Báo cáo thực hành khảo sát thực nghiệm con lắc đơn Vật lý 12 Bài 6

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 làm sao để viết kết quả báo cáo thực hành bài 6 vật lý 12? Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu qua bài viết dưới đây!

I. Tóm tắt lý thuyết

1. Mục đích

Khảo sát thực nghiệm nhằm tìm mối quan hệ giữa biên độ, khối lượng, chiều dài và chu kỳ của con lắc đơn.

Từ đó suy ra công thức tính chu kỳ của con lắc đơn

Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí.

Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào một thuyết hay một định luật đã biết để suy ra định luật mới rồi dùng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nó.

Phương pháp thực nghiệm: Dùng một hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng có liên quan nhằm tìm ra định luật mới.

2. Dụng cụ thí nghiệm

+ Các quả nặng : 50g, 100g, 150g.

+ Một sợi dây mảnh dài 1m.

+ Một giá thí nghiệm dùng để treo con lắc đơn và có cơ cấu để điều chỉnh chiều dài của con lắc ( bằng ròng trọc).

+ Một đồng hồ đo thời gian hiện số.

+ Một cổng quang điện.

+ Một thước 500mm.

+ Giấy kẻ ô milimét

+ Đế ba chân.

+ Một thước đo góc

3. Lắp ráp thí nghiệm

Lắp ráp thí nghiệm như hình vẽ

Lưu ý :

Cổng quang nối với ổ cắm A, Máy đo thời gian : chọn Mode T, độ chính xác 1/1000s.

Sau mỗi thao tác thu thập số liệu cần phải đưa đồng hồ về trạng thái chỉ số 0 ( nhấn nút Reset).

Thao tác thả con lắc cần dứt khoát.

Cần kéo con lắc ra với một góc nhỏ và ghi giá trị của góc này

Cứ mỗi lần đếm là 1/2T.

3.1. Chu kỳ con lắc có phụ thuộc vào biên độ dao động 

Sau khi lắp ráp thí nghiệm :

Chọn quả nặng 50g treo vào giá

Điều chỉnh chiều dài con lắc khoảng 50 cm.

Kéo ra khỏi phương thẳng đứng một biên độ khoảng 3 cm

Quan sát đồng hồ và đếm khoảng 10 dao động toàn phần. Sau đó, ghi T vào bảng.

Lặp lại thí nghiệm 2 – 3 lần với các biên độ khác nhau ( giữ nguyên m, l)

3.2. Chu kỳ con lắc có phụ thuộc vào khối lượng m của quả nặng 

Tương tự như trên, nhưng trong thí nghiệm này ta giữ nguyên A, l thay đổi khối lượng m ( 50g; 100g; 150g).

3.3. Chu kỳ con lắc có phụ thuộc vào chiều dài con lắc

Giống thí nghiệm 2, lần này ta thay đổi chiều dài của con lắc và giữ nguyên m, biên độ dao động A.

II. Báo cáo thực hành

Báo cáo thực hành

Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

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.

+ Từ đó tìm ra công thức:

=> Ứng dụng tính gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.

II. Cơ sở lí thuyết

Trả lời các câu hỏi SGK

1. Con lắc đơn được cấu tạo như thế nào? Chiều dài l của con lắc đơn được đo như thế nào?

Trả lời:

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. Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ và biên độ dao động?

Trả lời:

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. Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào chiều dài l của con lắc đơn?

Trả lời:

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 thuộcT

+ l tăng thì T tăng

4. Làm cách nào để xác định chu kì T với sai số khi dùng đồng hồ có kim giây? Cho biết sai số khi dùng đồng hồ này là

Trả lời:

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 > 10o) 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

Với khối lượng m = 50g không đổi.

Bảng kết quả: l = 45(cm), l = 40(cm), l = 35(cm)

Bảng 6.3:

Chiều dài l (cm)	Thời gian t = 5T	Chu kì T (s)	T2(s2)	T2/l(s2cm)
l1=45cm	t1=6,55±1,22	T1=1,31±0,244	T21=1,716±0,06	0,038±1,3.10−3
l2=40cm	t2=6,3±1,02	T2=1,26±0,204	T22=1,588±0,042	0,0397±1,05.10−3
l3=35cm	t3=5,87±,024	T3=1,174±0,2048	T23=1,378±0,042	0,0394±1,2.10−3

Căn cứ các kết quả đo và tính được theo bảng 6.3, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T và l và đồ thị phụ thuộc 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 tỉ lệ với căn bậc hai 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 tỉ lệ với độ dài con lắc đơn . T²=kl, suy ra T=a√l.

– Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn.

“Chu kỳ dao động của con lắc đơn dao động 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 của độ 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 lí 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:

4. 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

Vậy

Bài viết này Toploigiai đã cùng các bạn viết báo cáo thực hành khảo sát thực nghiệm con lắc đơn vật lý 12 bài 6. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt!