ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG 3
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.8 MB, 38 trang )
1
MC LC
CHNG I 4
Lí thuyt c bn v phép đo và sai s 4
1.1. o lng và sai s 4
1.1.1. o lng 4
1.1.2. i lng đo trc tip và đi lng đo gián tip 4
1.1.3. Sai s 4
1.2. Phng pháp xác đnh sai s trong thí nghim Vt lý. Cách vit kt qu 4
1.2.1. Phng pháp xác đnh sai s ca phép đo trc tip 4
1.2.2. Phng pháp xác đnh sai s ca phép đo gián tip 5
1.3. Mt s quy tc khi vit kt qu 6
1.3.1. Ch s có ngha 6
1.3.2. Quy tc làm tròn s và cách vit kt qu 6
1.3.3. Mt s chú ý 6
1.4. Quy trình làm mt bài thí nghim Vt lý 6
1.4.1. Nhng công vic cn thc hin trc khi vào phòng thí nghim 6
1.4.2. Nhng công vic cn thc hin trong phòng thí nghim 6
1.4.3. Nhng công vic cn thc hin sau bui thc hành 7
1.5. Mu báo cáo thí nghim 7
CHNG II 9
C hc 9
Bài 1 9
Phép đo đ dài. Thc kp, panme, cu k 9
1. Thc kp có du xích 9
a. Cu to 9
b. Cách đo 9
2. Panme 9
a. Cu to 9
b. Cách đo 10
3. Cu k 10
a. Cu to 10
b. Cách đo 10
4. Thc hành 11
a. Thc kp 11
b. Pan me 11
c. Cu k 11
Bài 2 13
Phép đo khi lng. Cân chính xác 13
1. Nguyên lí cân. Các phng pháp cân 13
a. Nguyên lí ca phng pháp cân thng 13
b. Nguyên lí ca phng pháp cân Mendeleep 13
2. Xác đnh các thông s ca cân 13
3. Hiu chnh sc đy Acsimet ca không khí 14
2
4. Thc hành 14
a. Tính đ nhy ca cân không ti 14
b. Các chú ý khi cân 14
c. Xác đnh khi lng ca vt bng 2 phng pháp: 14
Bài 3 16
Nghiên cu các đnh lut Newton 16
1. Các đnh lut Newton 16
a. nh lut th nht ca Newton 16
b. nh lut th hai ca Newton 16
2. Chuyn đng thng đu và chuyn đng bin đi đu 16
a. Chuyn đng thng đu 16
b. Chuyn đng thng bin đi đu 16
3. Chuyn đng trên đm không khí 16
4. Thc hành 17
a. Nghim li đnh lut chuyn đng thng đu 17
b. Nghim li đnh lut chuyn đng thng bin đi đu 17
Bài 4 19
Xác đnh gia tc trng trng bng con lc thun nghch 19
1. Con lc vt lý 19
2. Con lc thun nghch 19
3. Thc hành 20
a. Xác đnh v trí khi tâm C đ con lc là thun nghch 20
b. Xác đnh gia tc trng trng bng con lc thun nghch. 21
Bài 5 22
Va chm đàn hi. Va chm không đàn hi 22
1. Lý thuyt va chm 22
2. Bàn đm không khí hai chiu 22
3. Thc hành 23
a. Nghiên cu chuyn đng ca khi tâm h hai vt 23
b. Nghiên cu va chm đàn hi ca hai vt 23
c. Nghiên cu va chm mm gia hai vt 23
d. Kt qu: 24
Bài 6 26
o h s nht ca cht lng bng phng pháp Stockes 26
1. o h s nht ca cht lng bng phng pháp Stockes 26
2. Thit b đo h s nht ca cht lng 27
3. Thc hành 27
a. Xác đnh đng kính viên bi 27
b. Xác đnh quãng đng l 27
c. Tin hành 27
d. Kt qu 27
CHNG III 29
Vt lí phân t và nhit hc 29
3
Bài 7 29
Xác đnh sut cng mt ngoài ca cht lng 29
1. Sut cng mt ngoài 29
2. Phng pháp xác đnh sut cng mt ngoài bng ng mao qun 29
3. Thc hành 30
Bài 8 32
Xác đnh nhit nóng chy ca nc đá 32
1. Mt s khái nim 32
2. Xác đnh nhit nóng chy ca nc đá 32
3. Hiu chnh nhit đ trong quá trình trao đi nhit 33
4. Thc hành 33
a. Các chú ý khi dùng nhit lng k 33
b. Các chú ý khi dùng cân 33
c. Xác đnh nhit nóng chy ca nc đá 33
Bài 9 35
Xác đnh nhit dung riêng ca cht rn 35
1. Nhit dung và nhit dung riêng 35
2. Xác đnh nhit dung riêng ca cht rn bng nhit lng k 35
3. Thc hành 36
a. Các bc thc hin 36
b. Kt qu 37
TÀI LIU THAM KHO 38
4
CHNG I
Lí thuyt c bn v phép đo và sai s
S tit: 2 (Lý thuyt:2 tit; bài tp, tho lun:0 tit)
A) MC TIÊU:
+ Hiu khái nim đo lng và phân loi đo lng.
+ Hiu cách phân loi sai s và bc đu làm quen vi khái nim sai s trong lí thuyt xác sut.
+ Bit cách xác đnh sai s trong thc hành vt lý và cách vit kt qu thc nghim.
+ Bit v đ th vt lý trong thc nghim.
+ Nm vng quy trình làm mt bài thí nghim vt lý.
B) NI DUNG:
1.1. o lng và sai s
1.1.1. o lng
o lng mt đi lng vt lý là so sánh đi lng y vi mt đi lng cùng loi đc
chn làm đn v.
1.1.2. i lng đo trc tip và đi lng đo gián tip
i lng đo trc tip là đi lng cn đo đc đem so sánh trc tip vi đi lng cùng
loi đc chn làm đn v.
i lng đo gián tip là đi lng cn đo đc suy ra t các đi lng đo trc tip có
liên quan thông qua các đnh lut vt lý.
1.1.3. Sai s
Khi đo mt đi lng Vt lý, dù là đo trc tip hay đo gián tip, bao gi ta cng mc phi
sai s. Sai s là đ sai lch gia giá tr thc ca đi lng cn đo và giá tr đo đc.
a. Sai s h thng
Do sai s ca dng c đo hoc do lí thuyt v phng pháp đo cha hoàn chnh. Sai s h
thng làm cho giá tr đo luôn luôn lch v mt phía (luôn nh hn hoc ln hn) so vi giá tr
thc ca đi lng cn đo. Sai s h thng có th đc loi tr bng cách kim tra, điu chnh li
các dng c hoc thay đi phng pháp đo.
b. Sai s ngu nhiên
Có th do giác quan ngi đo, phn x chm, do môi trng đo hoc do s không cn
thn ca ngi đo…. Sai s ngu nhiên làm kt qu đo lch c v hai phía (khi ln hn khi nh
hn) so vi kt qu thc ca đi lng cn đo. Sai s ngu nhiên không loi tr đc, nhng có
th gim bng cách đo nhiu ln,….
1.2. Phng pháp xác đnh sai s trong thí nghim Vt lý. Cách vit kt qu
1.2.1. Phng pháp xác đnh sai s ca phép đo trc tip
Gi s ta thc hin n ln phép đo mt đi lng A nào đó. Các kt qu đo ln lt là:
1
A
,
2
A
,
3
A
, …,
n
A
.
1 2 3 1
n
i
n i
A
A A A A
A
n n
(1. 1)
gi là tr trung bình (trung bình s hc) ca đi lng A.
Sai s toàn phng trung bình ( còn gi là sai s chun )
5
2
1
lim
1
n
i
i
n
A A
n n
(1. 2)
Khi đó, kt qu đo đi lng A s đc vit di dng:
A A
(1. 3)
Sai s toàn phng trung bình đc s dng ch yu vi các phép đo đòi hi đ chính
xác cao vi s ln đo đ ln (c vài chc ln tr lên).
Sai s tuyt đi trung bình s hc:
A
:
1
n
i
Ai A
A
n
(1. 4)
Sai s t đi (sai s tng đi):
.100%
A
A
A
(1. 5)
Kt qu đo đi lng A đc vit di dng:
A A A
(1. 6)
Hoc:
.%
A
A A
(1. 7)
Sai s tuyt đi trung bình s hc hoc sai s t đi thng đc s dng vi các phép đo
có s ln đo nh.
1.2.2. Phng pháp xác đnh sai s ca phép đo gián tip
Gi s đi lng A ph thuc vào các đi lng đo trc tip x, y, z bng biu thc toán
hc: A = f(x,y,z).
Vi
x
x x
y
y y
z
z z
Giá tr trung bình ca A đc tính
, ,
A f x y z
Ta có hai quy tc đ tính sai s ca phép đo gián tip:
Quy tc 1: Áp dng vi các hàm
f x, y,z
là mt tng hay hiu đi s
- Ly vi phân toàn phn hàm A, sau đó nhóm các s hng có cha vi phân ca cùng bin s.
. . .
f f f
dA dx dy dz
x y z
- Ly các giá tr tuyt đi ca biu thc đng trc du vi phân. Thay du vi phân d bng du
sai s ta có sai s tuyt đi
A
.
- Tính sai s t đi nu cn.
Quy tc 2: Áp dng vi các hàm
f x, y,z
là mt tích, thng, ly tha
- Ly logarit c s e hàm
f x, y,z
ta đc hàm
lnf x, y, z
.
- Tính vi phân toàn phn ca hàm
lnf x, y, z
, sau đó nhóm các s hng có cha vi phân ca
cùng bin s.
6
- Ly các giá tr tuyt đi ca biu thc đng trc du vi phân. Thay du vi phân d bng du
sai s , ta có sai s t đi
A
A
A
- Tính
.
A
A A
.
1.3. Mt s quy tc khi vit kt qu
1.3.1. Ch s có ngha
Tt c các ch s tính t trái sang phi, k t ch s khác không đu tiên đu là các ch
s có ngha.
1.3.2. Quy tc làm tròn s và cách vit kt qu
- Ch gi li ch s có ngha trong kt qu.
- Sai s tuyt đi
A
đc làm tròn đn ch s có ngha đu tiên nu ch s này ln hn 2, và
đc làm tròn đn ch s có ngha th 2 nu ch s này 2.
- Sai s t đi đc làm tròn đn ch s có ngha th 2.
- Giá tr trung bình đc làm tròn đn ch s cùng hàng vi ch s có ngha ca sai s tuyt
đi.
- Kt qu phi đc vit di dng ly tha ca 10 đ không cha nhng s 0 vô ngha đng
đu s.
1.3.3. Mt s chú ý
- Khi tính toán sai s t đi, ta có th làm tròn các s min là không làm tng hay gim sai s
quá nhiu.
- Trong mt tng nhiu sai s t đi, nu s hng nào đó nh hn 1/10 s hng ln nht thì b
qua s hng đó
- S dng các hng s: Trong phép đo gián tip, vic làm tròn hng s ti ch s th my sau
du phy ph thuc vào sai s ca đi lng đo trc tip. Ta thng ly ti ch s thp thân,
sao cho sai s t đi ca hng s nh hn 1/10 sai s t đi ln nht ca các đi lng đo
trc tip khác. Khi đó có th b qua sai s ca hng s.
- Khi trong biu thc có hng s thì cn tính sai s trc, t đó bit đc hng s ly đn ch
s thp phân th my, ri sau đó tính giá tr trung bình ca đi lng cn đo.
1.4. Quy trình làm mt bài thí nghim Vt lý
1.4.1. Nhng công vic cn thc hin trc khi vào phòng thí nghim
c k lí thuyt ca bài thí nghim s làm đ nm vng mc đích, yêu cu ca bài và
trình t tin hành thí nghim.
Vit tóm tt lí thuyt, d kin các bc thc hành thí nghim ra giy.
K sn các bng biu s liu cn thit
Chun b giy nháp dùng cho phòng thí nghim
1.4.2. Nhng công vic cn thc hin trong phòng thí nghim
Tìm hiu dng c đo: Cu to, cách vn hành, cách đc s, đ nhy, cp chính xác,…
Tin hành đo đc theo s ln yêu cu, ghi s liu vào các bng k sn. Sau khi hoàn
thành, trình cho giáo viên đ xin ch kí xác nhn.
Nhng điu cn lu ý khi vào phòng thí nghim:
Tuân th nghiêm túc ni quy phòng thí nghim
Gi gìn máy móc, thit b cn thn trong quá trình thc hành
7
Phi chun b trc khi vào phòng thc hành: tóm tt lí thuyt, d kin các bc thc
hành,…
Yêu cu giáo viên kim tra thit b, mch đin,… trc khi thc hành.
Sau khi thc hành xong phi sp xp li bàn gh, thit b ngay ngn, gn gàng nh trc
khi làm thí nghim.
1.4.3. Nhng công vic cn thc hin sau bui thc hành
Tin hành x lí kt qu thí nghim, tính toán sai s và vit kt qu. V đ th (nu có),
nhn xét và bin lun kt qu thu đc.
Hoàn thin báo cáo thc hành đ np cho giáo viên vào bui thc hành sau.
1.5. Mu báo cáo thí nghim
Bài s:
Tên bài:
H và tên: ……………………………… Lp:
Ngày làm thí nghim:
A. TÓM TT LÍ THUYT
- Phn này chun b trc khi vào phòng thí nghim
B. KT QU THC HÀNH
- Bao gm các bng biu s liu đc đo ti phòng thí nghim
C. X LÍ S LIU, NHN XÉT VÀ BIN LUN
- Tính các đi lng trc tip, gián tip, sai s
- Vit kt qu
- V đ th (nu có).
- Nhn xét, đánh giá kt qu
C) TÀI LIU HC TP
[1] Nguyn Duy Thng (2000), Thc hành Vt lý đi cng, Nxb Giáo dc, Hà Ni.
[2] Nguyn Tú Anh, V Nh Ngc, V Ngc Hng, Nguyn Th Khôi, Nguyn Trng Hi, Lê
Hng Qunh (1981), Thc hành Vt lý đi cng (Tp 1), Nxb Giáo dc, Hà Ni.
D) CÂU HI, BÀI TP, NI DUNG ÔN TP VÀ THO LUN
1. Ngi ta phân loi sai s da trên c s nào? Có my loi sai s? Các cách loi tr sai s
trong phép đo mt đi lng vt lí bng thc nghim?
2. Ti sao trong thc nghim, khi đo mt giá tr ca mt đi lng vt lí nào đó ta phi đo nhiu
ln?
3. Nêu các quy tc xác đnh sai s ca phép đo gián tip mt đi lng vt lí? Kt qu tính đc
phi vit theo quy tc th nào?
4. Tìm công thc sai s tuyt đi và sai s tng đi ca các đi lng đo gián tip sau:
2
0
2
at
s v t vi
0 0 0
v v v
t t t
a a a
8
2
2
mv
E mgh vi
m m m
g const
h h h
v v v
E
I
R r
vi
E E E
R R R
r r r
1 2
1 1
1D n
R R
vi
1 1 1
2 2 2
R R R
R R R
9
CHNG II
C hc
S tit:9 (Lý thuyt:0 tit; thc hành:9 tit)
Bài 1
Phép đo đ dài. Thc kp, panme, cu k
A) MC TIÊU:
+ Hiu nguyên tc nâng cao đ chính xác ca phép đo đ dài.
+ Hiu đc cu to ca mt s dng c đo đ dài có cp chính xác cao.
+ Bit dùng các dng c đo đ dài vi cp chính xác cao.
+ Có k nng đo, tính giá tr trung bình, ghi kt qu đo
B) NI DUNG:
1. Thc kp có du xích
a. Cu to
Thc kp gm mt thc chính (hàm A) và mt thc chy (hàm B). Trên thân thc
chy có du xích. Du xích là mt thc nh chia đ sao cho đ dài ca n vch trên thc chy
bng
1
n
vch trên thc chính. Khi đó ta có:
1 . .
n a nb
(2. 1)
a: Giá tr mt đn v đ dài trên thc chính
b: Giá tr mt đn v đ dài trên thc chy
chính xác ca thc kp:
a
a b
n
(2. 2)
b. Cách đo
Kp mu đo vào gia hai hàm A và hàm B và gi s vch s 0 trên thc chy trùng vt
quá vch th m trên thc chính, và vch th k ca thc chy trùng vi mt vch nào đó trên
thc chính thì chiu dày ca mu s là:
. . . .
k
L m a k m a a
n
(2. 3)
2. Panme
a. Cu to
Má kp ngoài
Má kp trong
Th
c chính
c khóa
v trí
Thanh đo đ sâu
D
u xích trên th
c chy
Hình 2. 1. Cu to ca thc kp
A
B
10
Panme bao gm mt thc chính (1) và
mt thc vòng (2), thc vòng đc khc trên
trng (3). B phn chính là mt đinh c vi cp
có bc dch chuyn bng 0,5mm. c vi cp có
th dch chuyn nh vic quay trng. Khi trng
quay đc mt vòng thì c vi cp tnh tin mt
đon 0,5mm. Nu trên thc vòng có khc n
khong thì khi quay trng mt khong thì c vi
cp tnh tin mt đon:
a
mm
n
đây chính là đ chính xác ca panme.
b. Cách đo
t vt gia hai má ca thc ri xoay trng cho đn khi hai má áp cht vt. Gi s vch
th k trên thc vòng trùng vi đng k thng trc ca thc, cnh ca thc vòng vt quá
vch th m trên thc chính. dày ca vt đc đc nh sau:
k
L ma k ma a
n
(2. 4)
3. Cu k
a. Cu to
Gm có 3 chân c đnh (4) và mt đa tròn (2) gn cht vi
c đng (5) nm thng đng gia 3 chân c đnh. Thc thng (1)
đc gn thng đng trên giá ca ba chân có chia ti na mm. V
trí s 0 ca thc đc đ gia đ tin đo c bán kính mt cu
li và lõm. Trên đa tròn có khc các vch thc vòng (n vch).
M quay (3) đ điu chnh tip xúc làm nâng cao đ chính xác khi
đo. chính xác ca cu k:
a
mm
n
b. Cách đo
- o b dày bn mng: t bn mng di c đng, và
không đ 3 chân tnh tì lên bn mng. c tr s ging nh
cách đc ca panme.
- o bán kính cong ca mt cu: t cu k lên trên mt
cu cn đo sao cho 3 chân tnh và chân đng đu tip xúc
vi mt cu. Mt phng đi qua 3 đim mi nhn ca chân
cu k ct mt cu theo mt chm cu. Ta có:
2
2 2
r h
R
h
(2. 5)
R: Bán kính mt cu
r: Bán kính đáy chm cu
h: cao chm cu đc đc trên cu k
Hình 2.3. Cu k
1
3
2
4
5
Hình
2
.4. o bán kính cong
ca mt cu
1
2
3
Hình
2
.
2
. Panme
11
xác đnh r, ta ly vt 4 chân cu k trên mt t giy trng, đo khong cách t chân
đng ti 3 chân kia ri ly giá tr trung bình:
1 2 3
1
3
r r r r
(2. 6)
4. Thc hành
a. Thc kp
- o đ dày bn nha
- o đng kính trong, ngoài, chiu cao hình tr b khoét rng ri tính th tích hình tr đó.
Kt qu:
- chính xác ca thc kp:
- V trí 0 ca thc kp: ……
Ln TN dày bn nha
Vt hình tr rng
D (mm) d (mm) h (mm)
1
2
10
TB
Sai s
- Ghi kt qu: dày bn nha
- Ghi kt qu: Th tích hình tr rng, kt qu và sai s
b. Pan me
-
o đng kính viên bi xe đp
- o đng kính si dây đng
-
o đng kính đa thy tinh
Kt qu:
- chính xác ca panme:
- V trí 0 ca panme: …
Ln TN
Viên bi Si dây đng a thy tinh
1
D
(mm)
2
D
(mm)
3
D
(mm)
1
…
10
TB
Sai s:
- Ghi kt qu:
c. Cu k
- o đ dày bn mng: li dao co
- o bán kính trong và ngoài ca mt cu thy tinh
Kt qu:
- chính xác ca cu k:
- V trí 0 ca cu k: …
12
Ln TN
Bn mng
d (mm)
Mt cu thy tinh
h (mm)
1
r
(mm)
2
r
(mm)
3
r
(mm)
r (mm)
1
2
…
5
TB
Sai s
- Ghi kt qu: đ dày bn mng
- Tính bán kính R, ghi kt qu và sai s.
C) TÀI LIU HC TP
[1] Nguyn Duy Thng (2000), Thc hành Vt lý đi cng, Nxb Giáo dc, Hà Ni.
[2] Nguyn Tú Anh, V Nh Ngc, V Ngc Hng, Nguyn Th Khôi, Nguyn Trng Hi, Lê
Hng Qunh (1981), Thc hành Vt lý đi cng (Tp 1), Nxb Giáo dc, Hà Ni.
D) CÂU HI, BÀI TP, NI DUNG ÔN TP VÀ THO LUN
1. Ti sao khi dùng thc kp, panme, cu k phi hiu chnh s 0?
2. Nêu cu to ca panme, thc kp và cu k?
3. Nguyên tc nâng cao cp chính xác ca mt phép đo đ dài nh th nào?
13
Hình
2
.5. Phng pháp cân
Menđêlêep
Bài 2
Phép đo khi lng. Cân chính xác
A) MC TIÊU:
+ Hiu nguyên lí ca phép cân, các phng pháp cân.
+ Bit hiu chnh lc đy Acsimet ca không khí trong phép cân.
+ Bit xác đnh khi lng ca mt vt cho trc bng hai phng pháp: phng pháp cân
thng và phng pháp cân Mendeleep.
B) NI DUNG:
1. Nguyên lí cân. Các phng pháp cân
a. Nguyên lí ca phng pháp cân thng
Nu cánh tay đòn bên trái ca cân là
1
l
, cánh tay đòn bên phi ca cân là
2
l
; Khi lng
ca đa cân và quang cân bên trái là
1
m
, khi lng ca đa cân và quang cân bên phi là
2
m
.
Khi đt vt có khi lng X lên đa cân bên trái và các qu cân có khi lng M lên đa cân bên
phi sao cho đòn cân thng bng thì tng mô men ngoi lc tác dng lên đòn cân bng 0. Ta có:
1 1 2 2
m X l m M l
(2. 7)
cho X = M thì điu kin cn thit là:
1 2
1 2
m m
l l
(2. 8)
Trên thc t hai biu thc trên ch gn đúng nên ta ch
có:
X M
.
b. Nguyên lí ca phng pháp cân Mendeleep
Trong trng hp biu thc:
1 2
1 2
m m
l l
không tha mãn, ta s s dng phng pháp
cân Menđêlêep đ xác đnh khi lng ca vt cn tìm.
Trên đa cân bên trái đt mt vt có khi lng ln hn vt cn cân, gi là bì. Bì có khi
lng là B. Trên đa cân bên phi đt vt cn cân và mt vài qu nng có khi lng bng
1
M
,
sao cho đòn cân thng bng. Khi đó ta có:
1 1 2 1 2
. .
m B g l m X M g l
(2. 9)
B vt cn cân ra, gi nguyên bì và thêm các qu cân vào đa cân bên phi sao cho đòn
cân li thng bng. Gi s tng khi lng ca các qu cân bây gi là
2
M
. Ta li có:
1 1 2 2 2
. .
m B g l m M g l
(2. 10)
T hai biu thc (2.9), (2.10), ta rút ra đc:
2 2 2 1
m M m X M
hay là:
2 1
X M M
2. Xác đnh các thông s ca cân
im O thc ca cân tc là v trí ca kim khi cân không ti trng thái cân bng. Nh
nhàng vn hãm đ kim cân dao đng t do trong gii hn t 5 – 10 vch trên thang chia đ. Nu
14
gi
1 3 5
, ,
a a a
là các đ lch phi liên tip ca kim;
2 4 6
, ,
a a a
là các đ lch trái liên tip ca kim
thì s không thc
0
a
s là:
1 3 5 2 4 6
0
1
2 3 3
a a a a a a
a
(2. 11)
Xác đnh giá tr mt đ chia bng cách đt mt qu cân nh khi lng m(mg) lên mt
đa cân và xác đnh giá tr cân bng mi ca kim
a
. Giá tr a cng đc tìm vi công thc
tng t nh trên. Giá tr mt vch chia:
0
m
a a
(mg/đ chia). Nghch đo giá tr mt đ chia
gi là đ nhy ca cân.
3. Hiu chnh sc đy Acsimet ca không khí
Nguyên lí xác đnh khi lng ca mt vt bng cân thc cht là so sánh trng lng ca
các qu cân cùng mt ni trên Trái đt. Tuy nhiên, vi phép cân đòi hi cp chính xác cao
bng các cân phân tích thì khi thc hin trong không khí phi có s hiu chnh lc đy Acsimet
ca không khí lên vt và lên các qu cân. Trong trng hp cân bng phng pháp Mendeleep:
2 1 2 1
1 1
c
X M M M M
(2. 12)
Vi
: khi lng riêng ca cht làm vt.
c
: khi lng riêng ca cht làm qu cân.
4. Thc hành
a. Tính đ nhy ca cân không ti
- Kim tra tình trng ca cân và các qu cân
- Xác đnh v trí 0 thc ca cân
- Tính đ nhy ca cân không ti
b. Các chú ý khi cân
- Trc khi cân phi hiu chnh li cân sao cho cân thng bng. Hiu chnh bng các vít
chân đ cho qu ri nm đúng v trí gia.
- Hiu chnh li các gia trng hai đu đòn cân đ sao cho kim ca cân dao đng trong
khong gia khi cân không ti cân bng,.
- Hiu chnh li các đim ta nm đúng v trí, tránh b xô lch.
- Khi cân, lúc đt mu hay qu cân thì cn vn hãm li đ cho đa cân không đung đa. Sau
khi đt xong mu ri thì đóng ca kính li đ tránh gió ri mi t t vn hãm ra (chú ý
vn hãm ra phi tht t t).
- t qu nng có khi lng ln vào trc. Nu cân nghiêng v phía đa có qu nng
thì b qu đó ra ri cho qu nng có khi lng nh k tip vào. Nu cân nghiêng
ngc li thì ta li tip tc b thêm qu nng có khi lng nh k tip. Làm ln lt
t qu nng có khi lng ln nht đn qu có khi lng nh nht.
- Tránh tì tay lên bàn trong quá trình cân đ tránh làm rung cân.
- Không đc di chuyn v trí ca cân sau khi đã hiu chnh.
c. Xác đnh khi lng ca vt bng 2 phng pháp:
Cân thng và cân Menđêlêep – Áp dng cân mt ming nha và mt khi tr
Kt qu:
15
- Vt 1:
Ln TN
Cân thng Cân Menđêlêep
X
1
M
2
M
2 1
X M M
1
2
3
TB
Sai s
- Vt 2 đc tin hành tng t. Tính sai s và ghi kt qu. Nhn xét.
C) TÀI LIU HC TP
[1] Nguyn Duy Thng (2000), Thc hành Vt lý đi cng, Nxb Giáo dc, Hà Ni.
[2] Nguyn Tú Anh, V Nh Ngc, V Ngc Hng, Nguyn Th Khôi, Nguyn Trng Hi, Lê
Hng Qunh (1981), Thc hành Vt lý đi cng (Tp 1), Nxb Giáo dc, Hà Ni.
D) CÂU HI, BÀI TP, NI DUNG ÔN TP VÀ THO LUN
1. S “0” thc và giá tr mt vch chia trên cân là gì? Trong phng pháp cân Mendeleep có phi
xác đnh đim “0” thc và giá tr mt vch chia trên cân không? Ti sao?
2. Khi nói “phng pháp cân Mendeleep chính xác hn phép cân thng” thì có đúng không?
3. Trình bày nguyên lí ca phng pháp cân thng, phng pháp cân Mendeleep. Nêu các chú
ý trc khi và trong khi thc hin cân.
4. Thành lp công thc tính khi lng ca vt khi có hiu chnh lc đy Acsimet ca không khí
trong phng pháp cân thng và phng pháp cân Mendeleep.
16
Bài 3
Nghiên cu các đnh lut Newton
A) MC TIÊU:
+ Kho sát các đnh lut chuyn đng, thy đc mi liên h gia quãng đng và thi gian, tc
đ và thi gian, khi lng gia tc và lc tác dng,….
+ Kim nghim s đúng đn ca hai đnh lut Newton.
+ Bit điu chnh s cân bng ca đm không khí.
+ S dng thành tho máy đo thi gian.
B) NI DUNG:
1. Các đnh lut Newton
a. nh lut th nht ca Newton
Khi mt cht đim cô lp (tc là không chu tác dng ca ngoi lc), nu đang đng yên
vt s tip tc đng yên, nu đang chuyn đng thì vt s tip tc chuyn đng thng đu.
b. nh lut th hai ca Newton
Chuyn đng ca mt cht đim chu tác dng ca các lc có tng hp lc
0
F
là mt
chuyn đng có gia tc.
Gia tc chuyn đng ca cht đim t l vi tng hp lc tác dng
F
và t l nghch vi
khi lng ca cht đim y:
F
a
m
2. Chuyn đng thng đu và chuyn đng bin đi đu
a. Chuyn đng thng đu
Trng hp
0
F
suy ra
0
a
khi đó
0
v const v
, vn tc ca vt không đi.
b. Chuyn đng thng bin đi đu
Trng hp
0
F
suy ra
0
a
Khi đó
0
v v at
và
2 2
0
2
as v v
3. Chuyn đng trên đm không khí
m không khí là mt hp kim loi dài, mt đu đc bt kín và mt đu đc nén vi
bm nén khí. Trên mt hp có nhng l nh đc phân b đu nhau.
Mt xe thí nghim vi khi lng
2
m
đc đt trên mt hp đ kho sát chuyn đng.
Khi bm khí vào hp, không
khí s đc đy qua các l
nh ra ngoài, do đó s to
thành lp đm không khí
nhc xe lên. Coi nh ma sát
gia xe và mt hp là bng
0.
- Trong trng hp ta
có xe chuyn đng trên đm
không khí có khi lng
2
m
Hình
2
.6. S đ
thí nghim xe chuyn
đ
ng trên
đ
m k
hông khí
P: Máy nén khí;
1
,
2
: Các cm bin 1 và 2; C: Cái chn sáng; X: Xe
chuyn đng; G: Giá đ; T: Thc
17
ni bng mt si dây không dãn mc qua ròng rc vi mt vt nng có khi lng
1
m
. Phng
trình chuyn đng (vi
0
0
v
):
1 2 1
. .
m m a m g
Suy ra:
1
1 2
.
m
a g
m m
(2. 13)
Vn tc ti thi đim t:
1
1 2
.
mF
v t t gt
m m m
(2. 14)
Quãng đng vt đi đc:
2
1
1 2
1
.
2
m
s t gt
m m
(2. 15)
4. Thc hành
a. Nghim li đnh lut chuyn đng thng đu
- iu chnh v trí ca đm không khí sao cho xe thng bng, ma sát coi nh bng 0.
- iu chnh li đúng ch đ ca máy đo thi gian. RESET li thi gian trc khi đo
- t cm bin
1
D
cách đu hp kim loi 40cm, cm bin
2
D
cách cm bin
1
D
30cm.
- Ni xe vi mt qu cân có khi lng
1
m
, phía di đt giá đ cách khong 15 – 20 cm
(khi xe nm v trí đu hp kim loi).
- Cho bm hot đng. t mt giá đ di qu nng
1
m
.
- Th cho xe chuyn đng di tác dng ca qu nng
1
m
. Khi qu nng
1
m
chm vào giá
đ thì xe không còn lc tác dng, vì vy xe lúc này ch chuyn đng theo quán tính và
gi nguyên vn tc.
- c thi gian trên máy đo thi gian. Tính đc vn tc tng ng ca xe ti các đim đt
1
D
và
2
D
:
1
1
s
v
t
và
2
2
s
v
t
- Thay đi khong cách L gia 2 cm bin tng 5cm mt, gi nguyên v trí cm bin
1
D
,
thc hin tng t.
- Nhn xét, đánh giá kt qu.
Kt qu:
1 2
D D
= 30
Ln TN
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
v
2
v
1
v
2
v
1
v
2
v
1
v
2
v
1
2
…
5
TB
Sai s
1 2
D D
= 35,
1 2
D D
= 40. (tng t)
b. Nghim li đnh lut chuyn đng thng bin đi đu
- B giá đ, đ cho xe chuyn đng nhanh dn đu di tác dng ca trng lc
18
- Tính đc vn tc tng ng ca xe ti các đim đt
1
D
và
2
D
.
- Tính gia tc ca xe.
- Thay đi v trí cm bin
2
D
, thc hin tng t.
- So sánh các giá tr a đo đc vi a trong (2.13) và rút ra kt lun
Kt qu:
1 2
D D
= 30
Ln TN
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
v
2
v
1
v
2
v
1
v
2
v
1
v
2
v
1
…
5
TB
Sai s
1 2
D D
= 35,
1 2
D D
= 40. (tng t)
Tính giá tr a t công thc
2 2
0
2 .
v t v a s
Tính sai s tng ng
C) TÀI LIU HC TP
[1] Nguyn Duy Thng (2000), Thc hành Vt lý đi cng, Nxb Giáo dc, Hà Ni.
[2] Nguyn Tú Anh, V Nh Ngc, V Ngc Hng, Nguyn Th Khôi, Nguyn Trng Hi, Lê
Hng Qunh (1981), Thc hành Vt lý đi cng (Tp 1), Nxb Giáo dc, Hà Ni.
D) CÂU HI, BÀI TP, NI DUNG ÔN TP VÀ THO LUN
1. Khi nào mt h vt chuyn đng thng đu? Chuyn đng thng bin đi đu? m không khí
có tác dng gì trong bài thí nghim này?
2. Nhng nguyên nhân ch yu gây ra sai s trong thí nghim này là gì? S khác nhau c bn
trong tin hành thí nghim ca 2 trng hp chuyn đng thng đu và chuyn đng bin đi
đu là gì?
19
Bài 4
Xác đnh gia tc trng trng bng con lc thun nghch
A) MC TIÊU:
+ Hiu th nào là con lc vt lý, con lc thun nghch.
+ Bit ng dng lí thuyt dao đng đ xác đnh gia tc trng trng bng con lc thun nghch.
+ Bit xác đnh khi tâm ca mt con lc thun nghch.
B) NI DUNG:
1. Con lc vt lý
Mt vt rn có khi lng m, có th dao đng quanh mt
trc nm ngang c đnh di tác dng ca trng lc thì đc gi
là con lc vt lý.
Gi s ta có mt con lc vt lý dao đng quanh trc nm
ngang đi qua đim
1
O
nm cao hn khi tâm C ca vt. Khi con
lc lch khi v trí cân bng mt góc
s xut hin mô men lc
có xu hng kéo con lc tr v v trí cân bng. Phng trình dao
đng ca con lc:
2
1 1
2
d
mgl I
dt
hay
2
1 1
2
0
d
I mgl
dt
trong đó
1
I
là mô men quán tính ca con lc đi
vi trc quay qua
1
O
,
1
l
là khong cách
1
OC
.
Chu kì dao đng ca con lc:
1
1
1
2
2
I
T
mgl
(2. 16)
2. Con lc thun nghch
i vi con lc vt lý, nu ta tìm đc đim
2
O
nm trên
đng thng
1
O C
, sao cho khi con lc dao đng quanh trc nm
ngang đi qua
2
O
thì chu kì dao đng ca con lc đúng bng chu
kì dao đng ca nó quanh trc ngang đi qua
1
O
. Khi đó con lc
gi là thun nghch.
Ta có chu kì dao đng ca con lc quanh trc ngang đi
qua
1
O
là:
1
1
1
2
I
T
mgl
Chu kì dao đng ca con lc quanh trc ngang đi qua
2
O
là:
2
2
2
2
I
T
mgl
Trong đó,
1 2
,
I I
là mô men quán tính ca con lc tng ng vi các trc quay
1 2
,
O O
.
1 2
,
l l
là khong cách t khi tâm G đn các trc quay tng ng.
Nu là con lc thun nghch,
1 2
T T T
hay ta có:
Hình 2.7. Con lc vt lý
Hình
2
.8. S đ
cu to con lc
thun nghch
O
1
,O
2
: các trc quay; M
1
,M
2
:
qu nng;G: khi tâm
20
2
2
1 2
2 2
4
4
l l
L
g
T T
(2. 17)
vi L là khong cách
1 2
O O
.
3. Thc hành
a. Xác đnh v trí khi tâm C đ con lc là thun nghch
- Chnh thng bng ca giá đ
- Tìm hiu cách s dng đng h bm giây,
máy đm hin s.
- Bt máy đm
- t v trí qu nng 1 c đnh (thay đi v trí
qu nng 2).
- t li dao 1 lên giá đ.
- Xác đnh v trí ca qu nng 2. Kéo con lc
lch khi v trí cân bng mt khong góc
0
8
ri th ra cho con lc dao đng. Sau
mt vài chu kì dao đng ca con lc thì bt
đu đm trên máy đm hin s đng thi
bm giây đng h.
- o thi gian cho 25 chu kì dao đng ca
con lc, đc giá tr
1
t
. Chu kì
1 1
25.
T t
.
Phép đo lp li 3 ln.
- Thay đi v trí ca qu nng 2 mt khong 5
cm mt (các v trí này đã đc đánh du). Lp li phép đo đ tip tc xác đnh các giá tr
khác ca
1
T
các
v trí khác nhau.
- i chiu con lc, đt li dao 2 lên giá đ.
- Lp li tng t nh phn trc đ xác đnh các chu kì
2
T
ca con lc ti các v trí khác
nhau ca qu nng 2.
- Tìm v trí ca qu nng 2 mà
1 2
T T
. ó chính là v trí đ con lc là thun nghch.
Kt qu:
V trí qu
nng 2(cm)
1
25T
2
25T
Ln 1 Ln 2 Ln 3 TB Ln 1 Ln 2 Ln 3 TB
5
10
15
…
100
- V đ th s ph thuc ca chu kì vào v trí ca qu nng 2 trên cùng mt đ th. Xác
đnh v trí giao đim ca 2 đng đ th.
- V trí qu nng 2 đ con lc là thun nghch: …
Hình 2.9. B thí nghim con lc thun nghch
21
b. Xác đnh gia tc trng trng bng con lc thun nghch.
- t qu nng 2 vào v trí đ con lc là thun nghch
- o chu kì dao đng
1 2
,
T T
trong trng hp quay quanh trc qua
1 2
,
O O
. Mi phép đo
thc hin 3 ln. Kt qu ghi vào bng ging nh trên. Tính các sai s tng ng.
- o khong cách L gia 2 dao.
- Xác đnh gia tc trng trng bng công thc (2.17).
- Tính sai s và vit kt qu.
C) TÀI LIU HC TP
[1] Nguyn Duy Thng (2000), Thc hành Vt lý đi cng, Nxb Giáo dc, Hà Ni.
[2] Nguyn Tú Anh, V Nh Ngc, V Ngc Hng, Nguyn Th Khôi, Nguyn Trng Hi, Lê
Hng Qunh (1981), Thc hành Vt lý đi cng (Tp 1), Nxb Giáo dc, Hà Ni.
D) CÂU HI, BÀI TP, NI DUNG ÔN TP VÀ THO LUN
1. Thành lp công thc tính v trí khi tâm ca con lc vt lí và gii thích rõ c s lí thuyt ca
phép đo trong thc nghim. Vì sao góc lch ca con lc phi
0
10
và phi đo nhiu chu kì ca
dao đng?
2. Tính sai s tng đi ca g vi
2
2
4
L
g
T
22
Bài 5
Va chm đàn hi. Va chm không đàn hi
A) MC TIÊU:
+ Hiu hin tng va chm đàn hi và va chm không đàn hi.
+ Bit cách xác đnh qu đo chuyn đng ca vt trc và sau va chm.
+ Nm đc phng pháp kho sát s bo toàn nng lng và bao toàn xung lng bng thc
nghim.
B) NI DUNG:
1. Lý thuyt va chm
Va chm là quá trình tng tác gia hai vt đc hiu theo ngha rng ch không đn
thun là s đng đ gia hai vt. Có hai loi va chm đn gin, đó là: va chm đàn hi và va
chm không đàn hi.
Va chm không đàn hi là va chm c nng không đc bo toàn mà ch có đng lng
đc bo toàn. Va chm đàn hi là va chm mà c c nng và đng lng đc bo toàn.
Xét va chm ca hai cht đim có khi lng
1
m
và
2
m
. Gi vn tc trc khi va chm
và sau khi va chm ca hai cht đim là
1 2
,
v v
và
1 2
', '
v v
. Ta có:
1 1 2 2 1 1 2 2
2 2 '2 '2
1 1 2 2 1 1 2 2
' '
1 1 1 1
2 2 2 2
m v m v m v m v
m v m v m v m v
(2. 18)
Nu
2
0
v
thì
1 1 1 1 2 2
2 '2 '2
1 1 1 1 2 2
' '
1 1 1
2 2 2
m v m v m v
m v m v m v
(2. 19)
Va chm không đàn hi (va chm mm): sau va chm hai vt dính vào nhau và chuyn
đng cùng vn tc:
1 1 2 2 1 2
m v m v m m u
(2. 20)
Trong đó:
u
- vn tc chung ca hai vt sau va chm
Suy ra:
1 1 2 2
1 2
m v m v
u
m m
(2. 21)
2. Bàn đm không khí hai chiu
Thit b thí nghim trong bài là bàn đm không khí hai chiu. Các vt m
1
và m
2
là các
hình tr đc thi không khí xung mt phng, to thành đm không khí nâng vt lên chuyn
đng không ma sát. Ta có th lp thêm các vòng kim loi, vòng đàn hi hoc vòng dính tùy vào
mc đích s dng.
ghi li qu đo chuyn đng ca mi vt và vn tc ca chúng, trên mi vt có b
phn to xung đin th cao to vt trên giy kim loi có ph chì nh là mt “kim rung” vi tn s
10Hz hoc 50 Hz. Khi xung đin này tác dng trên giy kim loi đc bit (đc ph lên mt
phng chuyn đng) s to nên các vt theo qu đo. Khong cách gia các vt liên tip và thi
gian ca tn s xung cho phép tính vn tc vt khi chuyn đng.
iu chnh thng bng ca đm không khí nh sau: Bt công tc đ đm không khí hot
đng. Nu các vt đc nâng lên và đng yên mt ch tng đi, là mt phng đm không khí
23
đã nm ngang. Nu cha nm ngang thì cn phi vn c góc, điu chnh mt phng cho ti khi
nm ngang thì c đnh các c trong quá trình thí nghim.
