VO THUC HANH VAT LY 12NC

- Vì ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau và khoảng vân phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, nên khi hai chùm ánh sáng trắng giao nhau, ta sẽ quan sát thấy trên mà[r]

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 khơng dãn có độ dài l có khối lượng khơng đáng kể

Với dao động nhỏ lắc đơn dao động với chu kỳ l

T

g p

= (7.1)

- 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

2

4 l g

T p

= (7.2)

III DỤNG CỤ VÀ LẮP ĐẶT 1 Dụng cụ thí nghiệm

1 Đế ba chân sắt, có hệ vít chỉnh cân

2 Giá đỡ nhơm, cao 75cm, có ngang treo lắc Thước thẳng dài 700 mm gắn giá đỡ

4 Ròng rọc nhựa, đường kính D cm, có khung đỡ trục quay Dây làm sợi tổng hợp, mảnh, không dãn, dài 70 cm

6 Viên bi thép có móc treo

7 Cổng quang điện hồng ngoại, dây nối giắc cắm chân

8 Đồng hồ đo thời gian số, có hai thang đo 9,999 s 99,99 s Thanh ke

2 Lắp đặt thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm trình bày hình 7.1

IV TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1 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 Hình 7.1 Bộ thiết bị thí nghiệm khảo sát dao động lắc đơn

2

1

6

4

7

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Cơng nghệ thước (3) Quay rịng 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 lắc đơn

l = L - r

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,

rồi 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

2 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

3 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 tồn 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 ngun 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 khơng qua khối tâm

Ở chương trình trung học phổ thơng, 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

2 I

T

mgd p

= (7.3)

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 O1 O2 đối diện qua khối tâm C,

nhưng không cách khối tâm Hai mũi dao dùng M

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ 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:

2

0

1

1

2 I ma

T mga p + = (7.4) 2 2

2 I ma

T

mga

p +

= (7.5)

Thay đổi khoảng cách a1 a2 từ dao đến khối tâm C cách giữ nguyên vị trí

các dao, thay đổi vị trí khối tâm nhờ di chuyển nặng M1 M2 Theo công thức (7.4)

và (7.5) chu kỳ T1 T2 thay đổi Tới lúc đó, ta có:

2

0

1

1

2 I ma I ma

T T

mga mga

p + p +

= = =

Hay

2 2

2

0 2

2

1 2

( )

4 ( )

I ma I ma I ma I ma a a

T

mga mga mg a a g

p + + + - + + = = = = -Suy 2 l g T p = (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

Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo nội dung sau:

1 MỤC ĐÍCH

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ ……… 2 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

……… ……… ……… ……… 3 KẾT QUẢ

a Khảo sát ảnh hưởng biên độ chu kỳ lắc đơn Bảng 1

m = 50 g, l = 50 cm A

cm sin A

l

a= Góc lệch

αo Thời gian n dao động(s) (s)T

A1 = t1= ± T1= ±

A2 = t2= ± T2 = ±

A3 = t3= ± T3= ±

A4 = t4= ± 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 2

l = 50 cm, A = cm

m (g) Thời gian n dao động (s) Chu kì T (s) A1 = t1= ± T1= ±

A2 = t2= ± T2= ±

A3 = t3= ± T3= ±

A4 = t4= ± T4= ±

Kết luận khối lượng lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

……… ……… ……… c Khảo sát ảnh hưởng chiều dài chu kỳ lắc đơn

Bảng 3

Chiều dài l

cm Thời gian n dao độngs Chu kì Ts

2

T

s2 T

2 l (s

2

/cm)

A1 = t1= ± T1= ± T12= ± 12

T

l = ±

A2 = t2 = ± T2 = ± T22= ± 22

T

l = ±

A3 = t3= ± T3= ± T32= ± 32

T

l = ±

A4 = t4 = ± T4 = ± T42= ± 42

T

l = ±

- Vẽ đồ thị T phụ thuộc l

Từ đồ thị, nhận xét ảnh hưởng chiều dài lên chu kỳ lắc đơn

……… ……… ……… ……… - Vẽ đồ thị T2 phụ thuộc l

T

l

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ

Từ đồ thị, nhận xét thấy

……… ……… ……… ……… ……… Gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm: (sử dụng bảng để tính)

