Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.38 MB, 92 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

MỤC LỤC...1

BÀI MỞ ĐẦU: PHÉP ĐO ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ. SAI SỐ...4

I. Phép đo...4

II. Kết quả và sai số trong phép đo...4

1. Sai số chủ quan, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên...4

2. Xác định sai số...6

3. Tính sai số và kết quả của phép đo trực tiếp...8

4. Tính sai số và kết quả của phép đo gián tiếp...11

III. Trình bày, xử lý kết quả đo và tính tốn trong thí nghiệm...14

1) Cách ghi các kết quả đo và tính...14

2) Quy tắc làm trịn số...15

3) Trình bày các kết quả đo và tính thành bảng...15

4) Trình bày các kết quả dưới dạng vẽ các đồ thị...16

Bài 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG NHANH DẦN ĐỀU...18

I. Mục đích...18

II. Chuẩn bị...18

III. Thực hành thí nghiệm...18

1) Thí nghiệm 1: Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện...18

2) Thí nghiệm 2: Khảo sát chuyển động rơi tự do – xác định gia tốc rơi tự do dùng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang...20

IV. Câu hỏi...23

1) Thí nghiệm 1- Đo độ cứng của một lị xo...28

2) Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui...28

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều...30

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật có trục quay cố định...31

5) Thí nghiệm 5 - Kiểm chứng qui tắc mơmen với vật khơng có trục quay trục cố định ...31

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

1) Thí nghiệm 1 - Xác định hệ số nở dài của thanh kim loại...46

2) Thí nghiệm 2 - Hình dạng tự nhiên của giọt chất lỏng...48

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm nghiệm sự tồn tại của lực căng mặt ngồi...48

4) Thí nghiệm 4 - Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng...49

IV. Câu hỏi...54

Báo cáo thực hành...55

BÀI 5: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU...58

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

III. Thí nghiệm...58

1)Thí nghiệm 1 -Vẽ đường đặc trưng Vơn – Ampe của bóng đèn dây tóc...58

2)Thí nghiệm 2 - Xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa (chọn 1 trong 3 phương án)...59

3)Thí nghiệm 3 - Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp...62

IV. Câu hỏi...64

Báo cáo thực hành ...65

BÀI 6: TỪ TRỪỜNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ...69

I. Thí nghiệm 1 - Xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất...69

II. Thí nghiệm 2 - Hiện tượng tự cảm...70

III. Thí nghiệm 3 - Máy phát điện...72

IV. Thí nghiệm 4 - Chứng minh định luật Lentz...72

V. Thí nghiệm 5 - Quan sát từ phổ của nam châm thẳng...73

VI. Câu hỏi...74

Báo cáo thực hành ...75

Bài 7: DAO ĐỘNG - SÓNG...77

I. Thí nghiệm 1 - Dao động cơ học...77

II. Thí nghiệm 2 - Sóng nước...79

III. Thí nghiệm 3 - Sóng dừng...81

IV. Thí nghiệm 4 - Đo vận tốc truyền âm trong khơng khí...84

V. Thí nghiệm 5 - Xác định bước sóng ánh sáng...86

Báo cáo thực hành...91

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

BÀI MỞ ĐẦU: PHÉP ĐO ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ. SAI SỐ

Là quá trình so sánh một đại lượng với một đại lượng khác cùng loại được chọn làm đơn vị: A = na. Trong đó A là đại lượng đo, a là đại lượng được chọn làm đơn vị, n là tỷ số của đại lượng đo và đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị (thường ghi sẵn trên thang chia của dụng cụ đo).

Như vậy, mỗi phép đo đều cần dùng một dụng cụ đo trên đó ghi sẵn đại lượng đượcchọn làm đơn vị, thí dụ như thước dẹt, quả cân, ampe kế…. Nếu không có dụng cụ đothì khơng có phép đo.

Phép đo gồm hai loại là phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.

 Phép đo trực tiếp kết quả đo được đọc trực tiếp trên các dụng cụ đo. Ở đây, độ chính xác của phép đo trực tiếp tương ứng với mức độ chính xác mà dụng cụ cho phép. Ví dụ, nếu đo với thước có độ chia tới 0,01mm , chỉ số đọc được phải là 15,32mm chứ không thể đọc 15,3mm. Nếu chữ số cuối là 0 cũng phải ghi, thí dụ 17,30mm.

 Trong phép đo gián tiếp, đại lượng cần đo được xác định gián tiếp thơng qua một biểu thức tốn học,mối liên hệ này được thể hiện bằng phương trình F = f(x,y,z). Trong đó F là giá trị đại lượng cần tìm bằng phép đo gián tiếp và x,y,z là giá trị các đại lượng đo trực tiếp.

Ví dụ:

- Đo trực tiếp chiều dài bằng thước, đo thể tích chất lỏng bằng bình chứa, đo cường độ dòng điện bằng ampe kế…

- Đo gián tiếp R nhờ định luật Ôm: R = U/I…

Trong thực tế, kết quả mỗi phép đo đều chỉ là gần đúng với một mức chính xác nào đó. Kết quả đo được ln có sai số, nghĩa là có giá trị vây quanh giá trị thực của đại lượng cần đo. Để hạn chế sai số, cần phải hiểu rõ những nguyên nhân gây sai số để khắc phục chúng.

1. Sai số chủ quan, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

Khi đo các đại lượng vật lí, vì nhiều lý do ta khơng đạt được độ chính xác tuyệt đối

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

a) Sai số chủ quan

- Sai số chủ quan là sai số phạm phải do sự kém hoàn hảo của các giác quan,

của khả năng phản xạ và của kỹ năng, kỹ xảo của người đo. Ví dụ, thời gian phản xạ của con người khi ánh sáng thay đổi từ 0,15 s đến 0,225s, với âm thanh thay đổi từ 0,0828s đến 0,195s. Thời gian phản xạ này khác nhau ở từng người, từng thời điểm, từng môi trường cụ thể.

- Để hạn chế sai số chủ quan, người đo cần luyện tập thao tác đo thành thạo, tập trung chú ý cao độ, cẩn thận khi đo và phải có sức khỏe tốt.

b) Sai số hệ thống

Sai số hệ thống là sai số gây ra bởi những yếu tố tác động như nhau lên kết quả đo, có

giá trị khơng đổi trong các lần đo trong cùng điều kiện. Nó khơng phụ thuộc vào số lần đo và gặp phải khi lặp đi lặp lại cùng một phép đo đại lượng với cùng một dụng cụ, bằng một phương pháp. Sai số này thường do các nguyên nhân:

- Do ảnh hưởng của môi trường tới dụng cụ đo và đối tượng đo (thí dụ: phần

lớn các dụng cụ đo được thiết kế ở 20oC, nếu nhiệt độ môi trường đo tăng hoặc giảm sẽ ảnh hưởng đến phép đo), các va chạm, rung động, luồng khơng khí, ma sát… cũng ảnh hưởng tới phép đo vì vậy cần phải giảm thiểu chúng.

- Do thiếu sót của phương pháp đo, của việc dùng cơng thức gần đúng trong

phép đo gián tiếp (thí dụ: khi đo điện trở gián tiếp bằng công thức R = U/I thì có hai cách mắc ampe kế và vơn kế sẽ cho sai số khác nhau). Chính trình

độ hiểu biết lý thuyết và kinh nghiệm của người đo quyết định đến sai số

- Do lắp đặt, điều chỉnh dụng cụ đo không đúng quy định (thí dụ: cân khối

lượng bị nghiêng, thang chia của ampe kế và vôn kế để quá lớn trong khi đại lượng đo có giá trị nhỏ…).

- Sai số cố định do chủ quan người đo như hạn chế về phân biệt màu sắc của

mắt, nhận biết cường độ sáng của mắt, độ nhanh nhạy của thần kinh và các động tác…

- Do các dụng cụ đo được thiết kế đã có sai số và do đã cũ nên độ chính xác

kém… Với mỗi dụng cụ đo có ghi rõ sai số cho phép của dụng cụ đó. Sai số này được quy định bởi các tiêu chuẩn của nhà nước. Sai số cơ bản của dụng cụ đo thường nhỏ hơn sai số cho phép và thường nhỏ hơn một độ chia giữa hai vạch liên tiếp trên mặt thang đo của dụng cụ đó. Đối với đa số dụng cụ

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

dùng trong trường phổ thông và trong kỹ thuật thì sai số cơ bản của dụng cụ đo bằng nửa giá trị độ chia.

Để hạn chế sai số hệ thống, thường áp dụng một số biện pháp: loại bỏ các nguyênnhân gây sai số trước khi đo; loại trừ sai số trong khi đo; đưa các số hiệu chỉnh vàokết quả đo; đánh giá giới hạn của sai số hệ thống nếu không loại trừ được nó.

c) Sai số ngẫu nhiên

Sai số ngẫu nhiên là sai số do các yếu tố bất thường, khơng có quy luật tác động. Sai

số này có độ lớn và dấu khác nhau trong mỗi lần đo. Nó thường gặp phải khi đo nhiều lần một đại lượng bằng cùng một phương pháp và dụng cụ. Sai số này sinh ra bởi

những nguyên nhân tình cờ như biến đổi nhỏ của áp suất, của nhiệt độ, do rung động,

do có những luồng khơng khí, do việc sử dụng các dụng cụ, việc đọc các số liệu, do bản thân đối tượng khơng đồng nhất (thí dụ đường kính của một sợi dây đồng không đồng nhất). Khi đọc kết quả ở các dụng cụ đo phải căn cứ vào vật chỉ thị (kim, vết sáng…). Có 2 cách đọc: lấy kết quả là vạch thang chia ở gần vật chỉ thị nhất (sai số này không quá nửa giá trị độ chia) và lấy kết quả là trung bình cộng của hai giá trị nằm kề hai bên vật chỉ thị (sai số lớn nhất bằng nửa giá trị độ chia). Sai số đọc còn sinh ra do thị sai. Để giảm sai số này cần nhìn vật chỉ thị theo phương vng góc với mặt phẳng chứa thang chia, dùng dụng cụ có vật chỉ thị ở sát mặt thang chia. Tuy nhiên, với tiến bộ của khoa học và kỹ thuật thì nhiều dụng cụ đo hiển thị ngay kết quả bằng các con số nên việc đọc chỉ số sẽ thuận lợi hơn nhưng khơng phải vì thế mà khơng có sai số.

Có thể làm giảm sai số này bằng cách thực hiện phép đo nhiều lần trong cùng mộtđiều kiện.

2. Xác định sai số

a) Giá trị gần đúng, sai số tuyệt đối, sai số tương đối.

Do các nguyên nhân nêu trên nên mọi giá trị đo được chỉ là gần đúng.

- Sai số tuyệt đối của phép đo là độ lệch của giá trị đo khỏi giá trị thực:

xXx 

 . Trong đó X là giá trị thực (chính xác), x là giá trị đo được. - Sai số tương đối (hay còn gọi là sai số tỉ đối) của phép đo là sai số được xác

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

- Giá trị thực của đại lượng cần đo được viết dưới dạng X xx. Biểu thức này có nghĩa giá trị thực của đại lượng nằm trong khoảng [x-x, x+x]↔

Nếu coi như đã loại trừ sai số chủ quan thì trong phép đo chỉ còn sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Giả sử hai loại sai số này không phụ thuộc nhau thì sai số tổng hợp sẽ là:

x = xh +xn

với xh là sai số hệ thống, xn là sai số ngẫu nhiên.

- Sai số hệ thống khi đo trực tiếp chủ yếu phụ thuộc vào sai số của dụng cụđo. Có thể xác định sai số hệ thống ở một giới hạn nào đó, gọi là sai số hệ

thống giới hạn (xhg). Trong các phép đo trực tiếp, sai số hệ thống giới

hạn bằng một nửa vạch chia nhỏ nhất của dụng cụ: xhg = a/2. Với cácdụng cụ có ghi cấp độ chính xác thì sai số hệ thống giơí hạn được tínhtheo cơng thức xhg = kA. Với k là cấp chính xác của dụng cụ. A là giá trị

giới hạn cực đại của thang đo. Đối với thì kế, do hạn chế của người quan sát nên thường quy ước thg = 0,1s.

- Sai số ngẫu nhiên và giá trị trung bình

Để làm giảm sai số ngẫu nhiên, cần phải thực hiện phép đo nhiều lần. Giả sử đại lượng cần đo có giá trị thực là X, thực hiện đo n lần trong cùng một điều kiện ta thu được các giá trị x1, x2,…, xn. Giá trị trung bình của đại lượng đo là:

Giá trị này gần đúng nhất với giá trị thực X.

Độ lệch của kết quả đo lần thứ i với giá trị trung bình là:xi xi  x

Sai số trung bình của phép đo:

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Giá trị này cho biết độ chính xác của một phương pháp đo. Sai số tồn phương trung bình của giá trị trung bình là

Đối với sai số ngẫu nhiên, khi n ,   0, x X.

3. Tính sai số và kết quả của phép đo trực tiếpA) Thực hiện đo một lần

Sai số của phép đo trực tiếp một lần là sai số hệ thống giới hạn xhg. Kết quả được viết như sau:X xxhg. Trong đó x là kết quả đo được; xhg là sai số hệ thống giới hạn. Ví dụ, dùng nhiệt kế thủy ngân có vạch chia nhỏ nhất là 1oC đo nhiệt độ của một vật là 53oC thì kết quả là:

t = (53,0 ± 0,5)oC

 Chú ý: Cách tính sai số của đồng hồ đo điện hiện số.

Nếu Xm là giá trị giới hạn của thang đo đại lượng X (cường độ dịng điện, hiệu điện thế, điện trở…) thì độ phân giải của thang đo tính bằng: 2000 gọi là cấp chính xác của thang đo. Trường hợp này, sai số tuyệt đối của X hiển thị trên đồng hồ đo điện đa năng hiện số được tính theo cơng thức:

X X n

Trong đó, cấp chính xác δ và số digit n được quy định bởi nhà chế tạo đối với mỗi thang đo.Thí dụ như bảng thơng số kĩ thuất của đồng hồ hiện số DT- 9208A.

Chức năng đo Thang đo δ(%) n

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Chức năng đo Thang đo δ(%) n

Kết quả đo trực tiếp n lần một đại lượng trong cùng một điều kiện là: x1, x2,…, xn. Để xác định kết quả đo cuối cùng, phải qua những bước sau:

- Tính giá trị trung bình của đại lượng theo cơng thức:

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

- Xác định sai số ngẫu nhiên: ( 1)

- Trong thực tế, với n đủ lớn (n > 7) người ta lấy giá trị thật bằng trung bình cộng các kết quả nhiều lần đo và sai số tuyệt đối là: n

Ví dụ: Đo đường kính d của hình trụ kim loại bằng thước kẹp có độ chia nhỏ nhất

0,1mm. Kết quả các lần đo được ghi trên bảng sau:

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Giả sử cần xác định giá trị của đại lượng F liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp độc lập x, y bằng hàm số F = f(x,y). Để xác định kết quả đo cuối cùng phải theo những bước sau:

- Xác định các giới hạn trên và dưới của các đại lượng đo trực tiếp: xmax = x+xhg, xmin = x-xhg, ymax = y+yhg, ymin = y-yhg

- Xác định giới hạn trên và dưới của đại lượng F là Fmax và Fmin theo quy tắc sau:

x-y xmax - ymin xmin-ymax giới hạn được coi là kết quả trung gian nên cần viết thêm một chữ số dự trữ. Giá trị giới hạn dưới (Fmin) cần làm tròn giảm, giá trị giới hạn trên (Fmax) cần làm

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Ví dụ: Một vật có thể tích đo bằng bình chia độ là V = 121(cm3) và có khối lượng

cân được là m = 15,00,5(g). Khối lượng riêng sẽ là V

Giả sử cần xác định giá trị của đại lượng F liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp độc lập x, y, z bằng hàm số F = f(x,y,z). Các đại lượng x, y, z đều được đo n lần trong các điều kiện như nhau. Để xác định kết quả đo cuối cùng phải theo những bước sau: Tính các giá trị trung bình và sai số toàn phần của các đại lượng đo trực tiếp: x ,,yz và x, y, z.

- Tính giá trị trung bình của F theo cơng thức:F f(x,y,z). Trong đó x ,,yz là các giá trị trung bình của các đại lượng đo trực tiếp.

- Tính sai số (tuyệt đối) tồn phần theo cơng thức:

là các đạo hàm riêng phần của F theo các biến x,y,z; x, y, z là sai số toàn phần của các đại lượng x, y, z.



</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Rồi sau đó tính sai số tuyệt đối.

- Khi khơng cần độ chính xác cao, có thể tính giá trị cực đại của sai số tuyệt đối và tương đối theo các công thức sau:

- Giá trị trung bình của V:V ( ) ( ) 3,14.(2,00) .(51,0) 640,56 mmR 2 h  2  3

- Sai số tuyệt đối:

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

1) Cách ghi các kết quả đo và tính

Các kết quả đo và tính của mỗi đại lượng đều chỉ là số gần đúng với một mức độ chính xác nào đó, vì vậy phải ghi chúng theo các quy tắc của phép tính gần đúng.

- Tất cả các chữ số trong hệ số thập phân đều có nghĩa (trừ các số 0 đứng ở đầu

con số). Ví dụ, trong số 0,00543 thì ba số khơng đầu tiên khơng phải là những

chữ số có nghĩa.

- Sai số tuyệt đối cần phải làm tròn, chỉ giữ lại tối đa hai chữ số có nghĩa.

Ví dụ,T = 0,0171 s phải viết là 0,017 s,l = 1,48cm phải viết là 1,5cm.

- Giá trị trung bình cần phải làm trịn sao cho chữ số cuối cùng của nó cùng

hàng với chữ số có nghĩa của sai số tuyệt đối. Ví dụ, l = (46,51,5) cm, hoặc l = (462)cm.

- Giá trị gần đúng phải được ghi với chữ số có nghĩa vừa đủ phản ánh đúng mức

độ chính xác của kết quả. Ví dụ,số  được lấy chính xác tới phần nghìn, phần

trăm … là  = 3,142;  = 3,14… Nếu kết quả đo được chính xác tới phần nghìn thì vận tốc ánh sáng trong chân khơng có thể viết c300 000km/s, trong đó 3 chữ số 0 cuối cùng là khơng có nghĩa, hai chữ số 0 trước đó là có nghĩa, chúng cho biết kết quả đo này đúng đến hàng vạn, hàng nghìn km/s. Để tránh các chữ số 0 vơ nghĩa có thể có hai cách viết sau: dùng lũy thừa (thí dụ: c = 300.103km/s hoặc khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn D = 1,29.10-3g/m3) hoặc đổi đơn vị đo ra bội hoặc ước thập phân của nó (thí dụ: D = 1,29 g/dm3).

- Trong trường hợp sai số của một đại lượng vật lí khơng được chỉ rõ (thí dụ gia tốc rơi tự do g = 9,8m/s2, hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11N.m2/kg2) thì có

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

- Mỗi kết quả đo phải kèm theo đơn vị đo phù hợp. Vì số đo của một đại lượng thay đổi khi thay đổi đơn vị đo nên cần chọn đơn vị cho phù hợp cho kết quả

- Chữ số giữ lại cuối cùng là không đổi nếu chữ số bỏ đi nhỏ hơn 5.

- Chữ số giữ lại cuối cùng tăng lên một đơn vị nếu chữ số bỏ đi lớn hơn hoặc bằng 5.

Ví dụ:Làm trịn đến hai số lẻ các con số sau: 275,163 – 3,037 – 6,1351 – 0,485 –

61,035. Kết quả là: 275,16 – 3,04 – 6,14 – 0,49 – 61,04.

3) Trình bày các kết quả đo và tính thành bảng

Các kết quả đo đạc và tính tốn có thể được trình bày trên một bảng số. Từ các kết quả thu thập được trình bày trên bảng có thể xác định được giá trị một đại lượng cần đo trực tiếp hoặc tính được một đại lượng gián tiếp. Nó cũng giúp tìm được mối quan hệ giữa các đại lượng

Ví dụ:Bảng tính diện tích hình chữ nhật có 2 cạnh a, b đo bằng thước có độ chính xác

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

4) Trình bày các kết quả dưới dạng vẽ các đồ thị.

Đồ thị cũng cho biết mối quan hệ giữa các đại lượng, thấy rõ các giai đoạn khác nhau trong quá trình, tìm được các giá trị đặc biệt của đại lượng khảo sát, xác định các thông số chưa biết theo các thông số đo được trong thực nghiệm…

- Cách vẽ đồ thị: biểu diễn đại lượng biến đổi độc lập trên trục hoành (0x), đại lượng phụ thuộc trên trục tung (0y). Trên đồ thị phải có tiêu đề. Trên các trục phải có các đại lượng và đơn vị.

- Phải chọn tỷ lệ xích sao cho đồ thị chiếm tồn bộ khổ giấy, các điểm tọa độ phải được phân bố rải khắp đồ thị

- Trước khi vẽ, trình bày số liệu dưới dạng bảng. Mỗi điểm trên đồ thị tương ứng với một cặp giá trị (xi, yi) đo được (với các sai số tương ứng xi, yi). ứng với mỗi điểm (xi, yi) vẽ hình chữ nhật tâm là (xi, yi) và các cạnh tương ứng là 2xi và 2yi.

- Sau khi vẽ các điểm thực nghiệm lên mặt phẳng tọa độ, vẽ đồ thị là đường cong hoặc thẳng ít gấp khúc nhất đi qua các hình chữ nhật (không nhất thiết phải đi qua các điểm, số điểm nằm trên xấp xỉ bằng số điểm nằm dưới đồ thị).

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

---Bài 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNGNHANH DẦN ĐỀU

 Xác định gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều bằng cách vận dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều.

 Đo thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau. Vẽ và khảo sát đồ thị s(t2) để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do.

 Xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm.

 So sánh kết quả đo được từ thí nghiệm với giá trị lý thuyết.

 Tìm hiểu phương pháp tính gia tốc của một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng khi biết gia tốc rơi tự do.

1) Thí nghiệm 1: Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện

a) Cơ sở lí thuyết

Quy luật vể hiệu ∆S của các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian τ bằng nhau của chuyển động nhanh dần đều.

Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều: 2

- Bộ rung điện: là một nam châm điện sử dụng dòng điện xoay chiều 6V-50Hz.

Lực hút của nam châm cũng có tần số là 50Hz. Nam châm hút một cần rung là thanh kim loại mảnh ở đầu có mũi nhọn và gõ vào một băng giấy do một vật chuyển động thẳng kéo qua. Vết gõ được in lên băng giấy nhờ một tờ giấy than nhỏ. Do tần số dao động của thanh kim loại là 50Hz nên khoảng thời gian giữa hai chấm liên tiếp trên băng giấy không đổi là τ = 1/50 = 0,02s. Nếu vật chuyển

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

các chấm thưa dần đều. Nếu vật chuyển động chậm dần đều thì cách chấm mau dần đều.

- Giá đỡ, máng nghiêng. - Xe lăn.

- Vật nặng.

- Biến áp dùng điện AC 220V -50Hz, lấy ra AC 6V -50Hz. - Thước đo chính xác tới mm, các băng giấy, giấy than.

c) Tiến hành thí nghiệm

• Lắp đặt dụng cụ

 Lắp một máng nghiêng trên các giá đỡ. Góc nghiêng của máng là 300. Gắn bộ rung điện trên đầu máng.

 Kẹp một đầu băng giấy vào xe lăn rồi luồn đầu kia của băng giấy này qua hai khe trên bộ rung điện, dưới tấm giấy than. Băng giấy phải song song với mặt phẳng nghiêng.

 Bộ rung điện được cung cấp nguồn điện xoay chiều 6V-50Hz từ một biến áp.

• Tiến hành

 Đặt xe lăn trên đầu mặt phẳng nghiêng. Đóng cơng tắc cho bộ rung điện hoạt động rồi thả cho xe trượt trên mặt phẳng nghiêng.

 Xe sẽ kéo theo băng giấy còn cần rung sẽ gõ những chấm trên băng giấy. Khi xe lăn xuống hết mặt phẳng nghiêng thì tắt bộ rung điện.

 Tháo băng giấy ra. Chú ý cho xe chạy thẳng và băng giấy không bị vướng khi xe chạy để các dấu chấm trên băng giấy thẳng hàng. Nếu chấm mờ phải thay giấy than.

• Kết quả thí nghiệm

 Đo một số khoảng cách liên tiếp giữa hai chấm l1, l2, l3, l4,…

 Tính các giá trị S1=l2 - l1; S2=l3-l2; S3=l4-l3;... và ghi vào bảng 1. Biết

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Gắn bộ rung điện lên một giá đỡ thẳng đứng. Một đầu băng giấy gắn vào quả nặng, đầu kia luồn qua hai khe của bộ rung điện rồi treo thẳng đứng.Dùng khay đựng cát để hứng quả nặng khi rơi xuống đất. Chú ý băng giấy khơng được xoắn.

• Tiến hành

Đóng cơng tắc cho bộ rung điện hoạt động, rồi thả cho vật nặng rơi tự do và kéo theo băng giấy. Cần rung sẽ gõ lên băng giấy những chấm nhỏ. Khi vật rơi xuống khay đựng cát thì tắt bộ rung điện và tháo băng giấy ra. Làm lại nhiều lần để thu được các băng giấy có dấu chấm thẳng hàng và rõ nét.

• Kết quả thí nghiệm

Thực hiện các bước tương tự như thí nghiệm với vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.Ghi kết quả vào bảng 2.

Kết quả cuối cùng: g gg

2) Thí nghiệm 2: Khảo sát chuyển động rơi tự do – xác định gia tốc rơi tự dodùng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang.

a) Cơ sở lý thuyết

Thả vật rơi từ độ cao h trên mặt đất. Vì sức cản khơng khí tác dụng lên vật rơikhơng đáng kể nên coi như vật rơi tự do. Nếu chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều thì quãng đường rơi s sau thời gian t phải thỏa điều kiện

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

b) Dụng cụ

 Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân vít điều chỉnh thăng bằng.

 Vật rơi là khối trụ bằng sắt.

 Nam châm điện có hộp cơng tắc đóng ngắt để giữ, thả rơi vật và đọc thời gian rơi trên đồng hồ hiện số.

 Cổng quang điện.

 Đồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s.

 Thước thẳng 800mm gắn chặt vào giá đỡ.  Ê-ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật rơi.  Hộp đựng đất sét hứng vật rơi.

c) Lắp đặt dụng cụ

 Nam châm điện lắp trên đỉnh giá đỡ thẳng đứng, được nối qua công tắc vào ổ cắm A của đồng hồ đo thời gian hiện số. Ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ cơng tắc chuyển về.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

dụng một cổng quang. Đồng hồ được sử dụng ở chế độ AB, với thang đo 9,999s.

 Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm lỗ tròn T, như vậy giá đỡ đã thẳng đứng. Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng và vật nặng sẽ rơi vào hộp đất sét (hoặc khăn vải bông được đặt nằm dưới để hứng vật rơi).  Cho nam châm hút giữ vật rơi. Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị

trí đầu s0 của vật. Ghi giá trị s0 vào bảng, để thuận tiện chọn s0= 0.

d) Tiến hành thí nghiệm

 Mở cơng tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0000. Cho nam châm hút giữ khối trụ nhỏ (vật rơi). Dịch chuyển cổng quang đến vị trí cách đáy của khối trụ một khoảng s=50mm.

 Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả vật rơi, đồng hồ bắt đầu đếm. Khi vật đến cổng quang, đồng hồ ngừng đếm. Số chỉ đồng hồ hiển thị là thời gian vật rơi trên quãng đường s. Lặp lại phép đo trên 3 lần và ghi các kết quả vào bảng 3.  Làm lại như trên với hai trường hợp cổng quang có vị trí cách đáy khối trụ

s=200mm và s=800mm. Ghi tiếp các kết quả vào bảng 3.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

 Đo gia tốc rơi tự do.

 Làm như thí nghiệm như trên, tuy nhiên bây giờ đo thời gian vật rơi trên các quãng đường lần lượt như sau: s = 0,2m; 0,3m; 0,4m; 0,5m; 0,6m; 0,7m; 0,8m.  Ghi kết quả vào bảng 4. Dựa vào kết quả này để tính g.

 Chú ý: Để thí nghiệm có kết quả với độ chính xác cao thì cần chú ý lắp đặt thí

nghiệm đúng cách, nhất là khi xác định vị trí các cổng quang. Ở trên mỗi cổng quangđều có một vạch chuẩn ngang để có thể đọc được vị trí của nó trên thước đo. Giá đỡphải thật thẳng đứng. Quan trọng nhất trong thí nghiệm này là phải nhấn và thả cơngtắc thật nhanh, nhất là khi đo thời gian vật rơi quãng đường s = 50mm. Nếu khi nhấncông tắc, vật rơi xuống khay hứng rồi mà đồng hồ vẫn nhảy số, tức là chưa đạt yêucầu, cần phải làm lại. Cần luyện tập cách nhấn công tắc cho đến khi làm thành thạo.

1. Vì sao chọn vật khảo sát là hình trụ sắt phẳng hai đầu? Lựa chọn này có

mâuthuẫn gì với điều kiện bỏ qua sức cản của khơng khí?

2. Bài thí nghiệm có thể dùng MODE A (hoặc MODE B) để khảo sát được khơng?

Nếu có thì cách tiến hành thế nào? Kết quả có chính xác khơng? Tại sao?

3.Thời gian bấm cơng tắc; tính khơng đồng thời của công tắc kép mạch đồng hồ và

mạch nam châm có gây ra sai số khơng? Cách khắc phục?

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

---Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

BÀI 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

- Chuyển động nhanh dần đều: định nghĩa, đặc điểm phân biệt chuyển động nhanh dần đều và chuyển động chậm dần đều.

- Quy luật về các độ dời thực hiện trong những khoảng thời gian bang nhau của chuyển động nhanh dần đều. Phương pháp đo gia tốc của một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào quy luật trên.

1) Thí nghiệm 1 -Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện

 Bảng 1: Gia tốc của vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

 So sánh với kết quả tìm được trong thí nghiệm 1.

 Có nhận xét gì về sự khác biệt giữa hai kết quả? Giải thích.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

 Bảng 2: Gia tốc của vật chuyển động

 Nhận xét về cách tiến hành thí nghiệm. Tìm hiểu ngun nhân (nếu có) sự khác biệt giữa kết quả đo được và kết quả lí thuyết.

 Nhận xét về tính chất của chuyển động rơi tự do.  Bảng 4: Xác định gia tốc rơi tự do.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

 Gia tốc rơi tự do: g g g

...

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Bài 2: TĨNH HỌC

- Đo độ cứng lò xo bằng phương pháp cân bằng lực.

- Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui và hợp lực song song. - Kiểm chứng qui tắc mơmen lực.

- Tìm hiểu phương pháp đo độ cứng của lò xo theo định luật Húc (Hooke).

- Tìm hiểu qui tắc tìm hợp lực của hai lực đồng qui và hai lực song song cùng chiều và ngược chiều. Qui tắc moment lực.

- Bảng sắt và các đế nam châm có thể gắn trên bảng.

- Lực kế loại có giới hạn đo 5N ,có độ chia nhỏ nhất 0,05N có đế nam châm.

- Bộ các quả cân có khối lượng giống nhau.

- Thanh thẳng lớn nhẹ có gắn thước đo, thanh thẳng nhỏ có đế nam châm dùng làm dấu vị trí trên bảng sắt.

- Đĩa mơmen đường kính 18cm có trục quay cố định.

- Các dây nối có móc ở đầu, thước đo góc có thể gắn trên bảng sắt.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

XII.Thực hành thí nghiệm

1) Thí nghiệm 1- Đo độ cứng của một lò xo

a) Lắp đặt dụng cụ

- Gắn một đế nam châm lên bảng sắt,

- Móc một đầu lò xo vào chốt trên đế nam châm, - Gắn thước đo chiều dài lên bảng sắt,

b) Tiến hành thí nghiệm

- Dùng ê-ke ba chiều để đọc trên thước vị trí điểm đầu và điểm cuối của lị xo, suy ra chiều dài l0của lò xo khi chưa bị biến dạng,

- Sau đó lần lượt treo một số quả cân loại 25g, 50g,... vào lò xo rồi đo độ dài tương ứng l1, l2,... của lò xo.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2) Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồngqui

a) Lắp đặt dụng cụ

- Móc một đầu lị xo vào chốt của đế nam châm gắn trên bảng từ.

- Dùng hai lực kế gắn lên bảng và móc vào đầu dưới của lò xo nhờ sợi dây “ba nhánh” như hình.

b) Tiến hành thí nghiệm

- Dùng hai lực kế móc vào hai nhánh dây cịn lại, kéo cho lò xo dãn ra một đoạn (trong giới hạn đàn hồi)

- Đặt thước đo góc lên bảng từ, xê dịch thước đo góc sao cho tâm vịng trịn O của thước đo góc trùng với vị trí giao nhau của ba nhánh dây A (chất điểm A), và dây nối lị xo có phương thẳng đứng trùng vạch 0 độ (dùng ê-ke ba chiều để xác định).

- Đo góc α (góc hợp bởi hai nhánh dây nối lực kế), đánh dấu vị trí chỉ phương của hai lựcnhờ ê-ke ba chiều, đọc số chỉ F1, F2 của hai lực kế.

- Biểu diễn các véc tơ lực F1 và F2 lên bài báo cáo theo cùng một tỉ lệ xích chọn trước. Vẽ véc-tơ hợp lực F bằng cách sử dụng quy tắc hình bình hành.Đo chiều dài của véc tơ

F

, tính giá trị của F theo tỉ lệ xích đã chọn, ghi vào bảng số liệu. - Bỏ một lực kế ra, dùng lực kế còn lại kéo dây nối lò xo sao cho điểm A của dây trùng với vị trí đánh dấu lúc đầu (tâm O thước chia độ) và phương của dây trùng vạch 0 độ. Đọc số chỉ F’ của lực kế. Lặp lại bước thí nghiệm này 3 lần để tìm giá trị trung bình của F’.

- Làm lại các bước thí nghiệm trên từ 2 đến 3 lần với các góc α và các lực F1, F2 khác nhau.

c) Kết quả thí nghiệm

Nghiệm lại xem độ lớn của lựcFso với F'

, phương của

F

với phương của F '

? Nhận xét và kết luận.

 Chú ý: Trong q trình thí nghiệm tổng hợp hai lực

đồng quy, mức độ chính xác của kết quả thu được phụthuộc nhiều vào kĩ năng thực hành. Cần chú ý các vấn

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

- Khi dùng các lực kế để kéo, nếu lò xo trong ống chạm vào vỏ gây nên ma sát,

làm giảm trị số của lực kế.

- Nếu phương của hai lực kế và dây không song song với mặt phẳng bảng sắt,

các lò xo trong lực kế cũng chạm vào vỏ làm kết quả thí nghiệm thiếu chínhxác.

- Khơng thực hiện thí nghiệm trong trường hợp dùng lực kéo quá lớn vượt giới

hạn đàn hồi của lò xo trong lực kế.

3) Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều

a) Lắp đặt dụng cụ

Gắn hai đế nam châm lên bảng sắt, móc hai lị xo vào chốt trên nam châm rồi treo vào đầu dưới của chúng một thước nhơm.

b) Tiến hành thí nghiệm

- Treo vào hai điểm A,B của thước nhôm mỗi bên một số quả cân (không bằng nhau) sao cho thước nhôm dịch chuyển xuống một vị trí nhất định. Đánh dấu vị trí cân bằng này nhờ thước đánh dấu (dùng ê- ke 3 chiều để xác định vị trí chính xác). Ghi trọng lượng P1, P2 của các quả cân mỗi bên.

- Sau đó gộp các quả cân hai bên làm một rồi treo chúng vào một điểm O trên thước sao cho thước trở lại đúng vị trí đã đánh dấu lúc đầu. Đo các giá trị AO và BO

trên thước. Lặp lại thí

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mơmen với vật có trục quay cố định

a) Lắp đặt dụng cụ

Gắn một đế nam châm có trục cố định lên bảng sắt. Lồng vào trục cố định một đĩa mơmen trên có các lỗ nhỏ.

d) Tiến hành thí nghiệm

Dùng chỉ treo vào 3 hoặc 4 lỗ nhỏ bất kì trên đĩa, một sợi chỉ vắt

qua ròng rọc cố định, treo vào đầu còn lại một số quả cân nhất định sao cho đĩa cân bằng. Ghi các giá trị P1, P2,... của các quả cân và các cánh tay đòn d1,d2,... tương ứng của chúng(đọc trên thước kèm theo đĩa mơmen hoặc bán kính của các vịng trịn trên đĩa). Lặp lại thí nghiệm một số lần với các vị trí treo khác nhau, ghi số liệu vào bảng.

- Đặt bản phiến bằng nhôm lên 1 tờ giấy, vẽ chu vi của bản phiến lên tờ giấy,dùng kéo cắt theo đường vẽ rồi dán lên bản phiến. - Dùng 4 lực kế móc vào 4 lổ trên bản phiến

rồi gắn vào bảng sắt thẳng đứng đã treo cố định trên tường.

f) Tiến hành thí nghiệm

- Trên bản phiến đánh dấu vị trí A tùy ý mà

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Phiến chịu tất cả 5 lực tác dụng:4 lực kéo bằng lực kế và trọng lượng của phiến đặt tại tâm O.

- Đo các cánh tay đòn của các lực di (khoảng cách từ A đến các đường không liền nét là các đoạn kéo dài các giá của các lực).

- Trọng lượng của các phiến là P= F5=0,5N. Các lực F1, F2, F3 và F4 xác định trên lực kế(chú ý kim của lực kế không chạm vào vỏ của lực kế).

g) Kết quả thí nghiệm

- Xác định các lực làm phiến quay theo chiều kim đồng hồ Fi, các cách tay đòn tương ứng di và các lực làm nó quay theo chiều ngược lại Fj, các cánh tay đòn tương ứng dj.

- Ghi các giá trị vào bảng số liệu. - Nhận xét và rút ra kết luận.

Trình bày cách sử dụng một trong các thí nghiệm trong bài thực hành (định tính hoặc định lượng) vào một phân đoạn hay một hoạt động cụ thể khi dạy bài học tương ứng cho học sinh phổ thông.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

---Báo cáo thực hànhtheo mẫu sau

Trình bày tóm tắt các nội dung sau:

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

4) Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mơmen với vật có trục quay cố định

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Bài 3: KIỂM CHỨNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

ĐO HỆ SỐ MA SÁT NGHỈ CỰC ĐẠI VÀ HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT

I. Thí nghiệm 1 - Kiểm chứng các định luật bảo toàn1) Mục đích

- Nghiên cứu sự phụ thuộc của gia tốc vào lực tác dụng và khối lượng của vật. - Kiểm chứng định luật III Newton.

- Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng. - Kiếm chứng định luật bảo toàn cơ năng.

(Kiểm chứng các định luật trong trường hợp đơn giản là tương tác chỉ gây ra sự biến đổi chuyển động của các vật)

2) Cơ sở lí thuyết

Trong biểu thức của định luật III Newton và các định luật bảo tồn có mặt các đại lượng vận tốc, gia tốc của các vật tham gia tương tác ở các thời điểm ngay trước và ngay sau khi tương tác xảy ra, đồng thời trong biểu thức của định luật này ln có mặt khoảng thời gian xảy ra tương tác (rất ngắn). Để kiểm chứng các định luật này ngồi việc tạo ra các thí nghiệm thỏa mãn các điều kiện khác nhau của từng định luật thì ta cần phải xác định được bằng thực nghiệm các đại lượng tức thời này. Trong các thí nghiệm các đại lượng trên đều không thể xác định trực tiếp mà đều phải thông qua việc xác định quãng đường và khoảng thời gian tương ứng.

Để xác định được các đại lượng tức thời này bằng thực nghiệm thì cần phải tạo ra

được chuyển động thẳng đều của các vật sau khi tương tác. Khi đó thay vì phải so

 Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp hệ hai vật tương

tác trên một đường thẳng nằm ngang là kiểm chứng biểu thức:

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

 Kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp tương tác giữa hai

vật trên đường thẳng nằm ngang là kiểm chứng biểu thức:

Sử dụng bộ thí nghiệm với xe động lực ME-9435 và ME-9429 gồm:

- Thanh ray 1,2m trên có hai rãnh song song để tạo chuyển động thẳng, một đầu thanh gắn với vật chắn cố định, đầu kia là thanh chắn có thể dịch chuyển bằng cách nới và vặn ốc xiết.

- Xe động lực có nút phóng hai đầu có gắn bộ nén từ ME9430, khối lượng của xe: m=5.10-1Kg.

- Xe bị va chạm khơng có nút phóng ME9454, khối lượng của xe: m=5.10-1Kg. - Hai xe động lực tương tác có nam châm (bộ Pasco).

- Các vật nặng có khối lượng 5.10-1Kg.

4) Tiến hành thí nghiệm

 Kiểm chứng định luật III Newton, định luật bảo toàn động lượng

Hai xe trước khi tương tác đứng yên, sau tương tác chúng chuyển động gần nhưđều trên một máng ma sát không đáng kể.

Kiểm chứng định luật III Newton và định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp này quy về kiểm chứng biểu thức:

1221

m s (*)

 Hai xe có khối lượng bằng nhau tương tác với nhau

Trong trường hợp này theo định luật III hai xe chuyển động với gia tốc có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều. Thí nghiệm kiểm chứng biểu thức S1= S2.

 Đặt thước có bọt nước nằm trên thanh ray, cân chỉnh để bọt nước nằm chính giữa, chứng tỏ thanh ray đã nằm ngang.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

- Đặt cho xe động lực tiếp xúc với xe bị tác dụng ở vị trí chính giữa qng đường.

- Nhấn dứt khốt nút phóng cho lị xo bung ra.

- Quan sát chuyển động của hai xe và lắng nghe âm thanh ở thời điểm hai xe va chạm vào các thanh chắn ở hai đầu quãng đường.

- Nếu va chạm là đồng thời thì biểu thức đã được xác nhận.  Hai xe có khối lượng khác nhau

- Lần lượt đặt thêm các thỏi sắt có khối lượng bằng khối lượng của xe lên thùng của một trong hai xe.

- Chọn vị trí đặt hai xe tiếp xúc sao cho thỏa mãn biểu thức (*), nếu định luật là đúng thì sau khi tương tác với nhau hai xe sẽ va chạm vào các thanh chắn ở hai đầu quãng đường cùng một lúc.

 Khảo sát va chạm đàn hồi – định luật bảo toàn cơ năng Một trong hai xe trước khi va chạm đang ở trạng thái chuyển động.

- Nhấn dứt khốt nút phóng để xe động lực chuyển động và va chạm vào xe đứng yên có cùng khối lượng.

- Nếu định luật là đúng thì sau khi va chạm xe động lực dừng lại cịn xe kia sẽ chuyển động, nếu thí nghiệm khơng thành cơng, hãy tìm hiểu ngun nhân và cách khắc phục.

 Kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng

Các thí nghiệm đã làm trong mục 4 đều có thể lập luận để trở thành thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo tồn động lượng trong trường hợp hệ có hai vật tương tác với nhau trên một đường thẳng nằm ngang.

 Kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng

Các thí nghiệm đã làm trong mục 4.a đều có thể lập luận để trở thành thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo tồn cơ năng trong trường hợp hệ có hai vật tương tác với nhau trên một đường thẳng nằm ngang.

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

XVII. Thí nghiệm 2 - Khảo sát chuyển động thẳng đều1) Mục đích

- Xác định vận tốc tức thời của viên bi tại các điểm trên mặt phẳng ngang có ma sát rất nhỏ.

- So sánh vận tốc tức thời với vận tốc trung bình trên một đoạn đường bất kì. Từ đó nghiệm lại định luật I Niutơn.

2) Cơ sở lý thuyết

Thả viên bi từ một điểm trên một máng nghiêng cho lăn xuống mặt phẳng ngang với ma sát rất nhỏ. Trên mặt phẳng ngang với ma sát không đáng kể, do phản lực cân bằng với trọng lực nên theo định luật I Niutơn, viên bi sẽ chuyển động thẳng đều. Vận tốc tức thời tại mọi điểm bằng nhau và bằng vận tốc trung bình trên một đoạn đường bất kì.

3) Dụng cụ

Đế 3 chân, giá đỡ có gắn sẵn hai cổng quang và nam châm điện phía trên máng nghiêng nhỏ, cơng tắc nam châm, thước đo góc có gắn quả dọi, bi thép, khớp nối, đồng hồ hiện số.

4) Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm

- Nam châm điện lắp trên đỉnh máng nghiêng của giá đỡ, được nối qua công tắc vào ổ cắm C của đồng hồ hiện số.

- Cổng quang điện 1 và 2 lắp ở hai vị trí nhất định trên mặt phẳng ngang, cách nhau một đoạn s. Hai cổng quang này được cắm vào ổ A và B của đồng hồ.

- Đồng hồ được sử dụng ở chế độ A + B hoặc AB, với thang đo 9,999s. - Lưu ý phải điều chỉnh để giá đỡ nằm ngang. Điều này được kiểm tra nhờ quả dọi treo ở thước đo góc.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

5) Tiến hành thí nghiệm

 Đo vận tốc tức thời của bi thép tại các điểm khác nhau trên qũy đạo

- Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0.000. Đặt đồng hồ ở MODE A+B. Cho nam châm hút giữ bi thép. Dịch chuyển hai cổng quang đến các vị trí cách nhau một khoảng s = 30cm-50cm.

- Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả bi thép. Khi bi đi qua cổng quang 1, đồng hồ chỉ t1 là thời gian viên bi chắn tia hồng ngoại. Tiếp tục chuyển động, bi qua cổng quang 2 trong thời gian t2. Đồng hồ chỉ thời gian t = t1+t2. Nếu t1 = t2 thì chuyển động của bi là thẳng đều. Ghi lại các giá trị t1, t2.

- Dùng thước kẹp đo đường kính d của viên bi, từ đó tính được vận tốc tức thời của bi tại nơi đặt hai cổng quang điện là: v1 = d/t1; v2 = d/t2.

 Chú ý: Lau chùi sạch máng nghiêng để giảm ma sát, vì có ma sát nhỏ nên cần

điều chỉnh máng nghiêng góc khoảng 1 độ xem như khử ma sát. Đo đường kínhviên bi nhiều lần để có kết quả chính xác.

 Đo vận tốc trung bình của viên bi trên các quãng đường khác nhau

- Mở công tắc đồng hồ, nhấn nút RESET cho đồng hồ về giá trị 0.000. Đặt đồng hồ ở MODE AB. Cho nam châm hút giữ bi thép. Dịch chuyển hai cổng quang đến các vị trí cách nhau một khoảng s = 30cm.

- Nhấn nút công tắc cho nam châm nhả bi thép. Khi bi đi đến cổng quang 1, đồng hồ bắt đầu đếm. Tiếp tục chuyển động, bi đến cổng quang 2 thì đồng hồ ngừng đếm. Đồng hồ chỉ thời gian viên bi đi quãng đường s từ cổng quang 1 đến 2. - Giữ nguyên cổng quang 1, dịch chuyển cổng quang 2 ra xa cổng quang 1 mỗi

lần 5cm. Lặp lại các động tác đo như trên. Ghi kết quả vào bảng 1.

XVIII. Thí nghiệm 3 - Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt1) Mục đích

Xác định hệ số ma sát nghỉ cực đại và ma sát trượt bằng phương pháp động lực học và phương pháp bảo toàn.

2) Cơ sở lý thuyết

- Cho vật nằm yên trên mặt phẳng nghiêng góc  với mặt phẳng ngang. Tăng dần  đến một giá trị o thì vật bắt đầu trượt. Khi đó, hệ số ma sát nghỉ cực đại được tính theo cơng thức  = tg.

</div>