3. Thc hành
a. Nghiên cu chuyn đng ca khi tâm h hai vt
Vi h hai vt cô lp, khi tâm ca h vt s đng yên hoc chuyn đng thng đu.
- t tn s xung đin là 10 Hz.
- Hai vt m
1
và m
2
có khi
lng khác nhau đc liên
kt vi nhau bng mt si
ch sao cho các vòng đàn hi
quanh vt b bin dng mt
chút. Sau đó đt si ch đ
hai vt t đy tách ra theo
hai hng ngc nhau.
- Cn c vào các vt do kim
rung trên giy kim loi đ
tìm v trí khi tâm ca hai
vt mi thi đim theo
công thc tính khi tâm.
- Nhn xét v trí khi tâm thay
đi nh th nào.
- Tính đng lng ca h trc và sau khi đt ch.
- t tn s xung đin là 10Hz, thay đi hai vt m
1
= m
2
và cho chúng va chm đàn hi vi
nhau.
- Quan sát các vt trên giy và tìm đng chuyn đng ca khi tâm hai vt.
b. Nghiên cu va chm đàn hi ca hai vt
- t tn s xung đin là 50Hz.
- khi lng ca hai vt bng nhau (m
1
= m
2
).
- Cho hai vt di chuyn va chm nhau trên bàn đm không khí.
- Cn c vào vt do xung đin trên giy kim loi đ xác đnh vn tc ca mi vt t đó suy
ra đng lng ca mi vt trc và sau va chm.
- Biu th các vect đng lng trc và sau va chm trên giy, nghim li đnh lut bo
toàn đng lng, đnh lut bo toàn đng nng trong va chm đàn hi.
- ánh giá sai s gia lí thuyt và thc nghim.
c. Nghiên cu va chm mm gia hai vt
- t vòng có dính đai vào các vt và đt tn s xung đin f = 10Hz.
- Lp li thí nghim nh phn 2.
- Biu th các vect đng lng trc và sau va chm trên giy, nghim li đnh lut bo
toàn đng lng trong va chm mm.
- Trong h ta đ khi tâm, tính đng nng ca h hai vt trc và sau va chm.
- So sánh đng nng trc và sau va chm, rút ra kt lun.
- ánh giá sai s gia lý thuyt và thc nghim.
Hình
2
.10. Thi
t b nghiên cu va chm
đàn
hi và không đàn hi
24
d. Kt qu:
Nghiên cu chuyn đng cu khi tâm h hai vt
Khi lng hai vt bng nhau: m
1
= m
2
= ….kg
- Tn s xung đin f = ….Hz
- V li qu đo ca hai vt và các v trí tng ng ca mi vt.
- Tìm ta đ khi tâm ca h hai vt vi v trí tng ng mi thi đim, vi h ta đ
phòng thí nghim.
Khi lng hai vt khác nhau
m
1
= ……….kg
m
2
=……… kg
Tn s xung đin f =……Hz
- V li qu đo ca hai vt và các v trí tng ng ca mi vt.
- Tìm ta đ khi tâm ca h hai vt vi v trí tng ng mi thi đim, vi h ta đ
phòng thí nghim.
- Nhn xét v s di chuyn ca khi h tâm.
Nghiên cu va chm đàn hi gia hai vt
Mt trong hai vt đng yên: v
2
= 0
m
1
= m
2
=…… kg Tn s xung đin f =…… Hz
Vt va
chm
Khong cách
gi
a hai vt x
(mm)
Vn tc
v
(m/s)
ng lng
p
(kg.m/s)
ng nng
(j)
Trc va chm Vt 1
Trc va chm Vt 2
Sau va chm Vt 1
Sau va chm Vt 2
- Nhn xét:……………
Hai vt cùng chuyn đng
m
1
=………… kg
m
2
=………… kg Tn s xung đin f =……….Hz
Vt va
chm
Khong cách
gi
a hai vt x
(mm)
Vn tc v
(m/s)
ng lng
p
(kgm/s)
ng nng
(j)
Trc va chm Vt 1
Trc va chm Vt 2
Sau va chm Vt 1
Sau va chm Vt 2
- Biu th các vect đng lng trc và sau va chm ti thi đim va chm.
- Nhn xét:…………
Nghiên cu va chm mm gia hai vt
Hai vt cùng chuyn đng
m
1
=……… kg
m
2
=……… kg Tn s xung đin f =……… Hz
25
Vt va
chm
Khong cách
gi
a hai vt x
(mm)
Vn tc v
(m/s)
ng lng
p
(kgm/s)
ng nng
(j)
Trc va chm Vt 1
Trc va chm Vt 2
Sau va chm Vt 1
Sau va chm Vt 2
- Nhn xét:
C) TÀI LIU HC TP
[1] Nguyn Duy Thng (2000), Thc hành Vt lý đi cng, Nxb Giáo dc, Hà Ni.
[2] Nguyn Tú Anh, V Nh Ngc, V Ngc Hng, Nguyn Th Khôi, Nguyn Trng Hi, Lê
Hng Qunh (1981), Thc hành Vt lý đi cng (Tp 1), Nxb Giáo dc, Hà Ni.
D) CÂU HI, BÀI TP, NI DUNG ÔN TP VÀ THO LUN
1. Va chm đàn hi là gì? Va chm mm là gì?
2. Ti sao trc khi tin hành thí nghim cn chnh đm không khí nm ngang? Hin tng ni
ma sát trong thí nghim có nh hng gì đn kt qu thí nghim?
3. Trình bày phng pháp nghim li đnh lut bo toàn đng lng ca h hai vt trong va chm
đàn hi và va chm mm.
