Báo cáo Thực hành_Lớp 12NC_Bài 1

Trng THPT Chu Vn An. B mụn Vt lớ
H v tờn HS...................................................................Lp 12A... Ngy lm TH..........................
BO CO THC HNH
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Bài số 1
XC NH CHU Kè DAO NG CA CON LC Lề XO HOC CON LC N
V GIA TC TRNG TRNG
I. Mục đích thí nghiệm
1. Khảo sát ảnh hởng của biên độ , khối lợng m của quả nặng và độ dài l của dây treo đối với chu kì dao
động T của con lắc đơn.
2. Xác định gia tốc trọng trờng g bằng con lắc đơn theo công thức :

2
2
4
T
l
g

=
(1)
3. Khảo sát ảnh hởng của khối lợng m của quả nặng và độ cứng k của lò xo đối với chu kì dao động T của con
lắc lò xo.
4. Kiểm chứng bằng thực nghiệm đối với công thức tính chu kì T của con lắc lò xo :

k
m
T

2
=
(2)

Dụng cụ thí nghiệm
1
Hình 1. Bộ thiết bị thí nghiệm
Khảo sát dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo.
1
2
3
4
5
11
6
7
8
9
10
1. Giá đỡ bằng nhôm, cao 75cm, có thanh ngang treo con lắc.
2. Đế ba chân bằng sắt, có hệ vít chỉnh cân bằng.
3. Thớc thẳng dài 700 mm gắn trên giá đỡ.
4. Dây sợi tổng hợp, mảnh, không dãn, dài 70 cm. Bộ 2 viên bi thép khối lợng khác nhau, có móc treo.
5. Ròng rọc bằng nhựa, đờng kính D 5 cm, có khung đỡ trục quay.
6. Thanh ke nhôm, dài 10 cm.
7. Bộ 2 lò xo xoắn có độ cứng khác nhau.
8. Bộ 2 quả nặng loại 50 g, lồng trên thanh trụ có lỗ treo ở một đầu.
9. B cng hng c gm 3 con lc n v mt con lc ch, thanh treo cú trc quay.
10.Đng hồ đo thời gian hiện số, có hai thang đo 9,999 s và 99,99 s.
11. Cổng quang điện hồng ngoại, có trụ thép dài 10 cm, dây nối và giắc cắm 5 chân.
Phần I . khảo sát dao động của con lắc đơn
I. Tiến hành thí nghiệm
1. Khảo sát ảnh hởng của biên độ

đối với chu kì dao động T của con lắc đơn.
a) Nối cổng quang điện với ổ cắm A ở mặt sau đồng hồ đo thời gian hiện số (Hình 3). Gạt núm chọn thang
đo sang vi trí 9,999s. Vặn núm chuyển mạch MODE sang vị trí T để đo từng chu kì dao động của con lắc. Cắm
phích lấy điện của đồng hồ đo thời gian vào nguồn điện ~ 220V. Bấm công-tắc K ở mặt sau của nó để các chữ số
hiển thị trên cửa sổ Thời gian.
b) Treo viên bi có khối lợng m
1
vào đầu dới của một sợi dây mảnh, dài và không dãn. Vặn các vít của đế
ba chân, điều chỉnh cho giá đỡ cân bằng thẳng đứng. Đặt thanh ke áp sát cạnh của giá đỡ tại vị trí (thấp hơn
đáy viên bi) ứng với độ dài L trên thớc milimét. Quay ròng rọc để thả dần sợi dây cho tới khi đáy của viên bi
vừa tiếp xúc với cạnh ngang của thanh ke. Nếu gọi r là bán kính viên bi, thì độ dài l của con lắc đơn tính bằng
l = L - r .
2
Hình 2.. Bộ thiết bị thí nghiệm
Khảo sát dao động của con lắc đơn.
Xác định gia tốc trọng trờng.
c) Điều chỉnh dây treo để con lắc đơn khối lợng m
1
có độ dài l
1
=500 mm. Dịch chuyển cổng quang điện
đến vị trí sao cho cửa sổ của nó nằm ngang với vị trí của tâm viên bi, cách tâm này một khoảng a
1
30 mm.
Kéo viên bi đến vị trí đối diện cửa sổ của cổng quang điện, rồi buông tay thả cho con lắc đơn dao động không
vận tốc đầu. Khi đó biên độ dao động của con lắc đơn bằng

1
(với
06,0

500
30
tan
1
1
1
===
l
a

thì
0
1
5,3


).
Sau 2ữ3 dao động, bấm nút RESET trên mặt đồng hồ đo thời gian hiện số để tiến hành đo từng chu kì đao
động T

của con lắc đơn. Thực hiện 3 lần phép đo này. Ghi giá trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 1.
d) Giữ nguyên khối lợng m
1
và độ dài l
1
= 500 mm của con lắc đơn. Dịch chuyển cổng quang điện đến vị
trí sao cho cửa sổ của nó nằm ngang với vị trí của tâm viên bi, cách tâm này một khoảng a
2
50 mm ứng với
biên độ

2
(với
0
2
7,5


). Thực hiện 3 lần phép đo từng chu kì dao động T của con lắc đơn. Ghi giá trị của
T trong mỗi lần đo vào Bảng 1.
2. Khảo sát ảnh hởng của khối lợng m đối với chu kì dao động T của con lắc đơn.
Giữ nguyên độ dài l
1
= 500 mm và biên độ

2
. Thay viên bi khối lợng m
1
bằng viên bi khối lợng m
2
. Thực
hiện 3 lần phép đo chu kì T. Ghi giá trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 1.
3. Khảo sát ảnh hởng của độ dài l đối với chu kì dao động T của con lắc đơn.
Giữ nguyên viên bi khối lợng m
2
và biên độ

2
. Điều chỉnh dây treo để con lắc có độ dài l
2

= 600 mm.
Thực hiện 3 lần phép đo chu kì T. Ghi giá trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 1.
Bảng 1
Con lắc
đơn
Khối lợng
m
Biên độ

Độ dài l
(mm)
Chu kì dao động T
T
1
T
2
T
3
T
max
)( T

1
m
1

1
l
1
= 500

2
m
1

2
l
1
= 500
3
m
2

2
l
1
= 500
4
m
2

2
l
2
= 400
III. Kết quả thí nghiệm
1. Tính giá trị trung bình của chu kì dao động :
3
321
TTT
T

++
=
và xác định sai số tuyệt đối cực đại
max
)( T

của chu kì dao động đối với mỗi con lắc đơn trong Bảng 1.
2. Căn cứ giá trị của
T
và
max
)( T

tìm đợc trong Bảng 1, hãy cho biết :
a) Biên độ

có ảnh hởng đến chu kỳ dao động T của con lắc đơn không ? .............................
b) Khối lợng m có ảnh hởng đến chu kỳ dao động T của con lắc đơn không ? .......................
3
Hình 3. Đồng hồ đo thời gian hiện số
a) mặt trớc ; b) mặt sau
c) Độ dài l có ảnh hởng đến chu kỳ dao động T của con lắc đơn không ? ...............................
d) Tính các tỉ số sau đây đối với con lắc đơn số 3 và số 4 trong Bảng 1 :
..........................................
3
2
==

l
T
;
..........................................
4
2
==








l
T
So sánh hai tỉ số trên, từ đó rút ra nhận xét về sự phụ thuộc của chu kỡ dao động T của con lắc đơn vào độ dài
l của nó.
3. Kết luận : Chu kì dao động của con lắc đơn có biên độ nhỏ ( < 9
0
) tại cùng một nơi trên mặt đất, không
phụ thuộc ., chỉ phụ thuộc
theo tỉ lệ T ~ .. Kết quả này ..với công thức lí thuyết :
g

l
T

2
=
.
4. Xác định gia tốc trọng trờng g bằng con lắc đơn số 4 theo công thức (1) :
- Giá trị trung bình :
2
2
4
T
l
g

=
= .. (m/s
2
)
- Sai số tuyệt đối :







+

T
T
l
l
gg
max
)(
2.
= (m/s
2
)
- Kết quả phép đo :
ggg
=
= . (m/s
2
)
Phần II . khảo sát dao động của con lắc lò xo
II. Tiến hành thí nghiệm
1. Xác định độ cứng của lò xo (dùng tạo ra con lắc lò xo)
a) Treo lò xo A vào thanh ngang của giá đỡ. Vặn các vít của đế ba chân để điều chỉnh cho giá đỡ cân bằng
thẳng đứng. Móc thanh treo mang quả nặng m
0
= 50g vào đầu dới của lò xo A. Đặt thanh ke áp sát cạnh của
giá đỡ và dịch chuyển thanh ke cho tới khi cạnh ngang của nó tiếp xúc với đáy quả nặng m
0
. Thực hiện 3 lần
phép đo này. Đọc và ghi vị trí l
0
của đáy quả nặng m

0

trên thớc milimét trong mỗi lần đo vào Bảng 2.
b) Lồng thêm 2 quả nặng m
0
vào cùng thanh treo, rồi móc nó với đầu dới của lò xo A để tổng khối lợng của
các quả nặng này là m = 150 g. Thực hiện 3 lần phép đo này.

Ghi vị trí tơng ứng l

của đáy quả nặng m

trong
mỗi lần đo vào Bảng 2.
c) Làm lại thí nghiệm này với lò xo B. Ghi vị trí l
0
của đáy quả nặng m
0

và vị trí l

của đáy quả nặng m
trong mỗi lần đo vào Bảng 2.
d) Độ cứng của hai lò xo A và B đợc tính theo công thức :

0
ll

=
mg

k

Bảng 2
Lần đo
(với m = 150 g)
Lò xo A Lò xo B
l
0
l l
0
l
1
2
3
Trung bình
..........
0
=
l
..........
=
l
...........
0
=
l
..........
=
l
Độ cứng

=
A
k
(N/m)
=
B
k
(N/m)
2. Khảo sát ảnh hởng của độ cứng k của lò xo đối với chu kì dao động T.
a) Treo lò xo A mang quả nặng m = 150 g vào giá đỡ. Dịch chuyển cổng quang điện đến vị trí sao cho cửa
sổ của nó nằm sát ngay chính giữa đáy quả nặng m dọc theo phơng đứng. Kéo quả nặng m thẳng đứng xuống
4
phía dới để lò xo A dãn dài thêm khoảng 10 mm, rồi buông tay thả cho con lắc lò xo dao động không vận tốc
đầu. Khi đó biên độ dao động của con lắc lò xo bằng a
1
10 mm.
Sau 2ữ3 dao động, bấm nút RESET trên mặt đồng hồ đo thời gian hiện số để tiến hành đo từng chu kì đao
động T

của con lắc lò xo. Thực hiện 3 lần phép đo này. Ghi giá trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 3.
c) Làm lại thí nghiệm này với lò xo B mang quả nặng có cùng khối lợng m = 150 g. Thực hiện 3 lần phép
đo từng chu kì T của con lắc. Ghi giá trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 3.
3. Khảo sát ảnh hởng của khối lợng m của quả nặng đối với chu kì dao động T.
Treo lò xo A mang quả nặng có khối lợng m = 100 g vào giá đỡ. Thực hiện 3 lần phép đo từng chu kì đao
động T của con lắc lò xo này. Ghi giá trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 3.
Bảng 3
Con lắc
lò xo
Độ cứng
k (N/m)

Khối lợng
m (g)
Chu kì dao động T
T
1
T
2
T
3
T
max
)( T

1 k
A
= ..
m = 150
2
B
k
= ..
m = 150
3
B
k
= ..
m = 100

III. Kết quả thí nghiệm
1. Tính giá trị trung bình của chu kì dao động :

3
321
TTT
T
++
=
và xác định sai số tuyệt đối cực đại
max
)( T

của chu kì dao động đối với mỗi con lắc lò xo trong Bảng 3.
2. Tính các tỉ số sau đây đối với các con lắc lò xo số 1, 2, 3 trong Bảng 3 :

(
)
.....................................................................
1
2
==
A
kT

( )
.....................................................................
2
2
==
B
kT
5

Hình 4. Bộ thiết bị thí nghiệm
Khảo sát dao động của con lắc lò xo.