Sử dụng máy tính như dụng cụ đo trong thí nghiệm vật lí với sự hỗ trợ của visual basic

Lời cảm ơn
Đầu tiên em chân thành cảm ơn đến Ban chủ nhiệm khoa Vật Lý đÃ
tạo điều kiện và cho em đợc làm quen với việc nghiên cứu khoa học. Cám
ơn các Thầy Cô giáo trong Khoa đà bồi dìng kiÕn thøc cho em trong thêi
gian häc tËp ë khoa Vật lý.
Để hoàn thành Luận văn này em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Thầy giáo hớng
dẫn TS. Võ Thanh Cơng đà giúp em có đợc ý tởng của luận văn và đà giúp
em hoàn thành luận văn này. Cũng qua đây em xin chân thành cảm ơn
Thầy giáo phản biện ThS. Nguyễn Thành Công về những ý kiến đóng góp
bổ ích cho luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo tổ Vật lý
Đại cơng về những ý kiến góp ý cho luận văn. Xin chân thành cảm ơn các
bạn sinh viên trong khoa Vật lý đà động viên cổ vũ em hoàn thành luận
văn này
Tuy nhiên đà cố gắng nhng là lần đầu tiên làm đề tài chắc chắn
Luận văn không tránh khỏi những sai sót, em rất mong đợc sự góp ý những
ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn.
Chân thành cảm ơn !

-1-


Phần mở đầu
a.Giới thiệu luận văn:
Lý luận dạy học quan niệm rằng một quá trình dạy học phải đảm bảo một
số nguyên tắc nhất định, trớc hết đó là nguyên tắc trực quan. Tính trực quan
trong dạy học thờng đợc thực hiện thông qua các phơng tiện dạy học. Vật lý là
một môn khoa học thực nghiệm bởi vậy thí nghiƯm vËt lý cã vai trß quan
träng nhÊt trong viƯc tăng tính trực quan, nâng cao chất lợng dạy học vật lý.
Để làm đợc thí nghiệm vật lý thì cần phải có trang thiết bị thí nghiệm. Hiện
nay trong các nhà trờng nói chung các phòng thí nghiệm thờng không đồng
bộ, các thiết bị thí nghiệm cũ nát, h hỏng, thiếu rất nhiều. Do vậy, khó có thể

tiến hành các thÝ nghiƯm trong d¹y häc vËt lý. Kinh phÝ cđa ngành giáo dục
nói chung của nhà trờng nói riêng còn hạn hẹp nên khả năng đầu t vào các
phòng ốc, thiết bị thí nghiệm còn hạn chế. Để mua một bộ thí nghiệm thực đòi
hỏi một khoản chi phí lớn, để làm nhiều bài thí nghiệm thì cần đến kinh phí
khổng lồ. Đây là vấn đề khó giải quyết đợc trong các nhà trờng. Trong khi đó
giáo viên lại cha có kỹ thuật tốt để có thể khai thác các tính năng, phơng pháp
sử dụng các thiết bị sao cho hiệu quả.
Từ các lý do trên dẫn đến các giờ dạy vật lý ở phổ thông chủ yếu là dạy
chay, giáo viên dùng phơng pháp thuyết trình còn học sinh thì lắng nghe và tởng tợng, vì vậy hiệu quả của dạy học cha cao.
Để khắc phục hiện tợng trên chúng ta cần có một số giải pháp thực thi
tự chế tạo thiết bị thí nghiệm vừa có chất lợng cao, vừa rẻ tiền và vừa dễ tự chế
tạo. Ngày nay với việc phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin đÃ
kéo theo sự phát triển của các ngành kỹ thuật khác trong đó có ngành kỹ thuật
điện tử và công nghệ tự động hoá. Với sự hỗ trợ của các lĩnh vực đó, thiết bị
đồ dùng dạy học cũng có nhiều thay đổi về số lợng và chất lợng. áp dụng một
số kết quả của công nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử vào chế tạo các thiết bị
dạy học là mục đích của luận văn.
b. Mục đích nghiên cứu của luận văn:
Luận văn Sử dụng máy tính nh dụng cụ đo trong thí nghiệm vật lý với sự
hỗ trợ của Visual Basic có một số nhiệm vụ chính nh sau:
1. Nghiên cứu các thành phần cơ bản của các thiết bị đo kỹ thuật sè trong
c¸c thÝ nghiƯm vËt lý.
-2-


2. Nghiên cứu các đặc tính cơ bản của quá trình tự động hoá thí nghiệm
vật lý.
3. Sử dụng phần mềm Visual basic để sử dụng máy tính nh một thiết bị
đo trong các thí nghiệm vật lý.
4. Sử dụng phần mềm Visual basic để xử lý các số liệu đo trong các thí

nghiệm vật lý.
5. Tự tạo một số sản phẩm minh hoạ các ý tởng trên.
c. Nội dung của luận văn :
Với mục đích trên luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận đợc chia ra làm
hai chơng:
Chơng I: Sử dụng máy vi tính nh một thời kế
Trong chơng này chúng tôi đa ra một giải pháp sử dụng máy tính nh
một thì kế hiện đại có bộ nhớ trong với dung tích lớn.Thì kế đợc sử dụng trên
phần mềm Visual Basic 6.0. Các bớc chi tiết để viết phần mềm và cách sử
dụng đà đợc mô tả chi tiết trong chơng. Một sản phẩm minh hoạ về thì kế
cũng đợc trình bày. Chơng trình đợc chọn ở mức tối giản dễ hiểu. Hy vọng
chơng này có thể hỗ trợ cho sinh viên tự viết và sử dụng thành thạo phần mềm
này.
Chơng II: Một số thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy tính
Với các kết quả đà thu đợc ở chơng trên, trong chơng này chúng tôi đa ra
một số thí nghiệm có sử dụng kết quả trên. Ba thí nghiệm chúng tôi chọn ở
đây là:
Khảo sát hiện tợng tích nạp tụ điện.
Dao động con lắc kép.
Con lắc thuận nghịch.
Các thí nghiệm này đà đợc mua theo dự án mức B của bộ đại học. Tuy
nhiên, khi tiến hành sử dụng vẫn còn một số vấn đề cần lu ý:

Đồng hồ bấm giây kỹ thuật số của hÃng Leybol sử dụng quá rờm
rà, nhiều nút sử dụng và khó sử dụng.

Các thí nghiệm này cha đợc kết nối với máy tính.
Để cải tiến các thí nghiệm này, chúng tôi đà phân tích kỹ lại thí nghiệm
từ đó đa ra các điểm cần khắc phục. Sử dụng máy tính nh một thì kế có bộ nhớ
trong là một cải tiến lớn cho thí nghiệm này. Không những sử dụng máy tính

nh dụng cụ đo, trong chơng chúng tôi còn sử dụng máy tính để vẽ đồ thị và
xác định hằng số thời gian cho quá trình tích và nạp tụ điện qua một điện trë.
-3-


Tơng tự nh vậy thiết bị có thể sử dụng cho thí nghiệm khảo sát dao động của
con lắc kép và con lắc thuận nghịch.
d. ý nghĩa thực tiễn của luận văn:
Luận văn Sử dụng máy tính nh dụng cụ đo trong thí nghiệm vật lý với
sự hỗ trợ của Visual Basic là một đề tài có thể áp dụng cho giáo viên phổ
thông và sinh viên vật lý chế tạo dụng cụ đo và áp dụng trong giảng dạy. Hy
vọng, các kết quả chúng tôi đà đạt đợc trong luận văn đợc giáo viên Trung học
Phổ thông (THPT), sinh viên áp dụng và nâng cấp hơn và giáo viên có thể tự
thiết kế các phần mềm tơng tự hoặc các thí nghiệm ảo nâng cao chất lợng
giảng dạy thực hành vật lý.

