Bài 13. Thực hành: Xác định chu kì dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường

Bài 13. Thực hành: Xác định chu kì dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường tài liệu, giáo án...

Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN HOẶC CON LẮC LÒ XO VÀ GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Giáo viên: Trần Viết Thắng Trường THPT Chu Văn An Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi số II Mục đích thí nghiệm Kho sát nh hởng biên độ , khối lợng m qu nặng độ dài l dây treo chu kỡ dao động T lắc đơn Xác định gia tốc trọng trờng g lắc đơn theo công thức : l (1) g= T Khảo s¸t ảnh hëng cđa khèi lợng m qu nặng độ cứng k lò xo chu kỡ dao động T lắc lò xo Kiểm chứng thực nghiệm ®èi víi c«ng thøc m tÝnh chu kì T cđaTcon (2) : = 2lắc lò xo k Ghi chỳ: HS làm thực hành, báo cáo kết thực hành trả lời nhanh câu hỏi trắc nghiệm theo mẫu báo cáo TH số 1-Lớp 12 NC ( kèm theo Giáo án này) Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè 11 10 H×nh Bé thiÕt bị thí nghiệm Khảo sát dao động lắc đơn Bài cụ 13 thí - Thí nghiệm thực hµnh – Dơng nghiƯm: sè cã ngang treo Giá đỡ nhôm, Bài cao 60cm, lắc Đế ba chân sắt, có hệ vít chỉnh cân Thớc thẳng dài 600 mm gắn giá đỡ Dây sợi tổng hợp, mảnh, không dÃn, dài 50 cm Bộ viên bi thép khối lợng khác nhau, có móc treo Ròng rọc nha, ®êng kÝnh D cm, cã khung ®ì trơc quay Thanh ke nhôm, dài 10 cm Bộ lò xo xoắn có độ cứng khác Bộ nặng loại 50 g, lồng trụ có lỗ treo đầu B cng hng gồm lắc đơn lắc ch, treo cú trc quay 10 Đng hồ đo thêi gian hiƯn sè, cã hai thang ®o 9,999 s 99,99 s 11 Cổng quang điện hồng ngoại, có trụ thép dài 10 Phần I Khảo sát dao động lắc a) mặt trớc b) mặt sau Hình Bộ thiết bị thí nghiệm Khảo sát dao động lắc đơn Hình Đồng hồ ®o thêi gian hiƯn sè Bµi 13 - ThÝ I Tiến hành thí nghiệm nghiệm thực hành Khảo sát ảnh hởngBài số biên1độ chu kì dao động T lắc đơn a) Nối cổng quang điện với ổ cắm A mặt sau đồng hồ đo thời gian số (Hình 3) Gạt núm chọn thang đo sang vi trí 9,999s Vặn núm chuyển mạch MODE sang vị trí T để đo chu kì dao động lắc Cắm phích lấy ®iƯn cđa ®ång hå ®o thêi gian vµo ngn ®iƯn ~ 220V Bấm công-tắc K mặt sau để chữ số hiển thị cửa sổ Thời gian b) Treo viên bi có khối lợng m1 vào đầu dới sợi dây mảnh, dài không dÃn Vặn vít đế ba chân, điều chỉnh cho giá đỡ cân thẳng đứng Đặt ke áp sát cạnh giá đỡ vị trí (thấp đáy viên bi) ứng với độ dài L thớc milimét Quay ròng rọc để thả dần sợi dây đáy viên bi vừa tiếp xúc với cạnh ngang ke Nếu gọi r Bàichỉnh 13 - dây Thítreo nghiệm hành c) iều lắc thực đơn khối lợngm1 dài Bài số l1 =500 mm Dịch chuyển cổng quang điện cho cửa sổ nằm ngang vị trí tâm bi, cách tâm a1 30 mm Kéo viên bi đến vị trí đối diƯn cưa sỉ cđa cỉng quang ®iƯn, råi th? cho lắc đơn dao động a1 30 , tan α = = = , 06 không vận tốc đầu Khi biên độ gúc b»ng α víi 1 l1 500 Sau 2÷ dao động, bấm nút RESET mặt đồng hồ ®o thêi gian hiƯn sè ®Ĩ tiÕn hµnh ®o tõng chu kì đao T khối đơn lần d) Giđộng nguyên lợng lắc m1 độ Thực dài l1hiện = 500 mmphép đolắc này.