Hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý đại cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


Th.S PHAN VĂN TIẾN
Th.S PHAN NHẬT NGUYÊN












HƯỚNG DẪN
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG

LƯU HÀNH NỘI BỘ


Nha Trang, tháng 06 năm 2015



MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 1
LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ VÀ ĐỒ THỊ THÍ NGHIỆM…………………………………. 2
1. THÍ NGHIỆM CƠ HỌC TRÊN ĐỆM KHÍ 5
2. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 17
3. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA DIODE 26
4. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG VÀ ĐO BƯỚC
SÓNG CỦA TIA LASER 40
5. ĐO PLANCK 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm. Hầu hết các định luật Vật lý đều được hình thành
từ thực nghiệm, ngay cả những định luật được rút ra từ lí thuyết cũng chỉ được chấp nhận
khi đã được thực nghiệm kiểm chứng.
Hiện nay, phương pháp thực nghiệm vẫn được coi là phương pháp chủ yếu khi nghiên
cứu và giảng dạy Vật lý. Do đó, thí nghiệm là phần không thể thiếu được trong quá trình
giảng dạy Vật lý.
Hơn nữa, thí nghiệm là nguồn tri thức của Vật lý, vì thế hoạt động thí nghiệm cũng
được sử dụng để giúp sinh viên tìm tòi và khám phá ra tri thức mới.
Mặc khác, thí nghiệm còn đóng vai trò kiểm tra những tri thức Vật lý đã được hình
thành từ mọi con đường. Lúc này thí nghiệm được coi là một phần của thực tiễn, đóng vai
trò là chân lí của nhận thức.
Ngoài ra, thông qua hoạt động thí nghiệm sinh viên còn được rèn luyện tác phong và những
đức tính cần thiết của người làm nghiên cứu khoa học như: cẩn thận, khách quan và trung thực.
Tài liệu Hướng dẫn thực hành Vật lý đại cương này được biên soạn cho sinh viên hệ
Đại học và Cao đẳng Trường Đại học Nha Trang với mục đích hướng dẫn sinh viên học Vật
lý thông qua phương pháp thực nghiệm, do đó chúng tôi có biên soạn tóm tắt phần lí thuyết
của các bài thí nghiệm.


1


PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
Nhằm mục đích bảo đảm chất lượng đào tạo, bộ môn vật lý quy định phương pháp
đánh giá học phần thực hành thí nghiệm vật lý đại cương như sau:
1/ Điểm của học phần là điểm trung bình cộng của các bài thí nghiệm vật lý. Sinh viên
chỉ có điểm khi hoàn thành đầy đủ chương trình thực hành. Trong trường hợp không thực

hiện đầy đủ các bài thí nghiệm theo quy định, bài thí nghiệm nào chưa thực hiện sẽ nhận
điểm không.
2/ Điểm một bài thí nghiệm được lấy theo thang điểm 10, đánh giá dựa trên ba tiêu chí sau:
a) Kiến thức:
Trả lời câu hỏi lí thuyết và thực hành trong báo cáo thí nghiệm.
Trả lời câu hỏi của giảng viên khi đăng kí thí nghiệm và khi nghiệm thu thí nghiệm.
b) Kĩ năng:
Thao tác thực hiện thí nghiệm đúng theo hướng dẫn trong tài liệu “Hướng dẫn thực
hành thí nghiệm vật lý đại cương”.
Kết quả đo phù hợp với mẫu đo.
Những trường hợp sau sẽ bị trừ điểm:
Khi đã hết thời gian thực hành nhưng chưa hoàn thành thí nghiệm.
Thực hiện thí nghiệm cẩu thả không tuân thủ quy tắc an toàn thiết bị thí nghiệm.
c) Thái độ:
Đi trễ sẽ bị trừ điểm.
Vi phạm nội quy phòng thí nghiệm sẽ nhận điểm không.
Sao chép số liệu thực hành của nhóm khác hoặc không biết thực hiện thí nghiệm sẽ
nhận điểm không.
Lưu ý:
Sinh viên có thể liên hệ với giáo viên hướng dẫn để đăng kí làm lại những bài thí
nghiệm nhận điểm không.




2

LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ VÀ ĐỒ THỊ THÍ NGHIỆM
I. LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ
I.1. Sai số

Khi làm thí nghiệm ta phải tiến hành đo các đại lượng như: nhiệt độ, thời
gian, chiều dài, cường độ dòng điện …
Các phép đo được tiến hành nhờ các dụng cụ đo lường như: nhiệt kế, thì kế,
thước, Ampe kế …
Các dụng cụ đo lường bao giờ cũng có một độ chính xác giới hạn. Ví dụ: thước có
vạch chia nhỏ nhất là 1mm thì không thể xác định chính xác kích thước vật nhỏ hơn 1mm
Mặt khác các đại lượng đo đôi khi không ổn định.
Ví dụ: quả cầu bị méo làm cho đường kính mỗi chỗ mỗi khác …
Vì vậy mọi phép đo đều mắc phải sai số.
I.2. Sai số của những đại lương đo trực tiếp
Trong phép đo trực tiếp, đại lượng cần đo được so sánh trực tiếp với đại lượng
được chọn làm đơn vị. Ví dụ: đo chiều dài bằng thước, đo thời gian bằng thì kế ( đồng
hồ ), đo nhiệt độ bằng nhiệt kế …
Để tính sai số khi đo trực tiếp đại lượng a. Ta đo a nhiều lần được các giá trị: a
1
,
a
2
, a
3
…a
n
. Lấy trung bình của n lần đo:

n
aaaa
a
n

321



( 1 )
Số lần đo n càng lớn thì giá trị trung bình
a
càng gần với giá trị thực của đại
lượng a
Sai số của mỗi lần đo được tính như sau:
∆a
1
= │
a
- a
1
│
∆a
2
= │
a
- a
2
│
∆a
3
= │
a
- a
3
│ ( 2 )
……………….

∆a
n
= │
a
- a
n
│
Sai số được xác định theo (2) gọi là sai số tuyệt đối của phép đo.
Nếu đo 10 lần trở lên sai số của phép đo đại lượng a là ∆a được tính bằng trung
bình cộng của các lần đo.
Nếu số lần đo nhỏ hơn 10 thì sai số của phép đo đại lượng a là ∆a lấy bằng sai số
lớn nhất của các lần đo.
Trường hợp đo nhiều lần nhưng kết quả giống nhau thì sai số của phép đo lấy bằng
độ chính xác của dụng cụ đo.
Ví dụ 1: Nếu độ chính xác của thước kẹp là δ = 0,05mm thì sai số phép đo: ∆a =
δ = 0,05mm
Ví dụ 2: Nếu vạch chia nhỏ nhất của thước V = 1mm thì độ chính xác của thước:
δ = V/2 = ½ = 0,5mm , sai số phép đo ∆a = δ = 0,5mm
Ví dụ 3: Nếu vạch chia nhỏ nhất của Vôn kế là V = 0,5 mV thì độ chính xác của
Vôn kế: δ = V/2 = 0,5/2 = 0,25mV, sai số phép đo ∆V = δ = 0,25mV
I.3. Sai số của những đại lượng đo gián tiếp
Nhiều đại lượng không thể đo trực tiếp mà phải thông qua phép đo trực tiếp các
đại lượng khác rồi dùng công thức để tính.
Ví dụ: Để đo thể tích V của hình hộp ta đo trực tiếp ba cạnh a, b và c của hình hộp,
rồi dùng công thức V = a.b.c để tính.
3

Để tính sai số những đại lượng đo gián tiếp. Người ta dựa vào các định lí sau:
a) Định lí 1: Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu bằng tổng sai số của các số
hạng.

X = a + b → ∆X = ∆a + ∆ b ( 3 )
Y = c – d → ∆Y = ∆c + ∆d
b) Định lí 2: Sai số tương đối của một tích số hay một thương số bằng tổng sai số
tương đối của các thừa số:

b
b
a
a
X
X
baX





 .
( 4 )

d
d
c
c
Y
Y
d
c
Y








Ví dụ: Đo dung tích của một hình hộp :
Đo trực tiếp bề rộng a: a =
aa 

Đo trực tiếp bề dài b: b =
bb 

Đo trực tiếp chiều sâu c: c =
cc 

Tính giá trị trung bình của dung tích:
cbaV 

Tính sai số phép đo:

c
c
b
b
a
a
V
V 





















c
c
b
b
a
a
VV

I.4. Cách viết kết quả
Kết quả đo được trình bày như sau:
X =

XX 
( 5 )
Trong đó
X
là giá tri trung bình của phép đo và
X
là sai số của phép đo.
Chú ý: sai số không cộng hay trừ vào giá trị trung bình
a/ Giá trị trung bình được làm tròn đến độ nhạy của dụng cụ.
Ví dụ: Thước kẹp có độ nhạy δ = 0,05 mm thì giá trị trung bình được làm tròn
như sau:
57,6523mm → 57,65mm
b/ Qui tắc làm tròn như sau:
Chữ số giữ lại cuối cùng không đổi. Nếu chữ số đứng sau nó nhỏ hơn 5 và bỏ đi
Chữ số cuối cùng giữ laị tăng thêm một đơn vị. Nếu chữ số đứng sau lớn hơn 5 và
bỏ đi.
Nếu chữ số bỏ đi là số 5 thì chữ số giữ lại cuối cùng giữ nguyên, nếu là số chẵn.
Tăng thêm một đơn vị nếu là số lẻ
175,143 → 175,14 ; 67,257 → 67,26
72,235 → 72,24 ; 25,245 → 25,24
c/ Sai số chỉ viết tới hai con số có nghĩa và được làm tròn tăng
0,3415 → 0,35 ; 0,412 → 0,42
d/. Con số lẻ của giá trị trung bình
X
và sai số
X
phải bằng nhau
Viết sai Viết đúng
( 56,3 ± 0,45 ) → ( 56,30 ± 0,45 )
( 47,125 ± 0,15 ) → ( 47,12 ± 0,15 )

( 25 ± 0,23 ) → ( 25,00 ± 0,23 )
4

II. ĐỒ THỊ THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ
II.1. Mục đích đồ thị
a) Xác định một số đại lượng như góc nghiệng, điểm cắt của đường biểu diễn,
mối quan hệ giữa hai đại lượng và các trục tọa độ… Trên cơ sở đồ thị có thể ngoại
suy một giá trị nào đó mà ta không thể thu được trực tiếp trong thí nghiệm.
b) Giúp ta nhìn rõ ngay quan hệ phụ thuộc giữa hai đại lượng mà nhiều khi khó thấy
trên một bảng số.
c) Thiết lập mối quan hệ thực nghiệm giữa hai đại lượng. Thí dụ đo hệ số nhớt  của
chất lỏng ở các nhiệt độ khác nhau, thiết lập quan hệ  = (t
0
) trên đồ thị và khẳng định
qui luật phụ thuộc này.
II.2. Cách vẽ đồ thị
a. Chọn trục và tỉ lệ xích. Hình vẽ (1)
Trong vật lý, trục hoành bao giờ cũng biểu diễn đại lượng biến đổi độc lập, trục tung
– đại lượng phụ thuộc.
Phải chọn tỉ lệ xích trên các trục sao cho đồ thị chiếm toàn khổ giấy. Tránh tình trạng
các điểm thực nghiệm vẽ quá gần nhau, trong lúc đó một miền rộng khác trên mặt phẳng
tọa độ lại trống. Như thế sẽ khó quan sát qui luật phụ thuộc.
b. Vẽ đồ thị. Hình vẽ (1)
Đưa các số liệu đo đạc và tính toán (kể cả sai số) vào bảng biến thiên.
Với mỗi giá trị
i i i
x x x  
được một giá trị
i i i
y y y  