- Giá trị trung bình:

2

4

l

g T

p = =

- Sai số tuyệt đối:

( ) ax

l T m

g g

l T

éD D ù

ê ú

D » ê + ú=

ê ú

ë û

- Kết phép đo: g= ±D =g g /± m s2 4 TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI

Câu Chu kỳ dao động lắc đơn có phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm khơng? 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?

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

Bài thực hành số 2

ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM TRONG KHƠNG KHÍ I MỤC ĐÍCH

- Thông qua thực hành học sinh nắm tính chất nguồn âm, truyền sóng âm khơng khí tượng tổng hợp sóng âm cột khơng khí

- Rèn luyện kĩ thực hành, phương pháp làm giảm sai số chủ quan xác định giá trị phép đo

II CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Âm dao động cơ, đặc trưng đại lượng:

- Tần số biến thiên khoảng 16Hz đến 20.000Hz, đại lượng đặc trưng cho độ cao âm Tần số thấp tương ứng với âm trầm, tần số cao tương ứng với âm bổng Dưới 16Hz người ta gọi hạ âm (hay đê âm), 20.000Hz người ta gọi siêu âm

- Cường độ tín hiệu gây cảm giác âm tương ứng với độ to Cường độ tín hiệu mơ tả đồ thị, biên độ dao động Cường độ âm chuẩn chọn với tần số 1000Hz, gọi I0 Cường độ âm chuẩn gây nên độ to âm chuẩn, để so sánh độ to

âm với độ to âm chuẩn, người ta dùng mức cường độ âm đo Ben (kí hiệu B) tính theo cơng thức:

L(B) = lg(I/I0), thơng thường người ta tính theo dB với 1dB = 0,1B Vì tai

người thường có khả phân biệt hai cường độ âm khác 1dB Cơng thức thường dùng L(dB) = 10 lg(I/I0) Cường độ âm lớn gây cảm giác độ to

lớn Tuy nhiên quan hệ không tỷ lệ thuận, đồng thời cảm giác âm cịn có ngưỡng nghe ngưỡng đau (trong khoảng 20dB đến 130 dB) Tiếng nói trung bình có độ to khoảng 40dB

Về độ to mà tai người cảm nhận không phụ thuộc vào cường độ âm mà phụ thuộc vào tần số âm

- Số lượng hài tín hiệu đặc trưng cho âm sắc Đặc tính hiểu, với tín hiệu âm phân tích tín hiệu thành tín hiệu có dạng hình sin với biên độ tần số khác theo quy luật định Thành phần tín hiệu phân tích gọi hài tín hiệu (số hài âm gọi họa âm), số lượng hài phụ thuộc vào tính tín hiệu âm Có thể thí dụ, hai người nói có độ to độ cao nhau, phân biệt tiếng người với người họa âm hai âm khác

Ngồi âm cịn đặc trưng đại lượng liên quan đến truyền âm, tượng cộng hưởng âm Khi truyền âm mơi trường đó, sóng âm bị phản xạ trở lại, chúng kết hợp với tạo nên tượng sóng dừng Khi đó, ta tìm vị trí tương ứng với bụng sóng hay nút sóng Do mối quan hệ vận tốc truyền sóng với bước sóng tần số âm, nên người ta xác định đại lượng biết hai đại lượng Chẳng hạn để xác định vận tốc âm truyền mơi trường đó, ta sử dụng hệ thức:

v T l =

v = f

 /2 A

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ Khảo sát tượng sóng dừng ống hình trụ

Nguồn âm âm thoa đặt trước miệng ống, phía đầu pit-tơng di chuyển để thay đổi độ dài cột khơng khí Sóng âm từ âm thoa giao thoa với sóng phản xạ tạo thành sóng đứng có nút bụng xen kẽ Khi chiều dài cột khơng khí ống có giá trị /4, 3/4, 5/4, 7/4, 9/4…thì xảy tượng cộng hưởng ta nghe to Khoảng cách nút hay bụng /2, miệng ống bụng sóng cịn pit-tơng nút sóng Khi xác định f , ta tính vận tốc truyền sóng âm cột khơng khí

III DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Dụng cụ gồm:

- Máy phát tần số, điều chỉnh biên độ (0 - 6V) tần số 0,1 - 1000Hz - Giá có ống thuỷ tinh

- Pit-tơng có dây kéo - Loa điện

- Bộ âm thoa 440Hz 520Hz búa cao su - Khớp nối đỡ loa âm thoa

- Dây nối

IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1 Lắp ráp hệ thống thí nghiệm lên đế chân, dùng khớp nối gắn loa điện động miệng loa gần sát miệng ống thủy tinh

Nối loa với máy phát tần số, chọn tần số 500Hz, dùng dây kéo pittông di chuyển ống thuỷ tinh, lúc âm nghe to Xác định vị trí âm nghe lớn nhất, sau kéo pittơng tiếp tục tìm xem vị trí khác nghe âm

/4 3/4

5/4 7/4

thanh lớn Khoảng cách hai vị trí liền nghe to khoảng cách hai bụng sóng

Thực với tần số khác âm xác định lại khoảng cách hai vị trí nghe to

Bảng số liệu có mẫu sau f Vị trí

Lần Vị trí 1Lần Vị trí Lần Vị trí 2Lần Vị trí 2Lần Vị trí 2Lần 500Hz

600Hz 440Hz 520Hz

Với số liệu thu tính vận tốc theo cơng thức v = .f (m/s), so sánh với vận tốc theo lí thuyết Kết chênh lệch giá trị xác định phụ thuộc vào yếu tố chủ quan người đo Âm nghe to cộng hưởng khó xác định xác, cho pit-tông di chuyển qua lại quanh vị trí nghe to để tìm vị trí

2 Thực tương tự âm thoa, cách thay vị trí loa âm thoa (hai nhánh âm thoa nằm dọc theo trục ống thuỷ tinh) Dùng búa gõ nhẹ xác lên nhánh âm thoa, thực kéo pittông để âm nghe rõ to nhất, đánh dấu vị trí thứ Sau kéo tiếp píttơng đến vị trí khác để nghe âm to đánh dấu vị trí thứ hai Các số đo ghi vào bảng số liệu theo bảng

3 Dựa vào bảng số liệu, tính  tính vận tốc tương ứng với tần số nguồn âm, điền kết tính vào bảng

V MỘT SỐ ĐIỂM CẦN LƯU Ý

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Cơng nghệ - Bố trí miệng loa cách miệng ống thuỷ tinh khoảng vài mm vừa, mếu để sát làm cho áp suất ống khác với áp suất ngồi ống pit-tơng di chuyển, kết khơng xác

- Đối với âm thoa, thực xác định vị trí nghe to nhất, cần gõ vào âm thoa liên tục để tránh âm bị giảm cường độ dao động tắt dần tương đối nhanh

- Cần lưu ý giữ dây pittông, tránh buông tay làm pittơng rơi xuống gây hỏng loa

VI CÂU HỎI MỞ RỘNG

1 Vì âm thoa có hai nhánh theo dạng chữ U? bỏ nhánh có khơng?

2 Vì cách gõ âm thoa, hướng búa gõ cần theo hướng nối hai nhánh âm thoa mà không theo hướng vng góc với hướng đó?

3 Giải thích kết tính vận tốc truyền âm với nguồn âm âm thoa thường bé vận tốc với nguồn âm hộp loa?

4 Chọn tần số âm để dễ thực thí nghiệm nội dung này?

5 Chọn cường độ âm lớn hay nhỏ dễ xác định âm nghe to cộng hưởng?

6 Đề xuất phương án cải tiến dụng cụ thí nghiệm này? VII BÁO CÁO THỰC HÀNH

Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo nội dung sau:

I MỤC ĐÍCH

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

o Sóng dừng điều kiện có sóng dừng

o Sự hình thành sóng dừng âm ống hình trụ o Biểu thức tính vận tốc truyền âm thơng qua tần số âm bước sóng

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

- Bảng số liệu thực hành số liệu tính tốn với sai số *Bảng 1: (dùng loa điện động)

f Vị trí Lần

Vị trí Lần

Vị trí Lần

Vị trí Lần

Vị trí Lần

Vị trí Lần

Khoảng cách trung bình

d



Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ 500Hz

600Hz 440Hz 520Hz

Tính giá trị:

- Khoảng cách: d l2 l1 l

= - = = - Khoảng cách trung bình:

1

3

d d d

d = + +

= , d1,2,3 khoảng cách đo lần 1,2,3

- Bước sóng trung bình: l =2d =……… - Sai số: (Dl )max=………

- Tốc độ âm truyền: v=l f =……… *Bảng 2: (dùng âm thoa)

Lần đo f=(440±1)Hz

l1 (mm) l2(mm) d=l2-l1 (m) l =2d(m) Dl

1 2 3

l = (Dl )max =

Tính: - Bước sóng trung bình: l =2d =……… - Sai số: (Dl )max=………

- Tốc độ âm truyền: v=l f =……… IV NHẬN XÉT

o Kết thu có sai khác nhiều với số liệu lí thuyết hay khơng

o Thao tác khó thực thí nghiệm Hãy nêu cách thực thân mà cho ưu việt

o Với tần số nguồn âm dụng cụ khơng thực nội dung thí nghiệm này?

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… V TRẢ LỜI CÂU HỎI

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

Bài thực hành số 3

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Cơng nghệ CĨ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

I MỤC ĐÍCH

Thơng qua thực hành, học sinh xác định thơng 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

1 Các thông số mạch điện xoay chiều có RLC mắc nối tiếp

Mắc linh kiện theo sơ đồ trên, với hai trường hợp khơng có tụ điện C có tụ điện C Dùng đồng hồ vôn đo điện áp mạch điện thứ với vị trí sau: Uab, 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 Ubh = I.r Mà điện trở R

và điện trở r mắc nối tiếp nhau, nên ta có:

ab

bh

U ab I R R bh

r R

U =bh = I r = Þr = ab Tương tự, ta có:

.2 3,14

ab ch

ch ab

U R U ch ch

L R R R

U =wLÞ = U w= ab pf = ab

Ta dùng thước đo độ dài đoạn thẳng giản đồ Frenen để xác định đại lượng r L sơ đồ mạch khơng có 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 Uab, Ubc, Uac, Uad lập

giản đồ Frenen hình sau:

a b c

Uac, 6V, 50Hz

R L, r

a b c

Uad, 6V, 50Hz

d

R L

C

a b

c IZac

IR

IZbc IL

h

a

c

b

d h I.Zac

I.R

I.Zbc IL

I/C I.r



a b c

Uad, 6V, 50Hz

d

R L

Các véc tơ ⃗ab,⃗bc,⃗ac,⃗ad có độ lớn tương ứng với điện áp Uab, Ubc, Uac, Uad đo

được mạch Ta có:

bh

r R

ab =

.2 3,14

ab ch

ch ab

U R U ch ch

L R R R

U =wLÞ = U w= ab pf = ab

1

.3,14 cd

cd ab

Z R C

C ab cd R

w

= = Þ =

Xác định độ lệch pha cường độ dòng điện I với điện áp Uab, Ubc, Uac, Uad

thước đo góc véc tơ giản đồ frenen Công suất P = UadIcos, với I = Uab/R

Công suất toả nhiệt P' = (R+r).I2.

2 Hiện tượng cộng hưởng: (tham khảo)

Nếu giữ nguyên điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch thay đổi tần số  cho

1 L

C w

w - =

, có tượng cộng hưởng, tổng trở mạch đạt giá trị cực tiểu, tức Zch = Zmin = R

Cường độ hiệu dụng dòng điện đoạn mạch đạt cực đại

max

U I

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 IV TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1 Xác định thơng số mạch điện

a b c

Uac, 6V, 50Hz

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ - 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 Uab (3 lần đo) Ubc(3 lần đo) Uac(3 lần đo)

R1 = 10

R2 = 680

Tương tự cho trường hợp có thêm tụ điện C

Đo điện áp điền vào bảng sau R = 10 Uab(3 lần

đo)

Ubc(3 lần đo) Ucd(3 lần đo) Uac(3 lần đo) Uad(3 lần đo)

C1 = 1.5F

C1 = 2.2F

C1 = 4.7F

2 Khảo sát tượng cộng hưởng (tham khảo) - Nối linh kiện theo mạch sau

- 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 dịng điện, tức dịng cộng hưởng (dịng 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 = Imax.R

3V~, 10 - 500Hz

10 L 20F A

a b c

Uad, 6V, 50Hz

d

R L

- Vẽ đường cong cộng hưởng cho trường hợp tụ khác nhau, dùng bảng số lệu sau: f(Hz)

I(mA)

V CÁC ĐIỂM CẦN LƯU Ý

- Các biểu thức tính tốn L C ứng với tần số 50Hz, thay đổi tần số, cần thay 3,14 2f với f tần số đọc nguồn xoay chiều

- Cuộn dây có điện trở lớn (khoảng từ 20 đến 85, tùy theo nhà sản xuất), nên đo điện áp hai đầu điện trở hai đầu đoạn mạch khác xa (theo lí thuyết chúng cộng hưởng, với điều kiện điện trở cuộn dây bé bỏ qua)

- Đồng hồ đo điện đa số DT9205A, có thêm nút DH dùng để dừng giá trị hiển thị đồng hồ (vì giá trị hiển thị nhiều lúc khơng ổn định, nên chờ lúc số hiển thị thay đổi với biên độ nhỏ được)

Ví dụ, xử kết đo sau để vận dụng:

Dùng giản đồ Frenen để xử lí số liệu thu

- Cuộn dây có điện trở lớn (khoảng r =31)

- Cần phải hiểu điện áp hai đầu điện trở điện trở R điện trở r cuộn dây, trường hợp điện trở 10 + 31 = 41

Theo phân tích UAB = UR + Ur = 0,53 + 3,2 = 3,73 V so sánh với 3,77VU

C

=

9,

1V

U

L

=

9,

1V

U

L

,r

=

9,

6V

U

r

=

3,

2V

U

R

=

0,

53

V

R=10, L Imax U f UR UL UC

C=20F C=40F C=10F

R=10, L Imax U fch UR UL,r UC

C=3F mA 3,77V 280Hz 0,53V 9,6V 9,1V C=4F

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ - Vẽ đường cong cộng hưởng cho trường hợp tụ khác Đường cong có dạng:

- Khi thực khảo sát tượng cộng hưởng, dùng nguồn 6V, 50Hz cố định, lúc muốn xác định giá trị cực đại dịng, điều chỉnh lõi cuộn cảm

- Nếu thời gian không cho phép, khảo sát tượng cộng hưởng VI CÂU HỎI MỞ RỘNG

1 Điện trở cuộn dây bỏ qua thí nghiệm khơng? Trong mạch RLC mắc nối tiếp, tăng tần số giá trị phép đo hiệu điện hai đầu linh kiện UR, UL, UC thay đổi nào?

3 Cho sơ đồ mạch điện hình sau, khung dao động RLC (R điện trở cuộn dây) nối với nguồn tín hiệu có tần số tương ứng f1, f2, ….fn Nếu điều

chỉnh tụ C mạch cộng hưởng với tín hiệu fi đó, tín hiệu lối thay đổi

như so với lối vào? Giải thích?