đơn Ghi giá trị chuyển T lần đo vàođến bảngvị Dịch cổng quang điện trí cho cửa sổ nằm ngang với vị trí tâm viên bi, cách tâm kho?ng a2 50 mm ứng với biên độ với , Thực lần phép đo chu kì dao động T lắc đơn Ghi giá trị T lần đo vào bảng Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi số Khảo sát ảnh hởng khối lợng m chu kì dao động T lắc đơn Giữ nguyên độ dài l1 = 500 mm biên độ Thay viên bi khối lợng m1 viên bi khối lợng m2 Thực lần phép đo chu kì T Ghi giá trị T lần đo vào bảng Khảo sát ảnh hởng độ dài l chu kì dao động T lắc đơn Giữ nguyên viên bi khối lợng m2 biên độ Điều chỉnh dây treo để lắc có độ dài l2 = 400 mm Thực lần phép đo chu kì T Ghi giá trị T lần đo vào bảng Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Bài số Bảng Con B K.lợng lắc độ m đơn m1 m1 m2 α2 α2 m2 α2 Chu kì dao động T ộ dài l (mm) T1 T2 T3 T (∆T)max l1 = 500 l1 = 500 l1 = 500 l2 = 400 III KÕt thÝ nghiÖm T1 + T + T Tính giá trị trung bình cđa chu kì dao : T = ®éng xác định sai số tuyệt đối cực đại (T)max chu kì dao động lắc đơn bảng Bài 13 - Thí nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè Căn cø giá trị T v (T)max tìm đợc Bảng 1, h·y cho ®é biÕtα: cã ảnh hëng ®Õn chu kỳ dao động T a) Biên lắc đơn không ? b) Khối lợng m cã ảnh hëng ®Õn chu kú dao ®éng T cđa lắc đơn không ? c) ộ dài l có nh hởng đến chu kỳ dao động T lắc đơn không ? d) Tính tỉ số sau lắc đơn số số Bng T   l    = =  3 T   l    = =  4 So s¸nh hai tØ sè trên, từ rút nhận xét phụ thuộc chu kỡ dao động T lắc đơn vào độ dài l Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Bài số Xác định gia tốc trọng trờng g lắc đơn sè theo c«ng thøc : 4π l (1) = g =: - Giá trị trung bỡnh (m/s2) T - Sai sè tut ®èi : (∆T ) max   ∆l ∆g ≈ g  +  T l  = ………(m/s2) = ……… g=g - Kết phép đo : g(m/s2) Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Xác định độ cứng Bàicủa số ần lò II Khảo sát động lắc lò xo xo (dùng tạodao lắc lò xo) a) Treo lò xo A vào ngang giá đỡ Vặn vít đế ba chân để điều chỉnh cho giá đỡ cân thẳng đứng Móc treo mang nặng m0 = 50g vào đầu dới lò xo A Đặt ke áp sát cạnh giá đỡ dịch chuyển ke cho tíi c¹nh ngang cđa nã tiÕp xóc với đáy nặng m0 Thực lần phép đo Đọc ghi vị trí l0 đáy nặng m0 thớc milimét Bộ thiết bị thí nghiệm Khảo sát dao động lắc lò Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – b) Lång thêm nặng Bài m số0 ầnvào II Khảo sát dao treo,động móc lắc lò xo với đầu dới lò xo A để tổng khối lợng nặng m = 150 g Thực lần phép đo Ghi vị trí tơng ứng l đáy nặng m lần đo vào Bảng c) Làm lại thí nghiệm với lò xo B Ghi vị trí l0 đáy nặng m0 vị trí l đáy nặng m lần đo vào Bảng d) Bộ thiết bị thí mg k = lò xo A B đợc ộ cøng cđa hai nghiƯm l − l0 tÝnh theo c«ng thức : Khảo sát dao động lắc lò Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè Bng Lần đo (với m = 150 g) Lß xo A l0 Lß xo B l l0 l Trung bình Đé cøng l = l = l = kA= (N/m) l = kB= (N/m) Bài sát 13 ¶nh - ThÝ nghiƯm Kh¶o hëng cđa ®é thùc cứng khành lò xo Bài số chu kì dao động T