Chơng I
Sử dụng máy vi tính nh một thời kế
Đo thời gian là một trong những phép đo thờng gặp nhất trong các thí
nghiệm vật lý. Trong các phòng thí nghiệm vật lý các thì kế thờng dùng là các
đồng hồ bấm giây cơ học hoặc các đồng hồ bấm giây hiển thị bằng màn hình
LCD (tinh thể lỏng) mini. Các loại đồng hồ này dễ hỏng và không có bộ nhớ,
nên không thật tiện lợi trong khi làm thí nghiệm. Trong chơng này, chúng tôi
đề xớng một giải pháp sử dụng máy vi tính nh một đồng hồ bấm giây có nhiều
chức năng, độ chính xác cao và có thể liên thông với nhiều phần mềm khác để
xử lý số liệu thí nghiệm. Có nhiều phơng pháp khác nhau thực hiện công việc
này. Trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp này chúng tôi chọn giải pháp
với phần mềm Visual Basic. Giải pháp có thể giúp mọi giáo viên, sinh viên
đều có thể tự làm đợc không đòi hỏi phải có đầu t nhiều kiến thức công nghệ
thông tin. Để làm đợc việc đó, trớc hết chúng tôi xin trình bày chi tiết các vấn

đề liên quan.
1.1 Các thành phần của một dự án visual basic

-4-


H 1.1 Thành phần của một Form
Một dự án có thể lớn dần và trở nên phức tạp, thậm chí chøa c¸c dù ¸n con cã
c¸c kiĨu dù ¸n kh¸c nhau. Tuy nhiên, nhìn từ quan điểm lập trình, các dự án có
ba thành phần chính: Form, Module và thành phần toàn cục.
Form
Form là nơi chúng ta đặt các thành phần điều khiển của ứng dụng, tạo giao
diện cho ứng dụng. Các cửa sổ ứng dụng đợc thiết kế từ đây. Khi tạo một dự án,
ta thấy Form có dạng nh hình H1.1
Module
Thành phần này chứa các mà thực thi ứng dụng. Mà đợc thể hiện qua các
thủ tục và hàm trong ứng dụng. Mỗi thủ tục và hàm sẽ thực hiện theo chức năng
riêng của nó. Chúng ta tự định nghĩa các hàm và thủ tục của chơng trình. Các
phần mà chơng trình sẽ không nhìn thấy đợc khi ta chạy chơng trình. Module
có dạng nh sau:

-5-


H.1. 2 Cửa sổ thành phần Module
Thành phần toàn cục
Thành phần này có thể truy cập đến tất cả các module và Form trong
dự án. Để có thành phần toàn cục ta khai báo từ khoá Public. Tuy nhiên ta nên
sử dụng thành phần toàn cục càng ít càng tốt. Trong thực tế ta sử dụng thành
phần toàn cục khi cần liên kết thông tin giữa các Form.

1.2 Thiết kế thì kế với Visual Basic
Trong phần này chúng tôi sẽ trình bày một giải pháp sử dụng máy vi tính
nh mét th× kÕ, cã thĨ sư dơng trong nhiỊu thÝ nghiệm vật lý.
Sau khi cài đặt xong Visiual basic 6.0 thành công, ta tạo một dự án (project)
để cho máy vi tính hoạt động nh một đồng hồ.

-6-


H 1.3 Cách khởi động Visual Basic
Nhấn nút Start của Windows > chän all programs > chän Microsoft Visual
Basic 6.0 nh hình H.1.3
Hộp thoại New Project xuất hiện nh hình H.1.4

