Thực tập vật lí đại cương A1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
F 7 G







GIÁO TRÌNH
THỰC TẬP VẬT LÝ ĐẠI
CƯƠNG A1


TRẦN KIM CƯƠNG




2005
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
1 -
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1 -
BÀI MỞ ĐẦU 3 -
I/ MỤC ĐÍCH ,YÊU CẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA THỰC HÀNH VẬT
LÝ.
3 -
II/ LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ. 3 -

1/ Sai số hệ thống 4 -
2/ Sai số ngẫu nhiên. 5 -
3/ Sai số tuyệt đối và sai số tương đối. 5 -
4/ Các đònh lý về sai số : 5 -
5/ Qui tắc làm tròn và viết kết quả 6 -
6/ Đồ thò 7 -
III/ TRÌNH TỰ LÀM MỘT BÀI THÍ NGHIỆM. 9 -
BÀI 1. THƯỚC KẸP – PANME 10 -
I/ NGUYÊN TẮC 10 -
1/ Thước kẹp 10 -
2/ Panme : 12 -
II/ THỰC HÀNH : 13 -
BÀI 2. CÂN CHÍNH XÁC 16 -
I/ LÝ THUYẾT: 16 -
1. Xác đònh số 0 của cân: 17 -
2.Xác đònh độ nhạy của cân 17 -
3.Phép cân đơn 18 -
4. Phương pháp cân lặp 19 -
II/ THỰC HÀNH - 19 -
III/ CHÚ Ý 20 -
BÀI 3. CÁC ĐỊNH LUẬT CÂN BẰNG LỰC - 21 -
I/ MỤC ĐÍCH : 21 -
II/ LÝ THUYẾT : 21 -
III/ DỤNG CỤ 23 -
IV/ THỰC HÀNH : 23 -
Bài 4. CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ 27 -
I.MỤC ĐÍCH: 27 -
II. LÝ THUYẾT: 27 -
1/ Các đònh luật thực nghiệm của khí lý tưởng: 27 -
2/ Phương trình trạng thái khí lý tưởng: 28 -

III. DỤNG CỤ: 28 -
IV. THỰC HÀNH: 30 -
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
2 -
BÀI 5. ĐO NHIỆT HÓA HƠI CỦA NƯỚC 33 -
I. LÝ THUYẾT: 33 -
II. DỤNG CỤ: 34 -
III. THỰC HÀNH: 34 -
BÀI 6. XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ BẰNG CẦU UYSTON 37 -
I/ LÝ THUYẾT 37 -
II/ THỰC HÀNH : 38 -
BÀI 7. ĐỊNH LUẬT OHM CHO MẠCH XOAY CHIỀU - 41 -
I/ LÝ THUYẾT 41 -
II/ THỰC HÀNH : 44 -
BÀI 8. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO 46 -
I/ LÝ THUYẾT 46 -
II/ THỰC HÀNH - 48 -
BÀI 9. SÓNG DỪNG 50 -
I/ LÝ THUYẾT 50 -
II/ THỰC HÀNH - 52 -
Bài 10. ĐƯỜNG KẾ 54 -
I/ LÝ THUYẾT 55 -
II/ THỰC HÀNH - 56 -
Bài 11. KHẢO SÁT CÁC HIỆN TƯNG GIAO THOA 59 -
I. LÝ THUYẾT: 59 -
III. DỤNG CỤ: 65 -
II.THỰC HÀNH: 67 -
Bài 12. QUANG HÌNH HỌC 72 -

I. LÝ THUYẾT: 72 -
III. DỤNG CỤ: 75 -
IV.THỰC HÀNH: 76 -
SIÊU DẪN NHIỆT ĐỘ CAO HÊ BSCCO PHA TẠP Pb + Sb 79 -
I/ Mở đầu : 79 -
II/ phần thực nghiệm 80 -
III/ Kết quả và thảo luận 80 -
IV/ Kết luận 82 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 -
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
3 -
BÀI MỞ ĐẦU

I/ MỤC ĐÍCH ,YÊU CẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA THỰC HÀNH VẬT
LÝ.

Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm. Hầu hết các đònh luật
Vật lý được thiết lập bằng con đường thực nghiệm. Mặt khác, những
đònh luật được xây dựng từ lý thuyết thuần túy chỉ có ý nghóa khi đã
được thực nghiệm kiểm nghiệm. Vì vậy thực nghiệm Vật lý có một ý
nghóa rất quan trọng . Mục đích của thí nghiệm Vật lý là trên cơ sở các
thí nghiệm , ta đọc giá trò các đại lượng , so sánh với lý thuyết để kiểm
nghiệm các đònh luật hoặc tìm ra các qui luật mới. Thực tập Vật lý đại
cương là bước đầu tập dượt, chuẩn bò kỹ năng cần thiết để có thể tiếp
tục nghiên cứu khoa học nói chung và Vật lý nói riêng.
Giáo trình này nhằm mục đích :
-Khảo sát một số hiện tượng và kiểm nghiệm một số đònh luật đã
học trong chương trình Vật lý đại cương.

-Làm quen và sử dụng một số dụng cụ máy móc thông thường
tương đối đơn giản, song có vai trò quan trọng và là cơ sở để sau này
tiếp xúc với các máy móc , dụng cụ phức tạp hơn trong nghiên cứu khoa
học.
Biết phương pháp nghiên cứu và làm công tác thực nghiệm ( trình
bày kết quả nghiên cứu , xử lý số liệu , phân tích kết quả thực nghiệm
v.v …) .
Rèn luyện tác phong và những đức tính cần thiết của người làm
công tác thực nghiệm khoa học : nghiêm túc , thận trọng , tỉ mỉ , kiên trì
, khách quan và trung thực.

