồ thị, nhận xét ảnh hưởng chiều dài lên chu kỳ lắc đơn ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… - Vẽ đồ thị T2 phụ thuộc l l Trường THPT Thái Phúc Từ đồ thị, nhận xét thấy ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm: (sử dụng bảng để tính) - Giá trị trung bình: g = 4p2l = T2 éD l ( D T ) max ù ú= + - Sai số tuyệt đối: D g » g ê êl ú T ê ú ë û - Kết phép đo: g = g ±D g = ± m / s TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI Câu Chu kỳ dao động lắc đơn có phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm không? Làm cách để phát điều thí nghiệm? ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Câu Dùng lắc dài hay ngắn cho kết xác xác định gia tốc rơi tự g nơi làm thí nghiệm? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Trường THPT Thái Phúc ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Bài thực hành số KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP Trường THPT Thái Phúc I MỤC ĐÍCH Thông qua thực hành, học sinh xác định thông số đặc trưng cho đoạn mạch xoay chiều có linh kiện: điện trở, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp Đồng thời học sinh biết thực mạch cộng hưởng điện, tượng ứng dụng nhiều kĩ thuật II CƠ SỞ LÍ THUYẾT Các thông số mạch điện xoay chiều có RLC mắc nối tiếp b a R c b a c R L, r L d C Uad, 6V, 50Hz Uac, 6V, 50Hz Mắc linh kiện theo sơ đồ trên, với hai trường hợp tụ điện C có tụ điện C Dùng đồng hồ vôn đo điện áp mạch điện thứ với vị trí sau: U ab, Ubc, Uac Vẽ giản đồ Frenen với véc tơ tương ứng điện áp Uab, Ubc, Uac Uab =I.R Ubc =I.Zbc Uac = I.Zac Đoạn bh mô tả điện áp điện trở cuộn dây, tức U bh = I.r Mà điện trở R điện trở r mắc nối tiếp nhau, nên ta có: c IZac a IωL IZbc IR b h U ab ab I R R bh = = = Þ r=R U bh bh I r r ab Tương tự, ta có: U ab U R ch ch = Þ L = R ch = R =R U ch wL U ab w ab.2p f ab3,14 Ta dùng thước đo độ dài đoạn thẳng giản đồ Frenen để xác định đại lượng r L sơ đồ mạch tụ điện Đối với mạch có đủ phần tử R, L C, ta cần xác định đại lượng L, r, C công suất tiêu thụ P Trong trường hợp cần đo điện áp U ab, Ubc, Uac, Uad lập giản đồ Frenen c hình sau: I.Zac ϕ b R h I/ωC mạch c b a I.r I.R a IωL I.Zbc L d C Uad, 6V, 50Hz Các véc tơ ab, bc, ac, ad có độ lớn dtương ứng với điện áp U ab, Ubc, Uac, Uad đo Ta có: Trường THPT Thái Phúc bh ab U R ch ch = Þ L = R ch = R =R wL U ab w ab.2p f ab3,14 r =R U ab U ch Z cd = cd ab =R Þ C= wC ab cd R.3,14 Xác định độ lệch pha cường độ dòng điện I với điện áp U ab, Ubc, Uac, Uad thước đo góc véc tơ giản đồ frenen Công suất P = UadIcosϕ, với I = Uab/R Công suất toả nhiệt P' = (R+r).I2 Hiện tượng cộng hưởng: (tham khảo) Nếu giữ nguyên điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch thay đổi tần số ω cho wL - = , có tượng cộng hưởng, tổng trở mạch đạt giá trị cực tiểu, tức wC Zch = Zmin = R Cường độ hiệu dụng dòng điện đoạn mạch đạt cực đại I max = U R Các điện áp tức thời hai đầu tụ cuộn cảm ngược pha nhau, nên triệt tiêu nhau, điện áp hai đầu R hai đầu đoạn mạch Cường độ dòng điện biến đổi đồng pha với điện áp hai đầu đoạn mạch III DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM - Hộp dụng cụ gồm bảng lắp ráp mạch điện linh kiện: cuộn dây, tụ điện, điện trở dây nối - Bộ nguồn xoay chiều - Máy phát tần số - Đồng hồ đo điện đa số DT9205A b a c IV TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Xác định thông số mạch điện R L, r Uac, 6V, 50Hz - Cắm linh kiện lên bảng lắp ráp theo sơ đồ lí thuyết, mạch có hai phần tử: Cuộn dây điện trở - Nối dây nguồn cung cấp điện xoay chiều 6V, 50Hz cho mạch điện - Dùng đồng hồ vôn đo điện áp chốt linh kiện điền vào bảng sau Trường THPT Thái Phúc Uab (3 lần đo) Ubc(3 lần đo) R1 = 10Ω R2 = 680Ω Tương tự cho trường hợp có thêm tụ điện C c b a R L Uac(3 lần đo) d C Uad, 6V, 50Hz Đo điện áp điền vào bảng