VII BÁO CÁO THỰC HÀNH

THỰC HÀNH KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo nội dung sau:

I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT :

1 Vẽ sơ đồ mạch RLC mắc nối tiếp :

f I

f1, f2, ….fn Ra

L Vào

2 Nêu tóm tắt cách dùng Volt kế xoay chiều phép vẽ vectơ quay để xác định trị số r, R, L, C cos

II KẾT QUẢ THỰC HÀNH :

*Xác định thông số mạch (không làm phần cộng hưởng) R = 10 UAB(3 LẦN

ĐO)

UBC(3 LẦN

ĐO)

UCD(3 LẦN

ĐO)

UAC(3 LẦN

ĐO)

UAD(3 LẦN

ĐO) C1 = 1.5F

C1 = 2.2F

C1 = 4.7F

*Vẽ giản đồ frenen cho trường hợp C1 = 4.7F

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ *Từ giản đồ, dùng com pa đo độ dài :

AB = ………(mm) BH = ………(mm)

AC = ………(mm) AD = ………(mm)

CH = ………(mm) CD = ………(mm)

*Tính trị số r, L, C, Z cos BH

r R

AB =

.2

CH AB

CH AB

U

U R CH CH

L R R R

U =wLÞ = U w= AB pf = ABp

1

CD

CD AB

Z R C

C AB CD R

w p

= = Þ =

os AH

C

AD

j = =

os R r C

Z + =

nên os R r Z

C j +

= =

* Nhận xét chung thí nghiệm

o Số liệu tính tốn có phù hợp với lí thuyết khơng o Khó khăn thực thí nghiệm

III.TRẢ LỜI CÂU HỎI

Bài thực hành số 4

XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG I MỤC ĐÍCH

- Quan sát tượng giao thoa ánh sáng trắng qua khe Y-âng Hiểu hai phương án xác định bước sóng ánh sáng

- Xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc dựa vào tượng giao thoa ánh sáng đơn sắc qua khe Y-âng

- Rèn luyện kỹ lựa chọn sử dụng dụng cụ thí nghiệm để tạo hệ vân giao thoa II CƠ SỞ LÍ THUYẾT.

- Khi hai sóng ánh sáng đơn sắc phát từ hai nguồn kết hợp giao có tượng giao thoa Khoảng vân ( khoảng cách hai vân sáng hai vân tối cạnh )

D i

a l = ,  bước sóng ánh sáng đơn sắc, D khoảng cách từ khe Y-âng đến màn

quan sát a khoảng cách hai khe

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Cơng nghệ Nếu đo i, D a bước sóng ánh sáng đơn sắc xác định theo công thức

ia D l =

- Vì ánh sáng trắng tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác khoảng vân phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, nên hai chùm ánh sáng trắng giao nhau, ta quan sát thấy có nhiều hệ vân giao thoa sóng ánh sáng đơn sắc chúng khơng trùng khít

III DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Bài thực hành đưa hai phương án thí nghiệm để lựa chọn Nhiều trường phổ thơng có thiết bị thí nghiệm phù

hợp với phương án (sử đèn laze bán dẫn), yêu cầu học sinh thực hành theo phương án Phương án thí nghiệm đưa vào phần đọc thêm Tuy nhiên, trường có bộ thí nghiệm kính giao thoa một hệ đồng trục dùng nguồn ánh sáng trắng, thực hành theo phương án (được trình bày trong mục IV)

Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn * Dụng cụ thí nghiệm

- Đèn laze bán dẫn  mW

- Tấm chứa khe Y-âng gồm khe hẹp, song song, cách a = 0,4 mm - Màn hứng vân giao thoa

- Các đế để đặt đèn, chứa khe Y-âng hứng vân giao thoa - Thước cuộn chia đến milimet

IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1) Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn

Tìm hiểu kĩ cấu tạo hệ đồng trục

a Bước Cố định đèn laze chứa khe Y-âng lên giá đỡ

- Nối đèn vào nguồn điện xoay chiều 220V điều chỉnh chứa khe Y-âng cho chùm tia laze phát từ đèn chiếu vào khe Y-âng kép

