Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Thực hành: Bài số 1

đ ối với chu k ỡ dao đ ộng T của con lắc đơn. 
2. Xác đ ịnh gia tốc trọng trường g bằng con lắc đơn theo công thức : 
3. Kh ả o sát ả nh hưởng của khối lượng m của qu ả nặng và độ cứng k của lò xo đ ối với chu k ỡ dao đ ộng T của con lắc lò xo. 
4. Kiểm chứng bằng thực nghiệm đ ối với công thức tính chu k ỡ T của con lắc lò xo : 
( 1 ) 
( 2 ) 
Ghi chỳ : HS làm thực hành , bỏo cỏo kết quả thực hành và trả lời nhanh cỏc cõu hỏi trắc nghiệm theo mẫu bỏo cỏo TH bài số 1- Lớp 12 NC ( kốm theo Giỏo ỏn này ) 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
Hình 1 . Bộ thiết bị thí nghiệm 
Khảo sát dao đ ộng của con lắc đơn và con lắc lò xo. 
1 
2 
3 
4 
5 
11 
6 
7 
8 
9 
10 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
 Dụng cụ thí nghiệm : 
1. Gi á đ ỡ bằng nhôm , cao 60cm , có thanh ngang treo con lắc . 
2. Đế ba chân bằng sắt , có hệ vít chỉnh cân bằng . 
3. Thước thẳng dài 600 mm gắn trên gi á đ ỡ . 
4. Dây sợi tổng hợp , mảnh , không dãn , dài 50 cm. Bộ 2 viên bi thép khối lượng khác nhau , có móc treo . 
5. Ròng rọc bằng nh ự a , đư ờng kính D 5 cm, có khung đ ỡ trục quay. 
6. Thanh ke nhôm , dài 10 cm. 
7. Bộ 2 lò xo xoắn có độ cứng khác nhau . 
8. Bộ 2 qu ả nặng loại 50 g, lồng trên thanh trụ có lỗ treo ở một đ ầu . 
9. B ộ c ộ ng h ưở ng cơ g ồ m 3 con l ắ c đơ n và m ột con l ắ c ch ủ , thanh treo c ú tr ụ c quay. 
10. Đ ồ ng hồ đo thời gian hiện số , có hai thang đo 9,999 s và 99,99 s. 
11. Cổng quang đ iện hồng ngoại , có trụ thép dài 10 cm, dây nối và giắc cắm 5 chân . 
Phần I . Khảo sát dao đ ộng của con lắc đơn 
Hình 2.. Bộ thiết bị thí nghiệm 
Khảo sát dao đ ộng của con lắc đơn. 
Xác đ ịnh gia tốc trọng trư ờng . 
Hình 3. Đ ồng hồ đo thời gian hiện số 
a) mặt trước 
b) mặt sau 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
I. Tiến hành thí nghiệm 
1. Khảo sát ả nh hưởng của biên độ a đ ối với chu kì dao đ ộng T của con lắc đơn. 
a) Nối cổng quang đ iện với ổ cắm A ở mặt sau đ ồng 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 đ ộng của con lắc . Cắm phích lấy đ iện của đ ồng hồ đo thời gian vào nguồn đ iện ~ 220V. Bấm công-tắc K ở mặt sau của nó để các ch ữ số hiển thị trên cửa sổ Thời gian . 
 b) Treo viên bi có khối lượng m 1 vào đ ầu dưới của một sợi dây mảnh , dài và không dãn . Vặn các vít của đế ba chân , đ iều chỉnh cho gi á đ ỡ cân bằng thẳng đ ứng . Đ ặt thanh ke áp sát cạnh của gi á đ ỡ tại vị trí ( thấp hơn đáy viên bi) ứng với độ dài L trên thước milimét . Quay ròng rọc để th ả 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, th ì độ dài l của con lắc đơn tính bằng : l = L - r . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
c) Đ iều chỉnh dây treo con lắc đơn khối lượng m 1 dài l 1 =500 mm . Dịch chuyển cổng quang đ iện sao cho cửa sổ nằm ngang vị trí tâm bi, cách tâm a 1 ằ 30 mm. Kéo viên bi đ ến vị trí đ ối diện cửa sổ của cổng quang đ iện , rồi th ? cho con lắc đơn dao đ ộng không vận tốc đ ầu . Khi đ ó biên độ gúc bằng a 1 với 
Sau 2 á 3 dao đ ộng , bấm nút RESET trên mặt đ ồng hồ đo thời gian hiện số để tiến hành đo từng chu kì đ ao đ ộng T của con lắc đơn. Thực hiện 3 lần phép đo này . Ghi gi á trị của T trong mỗi lần đo vào bảng 1. 
d) Gi ữ nguyên khối lượng m 1 và độ dài l 1 = 500 mm của con lắc đơn. Dịch chuyển cổng quang đ iện đ ến vị trí sao cho cửa sổ của nó nằm ngang với vị trí của tâm viên bi, cách tâm này một kho?ng a 2 ằ 50 mm ứng với biên độ a 2 với 
Thực hiện 3 lần phép đo từng chu kì dao đ ộng T của con lắc đơn. Ghi gi á trị của T trong mỗi lần đo vào bảng 1 . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
2. Khảo sát ả nh hưởng của khối lượng m đ ối với chu kì dao đ ộng T của con lắc đơn. 
Gi ữ nguyên độ dài l 1 = 500 mm và biên độ a 2 . Thay viên bi khối lượng m 1 bằng viên bi khối lượng m 2 . Thực hiện 3 lần phép đo chu kì T . Ghi gi á trị của T trong mỗi lần đo vào bảng 1 . 
3. Khảo sát ả nh hưởng của độ dài l đ ối với chu kì dao đ ộng T của con lắc đơn. 
Gi ữ nguyên viên bi khối lượng m 2 và biên độ a 2 . Đ iều chỉnh dây treo để con lắc có độ dài l 2 = 400 mm. Thực hiện 3 lần phép đo chu kì T . Ghi gi á trị của T trong mỗi lần đo vào bảng 1 . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
l 2 = 400 
a 2 
m 2 
4 
l 1 = 500 
a 2 
m 2 
3 
l 1 = 500 
a 2 
m 1 
2 
l 1 = 500 
a 1 
m 1 
1 
( D T) max 
T 3 
T 2 
T 1 
Chu k ỡ dao đ ộng T 
Độ dài l (mm) 
B. độ 
a 
K.lượng 
m 
Con lắc 
đơn 
Bảng 1 
III . Kết quả thí nghiệm 
1. Tính gi á trị trung b ỡ nh của chu k ỡ dao đ ộng : 
và xác đ ịnh sai số tuyệt đ ối cực đại (  T) max của chu kì dao đ ộng đ ối với mỗi con lắc đơn trong bảng 1 . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
2. Căn cứ gi á trị của T và ( D T) max tìm đư ợc trong Bảng 1, hãy cho biết : 
a) Biên độ a có ả nh hưởng đ ến chu kỳ dao đ ộng T của con lắc đơn không ? ............................. 
b) Khối lượng m có ả nh hưởng đ ến chu kỳ dao đ ộng T của con lắc đơn không ? ....................... 
c) Độ dài l có ả nh hưởng đ ến chu kỳ dao đ ộng T của con lắc đơn không ? ............................... 
d) Tính các tỉ số sau đây đ ối với con lắc đơn số 3 và số 4 trong B ả ng 1 
So sánh hai tỉ số trên , từ đ ó rút ra nhận xét về sự phụ thuộc của chu k ỡ dao đ ộng T của con lắc đơn vào độ dài l của nó . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
4. Xác định gia tốc trọng trường g bằng con lắc đơn số 3 theo công thức (1) : 
 - Giá trị trung b ỡ nh : 
 =  (m/s 2 ) 
 = (m/s 2 ) 
- Sai số tuyệt đối : 
- Kết quả phép đo : 
 = ............(m/s 2 ). 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
 Bộ thiết bị thí nghiệm 
Khảo sát dao động của con lắc lò xo . 
Phần II .Khảo sát dao động của con lắc lò xo 
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 dưới 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 thước milimét trong mỗi lần đo vào Bảng 2. 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
 Bộ thiết bị thí nghiệm 
Khảo sát dao động của con lắc lò xo . 
Phần II .Khảo sát dao động của con lắc lò xo 
b) Lồng thêm 2 quả nặng m 0 vào cùng thanh treo, rồi móc nó với đầu dưới của lò xo A để tổng khối lượng của các quả nặng này là m = 150 g. Thực hiện 3 lần phép đo này. Ghi vị trí tương 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 được tính theo công thức : 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
Bảng 2 
k B = ( N/m ) 
k A = ( N/m ) 
Độ cứng 
Trung b ỡ nh 
3 
2 
1 
l 
l 0 
l 
l 0 
Lò xo B 
Lò xo A 
Lần đo 
( với m = 150 g) 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
2. Khảo sát ảnh hưởng 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 phương đứng. Kéo quả nặng m thẳng đứng xuống phía dưới 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 2  3 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 qu ả nặng có cùng khối lượng m = 150 g. Thực hiện 3 lần phép đo từng chu kì T của con lắc . Ghi gi á trị của T trong mỗi lần đo vào Bảng 3 . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
3. Khảo sát ả nh hưởng của khối lượng m của qu ả nặng đ ối với chu kì dao đ ộng T . 
Treo lò xo A mang qu ả nặng có khối lượng m = 100 g vào gi á đ ỡ . Thực hiện 3 lần phép đo từng chu kì đ ao đ ộng T của con lắc lò xo này . Ghi gi á trị của T trong mỗi lần đo vào bảng 3 . 
m = 100 
k B = . 
3 
m = 150 
k B = .. 
2 
m = 150 
k A = .. 
1 
(  T) max 
T 3 
T 2 
T 1 
Chu k ỡ dao đ ộng T 
Khối lượng 
m (g) 
Độ cứng 
k ( N/m ) 
Con lắc 
lò xo 
Bảng 3 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
1. Tính gi á trị trung b ỡ nh của chu k ỡ dao đ ộng : 
 và xác đ ịnh sai số tuyệt đ ối cực đại (  T) max của chu kì dao đ ộng đ ối với mỗi con lắc lò xo trong bảng 3. 
2. Tính các tỉ số sau đây đ ối với các con lắc lò xo số 1, 2, 3 trong bảng 3 : 
III . Kết quả thí nghiệm 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
III . Kết quả thí nghiệm 
3. So sánh các cặp tỉ số sau đây : 
 và 
; 
 và 
. 
Từ đ ó rút ra nhận xét về sự phụ thuộc của chu k ỡ dao đ ộng T của con lắc lò xo vào độ cứng k của lò xo và khối lượng m của quả nặng tạo thành con lắc đ ó . 
4. Kết luận : 
Chu k ỡ dao đ ộng T của con lắc lò xo tỉ lệ nghịch với  .. của lò xo và tỉ lệ thuận với   của quả nặng tạo thành con lắc đ ó . 
Kết quả này phù hợp với lí thuyết : 
 ~ 
 . 
Bài 13 - Thí nghiệm thực hành – Bài số 1 
5. Kiểm chứng bằng thực nghiệm đ ối với công thức tính chu k ỡ T của con lắc lò xo : 
 a) Căn cứ vào gi á trị của độ cứng k và khối lượng m ghi trong bảng 3 đ ối với một con lắc lò xo nào đ ó tuỳ ý chọn , ví dụ chọn con lắc lò xo số 1 chẳng hạn , tính chu k ỡ dao đ ộng T theo công thức lí thuyết (2) 
 = ...= ... (s) 
 b) So sánh gi á trị chu k ỡ dao đ ộng T con lắc lò xo tính theo công thức lí thuyết (2) với gi á trị trung b ỡ nh của chu kì dao đ ộng đ ối với con lắc lò xo này đo đư ợc bằng thí nghiệm trong giới hạn sai số 
 ghi trong bảng 3 . 
Từ đ ó nhận xét xem công thức lí thuyết (2) tính chu kì dao đ ộng của con lắc lò xo có phù hợp với kết qu ả đo bằng thực nghiệm không ?.