a) Treo lò xo A mang nặng m = 150 g vào giá đỡ Dịch chuyển cổng quang điện đến vị trí cho cửa sổ nằm sát đáy nặng m dọc theo phơng đứng Kéo nặng m thẳng đứng xuống phía dới để lò xo A dÃn dài thêm khoảng 10 mm, buông tay thả cho lắc lò xo dao động không vận tốc đầu Khi biên độ dao động lắc lò xo a1 10 mm Sau 2ữ dao động, bấm nút RESET mặt đồng hồ đo thời gian số để tiến hành đo chu kì đao động T lắc lò xo Thực lần phép đo Ghi giá trị T lần đo vào Bảng c) Làm lại thí nghiệm với lò xo B mang nặng có khối lợng m = 150 g Thực lần phép đo chu kì T lắc Ghi giá trị T Bài 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè Khảo sát ảnh hởng khối lợng m nặng chu kì dao động T Treo lò xo A mang nặng có khối lợng m = 100 g vào giá đỡ Thực lần phép đo chu kì đao động T lắc lò xo Ghi giá trị T lần đo vào bảng Bng Con lắc lò xo ộ Khối lợng cứng m (g) k (N/m) kA = … m = 150 kB = … m = 150 kB = … m = 100 Chu kì dao ®éng T T1 T2 T3 T (∆T)max Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè III KÕt thÝ nghiÖm T1 + T2 + T3 Tính giá trị trung bỡnh chu kỡ dao T = động : xác định sai số tuyệt đối cực đại (T)max chu kì dao động lắc lò xo bảng Tính tỉ số sau lắc lò xo số 1, 2, bảng : (T k ) A (T k ) B = = = = T  m    = =  2 T  m    = =  3 Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bµi sè III Kết qu thí nghiệm So sánh cặp tỉ số sau : ( ) ( ) T    T 2     vµ vµ T kA T kB ;  m  m    3 …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………………………………… Tõ ®ã rót nhËn xÐt vỊ sù phơ thc cđa chu kì dao ®éng T lắc lò xo vào độ cứng k lò xo khối lợng m qu nặng tạo thành lắc Kết luận : Chu kỡ dao động T lắc lò xo tỉ lệ nghịch với lò xo tỉ lệ thuận với qu nặng tạo thành lắc T~ m Kết qu phù hợp với lí thuyết : k Bµi 13 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh – Bài số Kiểm chứng thực nghiệm công thức tính chu kỡ T lắc lò xo : a) Cn vào giá trị độ cứng k khối lợng m ghi bng lắc lò xo tuỳ ý chọn, ví dụ chọn lắc lò xo số chẳng hạn, tính chu kỡ dao= động T theo c«ng thøc lÝ thuyÕt (2) ……………………………… ….= … m T = π ………… (s) k b) So s¸nh giá trị chu kỡ dao động T lắc lò xo tÝnh theo c«ng thøc lÝ thut (2) T víi giá trị trung bỡnh chu kì dao động lắc lò xo (T ) max đo đợc thí nghiệm giới hạn sai số Từ ®ã nhËn xÐt xem ghi bảng c«ng thức lí thuyết (2) tính chu kì dao động lắc lò xo có phù hợp với kết ®o b»ng thùc nghiƯm kh«ng? ……………………………………………………………  ... treo chu kỡ dao động T lắc đơn Xác định gia tốc trọng trờng g lắc đơn theo công thức : l (1) g= T Kho sát nh hởng khối lợng m qu nặng độ cứng k lò xo ®èi víi chu kì dao ®éng T cđa lắc lò xo Kiểm... g=g - Kết phép đo : g(m/s2) Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Xác định độ cứng Bàicủa số ần lò II Khảo sát động lắc lò xo xo (dùng tạodao lắc lò xo) a) Treo lò xo A vào ngang giá đỡ Vặn vít đế ba... cđa chu kì dao ®éng T cđa lắc lò xo vào độ cứng k lò xo khối lợng m qu nặng tạo thành lắc Kết luận : Chu kỡ dao động T lắc lò xo tỉ lệ nghịch với lò xo tỉ lệ thuận với qu nặng tạo thành lắc