II/ LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ.

Mỗi đại lượng Vật lý đều có một số các đơn vò đo. Phép đo các đại
lượng gồm hai loại : trực tiếp và gián tiếp . Đại lượng đo trực tiếp là ta
có thể đo đạc , đọc trực tiếp qua dụng cụ, máy móc đo ( như chiều dài ,
thời gian nhiệt độ v.v … ) . Các đại lượng đo gián tiếp được tính thông
qua các đại lượng đo trực tiếp ( ví dụ : vận tốc được xác đònh bằng tỉ số
quãng đường và thời gian đo được ). Khi đo các đại lượng Vật lý phải
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
4 -
thông qua máy móc, dụng cụ và con người , nên kết quả đo được có độ
chính xác phụ thuộc vào phương tiện và con người thực nghiệm. Nói
khác là kết quả đo được có một độ lệch nào đó so với giá trò thực của nó
gọi là sai số. Sai số gồm hai loại sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.
Sai số hệ thống là sai số của các kết quả đo diễn biến theo một chiều
hướng xác đònh ( ví dụ : dùng quả cân có sai số 1 gam để cân một vật
nào đó thì kết quả bao giờ cũng sai lệch ( lớn hơn hoặc nhỏ hơn) 1

gam). Sai số ngẫu nhiên là sai số xảy ra theo chiều hướng không xác
đònh được (ví dụ : nhiệt độ phòng có thể thăng giáng một cách hoàn
toàn ngẫu nhiên trong quá trình thí nghiệm, tốc độ gió , độ ẩm không
khí , áp suất khí quyển v.v … ).

1/ Sai số hệ thống.

Khi thí nghiệm phải loại trừ sai số này đến mức tối thiểu, vì nó có
thể làm sai lệch hẳn các kết quả đo. Muốn vậy cần phải biết loại sai số
hệ thống và cách loại trừ chúng . Thông thường có một số loại sai số
chủ yếu sau :
* Do dộ chính xác của dụng cụ đo :
Loại sai số này ta không biết được chính xác giá trò đo được lớn
hơn hay nhỏ hơn giá trò thực ( ví dụ : dùng thước kẹp có du xích 1/20
mm - có nghóa sai số hệ thống cực đại là 1/20 mm). Loại sai số này
không thể loại trừ được vì nó phụ thuộc giới hạn đo ( độ chính xác) của
máy đo.
* Do sai số ban đầu của dụng cụ đo :
Loại sai số này làm cho kết quả đo hoặc lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá
trò thực ( ví dụ : khi chưa đo, kim đồng hồ vôn kế đã chỉ 0,5V . Như vậy
khi đọc , kết quả đo được đều lớn hơn giá trò lẽ ra đo được là 0,5V ).
Loại sai số này có thể loại trừ được bằng cách hiệu chỉnh ( cộng hoặc
trừ độ lệch ban đầu trong kết quả đo được).
* Do tính chất đối tượng đo :
Ví dụ : khi xác đònh khối lượng riêng của một chất ( ρ = m/ v) trên
cơ sở cân và đo thể tích vật . Nếu trong vật có chỗ bất đồng nhất (
khuyết tật, hốc rỗng … chẳng hạn ) thì thể tích đo được sẽ lớn hơn thể
tích thực của vật. Như vậy khối lượng riêng cần xác đònh sẽ nhỏ hơn
khối lượng riêng thực của vật. Loại sai số này không biết được rõ bản
chất và độ lớn của nó. Tuy nhiên có thể loại trừ được bằng cách thay

Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
5 -
đổi các đại lượng đo và các điều kiện đo ( ví dụ : có thể đo trên nhiều
vật khác nhau cùng làm bằng một chất để xác đònh khối lượng riêng).

2/ Sai số ngẫu nhiên.

Loại sai số này tuân theo qui luật thống kê đối với các hiện tượng
tự nhiên. Theo lý thuyết xác suất thì các kết quả đo sẽ thăng giáng
xung quanh giá trò thực, và càng gần giá trò thực xác suất càng cao. Sai
số này có thể giảm thiểu được bằng cách đo đại lượng nhiều lần trong
những điều kiện khác nhau, sau đó lấy trung bình các kết quả đo.

3/ Sai số tuyệt đối và sai số tương đối.

Sai số tuyệt đối và sai số tương đối cùng quyết đònh độ chính xác
của phép đo . Kí hiệu sai số tuyệt đối là ∆x, sai số ngẫu nhiên là ∆x
n
,
sai số hệ thống là ∆x
k
thì :

∆x = ∆x
n
+ ∆x
k

Để thấy rõ độ chính xác của phép đo, người ta đònh nghóa sai số
tương đối ∂x:

∂x = (∆x/ x ≈ ∆x /
(
)
%)( aaa
∂
±
=
vòđơn
) . 100%

x là giá trò thực của đại lượng đo .
x là giá trò trung bình của đại lượng
đo.

4/ Các đònh lý về sai số :

Lý thuyết về sai số đã chứng minh hai đònh lý cơ bản sau :
Đònh lý 1:
Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu bằng tồng các sai số tuyệt
đối của các thừa số .
Nếu : x = a ± b
Trong đó :
aaa ∆±= , bbb ∆±=
Thì :
∆x = ∆a + ∆b
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1

-
6 -
Đònh lý 2 :
Sai số tương đối của một tích hay một thương bằng tổng các sai số
tương đối của từng thừa số .
Nếu : x = a.b hoặc x = a/b

Trong đó :
aaa ∆±=
,
bbb ∆±=


Thì :
ba
b
b
a
a
x
x
x ∂+∂=
∆
+
∆
=
∆
=∂
Hệ quả :

Nếu x = a
n
thì : ∂x =n∂a.
Chú ý :
1/Khi áp dụng các đònh lý trên thì a và b phải là hai đại lượng độc
lập , nếu a và b không độc lập thì phải biến đổi cho chúng thành độc
lập rồi mới được áp dụng hai đònh lý .
2/ Trong trường hợp chung ta có thể áp dụng cách tính sau :
Nếu y = f(x
1
, x
2
, … , x
n
)
Thì :


∑
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
∆
∂
∂

=∆
=
n
j
j
j
x
x
f
y
1
2


Trong nhiều trường hợp , khi không cần độ chính xac cao , người
ta lấy giới hạn trên (cực đại ) của sai số để tính tóan theo công thức đơn
giản hơn :

()
∑
=
∆
∂
∂
=∆
n
j
j
j
x

x
f
y
1
max

5/ Qui tắc làm tròn và viết kết quả .
* Làm tròn sai số :
Do kết quả đo được và do đó biểu thức tính sai số chỉ là gần đúng
khi số lần đo bò hạn chế . Vì vậy khi thực nghiệm không cần độ chính
xác cao thì số lần đo đại không lớn (
≈ ≥ 5 lần) và trong sai số chỉ giữ lại
một chữ số khác không (ví dụ : 2, 300 ,0.07 , 0.9) . Tuy nhiên khi tính
toán thì có thể được sai số gồm nhiều chữ số . Do vậy phải làm tròn sai
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
7 -
số . Để giá trò của phép đo vẫn nằm trong khỏang tin cậy thì sai số phải
làm tròn theo chiều tăng (ví dụ 1,693
→ 2 ; 0,82 → 0,9 ) .
Một số trường hợp nếu làm tròn theo qui tắc trên , sai số sẽ tăng
qúa nhiều (ví dụ : 0,12
→ 0,2 ) . Như vậy sai số do làm tròn quá lớn thì
có thể giữ nguyên hai chữ số .
* Làm tròn và viết kết quả :
Kết quả được làm tròn đến chữ số có nghóa tương ứng với hàng
chữ số có nghóa của sai số .
Ví dụ :
∆a = 0,15m vàa = 7,6427m thì a được làm tròn thành

7.65m . Kết quả được viết dưới dạng :

(
)
aaa
∆
±
=
(đơn vò )
hay :
(
)
%)( aaa
∂
±
=
vòđơn


Như ví dụ trên , ta viết :
a = (7,65
± 0,15)m
hay a = 7,65 m
± 2 %
Chú ý :
* Vì sai số được làm tròn đến một chữ số có nghóa , nên nếu
trong biểu thức tính sai số có số hạng nhỏ hơn 1/10 số hạng khác thì có
thể bỏ qua .
Ví dụ :
∆a = ∆b + ∆c + ∆d

Trong đó :
∆a = 1,57 ; ∆c = 4,32 ; ∆d = 0,123
Ta thấy :
∆d/∆c < 1/10 → khi tính biểu thức trên ta có thể bỏ qua
∆d .
* Sai số tuyệt đối của một đại lượng là độ lệch cực đại của giá trò
đo được so với giá trò trung bình :
∑
=
=
n
1j
j
n
a
a
và
max
i
aaa −=
với : n là số lần đo .
a
j
là giá trò đại lượng a trong lần đo thứ j

6/ Đồ thò

Đồ thò biểu diễn mối tương quan giữa hai đại lượng : từ đó có thể
biết được qui luật mối quan hệ phụ thuộc và cũng từ đó có thể ngọai
Trần Kim Cương Khoa Vật lý

Thực tập vật lý đại cương A 1
-
8 -
suy được một giá trò nào đó không thu được trực tiếp bằng thực nghiệm
.
Thông thường dùng trục hoành biểu diễn đại lượng biến đổi độc
lập , trục tung biểu diễn đại lượng phụ thuộc .
Chọn tỉ lệ xích sao cho đồ thò chiếm toàn bộ khổ giấy (giấy kẻ ô
vuông , kẻ ly hay logarit) .
Biểu diễn cả giá trò đo lẫn giá trò sai số trên đồ thò . Như vậy ứng
với mỗi điểm của đồ thò Vật lý thực nghiệm sẽ là một ô chữ nhật . Ví dụ
biểu hàm y = f(x) thì ứng với mỗi giá trò
xxx
ii
∆
±
=
ta thu được một giá
trò tương ứng
yyyi
i
∆±=
và các cạnh của ô chữ nhật là 2∆x
i
và 2∆y
i

chính là ô sai số .
Đồ thò phải đi qua tất cả các ô sai số (có thể không đi qua tâm của
ô ) sao cho các ô phân bố tương đối đồng đều về hai phía đồ thò . Nếu

có ô nào nằm ngòai thì phải coi rằng lần đo đó là sai do lầm lỗi phải
lọai bỏ hoặc kiểm tra lại kết quả phép đo đó .
Đồ thò phản ánh một quá trình biến đổi vật lý thường là liên tục
nên phải là đường cong phẳng . Những biến đổi đột ngột rất hiếm khi
xảy ra . Do vậy khi gặp trường hợp số liệu đo thăng giáng thất thường
không theo qui luật nhất đònh phải thận trọng kiểm tra lại toàn bộ các
thao tác thí nghiệm .

y
5


2
∆y
4

y
4


y
3

y
2
2∆x
4

y
1

i x
x
1
x
2
x
3
x
4
x
5

H.1 Đồ thò thực nghiệm y = f(x) .

Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
9 -
III/ TRÌNH TỰ LÀM MỘT BÀI THÍ NGHIỆM.

a/ Chuẩn bò :
Phải đọc kỹ bài thí nghiệm ở nhà trước khi làm thí nghiệm. Nắm
vững nội dung , mục đích và yêu cầu của bài thí nghiệm . Phải có vở
chuẩn bò ghi các bước cần thí nghiêïm, có kẻ sẵn bảng biểu để điền số
liệu.
b/ Thí nghiệm :
Trước khi thí nghiệm phải tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm kỹ càng,
hiểu được tính năng, tác dụng , cách sử dụng các dụng cụ, máy móc mới
được tiến hành các thao tác thí nghiệm. Nếu có chỗ nào chưa rõ không

tự tìm hiểu được phải hỏi giáo viên hướng dẫn, không được tự ý thao
tác sẽ dẫn đến cháy , hỏng dụng cụ.
Phải có trách nhiệm bảo quản dụng cụ. Phải xếp đặt dụng cụ, bàn
ghế gọn gàn trước khi rời phòng thí nghiệm. Thực hiện thói quen “vào
sao ra vậy ”. Không đi lại tùy tiện trong phòng thí nghiệm, không nói
to, phải nghiêm túc thực hiện nội quy phòng thí nghiệm. Kiên trì thí
nghiệm không được làm bừa , làm ẩu .
c/ Báo cáo thí nghiệm :
Sinh viên phải nộp báo cáo của bài thí nghiệm trước mới được làm
bài thí nghiệm tiếp theo. Phải tham gia đầy đủ các báo cáo thí nghiệm
mới được xét dự thi học phần . Học sinh nào làm tốt tất cả các bài thí
nghiệm có thể được xét miễn thi học phần và được cho điểm khá giỏi
tùy theo mức độ.
Nội dung của bài BÁO CÁO THÍ NGHIỆM theo trình tự sau :
+Tên bài thí nghiệm.
+Tên người làm thí nghiệm.
+Tóm tắt lý thuyết ( ngắn gọn đủ ý cơ bản).
+ Kết quả thí nghiệm ( nêu kết quả từng bước thí nghiệm,
các số liệu đo và tính toán đều ghi thành bảng và có đơn vò rõ ràng ;
các tính toán sai số của các đại lượng gián tiếp cần trình bày cách tính
một cách tóm tắt. Làm tròn sai số và viết kết quả cuối cùng ).
+Đánh giá và biện luận ( tổng quan về quá trình thực
nghiệm, độ tinh cậy các số liệu thực nghiệm, những vứng mắc và
đề xuất v.v …).


Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
10 -

BÀI 1. THƯỚC KẸP – PANME


Để đo các vật với độ chính xác từ 1/10 đến 1/100 mm, người ta
dùng thước kẹp hoặc panme, đó là các dụng cụ rất thông dụng trong kỹ
thuật .

I/ NGUYÊN TẮC

1/ Thước kẹp
* Cấu tạo :
Gồm hai ngàm A, B ( H.1) . Ngàm A gắn liền với thước L
1
( thước
thường) chia vạch tới mm, có đánh số theo cm. Ngàm B gắn với thước
động L
2
có thể dòch chuyển theo L
1
và tiếp xúc với ngàm A. Trên L
1

phía sau có một rãnh trượt. Thanh trượt nằm trên rãnh gắn với L
2
để
đònh vò cho L
1
và L
2
luôn luôn song song với nhau.

Ốc C để cố đònh ngàm B. một số thước kẹp có thêm bản trượt Q,
ốc khóa D và ốc vi cấp E để di chuyển nhỏ ngàm B.











* Thước động :
Trên thước thường L
1
ta lấy a (mm) chia làm b khỏang đều nhau ,
mỗi khoảng dài a/b (mm) (thường là giá trò 0.5 ;1 ; hoặc 2 mm) . Trên
thước động L
2
lấy một đoạn dài (a - 1) mm chia thành b khoảng . Mỗi
khoảng dài (a - b)/b mm . Như vậy mỗi khoảng trên thước động so với
một khoảng trên thước thường ngắn hơn một đoạn là :
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
11 -
)(mm
b
1

b
1a
b
a
=
−
−=∂
Đại lượng ∂ đặc trưng cho thước động của thước kẹp gọi là độ
chính xác của thước kẹp , nó là độ dài ngắn nhất mà thước kẹp có thể
đo được .
Ví dụ :
Thước kẹp 1/50 mm được làm như sau : Lấy a = 50 mm trên thước
thường L
1
chia thành b = 50 khoảng . Trên thước động L
2
lấy (a – 1 ) =
50 – 1 = 49 mm chia thành b = 50 khoảng . Như vậy mỗi khoảng trên
thước động ngắn hơn trên thước thường là : 1/b = 1/50 mm .
Tương tự như vậy đối với các thước kẹp 1/10 ,1/20 và 1/100 mm .
* Cách đo và đọc kết quả .
Muốn đo vật . nới lỏng ốc C và D để L
2
có thể dòch chuyển trên L
1

. Đưa vật cần đo vào giữa hai ngàm A,B . Khi hai ngàm tiếp xúc vật ,
dùng ốc D khóa lại và ốc E để dòch chuyển nhỏ cho hai ngàm vừa tiếp
xúc vật đo (chỉ vặn vừa đủ ốc E , nếu không sẽ làm hỏng vật hoặc ốc vi
cấp ) . Khóa chặt ốc D và đọc kết quả trên thước. Muốn lấy vật ra hãy

làm theo trình tự ngược lại .
Khi hai ngàm A và B khít nhau thì vạch số 0 trên L
1
trùng với vạch
số 0 trên L
2
. Khi kẹp vật thì L
2
dòch chuyển so với L
1
một khoảng đúng
bằng kích thước vật đo .
Chiều dài l bao gồm phần nguyên (mm) được đọc trên L
1
, phần lẻ
được đọc trên L
2
. Giả sử vật thứ n trên L
2
trùng với vạch bất kỳ của L
1
.
Vì ta biết mỗi khoảng chia trên L
2
nhỏ hơn một lượng ∂ so với khoảng
chia trên thước L
1
. Thành thử n khoảng chia trên L
2
sẽ ngắn hơn n

khoảng chia trên L
1
một đoạn n∂ đúng bằng phần lẻ của chiều dài l cần
đo.
Thường thì trên thước động L
2
không đánh số thứ tự n của các vạch
chia mà ghi tích n∂ . Do đó có thể đọc ngay phần lẻ nhỏ hơn mm của
vật cần đo.
Tóm lại cách đọc kết quả là :
+Phần nguyên đọc trên L
1
(lấy vạch gần nhất về phía trái số 0 của
L
2
).
+Phần lẻ (thập phân) đọc trên L
2
(vạch trùng với vạch bất kỳ trên
L
1
).
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
12 -
2/ Panme :
Panme là dụng cụ đo kích thước các vật với độ chính xác cao (từ
1/100 đến 1/500 mm).
* Cấu tạo :

Vi kế có hàm U cố đònh, thanh A và trục B gắn chặt với hàm U.
Trong lòng trục G là vít vi cấp B . Trống C và ốc E đồng trục với G.
Khi quay C hoặc E , toàn bộ hệ thống trống C và vít vi cấp B sẽ tònh
tiến dọc theo trục D. Ốc H dùng để khóa chặt thanh B khi đọc giá trò đo
trên thước . Trên trục G có thước thường L
1
dọc theo trục G chia tới mm
(hoặc ½ mm) được đánh số từng 5 hoặc 10 mm một. Mép của trống C
có thước vòng L
2
.
Giới hạn kích thước vật có thể đo được ghi trên hàm U hoặc trục G
(ví dụ : 0 – 25 mm ; 25 – 50 mm) (H.2).













H.2 Panme

* Thước vòng :
Quay trống C một vòng quanh trục G, vít vi cấp B tònh tiến thêm

một đoạn h (mm) dọc theo trục G, h gọi là bước của vít vi cấp . Thước
vòng L
2
trên mép của trống C được chia thành q khoảng . Vậy khi quay
trống C một khoảng , vít vi cấp tònh tiến được một đoạn d :
(mm)
q
h
d =
d đặc trưng cho panme gọi là độ chính xác của panme. Nó thường được
ghi trên hàm U hoặc trục G.
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
13 -
* Cách đo và đọc kết quả :
Khi đo , mở ốc H, xoay trống C ngược chiều kim đồng hồ để mở
rộng khoảng trống A – B . Đưa vật cần đo vào giữa A – B, quay trống
C theo chiều kim đồng hồ, khi tới độ chặt nhất đònh (hàm A và B đã sát
khít vật), ốc E sẽ trượt trên lò xo lực hãm răng trượt và B sẽ không dòch
chuyển nữa (khi đó nghe có tiếng trượt bi hãm “tạch, tạch”). Khóa ốc H
và đọc kết quả trên thước.
Phần nguyên mm (hoặc nửa mm) đọc trên L
1
, vạch bên trái gần
mép trống nhất (vạch trên hoặc dưới đường kẻ dọc).
Phần thập phân đọc trên L
2
(vạch trùng với đường kẻ dọc của L
1

).
* Chú ý : Đối với thước có ốc vi cấp h = 0.5 mm ta phải đọc phần
nguyên tới nửa mm, trên L
1
sẽ có hai đường vạch , có một hàng ứng với
số nguyên mm, một hàng ứng với số nguyên nửa mm.

II/ THỰC HÀNH :

* Hiệu chỉnh số 0 :
Đối với thước kẹp khi hai ngàm A , B khít nhau có thể số 0 của hai
thước không trùng nhau. Nếu số 0 của L
2
ở bên phải số 0 của L
1
thì kết
quả đọc được bằng kích thước vật đo cộng với khoảng cách ban đầu
giữa chúng. Như vậy kích thước thưc của vật bằng kết quả đọc được trừ
đi khoảng cách ban đầu gọi là số hiệu chỉnh. Trường hợp ngược lại ta
phải cộng thêm.
Đối với panme khi hai thanh A , B tiếp xúc nhau có thể hai số 0
của hai thước cũng không trùng nhau. Nếu số 0 của L
2
vượt quá số 0
của L
1
theo chiều kim đồng hồ m vạch thì kích thước vật bằng kết quả
đọc được cộng thêm m∂ . Trường hợp ngược lại ta phải trừ đi.
* Dùng thước kẹp xác đònh thể tích các vật :
-Khối hộp chữ nhật .

-Hình trụ tròn .
-Hình trụ rỗng .
Các kết quả đo được lập thành bảng mẫu sau :

Khối hộp chữ nhật Hình trụ tròn Hình trụ rỗng

a(mm) b(mm) c(mm) d(mm) h(mm) D(mm) d(mm) h(mm)
1
2

Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
14 -
.
.
.
T.Bình
Sai số

* Dùng panme đo đường kính các viên bi rồi xác đònh thể tích .
Lập bảng tương tự như trên rồi tính toán.
* Các biểu thức xác đònh thể tích.
-Khối hộp : V = a.b.c
với : a, b, c là chiều dài các cạnh.
-Khối trụ :
.h.d
4
1
V

2
=

với : d là đường kính viên bi.
h là chiều cao
-Khối trụ rỗng :
(
)
.hdD.
4
1
V
22
−=
với :D là đường kính ngoài.
d là đường kính trong.
Viên bi :
3
6
1
dV .
π
=
với d là đường kính.
Chú ý :
Xem lại bài mở đầu để tính sai số thể tích các vật. Chú ý về việc
tính sai số của các biến phụ thuộc trong thể tich khối trụ rỗng.

Câu hỏi chuẩn bò

1. Mỗi khoảng trên thước động của thước kẹp 2/100mmcó độ dài
bao nhiêu ?
2. Tại sao hai phía của ngàm A và Bcó hình dạng khác nhau?( tác
dụng của chúng )
3. Nêu tác dụng của các ốc C vàD (nếu có)trên thước kẹp)
4. Đối với panmer 1/100mm,khi trống C quay một vòng thì vít vi
cấpB tònh tiến được một khoảng bao nhiêu?
5. Ý nghóa của các số ghi(0 – 25mm)hay (25 –50mm)trên
panmer?
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
15 -
6. Tại sao phải hiệu chỉnh số 0 của thước kẹp và panmer?











Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
16 -
BÀI 2. CÂN CHÍNH XÁC

I/ LÝ THUYẾT:

Để xác đònh khối lượng của các vật với độ chính xác < 10
-2
gam
người ta dùng cân chính xác (hoặc cân phân tích ),song đối với những
loại cân này thường tải trọng không vượt quá 200g.
a.Cấu tạo:













H.3

Cân được đặt trong hộp kính để tránh bụi và gió(H.3). Bộ phận
cơ bản là đòn cân A có dao hình lăng kính B. Hai quang treo đóa C tựa
trên đòn cân A qua hai dao hình lăng kính D .Kim E gắn chính giữa đòn
cân và có thể dao đông trên bảng G. Nhờ các dao mà cân rất linh động .

Có mã H là quả cân nhỏ đặt trên móc I phía trên đòn cân .Nhờ núm K
và cần N ta có thể dòch chuyểncon mã trên đòn cân A để thay đổi tải
trọng mỗi bên đóa cân. Ốc Pđể mổ cửa kính khi cho vật vào đóa cân. Ốc
Q để điều chỉnh cân thăng bằng. Vò trí thăng bằng của cân xác đònh
bằng bọt nước .
Có hai phương pháp cân chính là cân đơn và cân lặp
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
17 -
b.Phép cân đơn
1. Xác đònh số 0 của cân:
Khi cho cân làm việc (nới hạ ốc 0 ngược chiều kim đồng hồ )ở chế
độ không tải,dưới tác dụng của momen trọng lực của các tay đòn cân
,sau môt số dao động cân sẻ thăng bằng và kim E sẽ dừng ở vò trí a
o
nào
đó trên bảng chia vạch G.Vò trí a
o
có được gọi là vò trí số 0 thực của
cân. Bỏ qua các sai số dươi mức độ chímh xác của cân ta có thể coi vò
trí a
o
ứng với sự bằng nhau của các momen trọng lực cạc cánh tay đòn
của cân.
Song vì cân dao động khá lâu nên để xác đònh a
o
một cách nhanh
chóng có thể coi gần đúng :
2

aa
a
21
0
−
=

Trong đó a
1
và a
2
là độ lệch liên tiếp về bên phải và bên trái của
cân.
Để xác đònh a
o
chính xác hơn ta đọc độ lệch liên tiếp của cân về
hai phía nhiều lần rồi lấy giá trò :
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−=

∑
=
∑
=
N
trái)(bêna
N
phải)(bêna
2
1
a
N
1i
i
N
1i
i
0

(1)
2.Xác đònh độ nhạy của cân
Khi cân vật ta phải thay đổi các quả cân để cân cân bằng ở vò trí
a
o
. Song thực tế điều này khó thực hiềnma cân có thể lệch đi một vài
vạch. Khi đó ta cần biết khối lượng bên náylơn hay nho ûhơn bên kia
bao nhiêu . Để kim lệch khỏi vò trí cân bằng một độ chia ta cần biết
phải đặt vào một bên đóa cân khối lượng bao nhiêu . Giá trò đó gọi là độ
nhạy(độ chính xác thực tế )của cân.
Gọi m là khối lượng đặt lên một đóa cân ,a

n
là vò trí cân bằng của
cân khi đó,thì độ nhạy y của cân là :
chia) gam/độ (
aa
m
y
0n
−
=

(2)

Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
18 -
3.Phép cân đơn
Đặt vật cần cân lên đóa trái,các quả cân khối lượng m
1
lên đóa
phải.Nếu cân cân bằng ở a
o
thì m
1
là khối lượng cần xác đònh. Nếu vò trí
cân bằng ở a
m
thì khối lương vật sẽ là:
(

)
0m1
aaymm
−
±
=

(3)

(dấu cộng ứng với kim lệch về bên phải a
o
,dấu trừ ứng với kim
lệch về bên trái a
o
).
Phép cân trong môi trường không khí nên có ảnh hưởng của lực
đẩy Archimède. Trong biểu thức (3) không kể đế lực đẩy nàynên mới
chỉ là khối lượng biểu kiến. Để có khối lượng thực của vật ta phải hiệu
chỉnh.
Gọi :m
o
là khối lượng thực của vật.
V là thể tích của vật.
D là khối lượng riêng của vật.
V, ρ là thể tích và khối lượng riêng của các quả cân.
e là khối lượng riêng của không khí nơi làm thí nghiệm .
g là gia tốc trọng trường.
F
1
, F

2
là lực tác dụng lên đóa cân bên trái và bên phải.
Ta có:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=−=−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=−=−=
e
1gmeg
m
gmVeggmF
D
e
1gmeg
D
m
gmVeggmF
1
1
112

0
0
001

Tại vò trí cân bằng a
o
(coi như hai cánh tay đòn dài bằng nhau ), ta
có F
1
= F
2,
tức là :
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
e
1gm
D
e

1gm
10

Từ đó :
(
)
()
10
m
De1
e1
m
−
−
=

Thường thì e/D<< 1 nên gần đúng :

(
)
(
)
em1D1mDe1)e(1mm
1110
−+≈+−≈

(4)
Kết hợp (3) và (4) ta có :
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1

-
19 -
m
o
= m
1
+ (1/D –1/ ρ ) m
1
e ± y( a
m
– a
o
)
(5)
Hay:
m
o
= m

+ (1/D –1/ ρ ) m
1
e
(5’)
Nếu D ≈ ρ thì (5) lại trở về (3).
4. Phương pháp cân lặp
Đặt lên đóa cân trái một quả cân khối lượng M( lớn hơn khối lượng
vật cần cần cân) làm bì. Đặt lên đóa phải các quả cân nhỏcó khối lượng
tổng cộng m
1
để kim cân bằng ở vò trí a

m
nào đó. Gọi l
1
, l
2
là cánh tay
đòn bên trái và bên phải của cân. Khi cân bằng ta có:

Mgl
1
= m
1
gl
2
hay Ml
1
= m
1
l
2

(6)

Giữ nguyên bi M, đặt vật m lên đóa cân phải, rút bớt các quả cân
cho kim cân bằng ở a
m
. Tổng khối lượng vác quả cân đóa phải khi đó là
:
Mgl
1

= (m
2
+ m )gl
2
Hay:
Ml
1
= (m
2
+m) l
2

(7)
Từ (6) và (7) suy ra:
m= m
1
– m
2

(8)
Nếu hiệu chỉnh sức đẩy Archimède thì thay giá trò m ở (8) vào (5’)
ta được khối lượng thực của vật.
Phương pháp cân này cho phép cân nhanh và chính xác khối lượng
của vật vì lọai trừ được sai số của hai nửa đòn cân không hoàn toàn dài
bằng nhau.

II/ THỰC HÀNH

- Kiểm tra sự thăng bằng bọt nước hay dây rọi. Điều chỉnh thăng
bằng nhờ các ốc Q.

- Xác đònh số 0 a
0
của cân.
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
20 -
- Xác đònh độ nhạy của cân (dùng con mã đặt ở các vò trí 0.5 ; 1 ;
1.5 v.v… mg)
- Cân vật theo phép cân thường.
- Cân vật theo phép cân lặp.
- Hiệu chỉnh sức đẩy Archimède nếu cần thiết (trong bài này sinh
viên không phải hiệu chỉnh).
Lập bảng các kết quả đo và tính sai số.

III/ CHÚ Ý

- Sử dụng cân từ từ , nhẹ nhàng khi mở hoặc đóng ốc O. Khi thay
đổi thể trọng trên đóa cân phải dùng ốc O khóa cân lại.
- Từ từ nới ốc O nếu thấy kim E lệch nhiều quá về một phía phải
khóa cân lại ngay và giảm khối lượng trên đóa sao cho đến khi khối
lượng hai bên đóa cân tương đương nhau mới cho cân dao động.
- Khi cân phải luôn luôn đóng các của kính của cân.
- Phải dùng kẹp gắp các quả cân . Khi gắp các quả cân ra phải đặt
đúng vò trí của quả cân vào hộp quả cân.
- Nếu thao tác thật nhẹ nhàng và từ từ khi mở cho cân làm việc thì
kim E rất ít dao động trên bảng G, do đó có thể xác đònh ngay được vò
trí cân bằng a
0
của cân.

Câu hỏi chuẩn bò

1/ Tại sao phải đều chỉnh cân thăng bằng trước khi thực hiện các
phép cân ?
2/ Tại sao phải xác đònh vò trí số 0 ban đầu a
0
của cân ?.
3/ Độ nhạy của cân là gì ? Ý nghóa thực tiễn của nó ?.
4/ Ưu điểm của phương pháp cân lặp so với cân đơn ?.
5/ Tại sao phải hiệu chỉnh khối lượng vật khi cân ? Khi nào thì
không phải hiệu chỉnh khối lượng vật cân ?.
6/ Tại sao khi cân vật phải đóng kính và phải dùng kẹp gắp các quả
cân ?



Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
21 -

BÀI 3. CÁC ĐỊNH LUẬT CÂN BẰNG LỰC



I/ MỤC ĐÍCH :

Nghiệm lại các đònh luật về tổng hợp và phân tích lực , về đòn bẩy
momen quay và bộ ròng rọc .

II/ LÝ THUYẾT :

Theo nguyên lý tổng hợp và phân tích lực : Nếu một vật chòu tác
dụng của đồng thời nhiều lực thì nó tương đương với tác dụng của một
lực duy nhất có phương , chiều và độ lớn bằng phương , chiều và độ lớn
của lực tổng hợp theo nguyên lý cộng vécto .
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
22 -
Ngược lại nếu một vật chòu tác dụng của một lực thiò có thể xem

như nó chòu tác dụng của đồng thời nhiều lực sao cho tổng hợp lực đó
chính bằng lực tác dụng lên vật (phương , chiều , độ lớn ) theo nguyên
lý cộng vecto .
∑
=
−
n
1i
i
FF
r
s
r
(1)
Dấu
−
s
chỉ rằng phương trình (1) có tính thuận nghòch .
Nếu một vật nằm cân bằng thì tổng hợp các lực tác dụng lên vật
phải bằng không :
0F
i
i
≡
∑
r
(2)
Như thế có nghóa hình chiếu của lực tổng hợp lên một phương bất
kỳ luôn bằng không :
F ≡ 0

(2’)
Nếu ta có một thanh dài I
1
+ I
2
= 1 (Khối lượng không đáng kể ) ,
mỗi dầu thanh chòu tác dụng một kực bởi các gia trọng m
1
và m
2
(h.1) ,
điểm tựa A được cố đònh (thanh có thể quay tự do xung quanh điểm tựa
A ) . Để thanh không chuyển động (nằm cân bằng ) , chứng tỏ rằng :
P
1
l
1
= p
2
l
2
(3)
Giả sử ta có một bánh xe có thể quay tự do

H.1

Xung quanh trục o của nó (h.2) . Tại hai điểm A và B thẳng hàng
với o có treo hai vật khối lượng m1 và m2 dưới tác dụng trọng lực sẽ có
hai lực tác dụng lên hai điểm A và B của bánh xe :
Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
23 -
P
1
= m
1
g ; P
2
= m
2
g (3)
Đặt AO = r
1
; BO = r
2
Chứng tỏ rằng bánh xe cân bằng khi :
P

1
r
1
= P
2
r
2
(4)
Nếu P1r1 > P2r2 bánh xe sẽ bắt đầu
quay theo tác dụng của p2 ( giả đònh ma sát bằng 0 ).
Vì vậy một cách tổng quát gọi r là khoảng cách giửa điểm tác
dụng của lực f (vuông goc1 với r và song song với mặt phẳng bánh xe )
đến trục quay thì m = f.r được gọi là momen quay hay momen xoắn .
Nếu ta có một bộ gồm n ròng rọc , trọng lượng F của tải trọng
giắn vào được phân bố giữa n phần dây . Do đó dây bò bắt buộc với sức
căng đồng đều trên toàn bộ độ dài của nó . Điều này có nghóa lực căng
fs ở đầu cuối của dây được cho bởi :

n
F
f
h
s
=

III/ DỤNG CỤ

- 1 bảng từ
- 2 lực kế : Một lực kế 5N , một lực kế 100N .
- 1 bộ chân giá đỡ.

- 3 lực kế đóa quay .
- 12 gia trọng , mỗi gia trọng 50g .
- 3 đế từ tính .
- 1 đòn bẫy cân bằng .
- 2 thanh giắn bánh xe .
- 2 bánh xe lớn .
- 2 bánh xe nhỏ.
- 2 thanh móc gia trọng kim loại .
- 1 chốt móc dây nhựa.
- 1 cuộn dây nối.

IV/ THỰC HÀNH :

1/ đặt hai lực kế lên bảng từ và bố trí như (H.3) .


Trần Kim Cương Khoa Vật lý
Thực tập vật lý đại cương A 1
-
24 -

H.3

Móc hai dây của lực kế với nhau và móc với một gia trọng . Điều
chỉnh cho hai lực kế chỉ số không . Thêm các gia trọng rồi ghi các chỉ
số P (Trọng lượng treo thêm ) , F1,F2 (đọc trên lực kế tương ứng ) ; tính
ra lực F . Lập bảng kết quả đo :

P(N) α
1
(
o
) F
1
(N) α
2
(
o
) F
2
(N) F(N)


*Chú ý : Để dể tính toán nên chọn α
1
và α
2
các giá trò để tính (30
o
,45
o

,
60
o
)
Từ bản đo rút ra kết luận ?

2/Bố trí thí nghiệm như (H.4)











H.4

Trần Kim Cương Khoa Vật lý