tương ứng. Vẽ điểm
(
i
x
,
i
y
) và các sai số của nó lên mặt phẳng đồ thị.
Với xác suất nào đó, giá trị thực sẽ nằm trong hình chữ nhật tâm là (
i
x
,
i
y
), các cạnh
2 ,2
ii
xy
(gọi là ô sai số). Có trường hợp
i
x
hoặc
i
y
quá nhỏ, hình chữ nhật thu về
một đoạn thẳng.
Sau khi vẽ các điểm thực nghiệm lên mặt phẳng tọa độ, vẽ đường cong trơn tru tốt
nhất ( đường thẳng hay đường cong, không phải là đường gấp khúc nối các điểm số liệu
thực hành) theo qui luật các điểm đó. Do sai số của phép đo có thể có một số điểm lệch ra
ngoài đồ thị.

i
y

i
x

0
x
y
0
x
y
Hình vẽ (1)
5

BÀI THÍ NGHIỆM 1 CƠ HỌC TRÊN ĐỆM KHÍ

I . MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
1. Nghiệm lại định luật Newton I

2. Nghiệm lại định luật Newton II
3. Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng và định luật Newton III
II . NỘI DUNG LÍ THUYẾT THÍ NGHIỆM
1. Chất điểm
Chất điểm là vật có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách từ nó đến hệ qui chiếu O.
2. Động lượng của chất điểm
Vectơ động lượng
p

của chất điểm là đại lượng vật lý đo lượng chuyển động cơ của
chất điểm, được định nghĩa:

p m v


(1- 1 )
- m: là khối lượng quán tính của chất điểm
-
v

: là véc-tơ vận tốc của chất điểm
3. Định luật Newton I
Trong một hệ qui chiếu quán tính một chất điểm cô lập hay tổng hợp lực tác dụng lên
chất điểm bằng không:
- Nếu chất điểm đứng yên sẽ đứng yên mãi
- Nếu chất điểm chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều mãi
- Hay nói cách khác động lượng của chất điểm bảo toàn:
p mv const



Trong chuyển động thẳng đều vận tốc v của chất điểm tại mọi vị trí bằng nhau.
Trong bài thí nghiệm này chúng ta đo vận tốc v của một vật (chất điểm) tại hai vị trí
khác nhau trong chuyển động thẳng (đã khử lực ma sát). Nếu vận tốc v của vật tại hai vị
trí khác nhau tương đương nhau: Định luật Newton I được nghiệm đúng
4. Định luật Newton II
Trong một hệ qui chiếu quán tính vectơ gia tốc
a

của chất điểm tỉ lệ thuận với tổng
ngoại lực
F

tác dụng lên chất điểm và tỉ lệ nghịch với khối lượng m của chất điểm

F ma


( 1-2 )
Hay:
d m v
d v d p
Fm
dt dt dt







  
(1- 3 )











m
1
m
R
c

P


T


T


(+)
(+)

Hình (1)
6

Vật 1 có khối lượng m
1
chuyển động trên thanh ngang, bỏ qua lực ma sát giữa vật
1 và thanh ngang.
Một quả trọng có khối lượng m, chuyển động theo phương thẳng đứng.
Vật 1 và quả trọng được nối với nhau bằng sợi dây không đàn hồi. Sợi dây được
vắt qua một ròng rọc R
c
. Bỏ qua lực ma sát giữa sợi dây và ròng rọc R
c
. Hình vẽ (1)
Áp dụng định luật Newton II cho vật 1

1
T m a


(1)
Chiếu (1) lên chiều (+) ta được
T = m
1
a (2)
Áp dụng định luật Newton II cho quả trọng m:

P T ma
  


(3)
Chiếu (3) lên chiều (+) ta được
P – T = ma
Suy ra:
T = P – ma = mg – ma (4)
So sánh (2) và (4) ta được
mg –ma = m
1
a
Hay: a (m
1
+ m) = mg
Vậy gia tốc a của vật (1)

1
()
mg
a
mm


(1-4)
Với g là gia tốc của trọng trường.
Trong bài thí nghiệm này chúng ta dùng biểu thức (1-4) để tính gia tốc a của vật 1
từ định luật Newton II.

5. Định luật Newton III
Trong một hệ qui chiếu quán tính nếu chất điểm (1) tác dụng lên chất điểm (2) một lực
2
F


thì chất điểm (2) cũng tác dụng lên chất điểm (1) một lực
1
F

. Hai lực
1
F

và
2
F

cùng
phương ngược chiều và cùng độ lớn.

12
0FF


(1- 5)
6. Định luật bảo toàn động lượng
Trong một hệ qui chiếu quán tính một hệ chất điểm cô lập hay tổng ngoại lực tác dụng
lên hệ chất điểm bằng không thì tổng động lượng của hệ chất điểm bảo toàn .
Nếu hệ chỉ có hai chất điểm

12
p p const



(1-6)
Dễ dàng có thể chứng minh từ biểu thức (1- 5) có thể suy ra biểu thức (1-6) và
ngược lại từ biểu thức (1-6) có thể suy ra biểu thức (1- 5).
Như vậy định luật Newton III và định luật bảo toàn động lượng có cùng bản chất vật lý.
7. Định luật bảo toàn động lượng trong va chạm mềm
Nếu sau va chạm hai chất điểm dính vào nhau, thì va chạm giữa hai chất điểm được
gọi là va chạm mềm. Trong va chạm mềm tổng động lượng của hệ được bảo toàn.