H 1.4 Hộp thoại chọn dự án mới
Chọn Standard exe.
Trên màn hình xuất hiện một Form.
Nhấn chọn nút điều khiển Label1 trên hộp công cụ rồi vẽ lên Form1
(nhấn rồi giữ chuột theo hớng từ trên xuống dới, từ trái sang phải). Trong cửa
sổ Properties-Label1 bên phải màn hình, tìm dòng Caption rồi xoá bỏ chuỗi
Label1 đi thay vào đó là dòng chữ 0.00. Tìm dòng Alignment chọn vị trí cho
Label1. Tìm dòng Font nhấn chọn nút (...), trong hộp danh sách Size trên hộp
thoại vừa xuất hiện, chọn bấm kích thớc cỡ chữ theo ý muốn. Tìm dòng
Forecolor nhấn chuột phía phải trên hộp thoại xuất hiện cửa số pallete và
system chọn pallete, chọn màu chữ theo ý muốn.
Trong ví dụ đang chọn font là cỡ chữ 36 và màu chữ số là màu đỏ (red).
Tiếp theo, nhấp đôi chuột lên điều khiển Timer. Điều khiển Timer1 xuất
hiện trên Form1. Điều khiển này không nhìn thấy đợc khi chạy chơng trình.
Trong cửa sổ Properties-Timer1 bên phải màn hình, tìm dòng Interval và nhập

vào đó giá trị theo ý muốn (phụ thuộc thời gian đếm là giây hay phần trăm
giây). Vào dòng Enable xoá dòng True thay vào đó là False.
Lúc đó Form1 sẽ có dạng

-7-


H 1.5 Form1 với điều khiển Label1 và Timer1
Vào hộp công cụ nhấp đôi chuột lên điều khiển CommandButton một
nút command1 xuất hiện trên Form1. Vào Properties chọn Caption xoá dòng
command1 thay vào đó dòng Start. Nhấp đôi chuột lần nữa lên điều khiển
CommandButton một nút command2 xuất hiện trên Form1. Vào Properties
chọn Caption xoá dòng command2 thay vào đó dòng Stop. Trên Form1 sẽ có
dạng nh sau:

H1.6 Thành phần Form của đồng hồ hiện số
Bây giờ ta bắt đầu viết phần mềm cho Form:
Đầu tiên ta khai báo các biến:
T1 và Tg là các số thập phân (currency)
Nhấn chuột vào nút Start. Trên cửa sổ thảo mà lÖnh ta viÕt nh sau:
Private Sub Command1_Click()
Timer1.Enabled = True
T1 = Timer
-8-


End Sub
Nhấp chuột vào nút Stop. Trên cửa sổ th¶o m· lƯnh ta viÕt nh sau:
Private Sub Command2_Click()
Timer1.Enabled = False

End Sub
Nhấp chuột vào đồng hồ. Trên cửa sổ thảo mà lệnh ta soạn câu lệnh:
Private Sub Timer1_Timer()
Tg = Timer - T1
Label1.Caption = Tg
End Sub
Nh vËy c«ng viƯc cđa ta đà hoàn thành.
Sử dụng đồng hồ nh sau:
1. Chọn phím Start chạy chơng trình.
2. Vào Open project chọn th mục đà chọn
3. Vào thanh công cụ nhấp chuột vào nút Play.

4. Trên màn hình xuất hiện đồng hồ nh hình vẽ.

H 1.7 Màn hình tổng quan Visual Basic
5. Nhấp chuột vào nút START đồng hồ bắt đầu hoạt động.
6. Nhấp chuột vào nút STOP đồng hồ dừng lại.
-9-


Chó ý: Ta cã thĨ trang trÝ ®ång hå b»ng cách chọn màu toàn cảnh. Cách
làm tơng tự: Tìm dòng Backcolor nhấn chuột phía phải trên hộp thoại xuất hiện
cửa sổ pallete và system chọn pallete, chọn màu chữ theo ý muốn.
Chơng II
Một số thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy tính
Sử dụng công nghệ thông tin vào đời sống là một xu hớng phát triển
hiện nay, trong đó có việc đa các sản phẩm công nghệ thông tin vào dạy và
học. Trong chơng này chúng tôi trình bày một giải pháp sử dụng phần mềm
Visual Basic vào giảng dạy thực hành vật lý. Với sự hỗ trợ của phần mềm này
chúng ta có thể tự tạo lấy các dụng cụ đo, trong đó máy tính đóng vai trò bộ vi

xử lý và đồng thời thực hiện các thế mạnh của mình trong đồ hoạ xử lý kết
quả và các nhiệm vụ khác. Việc áp dụng các phần mềm cđa Window vµo thÝ
nghiƯm vËt lý lµ mét viƯc lµm cần thiết.
Trong các phép đo trong thí nghiệm vật lý, thời gian là một trong các
thông số cơ bản. Tuy nhiên, khi thực hiện các phép đo thời gian ta thờng gặp
một số khó khăn nh sau:
Thời gian đo quá nhanh.
Cần lu lại các thời gian đo
Đo thời gian của nhiều chuyển động một lúc vv...
Để khắc phục các khó khăn trên, chúng tôi đa ra giải pháp dùng máy vi
tính nh thì kế có bộ nhớ trong và có thể xử lý kết quả. Để minh hoạ vấn đề
đà trình bày trên, sau đây chúng tôi xin trình bày một số thí nghiệm đợc hỗ
trợ với phần mềm Visual Basic
I. THí nghiệm 1: Khảo sát hiện tợng tích và phóng tụ điện với
sự hỗ trợ của máy tính

Thí nghiệm khảo sát hiện tợng tích phóng của tụ điện là một thí nghiệm
đợc sử dụng trong phòng thí nghiệm của khoa Vật lý Đại học Vinh. Trong thí
nghiệm này, thờng phải đo đồng thời hai thông số cùng một lúc là thời gian và
điện áp trên má tụ, nên mỗi lần làm thí nghiệm phải có hai sinh viên cùng
tham gia. Trờng ĐH Vinh vừa mới mua mét bé cđa h·ng Leybol. Trong bé thÝ
nghiƯm nµy cã sử dụng đồng hồ bấm giây kỹ thuật số. Mặc dù đồng hồ này có
lắp thêm bộ nhớ nhng khó sử dụng bởi hệ thống công tắc bấm của dụng cụ đo.
Để khắc phục khó khăn đó chúng tôi sử dụng máy tính nh một đồng hồ bấm
giây có nhớ và đồng thời là thiết bị xử lý số liệu thực nghiệm đà thu đợc nh:
- 10 -


vẽ đồ thị, xác định hằng số thời gian đồng thời so sánh kết quả thực nghiệm
với kết quả tính toán theo lý thuyết.

A. Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát hiện tợng tích và nạp của tụ điện qua một điện trở.
Xác định hằng số thời gian = RC.
B. Lý thuyết thí nghiệm.
Hiện tợng phóng và nạp tụ điện qua một điện trở đợc trình bày nh hình
vẽ:

H2.1 Sơ đồ tích và phóng của tụ điện
Khi chân 4 công tắc nối với chân 5 quá trình nạp tụ điện bắt đầu.
Khi chân 3 công tắc nối với chân 5 tụ điện bắt đầu thực hiện quá trình
phóng.
ở quá trình nạp, ta có phơng trình:
U0 = U(t) - R I(t)
(2.1.1)
trong đó U(t) là điện áp trên hai má tụ, I(t) là dòng qua tụ điện, U 0 là điện ¸p
nguån.
Chó ý r»ng theo lý thuyÕt I(t) =

dQ
dt

= d (CU (t ))
dt

thay vµo (2.1.1) ta cã:

U0 - U(t) = - R C dU (t )

(2.1. 2)

dt

LÊy tÝch ph©n hai vÕ sau khi đà chuyển các số hạng có chứa U(t) sang
mét vÕ ta cã:
U0 - U(t) = A exp (-

t
RC

)

(2.1. 3)

Hằng số A đợc xác định với điều kiện khi bắt đầu hiện tợng nạp t = 0
- 11 -


U(0) = 0, ta cã A = U 0 , lúc đó phơng trình mô tả quá trình nạp tụ ®iƯn qua
mét ®iƯn trë cã d¹ng :
U(t) = U0(1 - exp (-

t
RC

))

(2.1. 4)

Trong quá trình phóng của tụ điện qua mét ®iƯn trë ta cã:
U(t) = - R I(t)

(2.1.5)
Thùc hiƯn tơng tự nh trên và chú ý rằng khi bắt đầu hiện tợng phóng điện
U(0) = U0 cuối cùng ta có:
U(t) = U0 exp (-

t
RC

)

(2.1.6)

trong đó đại lợng RC gọi là hằng số thời gian.
Đồ thị của các quá trình này đợc trình bày ở hình vẽ:

H2.2 Đồ thị về hiện tợng phóng và nạp của tụ điện
C. Các bớc thực hành: Trong phòng thí nghiệm của khoa Vật lý, sau khi lắp
ráp xong thí nghiệm một sinh viên cho thực hiện quá trình nạp của tụ điện.
Sau ba giây một, một sinh viên đọc và một sinh viên khác ghi lại giá trị điện
áp trên má tụ. Tơng tự nh vậy cho quá trình phóng.
Nhận xét: Để nâng cao chất lợng thí nghiệm chúng tôi đà ghép nối thí
nghiệm trên với máy tính. Đầu tiên chúng tôi đà sử dụng phần mềm Visual
Basic mô phỏng một đồng hồ bấm giây có bộ nhớ.
Tơng tự nh phần mô phỏng đồng hồ bấm giây ở chơng I, trong phần
mềm này ta tạo thêm một ListBox khai báo một mảng hai chiều. Hàng thứ
nhất của mảng lu các giá trị của điện áp, hàng thứ hai của mảng lu các giá trị
thời gian tơng ứng.
Nh vậy, các bớc thí nghiệm sẽ nh sau:
1. Bớc 1: Lắp sơ đồ nh hình vẽ.
- 12 -

H. 2. 3 Sơ đồ mạch điện

2. Bớc 2: Đóng công tắc để bắt đầu quá trình nạp, đồng thời quan sát điện
áp trên đồng hồ, khi kim đồng hồ lần lợt chỉ các giá trị 0,5 V, 1 V, 1,5 V 2,0
V, ... cho đến 9 V ta lần lợt bấm chuột vào nút Start trên Form. Sau lần bấm
đầu tiên, nút Start đổi thành nút Ghi số liệu. Trên Listbox lần lợt ghi các
giá trị này vào danh sách nh Hình 2.4

- 13 -


H.2.4 Dạng của Form thí nghiệm
Khảo sát sự tích phóng của tụ điện
Sau khi ghi đủ số liệu của quá trình nạp, ta bật công tắc sang cho mạch
điện thực hiện quá trình phóng điện, đồng thời bấm nút Stop, trên ListBox
xuất hiện dòng chữ quá trình phóng của tụ điện. Tơng tự nh trên sau mỗi lần
điện áp giảm 0,5 V ta nhấp chuột một lần, sau mỗi lần bấm trên ListBox lu
lại giá trị điện áp tơng ứng và thời gian thực hiện quá trình này.
3. Bớc 3: §Ĩ tÝnh h»ng sè thêi gian ta ghi c¸c kÕt quả điện trở và điện
dung vào các ô nh hình vẽ, sau đó bấm chuột vào ô kết quả ta có kết quả
hằng số thời gian.

4. Bớc 4: Để vẽ đồ thị ta nhấp chuột vào ô đồ thị trên đồ thị xuất hiện sự
phụ thuộc của giá trị điện áp trên má tụ vào thời gian.
5. Bớc 5: Để so sánh kết quả lý thuyết với kết quả thực hành ta bấm
chuột vào ô Lythuyet trên đồ thị xuất hiện đờng lý thuyết.
Phần mềm Visual Basic cho thí nghiệm.

Dim x(0 To 18) As Integer
Dim y(0 To 14) As Integer
Dim hs As Integer
Dim tg As Currency
Dim step As Currency
Dim TT As Integer
Private Sub Cmexit_Click()
Unload Me
End Sub
Private Sub Cmstart_Click()
If (Timer1.Enabled = False) Then
MSComm1.Output = Chr$(10)
MSComm1.Output = Chr$(10)
MSComm1.Output = Chr$(1)
- 14 -


tg = Timer
Timer1.Enabled = True
Cmstart.Caption = " Luu ket qua"
TT = 0

List1.AddItem CStr(TT) + ("V") + ":

" + CStr(step) + (" s")

x(0) = 60
Else
TT = TT + 1
List1.AddItem CStr(TT) + ("V") + ":

" + CStr(step) + (" s")

x(TT) = 60 + step * 60
y(TT) = 250 - TT * 20
End If
End Sub
Private Sub Cmstop_Click()
MSComm1.Output = Chr$(10)
MSComm1.Output = Chr$(10)
MSComm1.Output = Chr$(0)
Timer1.Enabled = False
TT = TT + 1
List1.AddItem CStr(TT) + ("V") + ":
Cmstop.Caption = "STOP"
Cmstart.Caption = " START"
End Sub
Private Sub CnRC_Click()
RC.Text = CCur(R) * CCur(C)
End Sub
- 15 -

" + CStr(step) + (" s")


Private Sub Form_Load()
MSComm1.CommPort = 3
MSComm1.PortOpen = True
End Sub
Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)

MSComm1.PortOpen = False
End Sub
Private Sub Picture1_Click()
Dim i As Integer
Dim j As Integer
Picture1.Line (60, 250)-(950, 250), RGB(0, 0, 0)
Picture1.Line (60, 10)-(60, 260), RGB(0, 0, 0)
For i = 1 To 12
Picture1.Line (60, 250 - i * 20)-(950, 250 - i * 20), RGB(255, 255, 255)
Next i
For i = 1 To 44
Picture1.Line (i * 20 + 60, 10)-(i * 20 + 60, 250), RGB(255, 255, 255)
Next i
For i = 1 To 14
Picture1.CurrentX = 50 + 60 * i
Picture1.CurrentY = 253
Picture1.Print i

Next i
Picture1.CurrentX = 930
Picture1.CurrentY = 253
- 16 -


Picture1.Print "(s)"
For i = 1 To 11
Picture1.CurrentX = 25
Picture1.CurrentY = 245 - i * 20
Picture1.Print i
Next i

Picture1.CurrentX = 15
Picture1.CurrentY = 10
Picture1.Print "(V)"
For i = 1 To 12
Call Chuthap(x(i), 245 * Exp(-(x(i) - 60) / 282), RGB(0, 0, 255))
Next i
For i = 1 To 12
Call Vediemhinhtrondac(x(i), y(i), RGB(255, 0, 0))
Next i
End Sub
Public Sub Vediemhinhtrondac(ByVal x As Integer, ByVal y As Integer,
color As Long)
Picture1.FillStyle = 0

Picture1.FillColor = color
End Sub
Public Sub Chuthap(ByVal x As Integer, ByVal y As Integer, ByVal color
As Long)
Picture1.Line (x - 4, y)-(x + 4, y), color
Picture1.Line (x, y - 4)-(x, y + 4), color
End Sub

- 17 -


Public Sub Vediemhinhtrondac1(ByVal x As Integer, ByVal y As Integer,
color As Long)
Picture1.FillStyle = 0
Picture1.FillColor = color
Picture1.Circle (x, y), 4, color ' x,y la toa do, 2 la ban kinh 2 pixel,

color la mau
End Sub
Private Sub Timer1_Timer()
step = Timer - tg
Label1.Caption = step
End Sub
II. ThÝ nghiƯm 2:
§o gia tèc träng trêng bằng con lắc thuận nghịch

Thí nghiệm Đo gia tốc trọng trờng bằng con lắc thuận nghịch là
một thí nghiệm thờng đợc sử dụng trong các phòng thí nghiệm đại cơng.
Trong thí nghiệm này đồng hồ bấm giây đợc sử dụng ®Ĩ ®o chu kú cđa mét
dao ®éng. DÜ nhiªn, nÕu ta tăng số lần đo và lấy trung bình kết quả đo sẽ chính
xác hơn. Các đồng hồ bấm giây thông thờng không có bộ nhớ trong, lu lại các
kết quả chu kỳ đà ghi. Sau đây là giải pháp khắc phục khó khăn đó của chúng
tôi. Trong giải pháp này các kết quả đợc máy tính xử lý. Trớc hết chúng tôi
xin trình bày lại thí nghiệm.
A. Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát dao động con lắc thuận nghịch.
Xác định gia tốc trọng trờng.
B. Cơ sở lý thuyết:
Con lắc thuận nghịch hay con lắc vật lý là một vật rắn khối lợng m có thể
dao động quanh một trong hai trục cố định nằm ngang đặt tại các điểm O1 và
O2 trên cùng một đờng thẳng đi qua trọng tâm G của con lắc, sao cho chu kỳ
dao ®éng cđa con l¾c ®èi víi trơc O1, O2 cã giá trị bằng nhau.

- 18 -


ở vị trí cân bằng, đờng thẳng O1GO2 trong con lắc trùng với phơng thẳng

đứng. Khi kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc lệch a nhỏ, rồi buông
nó ra thì thành phần P1 của trọng lực P tác dụng lên con lắc mômen lực m1
bằng:

m1=- P1.l1= - mgl1.sina
Hay

m1» -mgl1.a

(2.2.1)

Víi g lµ gia tèc träng trêng, l1 là khoảng cách từ
điểm O1 đến trọng tâm G, dấu (-) cho biết mômen lực m1
luôn kéo con lắc quay ngợc chiều với góc lệch a. áp
dụng phơng trình cơ bản đối với chuyển

O1
a

P1

động quay của con lắc quanh trục ®i qua ®iĨm O1, ta cã:
1



G
O2

m1

P

P2
(2.2.2)

I1

2
ë ®©y  1  d a2 là gia tốc góc và I1 là mômen quán tính của con lắc đối

dt

với trục quay đi qua điểm O1. Thay (2.2.1) vào (2.2.2), ta nhận đợc phơng
trình vi phân của dao động điều hoà:
d 2a
12 .a 0
dt 2

Với .

mgl1
I1

(2.2.3)

. Nghiệm của phơng trình (2.2.3) cã d¹ng:
a a 0 . cos(1.t   )

(2.2.4)

Trong đó a0 là biên độ, 1 là tần số góc và là pha ban đầu tại thời
điểm t = 0. Tõ (2.2.4), ta suy ra chu kú dao ®éng T1 (theo chiỊu thn) cđa
con l¾c b»ng:
T1 

2

1

2

- 19 -

I1
mgl1

(2.2.5)


Nếu đảo ngợc con lắc, rồi cho nó dao động quanh trục đi qua điểm O2
và tính toán tơng tự nh trên, ta sẽ tìm đợc chu kỳ dao động T2 (theo chiều
nghịch) của con lắc bằng:
T2

2
I2
2
2
mgl2

(2.2.6)

Với L2 là khoảng cách từ điểm O2 đến trọng tâm G và I2 là mômen quán
tính của con lắc đối với trục quay đi qua điểm O2. Gọi IG là mômen quán tính

của con lắc đối với trục quay đi qua trọng tâm G và song song với hai trục đi
qua O1 và O2, theo định lý Huyghen - Stênơ ta có:
I 1  I G  ml12

(2.2.7)

Hay
I 2 I G  ml22

(2.2.8)

Từ các công thức (2.2.5) - (2.2.7) suy ra:
T12l1 g  T22l2 g 4 2 (l12  l22 )

g

4 2 (l1  l2 )(l1  l2 )
T12l1  T22l2

(2.2.9)

Trong trêng hợp, nếu chọn các giá trị thích hợp của l1 và l2 sao cho T1 ằ
T2=T, thì công thức (2.2.9) sẽ trở thành :
g

4 2 .L
T2

Với L=l1+l2 là khoảng cách giữa hai điểm O1 và O2.

- 20 -

(2.2.10)