Báo cáo Thực hành: khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn (Vật lý 12)

BÁO CÁO THỰC HÀNH: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN Họ và tên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lớp: 12A. . . . Nhóm:. . . . . . Giáo viên hướng dẫn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ngày làm thực hành: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1. Cấu tạo con lắc đơn: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cách đo chiều dài con lắc đơn: dùng . . . . . . .(có vạch chia nhỏ nhất đến mm) để đo từ . . . . . . . . . . đến trọng tâm của . . . . . . . . . . . . . 2. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào biên độ ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . nhưng vẫn giữ nguyên . . . . . . . . . . .dây treo và . . . . . . . . . . quả nặng. 3. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào khối lượng ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . . các quả nặng nhưng vẫn giữ nguyên . . . . . . . . . .dao động và . . . . . . . . . . dây treo. 4. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì T của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào chiều dài l của con lắc đơn ta cần làm thí nghiệm: thay đổi . . . . . . . . . . . dây treo nhưng vẫn giữ nguyên . . . . . . . . . .dao động và . . . . . . . . . . các quả nặng. 5. Khi dùng máy đếm thời gian, để sai số của thời gian là 0,01s thì cần chọn thang đo là . . . . . . . Vì thế để xác định chu kì T với sai số = 0,01 s ta chỉ cần đo thời gian của n = . . . . dao động toàn phần. III. KẾT QUẢ 1. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kì T của con lắc đơn): (Dùng máy đếm thời gian đo chu kì dao động (đo thời gian thực hiện 1 dao động, với sai số = 0,01 s)) Bảng 6.1: m = 50 g, l = 40,0 cm A (cm) sin=(rad) Góc lệch (0)= Chu kì T (s) A1 = 3,0 . . . . . . T1 = . . . . . . . . . . A2 = 4,0 . . . . . . T2 = . . . . . . . . . . A3 = 5,0 . . . . . . T3 = . . . . . . . . . . - Phát biểu định luật về chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ: Chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vào biên độ dao động (nhỏ) của con lắc. 2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng con lắc m đối với chu kì dao động T Bảng 6.2: l = 40,0 cm, A = 4,0 cm m (g) Chu kì T (s) 50 TA = . . . . . . . . . . 100 TB = . . . . . . . . . . 200 TC = . . . . . . . . . . - Phát biểu định luật về khối lượng của con lắc đơn đối với chu kì dao động T: Chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vào khối lượng của con lắc. 3. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn l đối với chu kì dao động T Bảng 6.3: A = 4,0 cm, m = 50g. Chiều dài l (m) Chu kì T (s) T2 (s2) k = (s2/m) l1 = 0,300 . . . . T1 = . . . . . . . . . = . . . . . . . . . = . . . . . . . . l2 = 0,400 . . . . T2 = . . . . . . . . . = . . . . . . . . . = . . . . . . . . l3 = 0,450 . . . . T3 = . . . . . . . . . = . . . . . . . . . = . . . . . . . . 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 phụ thuộc của T2 vào l: T(s) T2 (s2) 1,50 1,00 0,50 1,50 1,00 0,50 l (m) l (m) 0,100 0,300 0,450 0,300 0,100 0,450 Đồ thị T = f(l) Đồ thị T2 = F(l) Nhận xét: a) Đường biểu diễn T = f(l) có dạng đường . . . . . . . . . . . . cho thấy: Chu kì dao động T không . . . . . . . . . với độ dài l của con lắc đơn. Đường biểu diễn T2 = F(l) có dạng đường. . . . . . . . . . . . đi qua . . . . . tọa độ cho thấy: Bình phương chu kì dao động T2 . . . . . . . . với độ dài l của con lắc đơn. T2 = k l, trong đó k là hệ số góc của đường biểu diễn T2 = F (l). Từ bảng số liệu 6.3 ta có: k = = . . . . . (s2/m). Suy ra: T = a, với a = = . . . . . . .(s/) - Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn đối với chu kì dao động T: “Chu kì dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . . . . . . mà tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . của chiều dài con lắc”. b) Công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn dao động với biên độ (góc lệch) nhỏ: = ađã nghiệm đúng, với tỉ số = . . . . . . . . (s/) Từ đó tính được gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm: g = . . . . . . . (m/s2) (Lấy hai chữ số thập phân, không yêu cầu xác định sai số phép đo) 4. Xác định công thức về chu kì dao động của con lắc đơn Từ các kết quả thực nghiệm suy ra: Chu kì dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ không phụ thuộc vào . . . . . . . . . . . . . . .và . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mà tỉ lệ với . . . . . . . . . . . . của chiều dài l con lắc con lắc đơn và tỉ lệ . . . . . . . . . .với . . . . . . . . . . . . . . của gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm. T = . . . . . . . . . . . . Chú ý: - Vẽ đồ thị: Căn cứ vào kết quả đo cần chọn tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thị cho chính xác. - Tính sai số và ghi kết quả: + Sai số của l là = 1mm = 0,1cm = 0,001m (với 1 chữ số có nghĩa là 1), nên chiều dài l cần lấy bậc thập phân tương ứng, ví dụ l = 40cm ghi giá trị là l = 40,1cm hay 0,400 m … + Nếu dùng máy đếm thời gian hiện số thì sai số của t là = 0,01 s (khi dùng thang đo 99,99s). (Nếu dùng đồng hồ bấm giây thì sai số của t là = 0,21 s (tức là lấy hai chữ số có nghĩa là 21), nên thời gian t cần lấy bậc thập phân tương ứng (2 chữ số thập phân), ví dụ t = 10,125… s ghi là 10,12 s)) + Sai số của chu kì T là , nếu n = 1 (đo thời gian một dao động) thì = 0,01s. Khi tính lấy 1chữ số có nghĩa và T cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: ghi T = 1,33s + Sai số của T2 là = T2(2) = 2T., khi tính sai số của T2 lấy 1 chữ số có nghĩa và tính T2 cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: Khi T = 1,33s => T2 = 1,7689s2 và tính sai số = 0,0266s2 thì chỉ ghi kết quả là: = 0,02s2 , T2 = 1,76s2. Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3. + Sai số của là = = (vì rất nhỏ, ta bỏ qua), khi tính sai số của lấy 1 chữ số có nghĩa và tính cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: Khi T = 1,33s, l = 0,450m => = 3,9308s2/m và = 0,0591s2/m thì chỉ ghi kết quả là: = 0,05s2/m và = 3,93s2/m Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3. (Xem lại cách tính sai số ở Bài 7-Vật lí 10) - Ghi danh sách nhóm thực hành: 1. (nhóm trưởng) 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.