●
m
2


●
m
1
1
v


7

Trước va chạm chất điểm 2 đứng yên (động lượng của chất điểm 2 bằng không), chất
điểm 1 chuyển động với vận tốc
1
v


. Ta có tổng động lượng của hệ trước va chạm :

11t
P m v



Sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc
v

. Ta có tổng
động lượng của hệ sau va chạm.

 
12s
P m m v







Theo định luật bảo toàn động lượng. Ta có:

ts
PP



 
1 1 1 2
m v m m v



Chiếu lên phương chiều chuyển động của vật 1. Ta được:
m
1
v
1
= ( m
1
+ m
2
) v
Suy ra vận tốc v của hệ sau va chạm:

 
21
11
mm
vm
v


(1-7)
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta đo vận tốc v
1

từ thí nghiệm (v
1
= s/t
1
) và dùng
biểu thức (1-7) tính vận tốc v của hệ sau va chạm mềm từ định luật bảo toàn động lượng.
Từ thí nghiệm ta đo trực tiếp vận tốc của hệ sau va chạm mềm: V = s/t
2
. Nếu V ≈ v thì
định luật bảo toàn động lượng được nghiệm đúng.
8. Chuyển động thẳng thay đổi đều




Hình vẽ (a) là trường hợp chất điểm M chuyển động thẳng nhanh dần đều.




Hình vẽ (b) là trường hợp chất điểm M chuyển động thẳng chậm dần đều.
Chuyển động thẳng thay đổi đều là chuyển động trên quỹ đạo thẳng, có vec-tơ gia tốc
a

không đổi.
Ta có phương trình vận tốc của chất điểm chuyển động thẳng thay đổi đều
v = at + v
o
( 1-8 )
Với v

o
là vận tốc tại thời điểm t = 0
Biểu thức (1-8) cho phép xác định vận tốc v của chất điểm tại từng thời điểm t.
Ta có phương trình chuyển động của chất điểm chuyển động thẳng thay đổi đều
x =
tvat
o

2
2
1
(1- 9 )
Biểu thức (1-9) cho phép xác định vị trí x của chất điểm tại từng thời điểm t.
●
m
1 +
m
2

v


●
O
M
●
x
v


a


(a)
●
O
M
●
x
v


a


(b)
8

Từ (1- 8) và (1-9) ta suy ra:

axvv
o
2
22

(1-10)
Biểu thức (10) cho phép xác định vận tốc v của chất điểm tại từng vị trí x.
Suy ra gia tốc a của vật

x

vv
a
o
2
22


(1- 11)
Nếu vận tốc đầu v
o
= 0 thì

x
v
a
2
2

(1- 12)
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta đo vận tốc v trực tiếp từ thí nghiệm và dùng biểu thức
(1-12) tính gia tốc a trực tiếp từ thực nghiệm. Nếu kết quả đo gia tốc a từ thực nghiệm (1-12)
và tính từ định luật Newton II (1- 4) tương đương thì định luật Newton II được nghiệm đúng.
III. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Thành phần bộ thí nghiệm (Hình 2) bao gồm:

Hình 2
1. Băng đệm khí (H) có dạng một hộp rỗng dài 1,20 m, ở hai đầu có gắn hai tấm chắn
(S
1
) và (S

2
). Mặt trên của băng có dạng chữ V úp, phẳng và nhẵn, có hai dãy lỗ khoan
nhỏ để khí nén phun ra ngoài. Đệm khí có tác dụng khử lực ma sát giữa băng đệm khí và
vật đặt lên trên nó, nhưng không khử được lực ma sát giữa vật và không khí.
Độ thăng bằng của đệm khí được điều chỉnh bằng các đế (G).
Lưu ý sử dụng: SV không tự ý điều chỉnh độ thăng bằng của đệm khí.
2. Bơm không khí được kết nối với Băng đệm khí bằng ống dẫn (P). Công tắc (R) dùng
để bật tắt bơm
Lưu ý sử dụng: Không được bật/tắt bơm khí liên tiếp sẽ khiến bơm có nguy cơ bị hỏng.
3. Vật 1 (ở bên phải) có khối lượng m
1
(kg), được cho tại bài thí nghiệm, trên vật (1) có
gắn bản chắn sáng C hình chữ U (Hình 3), khoảng cách giữa 2 nhánh chắn sáng (A,B)
chữ U là s = 0,03 m.




Bản chắn sáng C dạng
chữ U với s = 0.03 m
Hình 3


S
1
S
2
G
Máy đo thời gian 2
Máy đo thời gian 1

Bơm
nén khí
P
Vật 1
Vật 2
C
H
R
c

R
Đ
1
Đ
2
m
9

4. Vật 2 (ở bên trái) có khối lượng m
2
(kg), được cho tại bài thí nghiệm, trên vật 2 không
có gắn bản chắn sáng C
5. Vật 1 và Vật 2 có hình dạng chữ V úp, ở đầu mỗi vật đều được gắn bộ phận có vải gai
móc dính.
Khi đặt trên thanh đệm khí Vật 1 có vải gai móc dính hướng về bên trái. Còn bản
chắn sáng chữ U hướng về máy đo thời gian.
Khi đặt trên thanh đệm khí Vật 2 có vải gai móc dính hướng về bên phải
Lưu ý sử dụng:
- Sử dụng cẩn thận, không làm rơi.
- Không làm cong hay gãy bản chắn sáng C.

- Không gỡ bộ phận có vai gai móc dính.
6. Ròng rọc nhỏ (R
c
) được gắn trên tấm chắn S
2
của băng đệm khí.
7. Quả trọng (m) được nối với một sợi chỉ mảnh, được sử dụng chung với ròng rọc.
Lưu ý sử dụng:
- Nếu sợi dây nối với quả trọng đã cũ hay bị đứt nên yêu cầu thay dây mới.
- Tránh làm ròng rọc bị rơi ra khỏi vị trí cố định.
8. Hai cổng cảm biến quang điện (Đ
1
) và (Đ
2
). Mỗi cổng gồm một diode phát quang D
1

phát ra tia hồng ngoại, và một photodiode D
2
nhận tia hồng ngoại từ D
1
chiếu sang.
9. Máy đo thời gian 1 và 2 (Hình 4)

Hình 4
Máy đo thời gian hiện số được sử dụng trong phòng thí nghiệm có hai loại là MC –
963 và MC – 964. Cả hai đều có các chi tiết quan trọng sau:
Núm TIME RANGE hay núm Thang đo dùng chọn thang đo thời gian: 9,999s hoặc
99,99s tương ứng lần lượt với độ chia nhỏ nhất là 0,001s và 0,01s.
Núm xoay MODE dùng chọn một trong các kiểu đo thời gian.

Institute of Engineering Physics – HUT ĐỒNG HỒ ĐO THỜI GIAN HIỆN SỐ
MC-964




RESET


THỜI GIAN (S) 9.999 99.99

MODE THANG ĐO





0000
A+B
AB
T
B
A
10

Ô cửa TIME hay ô cửa Thời gian dùng hiển thị số đo thời gian gồm bốn số chỉ thị
bằng LED và một dấu chấm thập phân tự động dịch chuyển khi chọn thang đo.
Công tắc K (đối với máy MC - 963) hay công tắc ON-OFF (đối với máy MC - 964)
dùng đóng ngắt điện cung cấp cho đồng hồ đo thời gian. Lưu ý: công tắc ON-OFF của
máy MC – 964 nằm ở mặt sau của máy. SV yêu cầu giáo viên hướng dẫn vị trí công tắc

ON-OFF của máy MC – 964.
Núm K
1
(đối với máy MC - 963) hay núm RESET (đối với máy MC - 964) dùng đưa
các số hiển thị trên ô cửa Thời gian về 0.000.
Lưu ý: Đối với núm K
1
hay núm RESET đã bị mòn thì khi ấn vào không thể đưa con
số trên ô cửa Thời gian về trạng thái 0.000, do đó có thể sử dụng núm K hay núm ON-
OFF để tắt máy đo thời gian rồi sau đó bật lại, con số trên ô cửa Thời gian sẽ trở về trạng
thái 0.000.
Tùy thuộc vị trí đặt núm xoay chuyển mạch MODE, máy đo thời gian sẽ làm việc
theo các kiểu khác nhau.
Trong bài thí nghiệm này, máy đo được thiết lập chế độ làm việc như sau:
Núm MODE ở vị trí n = N/2 đối với máy MC–963 và ở vị trí T đối với máy
MC– 964.
Núm TIME RANGE (Thang đo) bật về phía 9,999.
Lưu ý sử dụng: Không tự ý thay đổi chế độ đo của máy.
Nguyên tắc đo thời gian:
Xét một vật trượt trên băng đệm khí đi qua cổng cảm biến quang điện, khi mép trái
A của một thanh của bản chắn sáng C gắn trên vật đi qua cổng cảm biến che tia hồng
ngoại thì máy đo thời gian bắt đầu đếm liên tục cho tới khi mép trái của thanh B còn lại
của bản chắn sáng C đi qua cổng cảm biến, che tia hồng ngoại thì máy đo dừng đếm. Con
số hiển thị trên ô cửa TIME hay thời gian cho biết khoảng thời gian vật chuyển động ứng
với độ dịch chuyển (quãng đường) bằng khoảng cách
s
giữa hai nhánh của bản chắn sáng
C hình chữ U.
10. Nguyên tắc đo của bài thí nghiệm này
Khi hai nhánh chữ U của vật trượt đi qua đầu cảm biến Đ. Đầu cảm biến Đ ghi

nhận khoảng thời gian t mà hai nhánh chữ U đi ngang qua nó.
Thời gian t này được hiện lên mặt dụng cụ điện tử Time ( s )
Vận tốc của vật đi qua đầu cảm biến được tính: v = s/t = 0,03/ t = …m/s
Biết được vận tốc ta có thể suy động lượng p = mv hay gia tốc a = v
2
/2x của vật.

11

IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Chú ý quan trọng: Thanh đệm khí đã được điều chỉnh cân bằng nằm ngang . SV
tuyệt đối không được dịch chuyển thanh đệm khí.
IV.1. PHẦN CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
1. SV đăng ký thí nghiệm tại bàn Giáo viên
2. SV đọc tài liệu và quan sát dụng cụ thí nghiệm 10 phút
3. SV ghi vào Bài báo cáo thí nghiệm các số liệu sau (đã cho sẵn tại Bài thí nghiệm) :
1. Gia tốc trọng trường: g = 9,78 m/s
2

2. Khối lượng quả trọng: m = …………… kg
3. Khối lượng vật 1: m
1
= ……………. kg
4. Khối lượng vật 2: m
2
= …………… kg
5. Khoảng cách giữa hai nhánh chữ U: s = 0,03 m
IV.2. PHẦN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM
IV.2.1 NGHIỆM LẠI ĐỊNH LUẬT NEWTON I
Chú ý: SV thực hành thí nghiệm theo qui trình thứ tự các bước sau:

Trước khi làm thí nghiệm SV phải đọc kỹ các bước thao tác thí nghiệm từ bước 1 đến
bước 15 sau:
Bước 1: SV lấy vật 2 bên trái ra khỏi thanh đệm khí và đặt nhẹ nhàng lên trên bàn thí
nghiệm.
Bước 2: Vật 1 đặt trên thanh đệm khí . Sao cho chữ U hướng về phía dụng cụ đo thời
gian và đầu có băng dính hướng về bên trái
Bước 3: SV mở nguồn cung cấp điện cho bài thí nghiệm tại ổ cắm chung.
Bước 4: SV nhấn núm K của hai dụng cụ đo thời gian, để mở dụng cụ
- Dụng cụ bên phải đo thời gian t
1

- Dụng cụ bên trái đo thời gian t
2

- Nếu các dụng cụ đo thời gian không ở trạng thái 0,00.
- SV dùng tay trái ấn núm K
1
(Reset) để đưa đồng hồ về 0,00.
- Nếu chưa rõ hỏi giáo viên
Bước 5: SV ấn núm R màu đen trên máy bơm khí để mở máy bơm khí.
Bước 6: SV dùng tay phải kéo vật 1 về sát đầu phải của thanh đệm khí và giữ lại.
Bước 7: SV để tay trái ở sát đầu trái của thanh đệm khí
Bước 8: SV dùng tay phải đẩy vật 1 để vật 1 chuyển động về bên trái. Chú ý đẩy vật 1
và buông ra, không phải cầm vật 1 kéo rê về bên trái. Đẩy sao cho vật 1 chuyển
động không quá chậm
Bước 9: Khi vật 1 tới đầu trái của thanh đệm khí. SV dùng tay trái giữ vật 1 lại
Bước 10: SV ghi thời gian t
1
và t
2

vào bảng 1 của Bài báo cáo thí nghiệm
Bước 11: SV làm lại thí nghiệm từ bước 5 đến bước 10 hai lần nữa.
Bước 12: SV tắt máy bơm khí
Bước 13: SV ấn núm K để tắt hai dụng cụ đo thời gian
Bước 14: SV dùng công thức v = s/t = 0,03/t = …….m/s để tính vận tốc v
1
và v
2
của vật
tại vị trí Đ
1
và Đ
2
.
Bước 15: SV ghi kết quả của v
1
và v
2
vào bảng 1 của báo cáo thí nghiệm và hoàn thành
báo cáo thí nghiệm phần.
IV.2.2 NHIỆM LẠI ĐỊNH LUẬT NEWTON II
Chú ý: SV thực hành thí nghiệm theo qui trình thứ tự các bước sau :
Trước khi thực hành thí nghiệm SV phải đọc kỹ các bước thao tác thí nghiệm từ
bước 1 đến bước 15 sau:
12

Thí nghiệm gồm 18 bước theo trình tự sau:
Bước 1: Đặt vật 1 lên trên băng đệm khí. Lưu ý: Bản chắn sáng chữ U gắn trên vật 1
phải hướng về phía máy đo thời gian. Vật 2 để trên bàn thí nghiệm
Bước 2: Dùng tay phải dịch chuyển vật 1 tới vị trí, tại đó mép trái vật 1 trùng với vạch

mức M được làm dấu trên thước của băng đệm khí. Khi mép trái của vật 1 ở vị
trí này thì mép trái của thanh A của bản chắn sáng cách cổng cảm biến Đ
2
(nói
chính xác là cách tia hồng ngoại do diode phát quang D
1
phát ra) một khoảng x.
Giá trị của x được cho sẵn tại bàn thí nghiệm. Giữ vật 1 đứng yên tại vị trí này.
Bước 3: Luồn sợi dây treo quả trọng m qua khe hở hình chữ nhật của tấm chắn S
2
, rồi
đặt sợi dây nằm trên rãnh của ròng rọc R
c
và móc đầu sợi dây vào đinh ốc trên
vật 1. Nếu chưa rõ nhờ giáo viên hướng dẫn
Bước 4: SV ghi giá trị của x đã cho ở bài thí nghiệm vào Báo cáo thí nghiệm
Bước 5: Kiểm tra sợi dây treo quả nặng có nằm trên rãnh ròng rọc không? Nếu không thì
dùng tay điều chỉnh lại. Nếu sợi dây không nằm trên rãnh ròng rọc sẽ cho
kết quả thí nghiệm sai.
Bước 6: SV nhấn núm K hoặc núm ON-OFF của máy đo thời gian 2 (bên trái) để máy
hoạt động
Bước 7: Kiểm tra con số hiển thị trên ô cửa TIME hay ô cửa Thời gian đã ở trạng thái
0.000 chưa? Nếu chưa thì dùng tay trái nhấn núm K
1
hay RESET.
Bước 8: SV dùng tay trái giữ vật 1. Sao cho đầu trái vật 1 trùng với vạch mức M trên
băng đệm khí, như ở bước 3
Bước 9: SV dùng tay phải ấn núm R trên máy bơm khí để mở máy bơm khí.
Bước 10: SV đổi tay: dùng tay phải giữ vật 1, sao cho vật 1 ở vị trí như bước 3
Bước 11: Sau đó, để tay trái ở giữa tấm chắn S

2
và cổng cảm biến Đ
2
nhưng gần S
2
hơn
và không chạm vào sợi dây treo quả trọng.
Bước 12: Buông tay phải để thả vật 1 đang ở vị trí M, dưới tác dụng của quả trọng vật 1
chuyển động về phía đầu bên trái của băng đệm khí.
Bước 13: Khi vật 1 đi qua khỏi hoàn toàn cổng cảm biến Đ
2
thì dùng tay trái giữ vật 1 lại
trước khi vật va chạm vào tấm chắn S
2
.
Bước 14: Ghi thời gian
2
t
vào Bảng 2 của báo cáo thí nghiệm.
Bước 15: SV tắt máy đo thời gian và máy bơm khí
Bước 16: Lập lại thí nghiệm (từ bước 2 đến bước 14) thêm hai lần nữa.
13

Bước 17: Tháo sợi dây ra khỏi vật 1, rồi treo quả trọng lên đầu bên trái băng đệm khí như
ban đầu.
Bước 18: Tắt máy bơm khí và máy đo thời gian.
Bước 19: SV hoàn thành báo cáo thí nghiệm phần.
- SV dùng công thức v = s/t = 0,03/t = …… m/s tính vận tốc của vật 1 và ghi vào
bảng 2 của bài báo cáo thí nghiệm
- SV dùng công thức a = v

2
/2x để tính gia tốc a của vật 1 và ghi vào bảng 2 của bài
báo cáo thí nghiệm
- Áp dụng định luật Newton II SV tính gia tốc của vật 1 theo biểu thức (1-4)

 
1
mm
mg
a



- SV so sánh và nhận xét gia tốc a của vật đo bằng thực nghiệm a = v
2
/2x và gia tốc
a của vật tính bằng lí thuyết theo định luật Newton II

IV.2.3. NGHIỆM LẠI ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG TRONG VA
CHẠM MỀM VÀ ĐỊNH LUẬT NEWTON III
Thí nghiệm gồm 12 bước theo trình tự sau:
Bước 1: Đặt vật 1 lên trên băng đệm khí tại vị trí gần tấm chắn S
1
(tận cùng bên phải của
băng đệm khí)
Lưu ý: Bản chắn sáng chữ U hướng về phía máy đo thời gian và đầu có băng dính
hướng về bên trái.
Bước 2: Đặt vật 2 lên trên băng đệm khí, ở vị trí khoảng giữa hai cổng cảm biến Đ
1
và

Đ
2
, sao cho đầu có vải móc dính gần Đ
2
hơn và hướng về bên phải, giữ vật
đứng yên tại vị trí này bằng tay trái.
Bước 3: Nhấn núm K hoặc núm ON-OFF của hai máy đo thời gian để máy hoạt động.
Bước 4: Kiểm tra xem con số trên ô cửa TIME hay ô cửa Thời gian đã ở trạng thái 0.000
chưa? Nếu chưa thì nhấn núm K
1
hay RESET.
Bước 5: Dùng tay phải ấn núm R trên máy bơm khí để mở máy bơm khí.
Bước 6: Đẩy vật 1 về bên trái (đẩy và buông ra không kéo rê vật 1). Khi vật 1 sắp va
chạm vào vật 2 thì thả nhẹ vật 2 ra sao cho vật 2 phải đứng yên trước khi bị va
chạm. Sau va chạm, hai vật dính vào nhau cùng chuyển động về bên trái.
Bước 7: Khi hệ hai vật đi qua khỏi hoàn toàn cổng cảm biến Đ
2
thì dùng tay giữ hệ lại
trước khi hệ va chạm vào tấm chắn S
2
.
Bước 8: Ghi giá trị của thời gian
1
t
và
2
t
vào Bảng 3 của báo cáo thí nghiệm.
Bước 9: Gỡ hai vật bị dính vào nhau ra và đặt lên trên bàn thí nghiệm.
14

Bước 10: Lập lại thí nghiệm (từ bước 1 đến bước 8) thêm hai lần nữa.
Bước 11: Tắt máy bơm khí và máy đo thời gian.
Bước 12: Hoàn thành báo cáo thí nghiệm phần IV.2.3. Nghiệm lại định luật bảo toàn
động lượng trong va chạm mềm và định luật Newton III và nộp báo cáo thí
nghiệm cho giáo viên

15

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÝ

BÀI THÍ NGHIỆM 1 CƠ HỌC TRÊN ĐỆM KHÍ

Họ tên Sinh viên: …………………………. MSSV:…………………….
Khoa …………Lớp Chuyên ngành :………Lớp học phần:…………
Lớp thực hành:……………
Chữ ký của Giáo viên
………………………
………………………
……………………….

I . MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM ( SV ghi lại mục đích thí nghiệm theo giáo trình )
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
II. LÍ THUYẾT THÍ NGHIỆM ( SV trả lời các câu hỏi sau )
1. Hãy trình bày định luật Newton I
2. Hãy trình bày định luật Newton II
3. Hãy trình bày định luật Newton III
4. Hãy trình bày định luật bảo toàn động lượng
5. Viết công thức tính gia tốc a của vật trong chuyển động thẳng thay đổi đều: Biểu
thức (1-12)
6. Viết biểu thức (1-4) tính gia tốc của vật 1 theo định luật Newton II
7. Viết công thức tính vận tốc v của hệ sau va chạm mềm: Biểu thức (1-7)
8. Đệm khí có tác dụng gì?

9. Vật chuyển động trên đệm khí có khử hết toàn bộ lực ma sát không ?
III . KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
A . Mở đầu
1. Gia tốc trọng trường: g = 9,78 m/s
2

2. Khối lượng quả trọng: m = ………… kg
3. Khối lượng vật 1: m
1
= ………… kg
4. Khối lượng vật 2: m
2
= ………… kg
5. Khoảng cách giữa hai nhánh chữ U : s = 0,03 m
B . Nghiệm lại định luật Newton I
1. Bảng 1


t
1

v
1
= s/t
1
t
2
v
2
= s/t

2

Lần 1




Lần 2




Lần 3





2. Nhận xét: SV so sánh giá trị v
1
và v
2
và kết luận
……………………………………………………….
……………………………………………………….
C . Nghiệm lại định luật Newton II
1. Gia tốc a của vật được đo bằng thí nghiệm

16

Bảng 2


x
t
2

v = s/t
2

a = v
2
/2x

Lần 1




Lần 2




lần 3

a =
3
321
aaa 
= ………… m/s
2


2 . Gia tốc a của vật được tính theo lí thuyết định luật Newton II

 



1
mm
mg
a
……………………m/s
2


3.Nhận xét: SV so sánh gia a tốc của vật được đo bằng thực nghiệm và được tính
bằng lí thuyết theo Định luật Newton II và kết luận
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
D . Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng và định luật Newton III
1. Bảng 3

t
1

v
1
= s/t
1

v = m
1
v
1
/ ( m
1
+ m
2
)
t
2

V = s/t
2
Lần 1





Lần 2

Lần 3






2. Nhận xét: SV so sánh giá trị vận tốc của hệ sau va chạm đo bằng thực nghiệm V =
s/t
2
và vận tốc của hệ tính bằng lí thuyết theo định luật bảo toàn động lượng
v = m
1
v
1
/ ( m
1
+ m
2
) và kết luận

17

BÀI THÍ NGHIỆM 2

HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN

I . MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
1. Khảo sát hiện tượng nhiệt điện
2. Dùng thực nghiệm kiểm chứng lại công thức lí thuyết về nhiệt điện.

1 2 2
1
()
ln
k T T n
en




II. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
Có 2 kim loại khác nhau C
1
và C
2
được nối với nhau thành một mạch kín. Hai
điểm nối S

1
và S
2
được gọi là mối hàn.



















Nếu nhiệt độ của hai mối hàn khác nhau thì trong mạch sẽ xuất hiện một sức điện
động ε. Được gọi là sức điện động nhiệt điện. Hiện tượng trên do Seebeck phát hiện vào
năm 1821 và 2 kim loại khác nhau nối lại thành 1 mạch kín được gọi là cặp nhiệt điện.
Hiện tượng Seebeck có thể được giải thích như sau:
Ta xét 2 kim loại khác nhau C
1
và C

2
cho tiếp xúc nhau.






Tại nối tiếp xúc có nhiệt độ T. Các electron dẫn do chuyển động nhiệt sẽ khuếch
tán từ kim loại C
1
sang C
2
và ngược lại.
Bởi vì nồng độ electron dẫn trong 2 kim loại là khác nhau, cho nên các dòng
khuếch tán sẽ khác nhau.
C
1

C
2

S
2
S
1
S
1
S
2

C
1

C
2
C
1
mV

T
1

T
2

T
1
> T
2
1
n
2
n
C
1

C
2

+

_
n
1
> n
2

18

Giả sử nồng độ electron dẫn n
1
trong kim loại C
1
lớn hơn dòng electron dẫn n
2

trong kim loại C
2
. Khi đó dòng electron khuếch tán từ kim loại C
1
sẽ lớn hơn dòng
electron khuếch tán ngược lại từ kim loại C
2
.
Do đó kim loại C
1
sẽ tích điện dương còn kim loại C
2
sẽ tích điện âm. Kết quả là
giữa 2 kim loại sẽ xuất hiện thế hiệu U
1

. Từ lý thuyết chứng minh được.
ε =
1
2
1
ln
n
n
e
kT
U 
( 1 )
Trong đó e là điện tích của electron và k = 1,38.10
-23
J/K là hằng số Boltzmann và
T là nhiệt độ tuyệt đối
Nếu 2 kim loại C
1
và C
2
nối thành một mạch kín.

Sức điện động tổng hợp trong mạch.
1 2 2 2
12
11
ln ln
kT n kT n
e n e n
  
   

1 2 2
1
()
ln
k T T n
en



(2-1)
Như vậy suất điện động ε của cặp nhiệt điện tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ giữa đầu
nóng và đầu lạnh ( T
1
– T
2
). Ta có đồ thị của ε theo ( T
1
– T
2

). Hình 1










Hình 1

Trong bài thí nghiệm này từ số liệu thí nghiệm chúng ta vẽ đường thực nghiệm của ε
theo ( T
1
– T
2
). Nếu nó là đường thẳng tương đồng với đường lý thuyết. Chứng tỏ công
thức lý thuyết (2-1) phù hợp với thực nghiệm.
Cặp nhiệt điện được ứng dụng để chế tạo nhiệt kế điện tử ……


+
+
_
_
T
1
T

2
C
1
C
2
+
+
_
-
2
i
ε
1
ε
2
( T
1
– T
2

)
ε
19


III. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Thành phần bộ thí nghiệm (Hình 2) bao gồm:

Hình 2
1) Cặp nhiệt điện Cromen - Alumen
Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại (a) và (b) được hàn với nhau tại đầu (c), tạo thành
một cặp nhiệt điện C.
Có 2 cặp nhiệt điện: Cặp nhiệt điện C
A
bên trái được đặt trong cốc thủy tinh (4) và
cặp nhiệt điện C
B
bên phải được đặt trong bình đun (5)
Hai cặp nhiệt điện C
A
và

C
B
được nối với hai dây dẫn (1) và (2) tại hai giá đỡ (M
A
)
và (M
B

) tạo thành một mạch kín.
Hai cặp nhiệt điện C
A
và C
B
được kết nối với Milivôn kế thông qua dây dẫn (2).
Lưu ý sử dụng: Không được làm cong các nhánh của cặp nhiệt điện.
2) Cốc thủy tinh (4) và Bình đun (5) dùng để đựng nước.
Cốc thủy tinh (4) chứa nước lạnh.
Bình đun gồm thân bình và đế bình làm bằng nhựa. Đế bình dùng để cấp điện cho
thân bình, có dây cắm nối vào nguồn điện xoay chiều 220V. Công tắc ON-OFF nằm dưới
quai bình dùng bật tắt chức năng đun nước của bình.
Trên nắp bình có 1 lỗ khoan tròn nhỏ N được dùng để cắm nhiệt kế và 1 phần nắp bị
cắt C được dùng để cắm cặp nhiệt điện C
B
.

C
A
C
B
L
A
L
B
a
M
A
M
B

Milivoltmeter MC – 897A
0
“0”
R
f

1.5
15
150
RANGE
K
+
-
1
2
3
5
4
a
b
b
c
c