thực hành thí nghiệm vật lý bồi dưỡng học sinh giỏi THPT

Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG THPT LƯƠNG PHÚ

( Tài liệu dùng cho bồi dưỡng HSG THTN)

.

- page1 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ.
1. Sai số phép đo
Ta luôn luôn mong đợi một kết quả đo chính xác, tuy nhiên trong mọi phép đo, ta không thể nhận
được giá trị thực của đại lượng đo, mà chỉ nhận được giá trị gần đúng. Có nghĩa là giữa giá trị thực và giá trị
cho bởi công cụ có sai số.
Có nhiều nguyên nhân gây ra sai số phép đo. Trước hết là do các công cụ đo có độ chính xác giới hạn,
gây ra sai số dụng cụ. Tiếp theo là do các nguyên nhân không kiểm soát được, chẳng hạn do thao táccủa
người đo không chuẩn, điều kiện làm thí nghiệm không ổn định... gây ra sai số ngẫu nhiên. Sai số ngẫu
nhiên không do một nguyên nhân rõ ràng nào cả làm cho kết quả phép đo kém tin cậy. Cần kể đến một
nguyên nhân nữa làm cho kết quả đo luôn lớn hơn hoặc luôn nhỏ hơn giá trị thực, thường do điểm 0 ban đầu
của dụng cụ đo bị lệch đi, do hạn chế của dụng cụ đo cộng với sơ suất của người đo gọi là sai số hệ thống.
2. Cách xác định sai số phép đo trực tiếp
Để khắc phục, người ta lặp lại phép đo nhiều lần. Khi đo n lần cùng một đại lượng A, ta nhận được các giá

trị khác nhau: A1, A2,... An. Trung bình số học của đại kượng đo sẽ là giá trị gần giá trị thực A:
A1 + A2 + A3 + ... An
(1)
n
Số lần đo n càng lớn, thì giá trị A càng tiến gần đến giá trị thực A.
b) Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo là trị tuyệt đối của các hiệu số:
∆A1 = A − A1 ; ∆A1 = A − A2 ; … . (2) Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo :
A=

c) Sai số tuyệt đối trung bình của n lần được coi là sai số ngẫu nhiên:
∆A + ∆A2 + ... + ∆An
∆A = 1
(3)
n
Trong trường hợp không cho phép thực hiện phép đo nhiều lần (n < 5) người ta không lấy sai số ngẫu nhiên
bằng cách lấy trung bình như trên, mà chọn giá trị cực đại ΔAMax trong số các giá trị sai số tuyệt đối thu
được làm sai số ngẫu nhiên.
d) Đối với mỗi loại dụng cụ đo đã chọn, có độ chính xác nhất định, ta có thể xác định sai số tuyệt đối gây
bởi dụng cụ ΔA’ theo cấp chính xác của dụng cụ đo. Thông thường, sai số dụng cụ có thể lấy bằng nửa hoặc
một độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ đo. Trong một số dụng cụ đo có cấu tạo phức tạp, ví dụ đồng hồ đo diện
đa năng hiện số, sai số dụng cụ được tính theo một công thức do nhà sản xuất quy định.
Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số tuyệt đối trung bình và sai số dụng cụ : ∆A = ∆A + ∆A'

e) Sai số hệ thống do lệch điểm 0 ban đầu là loại sai số cần phải loại trừ, bằng cách chú ý hiệu chỉnh
chính xác điểm không ban đầu cho dụng cụ đo trước khi tiến hành đo.
Trong khi đo, còn có thể mắc phải sai sót. Do lỗi sai sót, kết quả nhận được khác xa giá trị thực. Trong
trường hợp nghi ngờ có sai sót, cần đo lại và loại bỏ giá trị sai sót.
g) Cách viết kết quả đo
- page2 -

Kiều Thanh Bắc
THPT Lương Phú
Kết quả đo đại lượng A không cho dưới dạng một con số, mà cho dưới dạng một khoảng giá trị, mà chắc
chắn giá trị thực A nằm trong khoảng này:
A = A ± ∆A
* Chú ý:
Sai số tuyệt đối ΔA thu được từ phép tính sai số thường chỉ được viết đến một hoặc tối đa là 2 chữ số có
nghĩa, còn trị trung bình được viết đến bậc thập phân tương ứng. Các chữ số có nghĩa là tất cả các chữ số
có trong con số tính từ trái sang phải, kể từ chữ số khác 0 đầu tiên.
Ví dụ: Phép đo độ dài quãng đường s cho ta giá trị trung bình 1,36832m, với sai số phép đo được tính là
0,0031 m, thì kết quả đo được viết, với Δs lấy một chữ số có nghĩa, như sau:
s = 1,36832m ∆s = 0, 0031m suy ra s = 1,368 ± 0, 003m
h) Sai số tỉ đối.
∆A
δA =
.100%
A
Sai số tỉ đối càng nhỏ thì pháp đo càng chính xác.
3. Cách xác định sai số phép đo gián tiếp
Để xác định sai số của phép đo gián tiếp, ta có thể vận dụng các quy tắc sau đây:
a) Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu, thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.
b) Sai số tỉ đối của một tích hay thương, thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số.
Ví dụ: Giả sử F là đại lượng đo gián tiếp, còn X, Y, Z là những đại lượng đo trực tiếp.
Nếu F = X + Y - Z thì

F=

X+

Y+

Z

Nếu F = X.Y/Z thì F = δX + δY + δZ
Nếu trong công thức vật lí xác định đại lượng đo gián tiếp có chứa các hằng số (ví dụ: π, ...) thì hằng số phải
được lấy gần đúng đến số lẻ thập phân sao cho sai số tỉ đối do phép lấy gần đúng gây ra có thể bỏ qua, nghĩa
là phải nhỏ hơn giá trị 1/10 số hạng sai số tỉ đối đứng bên cạnh.
Ví dụ: Xác định diện tích vòng tròn qua phép đo trực tiếp đường kính d của nó : S = πd2/4. Cho biết d =
50,6 ± 0,1mm. Sai số tỉ đối của phép đo được tính

Trong trường hợp này, phải lấy π = 3,142 để cho

π/π < 0,04%.

Trong trường hợp công thức xác định đại lượng đo gián tiếp tương đối phức tạp, các dụng cụ đo trực tiếp có
độ chính xác tương đối cao, sai số phép đo chủ yếu gây bởi các yếu tố ngẫu nhiên, người ta thường bỏ qua
sai số dụng cụ. Đại lượng đo gián tiếp được tính cho mỗi lần đo, sau đó lấy trung bình và tính sai số ngẫu
nhiên trung bình như trong các biểu thức 1,2,3

- page3 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Bài 1:

KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO. XÁC

ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO.
I.

Mục đích thí nghiệm:

-

Đo được thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau.
Vẽ và khảo sát đồ thị s ~ t2 . Nhận xét về tính chất của chuyển động rơi tự do.
Xác định gia tốc rơi tự do

II.

Cơ sở lý thuyết :

- Khi một vật chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu, thì
1 2
2s
at  khi vật rơi tự do thì ta có g = 2
2
t

s=

Đo được s, t ta sẽ tìm được gia tốc g ( khoảng từ 9 – 10 m/s2)
-

Đồ thị s ~ t2 có dạng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ với hệ số góc là tan α =

III.

Dụng cụ thí nghiệm:

1. Giá đỡ thẳng đứng( xem như một thước thẳng khoảng
1000mm), có dây rọi. Giá này có ba chân, dùng để điều chỉnh
thăng bằng của giá.
2. Trụ sắt non, làm vật rơi tự do.
3. Nam châm điện có hộp công tắc dùng để giữ và thả cho vật
rơi.
4. Cổng quang điện E.
5. Đồng hồ đo thời gian hiện số.
6. Thước ba chiều.
7. Hộp đở vật rơi ( bằng đất sét, hay bằng cát )

IV.

a
2

sự

Lắp ráp thí nghiệm :

1.Nam châm điện N lắp trên đỉnh giá đỡ, được nối qua công tắc vào ổ A của đồng hồ đo thời
gian. Ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về. Cổng E lắp ở dưới,
được nối với ổ B. Sử dụng MODE đo A ↔ B, chọn thang đo 9,999s.
2.Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm
lỗ tròn T. Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng.
Khăn vải bông được đặt nằm dưới để đỡ vật rơi .
3.Cho nam châm hút giữ vật rơi. Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s 0

của vật. Ghi giá trị s0 vào bảng 1.
4.Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s 0 một khoảng s = 50 mm .
Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0000.
5.Ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng
quang điện E (*) . Ghi thời gian rơi của vật vào bảng 1. Lặp lại phép đo trên 3 lần ghi vào bảng 1.
6.Nới lỏng vít hãm và dịch cổng quang điện E về phía dưới, cách vị trí s 0 một khoảng s lần
lượt bằng 200mm; 450 mm; 800 mm. ứng với mỗi giá trị của s, thả vật rơi và ghi thời gian t tương
ứng vào bảng 1. Lặp lại 3 lần phép đo.

Kết thúc thí nghiệm : Nhấn khoá K , tắt điện đồng hồ đo thời gian hiện số.
- page4 -


Kiều Thanh Bắc

V.
-

THPT Lương Phú

Báo cáo thí nghiệm :
Lập bảng lấy giá trị các lần đo t với các s khác nhau ( cho các giá trị s bất kỳ  đo được
khoảng thời gian t), lấy khoảng 2 – 3 giá trị của s, mỗi một s đo ba lần t sau đó lấy trung bình
Nên điều chỉnh làm sao cho s0 = 0 mm ( dùng thước ba chiều)
Lần đo
s (m)

-

Thời gian rơi

1
2
3

t

t2

gi =

2s
t2

vi =

Vẽ đồ thị : s ~ t 2 ; v ~ t.
Tìm giá trị trung bình của g và ∆g
Biểu biễn kết quả của phép đo : g = g ± ∆g =…………………….(

2s
t

)

Số liệu tham khảo :

Tham khảo thêm: SGK Vật Lý 10 ( Cơ bản)
- page5 -

Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Bài 2:

ĐO HỆ SỐ MA SÁT
I. Mục đích thí nghiệm :
- Dùng PP động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào vật chuyển động trên mặt
phẳng nghiêng.
- Đo hệ số ma sát trượt, so sánh với giá trị thu được trong SGK Lý 10 CB ( trang 76, bảng
13.1)
II. Cơ sở lý thuyết :
- Khi một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng với góc α0 nhỏ so với phương nằm ngang.
- Khi ta tăng dần độ nghiêng của mặt phẳng α ≥ α0 thì vật chuyển động trượt với gia tốc a và µt
– gọi là hệ số ma sát trượt :
a = g (sin α - µtcos α )
Bằng cách đo a và α ta tìm được hệ số ma sát trượt :
Gia tốc a được xác định bằng công thức a =

µ t = tan α −

a
g cos α

2s
t2

III.
Dụng cụ thí nghiệm :

1. Mặt phẳng nghiêng ( xem như thước dài 1000 mm) có gắn thước đo góc và quả dọi.
2. Nam châm điện gắn ở
đầu Mp nghiêng, có
công tắc để giữ và thả
3. Giá đở để thay đổi độ
của mặt phẳng nghiêng
khớp nối.
4. Trụ kim loại.
5. Máy đo thời gian và 2
quang điện E.
6. Thước ba chiều.

một
hộp
vật.
cao
nhờ
cổng

IV.Lắp ráp thí nghiệm :
1. Đặt máng nghiêng có lắp nam châm điện N và cổng quang điện E lên giá đỡ. Nam châm
điện N được lắp ở đầu A của máng nghiêng, nối qua hộp công tắc, và cắm vào ổ A của đồng hồ đo
thời gian nhờ một phích cắm có 5 chân. Nếu đồng hồ đo thời gian được bật điện, ổ A sẽ cấp điện
cho nam châm hoạt động. Cổng quang điện E nối vào ổ B của đồng hồ đo thời gian.
2. Hạ thấp khớp nối để giảm góc nghiêng α, sao cho khi đặt mặt đáy trụ thép lên máng, trụ
không thể tự trượt. Điều chỉnh thăng bằng cho máng nghiêng nhờ các chân vít của giá đỡ, sao cho
dây rọi song song với mặt phẳng thước đo góc.
3. Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng. Tăng dần góc nghiêng α bằng cách đẩy từ từ
đầu cao của nó, để trụ thép có thể trượt trên thanh ngang của giá đỡ. Chú ý giữ chắc giá đỡ.
4. Khi vật bắt đầu trượt thì dừng lại, đọc và ghi giá trị α0 vào bảng 1.

- page6 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

5. Đồng hồ đo thời gian làm việc ở MODE A↔ B, thang đo 9,999s. Nhấn khoá K để bật
điện cho đồng hồ.
6. Xác định vị trí ban đầu s0 của trụ thép : Đặt vật trụ kim loại lên đầu A của máng nghiêng,
sát với nam châm, mặt đáy tiếp xúc với mặt phẳng nghiêng. Dùng miếng ke áp sát mặt nghiêng,
đẩy ke đến vị trí chạm vào trụ kim loại, để xác định vị trí đầu s 0 của trụ trên thước đo. Ghi giá trị s0
vào bảng 1.
Nới lỏng vít để dịch chuyển cổng quang điện E đến vị trí cách s0 một khoảng s = 400mm, rồi
vặn chặt vít, cố định vị trí cổng E trên máng nghiêng.
7. Lặp lại thí nghiệm 3 lần và ghi các giá trị đo được vào bảng 1.

Kết thúc thí nghiệm : Tắt điện đồng hồ đo thời gian.
V. Báo cáo thí nghiệm :
-

Lập bảng đo hệ số ma sát
α0 = ……………….;
s0 = 0 mm
;
Lần đo

t

α = ………………….

s = ………………….
a=

2s
t2

µ t = tan α −

a
g cos α

∆µ t

1
2
3
Giá trị trung bình
-

Viết kết quả đo :
µ t = µ t ± ∆µ t = ……………………. (

)

Số liệu tham khảo

Tham khảo thêm: SGK Vật Lý 10 ( Cơ bản)

- page7 -

Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Bài 3:

ĐO HỆ SỐ CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG
I.
-

Mục đích :
Khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.
Đo hệ số căng bề mặt.

II.

Cơ sở lý thuyết:

- Mặt thoáng của chất lỏng luôn có lực căng, theo phương
tiếp tuyến với mặt thoáng. Những lực căng này làm cho mặt
thoáng chất lỏng tại nơi tiếp xúc có xu hướng co lại đến diện tích
nhỏ nhất ( lực căng này cũng là một nguyên nhân giải thích tại
sao nhền nhện nước lại có thể đi trên mặt nước và một vài hiện
tượng khác …). Nhìn chung, lực căng này rất nhỏ N<<1N
- Có nhiều cách để xác định lực căng bề mặt này. Trong bài
này, ta dùng một lực kế nhạy ( loại 0,1 N), treo một chiếc vòng
bằng nhôm có tính dính ướt hoàn toàn đối với chất lỏng cần đo.
- Cho chiếc vòng này chạm mặt nước, sau đó ta kéo từ từ
chiếc vòng này lên. Khi đó, sẽ xuất hiện một lực căng F C của

chất lỏng, lực này có cùng phương chiều với trọng lực P của
chiếc vòng, hai lực này hướng xuống. Giá trị cực đại lực F đo
được trên lực kế sẽ bằng tổng của hai lực đó :

F = FC + P
- Giá trị lực căng bề mặt tác dụng lên một đơn vị dài của chu vi chiếc vòng gọi là hệ số căng
bề mặt σ của chất lỏng.
- Gọi D, d lần lượt là đường kính ngoài và đường kính trong của chiếc vòng.
Ta có :

σ=
III.

FC
F −P
=
π (D + d ) π (D + d )

Đo F, P, D, d ta sẽ xác định được σ

Dụng cụ thí nghiệm :

1. Vòng nhôm có tính dính ướt
hoàn toàn.
2. Thước kẹp 0 ÷ 150 mm dùng
để xác định đường kính
trong, đường kính ngoài của
chiếc vòng. Độ chia nhỏ nhất
của thước kẹp này có thể là
0,1 mm; 0,05 mm; 0,02 mm.

3. Lực kế 0,1N có độ chia nhỏ
nhất là 0, 001 N
4. Hai cốc nhựa đựng nước có ống cao su nối với nhau.
5. Giá treo lực kế.
- page8 -


Kiều Thanh Bắc

IV.

THPT Lương Phú

Lắp ráp thí nghiệm :

1. Lấy thước kẹp xác định đường kính trong d và
đường kính ngoài D của vòng nhôm. ( xác định 3
lần)
2. Lau sạch chiếc vòng bằng giấy mềm, móc dây
treo vòng vào lực kế 0,1 N. Treo lực kế lên thanh
ngang để đo trọng lượng P của vòng ( đo khoảng
3
lần giá trị của P)
3. Đổ vào hai cốc nước khoảng 50 – 60% dung tích
mỗi cốc. Để hai cốc ngang bằng nhau, cho mực
nước trong hai cốc không chêch lệch nhau nhiều.
4. Đặt vòng nhôm ( cốc A)vào một cốc sao cho
khoảng 50% vòng nhôm nhúng vào trong nước. Cốc còn lại ( cốc B) đặt sao cho lượng nước
trong cốc kia chảy qua ( mực nước trong cốc đựng vòng nhôm hạ thấp xuống ). Có thể đặt
cốc đựng vòng nhôm lên cao hơn cốc kia.

5. Chú ý mực nước trong cốc A và giá trị của lực kế. Giá trị cực đại của lực kế chính là lực F
cần tìm ( ghi giá trị của lực F này vào bảng)
6. Lặp lại các bước 3, 4, 5 thêm hai lần nữa.
Kết thúc thí nghiệm: lau sạch vòng nhôm, tháo các dụng cụ và vệ sinh nơi thực hành.

V.

Báo cáo thí nghiệm :
Bảng lực căng mặt ngòai của chất lỏng
Độ chia nhỏ nhất của lực kế : 0, 001N
Lần đo

P (N)

F (N)

FC = F - P (N)

∆FC (N)

1
2
3
Giá trị trung bình
Bảng đo đường kính của vòng nhôm:
Độ chia nhỏ nhất của thước kẹp : 0, 05 mm
Lần đo

D (mm)

∆D (mm)

d (mm)

∆d (mm)

1
2
3
Giá trị trung bình
Giá trị trung bình của hệ số căng mặt ngoài:
σ =

Tính sai số của phép đo :

FC
=……………..…….
π (D + d )

∆σ =

σ max − σ min
=………………
2
- page9 -


Kiều Thanh Bắc

σ = σ ± ∆σ =…………….

Viết kết quả của phép đo:

THPT Lương Phú

Số liệu tham khảo
Độ chia nhỏ nhất của lực kế : 0, 001N
Lần đo

P (mN)

F (mN)

FC = F - P (mN)

∆FC (mN)

1

30.00

49.00

19.00

0.17

2

30.00

49.50

19.50

0.33

3

30.00

49.00

19.00

0.17

Giá trị trung bình

30.00

49.17

19.17

0.33

Độ chia nhỏ nhất của thước kẹp : 0, 05 mm
Lần đo

D (mm)

∆D (mm)

d (mm)

∆d (mm)

1

41.750

0.020

39.00

0.05

2

41.800

0.030

39.10

0.05

3

41.750

0.020

39.05

0.05

Giá trị trung bình

41.770

0.023

39.05

0.05

Giá trị trung bình của hệ số căng mặt ngoài:
σ =

Tính sai số của phép đo :
Viết kết quả của phép đo:

FC
=
π (D + d )

75,50.10-3 N/m

σ max − σ min
= 0,94. 10-3 N/m
2
σ = σ ± ∆σ = 75,50.10-3 ± 0,94. 10-3 N/m
∆σ =

Tham khảo thêm: SGK Vật Lý 10 ( Cơ bản)

- page10 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Bài 4 :

TỔNG HỢP HAI LỰC
I.
-

Mục đích :
Kiểm nghiệm lại quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy và quy tắc tổng hợp hai lực song song
cùng chiều.
Rèn luyện kỹ năng sử dụng lực kế.

II.

Cơ sở lý thuyết:

1. Tổng hợp hai lực đồng quy :
Để tổng hợp hai lực đồng quy ta sử dụng quy tắc
hình bình hành. Trong thí nghiệm, ta cho hai lực cùng
tác dụng vào một điểm của vật ( ta tính toán bằng lý
thuyết và và kiểm chứng bằng thực nghiệm). Chúng ta
sẽ dùng trường hợp đặc biệt: hai lực hợp nhau một góc
900.
2. Tổng hợp hai lực song song cùng chiều :
Hợp lực của hai lực P1 và P2 song song, cùng chiều,
tác dụng vào một vật rắn, là một lực P song song, cùng
chiều với hai lực, có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực
đó. P=P1+P2. Điểm đặt của lực R được xác định

A

G

B

P1
P

P2

F1 l 2 GB
= =
Trong bài này, ta cho hai lực P1 và P2 cùng
F2 l1 AG

tác dụng vào một vật ( thước thẳng) rồi dùng các công thức trên xác định bằng lý thuyết, sau đó

chúng ta kiểm chứng bằng thực nghiệm.

III.
1.
2.
-

Dụng cụ thí nghiệm :

Tổng hợp hai lực đồng quy :
Bảng sắt có chân đế.
Hai lực kế ống 5N có gắn nam châm vĩnh cữu.
Một vòng dây cao su va dây chỉ.
Một thước đo có ĐCNN 1mm.
Một viên phấn ( hay viết lông có
xóa được).
Một thước đo góc.
Các viên nam châm để cố định
đo góc.

thể
thước

Tổng hợp hai lực song song cùng chiều :
Bảng sắt có chân đế.
Hai đế nam châm có buộc dây cao su.
Một thước thẳng có ĐCNN 1mm.
Một thanh thép nhỏ dài 35 mm
Một hộp các quả cân có khối lượng bằng nhau.
Ba dây cao su (hoặc hai lò xo và môt dây cao su).

- page11 -


Kiều Thanh Bắc

IV.

THPT Lương Phú

Lắp ráp thí nghiệm :

1. Tổng hợp hai lực đồng quy:
a. Buộc một đầu của dây cao su vào đế của nam châm được đặt gần điểm giữa cạnh dưới
của bảng sắt, còn đầu kia của dây cao su được thắt vào giữa một dây chỉ bền. Hai đầu dây chỉ
này móc vào hai lực kế ống của đế nam châm.
b. Đặt hai lực kế tạo theo hai phương vuông
góc sao cho dây cao su hướng theo phương thẳng
đứng và dãn ra đến một vị trí nào đó ( nên chọn sao
cho ở vị trí đó, hai lực kế chỉ một giá trị nhất định,
càng chẵn càng tốt ).
c. Dùng bút lông đánh dấu các vị trí này của
dây cao su, và vẽ các vectơ lực theo một tỷ lệ xích
chọn trước ( có ba lực : F 1, F2 hướng theo hai
phương của dây chỉ gắn lực kế; R hướng theo
phương dây cao su)..
d. Dùng quy tắc hình bình hành xác định hợp
lực R của hai lực F1, F2 . Đo chiều dài l của R và tính giá trị của R theo tỷ lệ xích chọn trước 
ghi các giá trị của l và R vào bảng.
e. Dùng lực kế xác định lại giá trị của R bằng thực nghiệm ( gọi là R 1) bằng cách kéo lực
kế ra đến vị trí của dây cao sụ đã đánh dấu ở bước c.

Lặp lại bước này thêm hai lần nữa để lấy các giá trị của R2, R3 và ghi vào bảng.
f. Tiến hành các bước b, c, d, e thêm một lần nữa.
2. Tổng hợp hai lực song song cùng chiều:
a. Treo thanh thép lên hai đế nam châm đặt trên bảng sắt nhờ hai dây cao su ( hay lò xo).
b. Móc lên thanh thép ở hai điểm điểm A, B ( AB =
20 cm)lần lượt ba quả cân và hai quả cân ( có thể
đặt các quả cân bất kỳ cũng được). Đánh dấu vị trí
này của thanh thép.
c. Vẽ vị trí của thanh thép và hai lực P1 và P2 do các
quả cân tác dụng lên hai điểm A, B lên bảng sắt.
Áp dụng các công thức của quy tắc hợp lực song
song để xác định điểm đặt O của lực tổng hợp ( đo
OA = a). Ghi các giá trị P và a vào bảng số liệu.
d. Móc 5 quả cân vào một điểm nào đó trên thanh
thép sao cho ở vị trí đó, thanh thép ở vị trí trùng
với vị trí ở bước b. Đo và ghi số liệu từ thí nghiệm
a1 vào bảng .
Lặp lại bước này 1 lần nữa ( a2 )và ghi vào bảng  tính giá trị trung bình.
e. So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả tính toán và rút ra kết luận.
f. Lặp lại các bước từ b  d một lần nữa với AB = 16 cm.
Kết thúc thí nghiệm: tháo các thiết bị dụng cụ và vệ sinh tại chỗ thí nghiệm

V.

Báo cáo thí nghiệm :
- page12 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Bảng: Tổng hợp hai lực đồng quy
Lần
TN
1
2

F1
(N)

F2
(N)

Tỷ lệ xích

R từ hình vẽ
l (mm) R(N)

R1

R2

R từ đo đạt
∆R
R = R ±∆ R
R

1mm ứng với :….N
1mm ứng với :…..N

* So sánh và rút ra kết luận:
Bảng: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều
P từ tính toán
TN

P1 (N) P2 (N)

P (N)

OA (mm)

P
(N)

a1

P từ thí nghiệm
OA = a ( mm)
a
a2
∆a

a =a ± ∆ a

1
2
* So sánh và rút ra kết luận:

Tham khảo thêm: SGK Vật Lý 10 ( Nâng cao)

- page13 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Bài 5 :

XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ TRONG
CỦA MỘT PIN ĐIỆN HÓA
I.
Mục đích :
- Áp dụng biểu thức hiệu điện thế của đoạn mạch chứa nguồn điện và định luật Ohm đối với
toàn mạch để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa.
- Sử dụng các đồng hồ đo điện vạn năng để đo các đại lượng trong mạch điện ( đo U và I)
II.
Cơ sở lý thuyết:
ĐL Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện:
ξ, r
R0
U = E – I(R0 + r).
Mặc khác : U = I( R+RA)
V
Suy ra :
E
K
R
I = IA =

A

R + RA + R0 + r

Với RA, R là điện trở của ampe kế và của biến trở. Biến trở dùng để điều chỉnh điện áp và
dòng điện
Trong thí nghiệm ta chọn RO khoảng 20Ω để cường độ dòng điện qua pin không quá 100 mA
Ta đo RA bằng cách dùng đồng hồ vạn năng ở thang đo DC; đo hiệu điện thế giữa hai cực
của Ampe kế và cường độ dòng điện qua mạch  RA . Tiến hành đo RO tương tự.
Ta xác định E và r theo hai phương án sau:
1. Phương án 1:
a. Thực hiện đo các giá trị U và I tương ứng khi
thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức U =
f(I)
U = E – I(R0 + r)
b. Ta xác định UO và Im là các điểm mà tại đó
đường kéo dài của đồ thị U = f(I) cắt trục tung và trục
hoành:

U
U0

Im

 I = 0 ⇒ U = U0 = E

U = E − I ( R0 + r ) ⇒ 
E ⇒E,r
U = 0 ⇒ I = I m = R + r


0

2. Phương án 2:
a. Từ :
I=

Đặt :

E
R + RA + R0 + r

1
y = ; x = R;
I

⇒

y

1 1
= ( R + RA + R0 + r )
I E

b = RA + R0 + r ⇒ y =

1
( x + b)
E

I

y0
xm

x

b. Căn cứ các giá trị của R và I trong phương án 1, ta tính các giá trị tương ứng của x và y
c. Vẽ đồ thị y = f(x) biểu diễn gián tiếp mối liên hệ giữa I và R.
d. Xác định tọa độ của xm và yO là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung
 y = 0 ⇒ xm = −b = −( R + RA + r ) ⇒ r

b

 x = 0 ⇒ y0 = E ⇒ E


- page14 -


Kiều Thanh Bắc

III.
-

THPT Lương Phú

Dụng cụ thí nghiệm : Bộ thí nghiệm “ Dòng

điện không đổi” với các dụng dụ sau :

Pin cũ, pin mới cần xác định.
Biến trở núm xoay ( có giá trị từ 10 - 100Ω).
Hai đồng hồ đo điện đa năng hiện số: dùng làm DCmA
và DCV.
Điện trở bảo vệ RO có giá trị khoảng 820 Ω. Và RA
khoảng 5,5 Ω
Bộ dây dẫn.
Khóa điện.
Bảng điện.

IV. Lắp ráp thí nghiệm :
Mắc mạch điện như hình vẽ :
 Chú ý:
- Ampe kế và Volt kế ở trạng thái tắt.
- Khóa K ở vị trí tắt.
- Biến trở R ở vị trí 100Ω.
- Không chuyển đổi chức năng của thang đo của đồng hồ khi
dòng điện chạy qua nó.
- Không dùng nhằm thang đo I mà đo U.
- Khi thao tác xong các phép đo, phải tắt các thiết bị.
- Khi giá trị của đồng hồ hiện giá trị âm, phải đổi chiều của chuôi cắm lại.
V.
Báo cáo thí nghiệm :

có

Bảng giá trị của phép đo :

Giá trị của RO = ………… Ω ; RA =………….. Ω
x = R (Ω)

I ( mA)

U (V)

y=

1 −1
(A )
I

100
90
80
70
60
50
40
30
* Phương án 1:
a. Vẽ đồ thị U = f (I) với tỷ lệ xích thích hợp.
b. Nhận xét và kết luận:
c. Xác định tọa độ UO và Im . Từ đó suy ra giá trị của E và r
E = ………………(V); r = ……………….(Ω)
- page15 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

* Phương án 2:
a. Tính các giá trị tương ứng của x và y.
b. Vẽ đồ thị y = f(x) với tỷ lệ xích thích hợp.
c. Nhận xét và kết luận
d. Xác định tọa độ xm và yO. Từ đó suy ra giá trị của E và r.
E = ………………(V); r = ……………….(Ω)
Số liệu tham khảo :

Giá trị của RO = 20,3 Ω ; RA = 1,6 Ω
y=

1 −1
(A )
I

x = R (Ω)

I ( mA)

U (V)

100

12,8

1,31

78,1

90

14,0

1,28

71,4

80

15,4

1,25

64,9

70

17,1

1,22

58,5

60

19,1

1,17

52,4

50

21,8

1,12

45,9

40

25,3

1,04

39,5

30

30,2

0,94

33,1

20

37,2

0,80

29,9

10

48,8
0,56
20,5
Từ đồ thị U = f(I), ta tìm được các giá

trị :
I = 0  U0 = E = 1,58 V.
U = 0  Im = 76 mA
Suy ra :
r = 0,49 Ω

E = 1,58 V
▲ Phần phụ thêm:
Ngoài ra, để xác định SĐĐ và điện trở trong ta còn một cách nữa đó là phương án 3:
Mắc mạch điện như hình vẽ:
- Ta đo các cặp giá trị U và I tương ứng bằng cách thay đổi biến
trở R.
- Giải hệ phương trình

Bài 6 :

U 1 = E − rI1

U 2 = E − rI 2

- page16 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA DIODE BÁN
DẪN VÀ ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA
TRANSISTOR
I.
Mục đích :
- Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Diode. Vẽ đặc tuyến V – A của Diode.
- Khảo sát đặc tính khuếch đại của Transistor bằng một mạch điện đơn giản và xác định hệ số
khuếch đại của mạch transistor
II.
Cơ sở lý thuyết:
1. Diode bán dẫn :
Diode là một linh kiện bán dẫn được cấu tạo bởi hai lớp bán dẫn p, n  hình thành lớp
chuyển tiếp p – n. Điện cực nối với miền p gọi là Anốt A; điện cực nối với miền n gọi là Katôt
K.
Ký hiệu:
Do tác dụng của lớp chuyển tiếp p – n nên Diode có đặc tính
chỉnh lưu dòng điện, tức là cho dòng điện chạy qua nó theo một
chiều thuận từ p sang n.
Trong thí nghiệm ta khảo sát đặc tính này bằng cách dùng đồng hồ đo điện đa năng. Bằng
cách đo dòng điện phân cực thuận Ith , dòng điện phân cực ngược Ing , và hiệu điện thế.
2. Transistor :
Transistor cũng là một linh kiên bán dẫn nhưng có hai lớp chuyển tiếp p – n.
Cấu tạo của Transistor :

Transistor npn
Transistor pnp
Cực E gọi là cực phát ( Emister); cực B gọi là cực gốc ( Base); cực C gọi là cực góp ( colector).
Trong bài ta khảo sát transistor npn bằng cách dùng các đồng hồ đo điện đa năng đo các giá trị
của dòng điện trong ba cực E, B, C và tìm hệ số khuếch đại transisitor dựa vào biểu thức:
β=

IC
IB
- page17 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Tham khảo thêm về nguyên tắc hoạt động của transistor và Diode trong SGK lý 11 ( CB và
NC), trong SGK công nghệ 12.
III. Dụng cụ thí nghiệm :
1. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Diode bán dẫn:
Bộ dụng cụ thí nghiệm dòng điện không đổi, gồm
các dụng cụ cần thiết sau:
- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số : 2 cái.
- Diode chỉnh lưu: 1 cái.
- Nguồn điện U ( AC/DC).
- Biến trở núm xoay ( loại 10 - 100Ω)
- Điện trở bảo vệ R0 = 820 Ω.
- Bảng mạch điện.
- Các dây dẫn và khóa K.

2. Khảo sát đặc tính khuếch đại của Transistor:
Bộ dụng cụ thí nghiệm dòng điện không đổi, gồm
các dụng cụ cần thiết sau:
- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số : 2 cái.
- Transistor lưỡng cực : 1 cái.
- Nguồn điện U ( AC/DC).
- Biến trở núm xoay ( loại 10 - 100Ω)
- Điện trở bảo vệ RC = 820 Ω.
- Điện trở bảo vệ RB = 300 kΩ.
- Bảng mạch điện.
Các dây dẫn và khóa K
IV. Lắp ráp thí nghiệm :
1. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Diode bán dẫn:
Lắp mạch theo hình vẽ:

Trong thí nghiệm này, khi tiến hành đo dòng điện phân cực nghịch, ta chỉ cần đổi chiều của
dòng điện ở nguồn là được.
 Lưu ý:
- Ampe kế A ở vị trí DCA 20m ( đo dòng điện thuận); DCA 200μ ( đo dòng điện nghịch).
- Vôn kế V ở vị trí DCV 20.
- Nguồn điện U ở vị trí 6V DC
- Khi mắc mạch xong, khóa K phải ở vị trí mở
- page18 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

Sau khi mắc mạch điện như sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện và các thang đo. Sau đó, đóng

khóa K và ghi trị của hiệu điện đế và cường độ dòng điện qua diode khi thay đổi giá trị của biến
trở vào bảng ( nên lấy khoảng 5 – 7 số liệu).

Kết thúc thí nghiệm: gạt công tắc, tắt các đồng hồ đo điện, sau đó mới tháo các dụng
cụ và vệ sinh nơi thực hành.
2. Khảo sát đặc tính khuếch đại của Transistor:
Lắp mạch theo hình vẽ:

 Lưu ý:
-

Khóa K ở vị trí OFF.

-

Các giá trị của điện trở có thể không giống
như hình vẽ.

Nguồn AC 6V.
Ampe kế A1 ở vị trí DCA 200μ; Ampe kế A2 ở
vị trí DCA 20 (hay 200)m.

Sau khi mắc mạch điện như sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện và các thang đo. Sau đó, đóng
khóa K và điều chỉnh biến trở sao cho ampe kế A1 chỉ giá trị IB lớn nhất. Ghi giá trị của IB và IC
tương ứng vào bảng
Lặp lại hai lần thí nghiệm và ghi các giá trị vào bảng.

Kết thúc thí nghiệm: gạt công tắc, tắt các đồng hồ đo điện, sau đó mới tháo các dụng
cụ và vệ sinh nơi thực hành.
V.

Báo cáo thí nghiệm :
1. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Diode bán dẫn :
Diode phân cực thuận
U (V)

Ith (mA)

Diode phân cực nghịch
U (V)

Ing (µA)

- Vẽ đồ thị I = f(U) cho trường hợp phân cực thuận.
- Nhận xét và kết luận :
2. Khảo sát đặc tính khuếch đại của Transistor :
Với RC = 820 Ω.( hay 680 Ω)
Lần TN

1

2

3

IB ( µA)
IC ( mA)
β=

IC
IB

- page19 -


Kiều Thanh Bắc

THPT Lương Phú

- Tính giá trị trung bình của hệ số khuếch đại:
β = ……………. Và (∆β)max = …………….
β = β ± (∆β)max = ……………….
- Vẽ đồ thị IC = f( IB).

Số liệu tham khảo
Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Diode :

Khảo sát đặc tính khuếch đại của Transistor :
IB (µA)

20,1

17,9

15,7

13,5

11,3

IC (mA)

5,57

4,96

4,37

3,74

3,12

β=IC/IB

277

277

278

278

276

Giá trị trung bình của hệ số khuếch đại : β = 277,20 Và (∆β)max = 1,20
β = β ± (∆β)max = 277,20 ± 1,20.
Đồ thị :
Tham khảo thêm: SGK Vật Lý 11 ( Cơ
bản)

- page20 -