sau Uab(3 lần Ubc(3 lần đo) R = 10Ω đo) C1 = 1.5µF C1 = 2.2µF C1 = 4.7µF Ucd(3 lần đo) Uac(3 lần đo) Uad(3 lần đo) Khảo sát tượng cộng hưởng (tham khảo) - Nối linh kiện theo mạch sau 10Ω L 20µF A 3V~, 10 - 500Hz - Chọn thang ampe mức 200mA - Dùng máy phát tần số, chọn mức điện áp khoảng 3V, tần số điều khiển khoảng 10Hz đến 500Hz - Điều chỉnh tần số từ 10Hz trở lên, để tìm giá trị cực đại dòng điện, tức dòng cộng hưởng (dòng tăng dần sau giảm dần) - Khi đạt dòng cực đại, dùng đồng hồ để đo điện áp hai đầu linh kiện hai đầu đoạn mạch - Xác định tổng trở điện trở cuộn dây, nghiệm lại biểu thức U = I max.R R=10Ω, L Imax U f C=20µF C=40µF C=10µF 10 UR UL UC Trường THPT Thái Phúc THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo nội dung sau: I MỤC ĐÍCH 30 Trường THPT Thái Phúc II TÓM TẮT LÍ THUYẾT Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn Hình vẽ 31 Trường THPT Thái Phúc 32 Trường THPT Thái Phúc Công thức tính 33 Trường THPT Thái Phúc 34 Trường THPT Thái Phúc III KẾT QUẢ Bảng 1: Xác định bước sóng ánh sáng laze -Khoảng cách hai khe: -Độ xác thước mm: -Số khoảng vân đánh dấu: Lần thí nghiệm D (mm) a=………… ± ……….(mm) D =………………… (mm) n = ……………………… l i = (mm) L (mm) l = ia (mm) D Trung bình Tính l , D l dùng công thức: l +l +l = l - l D l = max = l = l ±D l = ± l = (dùng quy tắc làm tròn số liệu) * Nhận xét 35 Trường THPT Thái Phúc 36 Trường THPT Thái Phúc IV TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI 37 Trường THPT Thái Phúc 38 Trường THPT Thái Phúc 39 Trường THPT Thái Phúc 40 Trường THPT Thái Phúc 41 Trường THPT Thái Phúc 42 Trường THPT Thái Phúc 43 Trường THPT Thái Phúc Lưu ý: Học sinh phải trả lời câu hỏi mở rộng không trực tiếp làm thí nghiệm theo phương án 44 [...]... sỏng n sc c xỏc nh theo cụng thc l = Hỡnh 1a ia D Hỡnh 1b S thớ nghim giao thoa khe Y-õng (H.1a); H võn giao thoa trờn mn (H 1b) - Vỡ ỏnh sỏng trng l tp hp ca vụ s ỏnh sỏng n sc khỏc nhau v khong võn ph thuc vo bc súng ỏnh sỏng, nờn khi hai chựm ỏnh sỏng trng giao nhau, ta s quan sỏt thy trờn mn cú nhiu h võn giao thoa ca cỏc súng ỏnh sỏng n sc v chỳng khụng trựng khớt nhau 26 Trng THPT Thỏi Phỳc III... súng ỏnh sỏng laze Ln thớ nghim D (mm) l i = (mm) 5 l (mm) l = ia (mm) D 1 2 3 Tớnh l , D l dựng cỏc cụng thc: l +l 2 +K +l l = 1 N N N ; Dl = ồ lk- l k , trong ú ch s k biu din ln o th k, N l s ln o (ly N N = 3) l = l D l - a ra nhn xột 2) Phn c thờm: phng ỏn 2: S dng kớnh giao thoa l mt h ng trc, ngun ỏnh sỏng trng (THAM KHO KHễNG LM) 27 Trng THPT Thỏi Phỳc Hỡnh 3: S kớnh giao thoa 2.1 Dng c thớ... vo bng s liu 2 Bc 2 Xỏc nh bc súng ca ỏnh sỏng xanh - Lp li cỏc bc thớ nghim trờn vi kớnh lc sc mu xanh - Cỏc s liu thớ nghim xỏc nh bc súng ca ỏnh sỏng v bc súng ca ỏnh sỏng xanh u a vo bng s liu 2 Ly a = 0,250mm 0,005mm; i = 0,100mm 0,005mm Bng 2: S liu thớ nghim dựng kớnh giao thoa l mt h ng trc Ln thớ nghim D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D (mm) DD (mm) ng 28 l = ia D (mm) Dl (mm) l = l D l (mm) Trng... nhỡn trc tip vo ốn laze vỡ d hng mt - H võn giao thoa c quan sỏt trc tip trờn mn hỡnh m khụng cn phi quan sỏt qua th kớnh 2 Chỳ ý dựng kớnh giao thoa l mt h ng trc, ngun ỏnh sỏng trng: (i vi phn c thờm thuc phng ỏn 2) ốn v ng L1 c gn khớt ng trc trong ng nh hng L 3 sao cho dõy túc búng ốn nm song song vi cỏc khe thnh ng L3 cú khe L nm trc a trũn (2) lp kớnh lc sc v cú vch ỏnh du v trớ K ca hai khe... lm thớ nghim, ng nh hng L 3 cn c gi c nh, iu chnh ng L2 sao cho cỏc vch chia ca thc trờn mn (4) cú phng thng ng (mt phng ca mn (4) song song vi mt phng ca hai khe S1, S2) - Sai s ca kt qu thớ nghim ph thuc rt nhiu vo k nng thớ nghim, vo th lc khi quan sỏt võn giao thoa Hóy iu chnh sao cho h võn to v rừ ti khi im gia ca tt c cỏc võn sỏng hoc tt c cỏc võn ti trựng vi cỏc vch chia trờn thc Khi ú khong