Biết dùng phương pháp thực nghiệm để xác định: - Chu kì dao động T của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động nhỏ, không phụ thuộc khối lượng, chỉ phụ thuộc vào chi
Trang 1THỰC HÀNH KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC
ĐƠN
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí
Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào một thuyết hay một định luật để biết để suy ra định luật mới rồi dùng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nó
Phương pháp thực nghiệm: Dùng một hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng có liên quan nhằm tìm ra định luật mới Biết dùng phương pháp thực nghiệm để xác định:
- Chu kì dao động T của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động nhỏ, không phụ thuộc khối lượng, chỉ phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự do của nơi làm thí nghiệm
- Tìm ra bằng thí nghiệm T a l , với hệ số a 2, kết hợp với nhận xét tỉ số
g
với g = 9,8 m/s2, từ đó nghiệm lại công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn Ứng dụng kết quả đo a để xác định gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm
2 Kĩ năng
- Lựa chọn được các độ dài l của con lắc và cách đo đúng để xác định l với sai số
nhỏ nhất cho phép
- Lựa chọn được các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí số lần dao động toàn phần cần thực hiện để xác định chu kì của con lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2% đến 4%
- Kĩ năng thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm: Lập bảng ghi kết quả đo kèm sai
số Xử lí số liệu bằng cách lập các tỉ số cần thiết và bằng cách vẽ đồ thị để xác định
Trang 2giá trị của a, từ đó suy ra công thức thực nghiệm về chu kì dao động của con lắc đơn, kiểm chứng công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g tại nơi làm thí nghiệm
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên
- Nhắc HS chuẩn bị bài theo các nội dung ở phần báo cáo thực hành trong Sgk
- Chọn bộ 3 quả cân có móc treo 50 g
- Chọn đồng hồ bấm giây hiện số có độ chia nhỏ nhất 0,01 s, cộng thêm sai số chủ quan của người đo là 0,2 s thì sai số của phép đo sẽ là t = 0,01 s + 0,2 s = 0,21 s Thí nghiệm với con lắc đơn có chu kì T 1,0 s, nếu đo thời gian của n = 10 dao động là t 10 s, thì sai số phạm phải là:
0,21 2%
10
t T
t T
Thí nghiệm cho 1. 2 0,02
100
Kết quả này đủ chính xác,
có thể chấp nhận được Trong trường hợp dùng đồng hồ đo thời gian hiện số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số 0,001 s
2 Học sinh
- Đọc kĩ bài thực hành để định ra mục đích và quy trình thực hành
- Trả lời các câu hỏi cuối bài để định hướng việc thực hành
- Chuẩn bị một tờ giấy kẻ ô milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk
3 Dụng cụ:
Mỗi lớp 6 bộ dụng cụ, mỗi bộ gồm: 3 quả nặng 50 g, 100 g, 150 g Một số sợi dy mảnh Một giá thí nghiệm chắc chắn Một đồng hồ bấm giây Một thước 300 mm Giấy vẽ đồ thị hoặc giấy kẻ ô Mẫu báo cáo thực hành
III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Tiết 1
Hoạt động 1 (15 phút): Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan đến bài thực hành.
Trang 3Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi
trong sgk
Nêu cấu tạo của con lắc đơn
Cho biết cách đo chiều dài của con lắc đơn
Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện
ra sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào biên độ dao động
Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện
ra sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào chiều dài con lắc
Nêu cách làm thí nghiệm để xác định chu kì T với sai số t = 0,02 s khi dùng đồng hồ bấm dây có sai số là 0,2 s
Trang 4Hoạt động 2 (15 phút): Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của
con lắc đơn vào biên độ
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m
= 50 g, l = 50 cm
Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo
chu kì dao động của con lắc đơn với các
biên độ khác nhau: A1 = 3 cm, A2 = 6
cm, A3 = 9 cm, A4 = 18 cm
Yêu cầu học sinh rút ra định luật về
mối liên hệ giữa chu kì và biên độ dao
động của con lắc đơn dao động với biên
độ nhỏ
Chọn, lắp ráp con lắc đơn theo yêu cầu
Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng 6.1 Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và biên độ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ
Hoạt động 3 (15 phút): Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của
con lắc đơn vào khối lượng
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Yêu cầu học sinh chọn con lắc với l =
50 cm và khối lượng lần lượt là 50 g,
100 g và 150 g
Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo
chu kì dao động của các con lắc đơn có
khối lượng khác nhau
Yêu cầu học sinh rút ra định luật về
mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng
của vật nặng của con lắc đơn dao động
với biên độ nhỏ
Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu
Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng 6.2 Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ
Tiết 2
Ngày giảng: lớp Tiết thứ ngày: Sĩ số ./
Trang 5Ngày giảng: lớp Tiết thứ ngày: Sĩ số ./
Ngày giảng: lớp Tiết thứ ngày: Sĩ số ./
Ngày giảng: lớp Tiết thứ ngày: Sĩ số ./
Ngày giảng: lớp Tiết thứ ngày: Sĩ số ./
Hoạt động 3 (20 phút): Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động vào
chiều dài con lắc
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m
= 50 g, và chiều dài lần lượt là 40 cm,
50 cm và 60 cm
Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo
chu kì dao động của các con lắc đơn có
chiều dài khác nhau
Yêu cầu học sinh vẽ đồ thị biểu diễn
sự phụ thuộc của T2 vào l và rút ra nhận
xét
Yêu cầu học sinh rút ra định luật về
mối liên hệ giữa chu kì và chiều của con
lắc đơn khi con lắc đơn dao động với
biên độ nhỏ
Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu
Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng 6.1
Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của
T2 vào l và rút ra nhận xét.
Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và chiều dài của con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ
Hoạt động 4 (25 phút) : Rút ra các kết luận, làm báo cáo thực hành.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Yêu cầu học sinh rút ra định luật về
mối liên hệ giữa T với A (S0, 0), m, l
trong dao động của con lắc đơn với biên
độ nhỏ
Rút ra định luật về mối liên hệ giữa T với A (S0, 0), m, l trong dao động của
con lắc đơn với biên độ nhỏ
Trang 6Yêu cầu học sinh so sánh kết quả đo a
trong công thức T = a l và giá trị 2g
với g = 9,8 m/s2 và rút ra kết luận về
công thức tính chu kì dao động của con
lắc đơn
Yêu cầu học sinh dựa vào kết quả thí
nghiệm, tính gia tốc trọng trường nơi
làm thí nghiệm
Yêu cầu học sinh làm báo cáo thí
nghiệm theo mẫu như sgk
So sánh kết quả đo a trong công thức T
= a l và giá trị 2g với g = 9,8 m/s2 Rút ra kết luận về công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn
Dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm Làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk
IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY