- Cổng quang điện với đồng hồ đo thời gian hiện số
5.1.1. Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì con lắc đơn vào chiều dài dây treo
Bảng 4.1 (m) T (s) T2 (s2) X = 2 2 4 T Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 TRUNG BÌNH
- Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ giữa chu kì con lắc đơn và bình phƣơng chiều dài của sợi dây khi góc lệch α nhỏ.
- Tính thƣơng số x = 2 2 4 T - Nhận xét.
5.1.2. Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì con lắc đơn vào góc lệch α
Chiều dài của con lắc: ...(m)
Bảng 4.2 α (0) T (s) 2 sin 2 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 20 25 30 35 40 45 50
- Vẽ đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữ chu kì T và góc lệch ban đầu α, trục tung là T và trục hoành là sin2
2
- Nhận xét.
5.2. Xử lí số liệu
5.2.1. Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì con lắc đơn vào chiều dài dây treo
Bảng 4.1: Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì con lắc đơn vào chiều dài dây treo
(m) T (s) T2 (s2) X = 2 2 4 T Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,2 0,898 0,897 0,897 0,897333 0,805207 9,795840 0,3 1,1 1,1 1,099 1,099667 1,209267 9,784045 0,4 1,269 1,269 1,27 1,269333 1,611207 9,791019 0,5 1,419 1,419 1,42 1,419333 2,014507 9,788598 0,6 1,555 1,554 1,554 1,554333 2,415952 9,794499 0,7 1,679 1,678 1,677 1,678000 2,815684 9,804680 0,8 1,794 1,792 1,794 1,793333 3,216044 9,810412 TRUNG BÌNH 9,7955850
- Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ giữa chu kì con lắc đơn và bình phƣơng chiều dài của sợi dây khi góc lệch α nhỏ.
Hình 4.4: Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa chiều dài dây treo và bình phƣơng chu kì dao động nhỏ của con lắc
- Nhận xét.
+ Đồ thị trên là một đƣờng thẳng có đƣờng kéo dài đi qua gốc tọa độ O, khi chiều dài dây treo tăng thì chu kì dao động nhỏ của con lắc đơn cũng tăng. Tuy nhiên chiều dài dây treo không tỉ lệ với chu kì con lắc mà tỉ lệ với bình phƣơng chu kì dao động nhỏ của con lắc.
+ Ta tính đƣợc x9,796 m/s2. Đây chính là gia tốc trọng trƣờng g. Nhƣ vậy công thức (4.3) đƣợc nghiệm đúng đối với góc lệch nhỏ: T 2
g
+ Tóm lại, khi góc lệch nhỏ ( 20) thì công thức (4.3) đƣợc nghiệm đúng, tức là chu kì dao động nhỏ của con lắc đơn lúc này tỉ lệ thuận với 1/2. Chu kì dao động phụ thuộc vào chiều dài của dây treo.
5.2.2. Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì con lắc đơn vào góc lệch α
Chiều dài của con lắc: 0,5 (m)
Bảng 4.2: Khảo sát sự phụ thuộc của chu kì con lắc đơn vào góc lệch α
α (0) T (s) 2 sin 2 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 20 1,599 1,600 1,601 1,600000 0,030154 25 1,607 1,608 1,608 1,607667 0,046846 30 1,615 1,615 1,617 1,615667 0,066987 35 1,625 1,626 1,626 1,625667 0,090424 40 1,634 1,637 1,636 1,635667 0,116978 45 1,647 1,644 1,645 1,645333 0,146447 50 1,651 1,656 1,651 1,652667 0,178606
- Vẽ đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữ chu kì T và góc lệch ban đầu α, trục tung là T và trục hoành là sin2
2
Hình 4.5: Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa chu kì dao động của con lắc và góc lệch α
- Nhận xét.
+ Ta thấy rằng khi sin2 2
tăng, tức góc lệch α tăng thì chu kì dao động của con lắc tăng, dù cho chiều dài sợi dây lúc này không đổi ( 50cm).
+ Nhƣ vậy, đối với góc lệch α mà lớn ( 20) thì chu kì dao động của con lắc đơn lúc này ứng với công thức (4.2), phụ thuộc vào góc lệch α, cụ thể là 2
sin 2
.
+ Kết luận: nếu góc lệch nhỏ thì chu kì phụ thuộc vào chiều dài dây treo (công thức 4.3), còn nếu góc lệch lớn thì chu kì dao động phụ thuộc vào góc lệch (công thức 4.2)
5.3. Nhận xét
5.3.1. Sai số phép đo
- Thí nghiệm này tuy khá chính xác những vẫn còn sai số với nguyên nhân chính vẫn là chủ quan nơi ngƣời thí nghiệm
+ Mắt ngƣời thí nghiệm không đặt vuông góc với thƣớc milimet.
+ Các yếu tố bên ngoài nhƣ gió, lực cản không khí … làm cho quả cầu này không rơi theo một đƣờng thẳng đi qua cổng quang điện.
+ Hoạt động nhóm thiếu tổ chức, thiếu hiệu quả.
- Vì vậy để hạn chế nguyên nhân sai số trong bài thí nghiệm này thì
+ Đọc kĩ cơ sở lý thuyết và cách sử dụng và nguyên lý hoạt động của các loại máy: Cổng quang điện, các chế độ làm việc của cổng quang điện.
+ Mắt ngƣời thí nghiệm đặt vuông góc với vạch chia của thƣớc milimet.
+ Thực hiện thí nghiệm trong phòng kín, nơi thoáng mát, ít gió, tắt quạt để tránh ảnh hƣởng tới sự dao động của vật cầu.
+ Cần phải kiểm tra kĩ độ cao treo vật và vị trí đặt cổng quang điện để vật có thể chắn đƣợc ánh sáng do cổng quang điện phát ra.
+ Hoạt động nhóm một cách tích cực, phân chia công việc hợp lý và hiệu quả, phối hợp với nhau một cách chặt chẽ.
5.3.2. Nhận xét về bộ dụng cụ
- Ƣu điểm:
+ Bộ thiết bị khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn là một bộ thiết bị cực kỳ hiện đại của Đức.
+ Cổng quang điện này khá hiện đại, có 4 chữ số hiển thị, mang lại độ chính xác cao hơn trong việc đếm thời gian. Ngoài ra, cổng quang điện này còn có rất nhiều chức năng, chế độ đo thời gian khác nhau. Chúng ta có thể sử dụng nhiều loại chức năng của cổng quang điện để đếm thời gian một cách chính xác nhất.
+ Vật nặng của con lắc khá nặng so với các loại vật nặng hình cầu khác. Tuy nhiên nhờ vậy mà khi con lắc đơn dao động thì ít có dao động xoáy quanh trục.
- Nhƣợc điểm:
+ Bộ thí nghiệm này có rất nhiều phụ kiện kèm theo nên khi di chuyển hơi khó khăn.
+ Giá thành khá đắt.
Kết luận bài 4
Bộ thí nghiệm này rất dễ dùng và có độ chính xác cao. Để dạy bài con lắc đơn hay cấc bài về dao động ở chƣơng trình phổ thông, Vật Lý lớp 12 thì đây là một bộ thí nghiệm rất hữu ích. Chắc chắn rằng học sinh sẽ càng hiểu bài hơn nếu đƣợc thực hành sử dụng bài thí nghiệm này.
KẾT LUẬN
Thí nghiệm Vật lý có vai trò hết sức quan trọng trong dạy học môn Vật lý nói chung và cấp THPT nói riêng, nhằm phát triển toàn diện học sinh. Hiện nay có rất nhiều bài học quan trọng không có thí nghiệm, hay có rất nhiều thiết bị thí nghiệm hiện đại đƣợc đem về nƣớc mà có rất ít ngƣời nghiên cứu, tìm hiểu. Vì vậy việc xây dựng các bài thí nghiệm sử dụng các thiết bị hiện đại là rất quan trọng và hết sức cấp thiết. Khóa luận này tôi đã làm đƣợc các việc sau:
- Hệ thống hóa đƣợc các lý thuyết sử dụng trong bài thí nghiệm.
- Biên soạn đƣợc hƣớng dẫn sử dụng một số loại thiết bị thí nghiệm hiện đại sử dụng trong đề tài.
- Đề xuất đƣợc các bƣớc tiến hành một số thí nghiệm có thể từ những thiết bị thí nghiệm hiện đại đó.
+ Khảo sát các định luật chất khí: Định luật Boyle – Mariotte, định luật Charles, định luật Gay – Lussac, đo hằng số khí R.
+ Đo từ trƣờng Trái Đất.
+ Kháo sát sự rơi tự do và đo gia tốc rơi tự do. + Khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn.
- Thực hiện đƣợc thí nghiệm trên các bƣớc tiến trình đã đề xuất và đƣa ra kết quả tính toán.
- Đƣa ra đƣợc các nhận xét về sai số của bài thí nghiệm và một số lƣu ý kinh nghiệm rút ra đƣợc trong phòng thí nghiệm.
- Trình bày đƣợc các ƣu điểm nhƣợc điểm của các bộ thí nghiệm hiện đại của Đức này, so sánh đƣợc với bộ thí nghiệm có ở phổ thông.
Khóa luận là một tài liệu tham khảo hết sức bổ ích cho giáo viên, sinh viên chuyên ngành sƣ phạm Vật lý. Ngoài ra, các học sinh THPT cũng có thể tìm thấy những thí nghiệm hay, những cách đo hay, các cách tính toán mới lạ.
Trong điều kiện hạn chế về mặt thời gian; có một số bộ thí nghiệm hiện đại của Đức vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu. Khóa luận chỉ đóng góp đƣợc ở phần Chất khí, Từ trƣờng, Chuyển động cơ, Dao động cơ. Trong thời gian tới, tôi sẽ tiến hành nghiên cứu và mở rộng phạm vi khóa luận cho toàn chƣơng trình vật lý THPT với các bộ thí nghiệm hiện đại của nƣớc ngoài còn lại trong phòng thí nghiệm của Đại học Đà
Nẵng, để hoàn thành công trình nghiên cứu thật hoàn chỉnh. Xa hơn nữa, các sản phẩn của khóa luận sẽ đƣợc tôi giới thiệu đến các trƣờng THPT nhằm hƣớng đến việc xây dựng hệ thống bài giảng Vật lý mang tính hiện đại, thực tiễn. Đây là một trong những việc làm hết sức cấp thiết nhằm đổi mới tƣ duy giáo dục cho nền giáo dục hiện nay – đó là nền giáo dục có xu hƣớng bị trì trệ do quá coi trọng việc giảng dạy lý thuyết, không chú trọng đến thực hành, áp dụng thực tiễn. Bên cạnh đó, đây còn là việc đón đầu xu thế giáo dục phát triển toàn diện năng lực của học sinh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ giáo dục và đào tạo (2009), Vật Lí 10 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[2] Bộ giáo dục và đào tạo (2014), Vật Lí 11 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[3] Bộ giáo dục và đào tạo (2014), Vật Lí 12 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[4] Bộ giáo dục và đào tạo (2009), Vật Lí 10cơ bản, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[5] Bộ giáo dục và đào tạo (2014), Vật Lí 11 cơ bản, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[6] Bộ giáo dục và đào tạo (2014), Vật Lí 12 cơ bản, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[7] Georg Schollmeyer, Phywe Demonstration Experiments, Germany
Ý KIẾN CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Nhận xét: ... ... ... ... ... ... ... ...
Đối với khóa luận tốt nghiệp (Đánh dấu và ký tên vào ý kiến chọn lựa sau): Ký tên GVHD GVPB Đồng ý thông qua báo cáo Không đồng ý thông qua báo cáo GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) ..., ngày ... tháng … năm ...
GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN