BÁO CÁO THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM  Khảo sát chuyển động tịnh tiến - quay của hệ vật.. Về nguyên tắc trong bài thí nghiệm số 2 về đo momen quán tính, ta có thể đo momen quán tính của vật có đối xứng t

Trang 1

1

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1

THỂ TÍCH

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 Biết sử dụng thước kẹp và thước panme tìm thể tích của vật có dạng đối xứng

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1 Xác định thể tích vòng đồng có dạng hình trụ rỗng

- Độ chính xác của thước kẹp: 0,02 mm □ hoặc 0,05 mm □ (đánh dấu x vào ô vuông)

BẢNG 1

Lần đo

Đường kính ngoài

Sai số tuyệt đối

Đường kính trong

Sai số tuyệt đối Chiều cao

D (mm) ∆D (mm) d (mm) ∆d (mm) h (mm) ∆h (mm)

1

2

3

4

5

Giá trị

trung bình

D̅ ∆D̅̅̅̅ d̅ ∆d̅̅̅̅ h̅ ∆h̅̅̅̅

- Sai số đường kính ngoài: ∆D = ∆D̅̅̅̅ + ∆DDC = ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

- Sai số đường kính trong: ∆d = ∆d̅̅̅̅ + ∆dDC = ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

- Sai số chiều cao: ∆h = ∆h̅̅̅̅ + ∆hDC = ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

- Giá trị trung bình của thể tích vòng đồng:

V

̅ = π

4(D̅2− d̅2)h̅

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm3)

- Sai số tương đối:

Trang 2

2

δV = ∆V

V

̅ =

∆π

π + 2

D̅∆D + d̅∆d

D̅2− d̅2 +∆h

h̅

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ (%)

- Sai số phép đo:

∆V = δV × V̅

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm3)

- Kết quả đo được:

V = V̅ ± ∆V = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm3)

2 Xác định thể tích của viên bi có dạng khối cầu

- Độ chính xác của thước panme: 0,01 mm

BẢNG 2

Lần đo

Đường kính viên bi

D (mm) ∆D (mm)

1

2

3

4

5

Giá trị

trung bình

D̅ ∆D̅̅̅̅

- Sai số đo đường kính ngoài: ∆D = ∆D̅̅̅̅ + ∆DDC = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

- Giá trị trung bình của thể tích viên bi:

V

̅ = π

6D̅3 = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm3)

Trang 3

3

δV = ∆V

V

̅ =

∆π

π + 3

∆D

D̅ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ (%)

∆V = δV × V̅ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm3)

V = V̅ ± ∆V = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm3)

Trang 4

4

MOMEN QUÁN TÍNH

 Khảo sát chuyển động tịnh tiến - quay của hệ vật

 Đo momen quán tính của bánh xe có dạng một đĩa tròn đồng chất có trục quay đi qua khối tâm và vuông góc với mặt phẳng của đĩa

 Đo lực ma sát ở ổ trục

BẢNG SỐ LIỆU

- Khối lượng quả nặng: m = 234 ± 1 (g)

- Độ chính xác của thước kẹp: 0,02 mm  hoặc 0,05 mm  (đánh dấu x vào ô)

- Độ chính xác của đồng hồ đo thời gian: ∆tDC = 0,01 (s)  hoặc 0,001 (s) 

- Độ chính xác của thước milimet: 1 mm

- Gia tốc rơi tự do: g = 9,80 ± 0,05 (m/s2)

- Độ cao ban đầu: h1 = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ± 1 (mm)

Lần đo

Đường kính trục quay

Thời gian rơi của vật nặng

Độ cao vật nặng

đi lên

d (mm) ∆d (mm) t (s) ∆t (s) h2 (mm) ∆h2 (mm)

1

2

3

4

5

Giá trị

trung

bình

Trang 5

5

- Sai số đo đường kính: ∆d = ∆d̅̅̅̅ + ∆dDC = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

- Sai số đo thời gian: ∆t = ∆t̅ + ∆tDC = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (s)

- Sai số đo độ cao vật đi lên: ∆h2 = ∆h̅̅̅̅2+ ∆h2DC = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

1 Lực ma sát ở hai ổ trục

- Giá trị trung bình của lực ma sát:

fms

̅̅̅̅ = m̅ g̅h̅̅̅ − h1 ̅̅̅2

h1

̅̅̅ + h̅̅̅ 2

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (N)

δfms =∆fms

fms

̅̅̅̅ =

∆m

m̅ +

∆g g̅ +

2(h̅̅̅∆h1 2+ h̅̅̅∆h2 1)

h1

̅̅̅2 − h̅̅̅22

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (%)

∆fms = δfms × f̅̅̅̅ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (N) ms

fms = f̅̅̅̅ ± ∆fms ms = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (N)

2 Momen quán tính của bánh xe

- Giá trị trung bình của momen quán tính:

I̅ = m̅ g̅

4

h2

̅̅̅

h1

̅̅̅(h̅̅̅ + h1 ̅̅̅)2 d̅2t̅2

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (kg m2)

δI = ∆I

I̅ =

∆m

m̅ +

∆g g̅ +

1

h1

̅̅̅ + h̅̅̅ [2

2h̅̅̅ + h1 ̅̅̅2

h1

̅̅̅ ∆h1+h̅̅̅1

h2

̅̅̅ ∆h2] + 2 [∆d

d̅ +

∆t t̅ ]

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (%)

Trang 6

6

∆I = δI × I̅ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (kg m2)

I = I̅ ± ∆I = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (kg m2)

III CÂU HỎI

1 Hãy thiết lập biểu thức tính momen quán tính của đĩa+trục quay trong trường hợp bỏ qua ma sát ở trục quay? Việc có hay không có ma sát có ảnh hưởng đến kết quả đo momen quán tính hay không?

2 Về nguyên tắc trong bài thí nghiệm số 2 về đo momen quán tính, ta có thể đo momen quán tính của vật có đối xứng trục (như hình trụ, hình chữ nhật ) được hay không? Có thể đo momen quán tính của vật có hình dạng bất kì được hay không?

3 Tại sao khi làm bài thí nghiệm này không được quấn các vòng dây chồng lên nhau? Tại sao cần phải giữ vật nặng đứng yên trước khi thả rơi?

4 Trong bài thí nghiệm đo momen quán tính, cơ năng của hệ gồm những dạng năng lượng nào? Có bảo toàn không? Vì sao? Tại sao vật nặng không thể lên đến độ cao như lúc bắt đầu thả rơi?

Trang 7

7

LỰC CẢN PHỤ THUỘC VẬN TỐC - LỰC NHỚT

 Tìm hiểu chuyển động của vật khi chịu tác dụng của lực cản phụ thuộc vào vận tốc

 Đo hệ số nhớt của chất lỏng

BẢNG 1

- Đường kính trong của ống trụ: D = 34,50 ± 0,02 (mm)

- Khối lượng riêng của bi thép: ρ1 = 9460 ± 10 (kg/m3)

- Khối lượng riêng của dầu: ρ = 837 ± 1 (kg/m3)

- Độ chính xác của thước panme: 0,01 mm

- Độ chính xác của đồng hồ đo thời gian: ∆tDC = 0,001 (s)

- Gia tốc rơi tự do: g = 9,80 ± 0,05 (m/s2)

- Khoảng cách giữa hai cảm biến: L = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ± 1 (mm)

Lần đo

Đường kính viên bi

Thời gian viên

bi rơi giữa hai cảm biến

1

2

3

4

5

6

7

8

Trang 8

8

9

10

Giá trị

trung bình

- Sai số đo đường kính: ∆d = ∆d̅̅̅̅ + ∆dDC = ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

- Sai số đo thời gian: ∆t = ∆t̅ + ∆tDC = ⋯ ⋯ ⋯ (s)

Tính hệ số nhớt

- Giá trị trung bình của hệ số nhớt:

η̅ = 1 18

(ρ̅̅̅ − ρ̅)d̅1 2g̅t̅

L̅ [1 + 2,4Dd̅̅]

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (Pa s)

δη = ∆η

η̅ =

∆ρ1+ Δρ

ρ1

̅̅̅ − ρ̅ +

∆g g̅ +

∆L L̅ +

∆t t̅ +

1 D

̅ + 2,4d̅[(2D̅ + 2,4d̅)

∆d d̅ + 2,4d̅

∆D

D̅ ]

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯

= ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (%)

∆η = δη × η̅ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (Pa s)

η = η̅ ± ∆η = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (Pa s) III CÂU HỎI

1 Trong bài đo hệ số nhớt dùng bi thủy tinh thay cho bi thép có được hay không?

2 Sao không đặt cảm biến ở gần bề mặt chất lỏng?

3 Sao không dùng chất lỏng nào khác, ví dụ như nước, để đo hệ số nhớt?

Trang 9

9

BA ĐỊNH LUẬT NEWTON VỀ CHUYỂN ĐỘNG

 Khảo sát các quá trình động lực học của xe trên đệm khí

 Khẳng định lại ba định luật Newton về chuyển động

1 Định luật Newton thứ nhất

BẢNG 1

- Bề rộng của thanh chữ I: ∆x = 1 (cm)

- Khi tính vận tốc lấy chính xác ít nhất là 2 (hai) chữ số thập phân!

Lần đo

Thời gian

xe qua cổng

1

Vận tốc xe khi qua cổng 1

Thời gian xe qua cổng 2

Vận tốc xe khi qua cổng 2

Độ lệch tỉ đối của vận tốc

∆t1 (s) v1 (cm/s) ∆t2 (s) v2 (cm/s) δ = |v2 −v1|

v1 (%)

1

2

3

4

5

Nhận xét kết quả: định luật Newton thứ nhất được nghiệm đúng với sai lệch tỉ đối của vận tốc lớn nhất trong 5 lần đo là %

2 Định luật Newton thứ hai

BẢNG 2: Bắt buộc phải ghi rõ các phần bên dưới:

- Bề rộng thanh chắn: ∆x = … … … (cm)

- Khối lượng cốc: M = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10−3kg) = hằng số)

Trang 10

10

- Trọng lực tác dụng lên cốc: P = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10−3 N) = hằng số)

- Khối lượng của hệ: Mhệ = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10−3kg) = hằng số)

- Khoảng cách giữa hai cảm biến: s = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (mm)

Lần

đo

Thời gian

xe đi từ

cổng 1 đến

cổng 2

Gia tốc thực nghiệm Gia tốc theo định

luật 2 Newton

Độ lệch tỉ đối của gia tốc

t (s) a = 2s

t 2 (m/s2) aN = P

Mhệ (m/s2) δ = |a − aN|

aN (%)

1

2

3

4

5

Nhận xét kết quả: định luật Newton thứ hai được nghiệm đúng với sai lệch tỉ đối lớn nhất của gia tốc trong 5 lần đo là %

3 Định luật Newton thứ ba

BẢNG 3A

- Bề rộng thanh chắn chữ U: ∆x = … … … (cm)

Lần đo

Khối lượng

xe 1

Khối lượng xe 2

Thời gian

xe 1 qua cổng 1

Thời gian

xe 2 qua cổng 2

Tỉ số khối lượng/thời gian của xe 1

Tỉ số khối lượng/thời gian của xe 2

m1 (g) m2 (g) ∆t1 (s) ∆t2 (s) X1 = m1/∆t1 X2 = m2/∆t2

1

2

3

Trang 11

11

BẢNG 3B

Lần đo

Độ lệch tỉ đối

δ = |X1− X2|

X1 (%)

1

2

3

Nhận xét kết quả: định luật Newton thứ ba được nghiệm đúng với sai lệch tỉ đối lớn nhất trong 3 lần đo là %

Trang 12

12

ĐỘNG LƯỢNG

 Khảo sát quá trình va chạm hoàn toàn đàn hồi và hoàn toàn không đàn hồi của hai

xe trên đệm khí

 Kiểm tra sự bảo toàn động lượng trong quá trình va chạm

1) Khảo sát quá trình va chạm hoàn toàn đàn hồi

BẢNG 1A: Bắt buộc ghi rõ các số liệu ở dưới:

- Khối lượng xe 1: m1 = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10 −3 kg).

- Khối lượng xe 2: m2 = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10 −3 kg).

- Độ rộng của tấm chắn chữ U: ∆x = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10 −3 m)

Lần

đo

Trước va chạm (𝐯 𝟐= 𝟎) Sau va chạm

Thời

gian xe 1

qua cổng

Vận tốc

xe 1

Động lượng của hệ

Thời gian xe 1 qua cổng

Vận tốc

xe 1

Thời gian

xe 2 qua cổng

Vận tốc

xe 2 Động lượng của hệ

∆t 1 (s) v 1 (m/s) P = m1v1

(10 −3 kg m/s) ∆t1

′ (s) v 1 ′ (m/s) ∆t 2′ (s) v 2 ′ (m/s) P

′ = m1v1′ + m2v2′ (10 −3 kg m/s)

1

2

3

4

5

Trang 13

13

BẢNG 1B

Lần đo

Độ lệch tỉ đối của động lượng

δ = |P′P−P| (%)

1

2

3

4

5

Nhận xét: trong quá trình va chạm đàn hồi giữa hai vật, động lượng của hệ trước và sau

va chạm sai khác nhau với độ lệch tỉ đối lớn nhất là (%)

2) Khảo sát quá trình va chạm hoàn toàn không đàn hồi

BẢNG 2

- Khối lượng xe 1: m1 = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10 −3 kg).

- Khối lượng xe 1: m2 = ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (10 −3 kg).

- Độ rộng của tấm chắn chữ U: ∆x = ⋯ ⋯ ⋯ (10 −3 m)

Lần

đo

Trước va chạm (𝐯𝟐= 𝟎) Sau va chạm

Độ lệch tỉ đối của động lượng Thời gian

xe 1 qua

cổng

Vận tốc xe

1 Động lượng của hệ

Thời gian hai xe qua cổng

Vận tốc chung của hai xe

Động lượng của

hệ

∆t 1 (s) v 1 (m/s) P = m1v1

(10 −3 kg m/s) ∆t′ (s) v′ (m/s)

P ′ = (m 1 + m 2 )v′

(10 −3 kg m/s)

δ =|P′P−P| (%)

Trang 14

14

1

2

3

4

5

Nhận xét: trong quá trình va chạm đàn hồi giữa hai vật động lượng của hệ trước và sau

va chạm sai khác nhau với độ lệch tỉ đối lớn nhất là (%)

III CÂU HỎI

1) Khi nào động lượng của hệ được bảo toàn? Nếu trong quá trình làm thí nghiệm, động lượng của hệ được bảo toàn thì ta có thể kết luận ngoại lực tác dụng lên

hệ bằng không hay không?

2) Nếu cho máng trượt nằm nghiêng thì trong quá trình va chạm động lượng của

hệ có bảo toàn hay không?

3) Trong va chạm đàn hồi, tổng độ lớn động lượng của các vật trước va chạm và sau va chạm có bằng nhau hay không? Trong va chạm hoàn toàn không đàn hồi thì sao?

4) Nếu không dùng lò xo mà để cho hai xe va chạm trực diện với nhau thì va chạm của chúng có còn là va chạm đàn hồi nữa không?

5) Nếu chỉ dùng một lò xo thay vì hai lò xo thì va chạm giữa hai xe có phải là va chạm đàn hồi không?

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	674,45 KB