- Chuẩn bị thực hành và tiến hành thí nghiệm
- Viết báo cáo thực hành
- Trả lời câu hỏi SGK trang 50
- Đo được thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau.
- Vẽ và khảo sát đồ thị $s\sim t^{2}$, rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do và xác định được gia tốc rơi tự do.
- Thả một vât từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ rơi rất nhanh theo phương thẳng đứng => Vật chuyển động rơi tự do.
- Vật chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a, vận tốc đầu v0 = 0 thì:
$s=\frac{1}{2}at^{2}$
- Đồ thị biểu diễn quan hệ s và $t^{2}$ có dạng một đường thẳng đi qua gốc tọa độ và có hệ số góc:
$tan\alpha =\frac{a}{2}$
III. Dụng cu thí nghiệm
Chuẩn bị các dụng cụ sau:
- Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân có vít điều chỉnh thăng bằng.
- Trụ bằng sắt làm vật rơi tự do.
- Nam châm điện N có hộp công tắc đóng ngăt điện để giữ và thả vật rơi.
- Cổng quang điện E.
- Đồng hồ đo thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s
- Thước thẳng 800m gắn chặt vào giá đỡ.
- Một chiếc eke vuông ba chiều
- Một hộp đựng cát khô
IV. Lắp ráp thí nghiệm
- 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 $\leftrightarrow $ B, chọn thang đo 9,999 s.
- Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá để 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 để vật rơi .
- Cho nam châm hút giữ vật rơi. Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 của vật. Ghi giá trị số vào Bảng 8.1 [có ở mẫu báo cáo].
V. Tiến hành thí nghiệm
- Đo thời gian rơi ứng với các khoảng cách s khác nhau
- Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng s = 0,05m. Ấn nút RESET tren mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0.000.
- Ấn nút trên hộp công tắc thả rơi vật, rồi nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng quang điện E. Ghi thời gian vật rơi vào bảng 8.1. Lặp lại thêm 4 lần, ghi vào bảng 8.1.
- Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng s = 0,200; 0,450; 0,800m. Ứng với mỗi khoảng cách s, thả vật rơi và ghi thời gan tương ứng vào bảng 8.1. Lặp lại phép do này thêm 4 lần.
- Kết thúc thí nghiệm: Nhấn khóa K, tắt điện đồng hồ đo thời gian hiện số.
B. Báo cáo thực hành
1. Trả lời câu hỏi
Sự rơi tự do là gì ? Nếu đặc điểm của chuyển động rơi tự do và viết công thức tính gia tốc rơi tự do ?
Hướng dẫn:
- Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
- Đặc điểm:
+ Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
+ Là chuyển động nhanh dần đều.
+ Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc g.
- Công thức tính gia tốc rơi tự do:
$g=\frac{2s}{t^{2}}$
s: quãng đường đi được của vật rơi tự do [m].
t : thời gian vật rơi tự do [s].
2. Kết quả
Bảng 8.1. Khảo sát chuyển động rơi tự do : Đo thời gian rơi ứng với các khoảng cách s khác nhau.
Vị trí đầu của vật rơi: s0 = 0 [mm].
Lần đo s [m] | Thời gian rơi t[s] | $\overline{t_{i}}$ | $\overline{t_{i}^{2}}$ | $g_{i}=\frac{2s_{i}}{\overline{t_{i}^{2}}}$ | $v_{i}=\frac{2s_{i}}{\overline{t_{i}}}$ | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
0,050 | 0,121 | 0,144 | 0,159 | 0,098 | 0,106 | 0,1256 | 0,0158 | 6,339 | 0,796 |
0,200 | 0,171 | 0,144 | 0,137 | 0,184 | 0,104 | 0,148 | 0,022 | 18,262 | 2,703 |
0,450 | 0,232 | 0,310 | 0,311 | 0,311 | 0,311 | 0,295 | 0,087 | 10,342 | 3,051 |
0,800 | 0,408 | 0,409 | 0,409 | 0,408 | 0,409 | 0,4086 | 0,167 | 9,584 | 3,916 |
Vẽ đồ thị: Dựa vào kết quả trong Bảng 8.1, chọn tỉ lệ thích hợp trên các trục tung và trục hoành để vẽ đồ thị s = s[$t^{2}$]
a] Từ $s=\frac{1}{2}gt^{2}$ => $s=\frac{gX}{2}$ với X = $t^{2}$, ở đây t là biến nên X cũng là biến.
Ta nhận thấy sự phụ thuộc của s theo ẩn X là một hàm số bậc nhất:
Y = A.X + B [với A = $\frac{g}{2}$, B = 0] nên đồ thị s = s[$t^{2}$] = s[X] có dạng là một đường thẳng. Như vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
- Nhận xét: Đồ thị s = s[$t^{2}$] có dạng một đường thẳng. Như vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
b] Khi đã xác định được chuyển động rơi tự do là một chuyển động nhanh dần đều, ta có thể xác định các giá trị của g theo công thức:
$g=\frac{2s}{t^{2}}$
và vận tốc rơi tại cổng E theo công thức: $v=\frac{2s}{t}$ ứng với mỗi lần đo. Hãy tính các giá trị trên và ghi vào bảng 8.1.
c] Vẽ đồ thị v = v[t] dựa trên số liệu của bảng 8.1, để một lần nữa nghiệm lại tính chất của chuyển động rơi tự do.
- Đồ thị v = v[t] có dạng một đường thẳng, tức là vận tốc rơi tự do tăng dần theo thời gian. Vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
d] Ta có:
$\overline{g}=\frac{g_{1}+g_{2}+g_{3}+g_{4}}{4}=\frac{6,339+18,262+10,342+9,584}{4}=11,132$
$\Delta g_{1}=|\overline{g}-g_{1}|=|11,132-6,339|=4,793$
$\Delta g_{2}=|\overline{g}-g_{2}|=|11,132-18,262|=7,13$
$\Delta g_{3}=|\overline{g}-g_{3}|=|11,132-10,342|=0,79$
$\Delta g_{4}=|\overline{g}-g_{4}|=|11,132-9,584|=1,548$
e, Kết quả của phép đo gia tốc rơi tự do là:
g = $\overline{g}\pm [\Delta g]_{max}]=11,132\pm 7,13$ [m/s$^{2}$]
C. Trả lời câu hỏi SGK trang 50
1. Khi tính g theo cách nêu trên, ta đã quan tâm chủ yếu đến loại sai số nào và bỏ qua không tính đến loại sai số nào? Vì sao?
Hướng dẫn:
- Khi tính g theo cách nêu trên, ta quan tâm chủ yếu đến sai số ngẫu nhiên và bỏ qua sai số hệ thống [sai số của dụng cụ đo]
- Vì ở đây ta đo gia tốc rơi tự do gián tiếp qua s và t cũng như sai số phép đo chủ yếu gây ra bởi các yếu tố ngẫu nhiên nên ta bỏ qua sai số dụng cụ.
2. Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác, vẫn dùng các dụng cụ trên, để đo g đạt kết quả chính xác hơn.
Hướng dẫn:
Phương pháp sử dụng bộ thí nghiệm nêu trên, nhưng đặt vị trí rơi của vật ở gần giữa thước đo trước khi thả rơi
Sau khi học các bài lý thuyết về dao động cơ của chương trình vật lý 12, các em sẽ có một bài thực hành về khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn. Vậy để làm sao để viết kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12? Hiểu được điều đó Kiến Guru sẽ hướng dẫn các em viết kết quả báo cáo thực hành một cách chuẩn xác nhất. hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.
A. Kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12
Bài viết kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12 gồm 3 phần: mục đích thực hành, cơ sở lý thuyết và kết quả.
Báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn
Học Ngay Lớp Tổng ôn và Luyện đề Tốt nghiệp THPT 2023 môn Vật lý thầy Ngọ
I. Mục đích thực hành
+ Phát hiện ảnh hưởng của biên độ, khối lượng, chiều dài con lắc đơn đối với chu kỳ dao động T của con lắc.
+ Tìm ra công thức và ứng dụng tính gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.
II. Cơ sở lý thuyết
Trả lời các câu hỏi SGK
1. Con lắc đơn có cấu tạo gồm 1 vật nhỏ có khối lượng m được treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài l. Chiều dài 1 rất lớn so với kích thước quả cầu. Chiều dài của con lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định đến trọng tâm của quả nặng.
Chiều dài l của con lắc đơn được đo bằng thước đo của giá thí nghiệm dùng treo con lắc đơn có cơ cấu điều chỉnh chiều dài con lắc đơn.
2. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào biên độ dao động, ta xác định các chu kì dao động của cùng một con lắc với chiều dài 1 không đổi, nhưng có biên độ A thay đổi. Đo thời gian dao động có biên độ A khác nhau.
3. Để phát hiện sự phụ thuộc chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào chiều dài con lắc đơn ta khảo sát chu kỳ dao động T của con lắc đơn với chiều dài tăng dần, có 3 trường hợp có thể xảy ra:
+ l tăng thì T giảm
+ l tăng thì T không đổi hay l không phụ thuộc chu kỳ T
+ l tăng thì T tăng
4. Để xác định chu kì T với sai số ΔT = 0,02s khi dùng đồng hồ có kim giây. Ta cần đo thời gian t của N dao động toàn phần.
Trong quá trình đo t của đồng hồ kim giây có sai số là 0,2s bao gồm sai số chủ quan khi bấm và sai số dụng cụ nên Δt = n.ΔT = 0,2 + 0,02 = 0,22s, do đó cần đo số dao động toàn phần N > 11 dao động.
III. Kết quả
1. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kỳ T của con lắc đơn.
– Chu kỳ T1 = t1/10 = 1,432s; T2 = t2/10 = 1,412s; T3 = t3/10 = 1,454s.
– Phát biểu định luật về chu kỳ của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ:
Con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ [α >100] thì coi là dao động điều hòa, chu kỳ của con lắc khi đó không phụ thuộc vào biên độ dao động.
2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng của con lắc m đối với chu kỳ dao động T.
+ Con lắc khối lượng mA có chu kỳ TA = 1,416 ± 0,026
+ Con lắc khối lượng mB có chu kỳ TB = 1,422 ± 0,020
+ Con lắc khối lượng mC có chu kỳ TC = 1,436 ± 0,028
Phát biểu định luật về khối lượng của con lắc đơn:
Chu kỳ của con lắc đơn dao động nhỏ [α >100] không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc.
3. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn l đối với chu kỳ dao động T
Căn cứ các kết quả đo và tính được theo bảng 6.3, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T vào l và đồ thị của T2 vào l:
Nhận xét:
a] Đường biểu diễn T = f[l] có dạng cong lên cho thấy rằng: Chu kỳ dao động T phụ thuộc đồng biến với độ dài con lắc đơn.
Đường biểu diễn T2= F[l] có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ cho thấy rằng: Bình phương chu kỳ dao động T2 tỷ lệ với độ dài con lắc đơn. T2= k.l, suy ra T = a√l
– Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn:
“Chu kỳ dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không phụ thuộc vào khối lượng và biên độ dao động của con lắc mà tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài của con lắc theo công thức: T = a√l với a = √k trong đó a là hệ số góc của đường biểu diễn T2= F[l].
b] Công thức lý thuyết về chu kỳ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ:
Đã được nghiệm đúng, với tỉ số
Từ đó tính được gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm:
Xác định công thức về chu kỳ dao động của con lắc đơn: Từ các kết quả thực nghiệm suy ra: Chu kỳ dao động của con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ nhỏ không phụ thuộc vào khối lượng và biên độ dao động của con lắc mà tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài l của con lắc đơn và tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm, hệ số tỉ lệ bằng
B. Trả lời các câu hỏi SGK sau khi viết kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12
Sau khi viết kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12, các em cần trả lời một số câu hỏi trong SGK, Kiến Guru sẽ hướng dẫn các em trả lời nhé.
Câu 1/ SGK Vật lý 12 trang 32: Dự đoán xem chu kì dao động T của một con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng l, m, α của nó như thế nào? Làm cách nào để kiểm tra từng dự đoán đó bằng thí nghiệm?
Hướng dẫn: Dự đoán chu kì T của con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng chiều dài l, khối lượng vật nặng m, biên độ góc α0. Để kiểm tra từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm thay đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.
Câu 2/SGK Vật lý 12 trang 32: Chu kì dao động của con lắc đơn có phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm hay không? Làm cách nào để phát hiện điều đó bằng thí nghiệm?
Hướng dẫn: Dự đoán chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm, để kiểm chứng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với con lắc có chiều dài không đổi tại những nơi khác nhau.
Câu 3/SGK Vật lý 12 trang 32: Có thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài l < 10cm hay không? Vì sao?
Hướng dẫn: Không thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài nhỏ hơn 10cm vì khi đó kích thước của quả nặng là đáng kể so với chiều dài dây, do đó khó tạo ra dao động với biên độ nhỏ dẫn đến khó đo chu kì T.
Câu 4/SGK Vật lý 12 trang 32: Dùng con lắc dài hay ngắn sẽ cho kết quả chính xác hơn khi xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm?
Hướng dẫn: Dùng con lắc dài để xác định gia tốc trọng trường g cho kết quả chính xác hơn khi dùng con lắc ngắn vì sai số tỉ đối
Trên đây là hướng dẫn viết kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12, đây là bài viết tham khảo, các số liệu có thể thay đổi nhỏ tùy thuộc vào kết quả thí nghiệm của các em. Hy vọng đây là một tài liệu tham khảo bổ ích cho các em.