- Đặt hứng vân song song cách chứa khe Y-âng kép khoảng 1m để làm xuất hệ vân giao thoa rõ nét

- Dùng thước đo khoảng cách D1 từ khe Y-âng tới khoảng cách l1 vân sáng

hoặc vân tối liên tiếp Điền giá trị D1, l1 vào bảng số liệu

Tính, ghi vào bảng số liệu khoảng vân

1

5 l i =

bước sóng ánh sáng laze theo công thức ia

D l =

b Bước Lặp lại bước thí nghiệm ứng với hai giá trị D lớn D1 cách dịch

chuyển hứng vân giao thoa

- Tính l ,Dl , ghi kết thu vào bảng số liệu

Bảng 1: Xác định bước sóng ánh sáng laze

Lần thí nghiệm D (mm) l (mm) ( )

5 l

i= mm ia(mm)

D l =

Hình 2:

2

Tính l ,Dl dùng công thức:

1 N

N

l l l

l = + + + ;

N k k

N l l l

-D =å

, số k biểu diễn lần đo thứ k, N số lần đo (lấy N = 3) l = ±Dl l

- Đưa nhận xét

2) Phần đọc thêm: phương án 2: Sử dụng kính giao thoa hệ đồng trục, nguồn ánh sáng trắng (THAM KHẢO KHÔNG LÀM)

2.1 Dụng cụ thí nghiệm: Kính giao thoa hệ đồng trục gồm phận sau: - Nguồn sáng: Đèn pin 3V – 1,5W (1)

- Ống hình trụ L1 chứa khe gồm

+ Đĩa trịn (2) có khe hẹp S dọc theo đường kính đĩa gắn cố định đầu ống + Đĩa tròn (3) nằm đầu ống, có hai khe S1, S2 rộng

1

10 mm, song song với khe S, cách 0,25 mm Đĩa (3) gắn vào mặt phẳng thấu kính hội tụ có tiêu cự khoảng cách từ đĩa (2) tới đĩa (3)

- Ống quan sát hình trụ L2 có đường kính đường kính ống L1, gồm:

+ Kính lúp (5) nằm đầu ống, đóng vai trị thị kính

+ Màn hứng vân giao thoa (4) đĩa suốt, có thước chia đến

10 mm để đo khoảng vân, nằm gần tiêu diện kính lúp Vị trí hứng vân đánh dấu vạch M bên ống L2

Đèn ống L1 gắn khít đồng trục ống định hướng L3 cho dây tóc bóng đèn

nằm song song với khe Ở thành ống L3 có khe L nằm trước đĩa trịn (2) để lắp kính lọc

sắc có vạch đánh dấu vị trí K hai khe S1, S2 Ống quan sát L2 lồng khít ống định

hướng L3 dịch chuyển dọc theo ống L3 để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3)

tới (4)

- Kính lọc sắc màu đỏ kính lọc sắc màu xanh - Thước chia đến milimet

2.2 Các bước tiến hành thí nghiệm Tìm hiểu kĩ cấu tạo hệ đồng trục Bước Xác định bước sóng ánh sáng đỏ

- Đặt kính lọc sắc màu đỏ vào khe L bật công tắc đèn pin

- Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) xoay nhẹ ống quan sát L2 cho

vạch chia thước (4) song song với vân giao thoa

- Dịch chuyển ống L2 ( kéo đẩy vào ) tới điểm tất vân sáng

tất vân tối trùng với vạch chia thước Khi khoảng vân i = 0,1mm - Dùng thước đo khoảng cách D1 = KM từ khe Y-âng tới ghi vào bảng số liệu

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ - Xê dịch ống quan sát L2 hai lần để tìm vị trí mà ta cho vạch chia

thước trùng với điểm vân sáng vân tối Dùng thước đo D2, D3

tương ứng ghi vào bảng số liệu

Bước Xác định bước sóng ánh sáng xanh.

- Lặp lại bước thí nghiệm với kính lọc sắc màu xanh

- Các số liệu thí nghiệm xác định bước sóng ánh sáng đỏ bước sóng ánh sáng xanh đưa vào bảng số liệu

Lấy a = 0,250mm ± 0,005mm; i = 0,100mm ± 0,005mm

Bảng 2: Số liệu thí nghiệm dùng kính giao thoa hệ đồng trục Lần thí nghiệm D1 (mm) D2 (mm) D3

(mm) (mm)D

D D (mm) ia D l = (mm) l D

(mm) l = ±D(mm)l l Ứng với kính lọc sắc đỏ Ứng với kính lọc sắc xanh

- Tính D,DD, ,l Dl theo công thức: N k k D D D N -D =å

; Dk giá trị lần đo thứ k; N số lần thí nghiệm (thực thí

nghiệm lần cho loại kính lọc sắc) ia

D l =

;

i a D

i a D

l l ổỗD D D ữử D = ỗỗố + + ÷÷ø

- Mơ tả hệ vân giao thoa hai chùm ánh sáng trắng giải thích kết quan sát - Mô tả thay đổi hệ vân sau thay đổi D

V CÁC VẤN ĐỀ CẦN CHÚ Ý 1 Chú ý dùng đèn laze bán dẫn

- Không nhìn trực tiếp vào đèn laze dễ hỏng mắt

- Hệ vân giao thoa quan sát trực tiếp hình mà khơng cần phải quan sát qua thị kính

2 Chú ý dùng kính giao thoa hệ đồng trục, nguồn ánh sáng trắng: (Đối với phần đọc thêm thuộc phương án 2)

Đèn ống L1 gắn khít đồng trục ống định hướng L3 cho dây tóc bóng đèn

nằm song song với khe Ở thành ống L3 có khe L nằm trước đĩa trịn (2) để lắp kính lọc

sắc có vạch đánh dấu vị trí K hai khe S1, S2 Ống quan sát L2 lồng khít ống định

hướng L3 dịch chuyển dọc theo ống L3 để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3)

tới (4) Để đảm bảo đồng trục q trình làm thí nghiệm, ống định hướng L3 cần

được giữ cố định, điều chỉnh ống L2 cho vạch chia thước (4) có phương

thẳng đứng (mặt phẳng (4) song song với mặt phẳng hai khe S1, S2)

các vân sáng tất vân tối trùng với vạch chia thước Khi khoảng vân i = 0,1mm đo khoảng cách D

VI CÂU HỎI MỞ RỘNG

1 Trong phương án 1, phải đặt hứng vân giao thoa song song với chứa khe Y-âng ? Nếu đặt nghiêng góc 450 có ảnh hưởng đến thí nghiệm ?

2 Trong phương án 2, phải điều chỉnh dây tóc bóng đèn nằm song song với khe? Nếu đặt vng góc ?

3 Quan sát tượng giao thoa hai chùm ánh sáng trắng + Bỏ kính lọc sắc khỏi khe L

+ Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) Mơ tả hệ vân giao thoa quan sát giải thích kết quan sát

+ Nếu thay đổi D, hệ vân thay đổi nào? Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn + Tại thấu kính hội tụ gắn đĩa (3) người ta chọn tiêu cự khoảng cách từ đĩa (2) tới đĩa (3) ?

VII BÁO CÁO THỰC HÀNH

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

II TĨM TẮT LÍ THUYẾT

Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn Hình vẽ

Cơng thức tính

Trường THPT Vĩnh Định Tổ Lý-Công nghệ

III KẾT QUẢ

Bảng 1: Xác định bước sóng ánh sáng laze -Khoảng cách hai khe: a=………….±……….(mm) -Độ xác thước mm: D =……… (mm) -Số khoảng vân đánh dấu: n = ………

Lần thí nghiệm D (mm) L (mm) ( )

5 l

i= mm ia(mm)

D l =

2 Trung bình

Tính l ,Dl dùng cơng thức:

1

3 l l l

l = + + =

ax

2 m

l l

l

-D = =

l = ±D =l l ±

(dùng quy tắc làm tròn số liệu) * Nhận xét

IV TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI