Hướng dẫn thí nghiệm thực hành vật lý đại cương I - Pdf 23

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 4
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ 6
Bài 1. SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ 6
I.ĐỊNH NGHĨA PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ 6
1.Định nghĩa phép đo 6
2.Định nghĩa sai số 6
II.MỘT SỐ KHÁI NIỆM 6
III.PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO TRỰC TIẾP 7
IV.PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO GIÁN TIẾP 7
V.MỘT SỐ CHÚ Ý KHI TÍNH TOÁN BẰNG SỐ 8
VI.CÁCH VIẾT KẾT QUẢ 9
1.Định nghĩa chữ số có nghĩa 9
2.Quy tắc làm tròn số và cách viết kết quả 9
Bài 2. QUY TRÌNH LÀM MỘT BÀI THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 10
I.NHỮNG CÔNG VIỆC CẦN THỰC HIỆN TRƯỚC KHI VÀO PHÒNG THÍ NGHIỆM 10
II.CÔNG VIỆC THỰC HIỆN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 10
III.NHỮNG CÔNG VIỆC CẦN LÀM SAU BUỔI THỰC HÀNH 10
IV.MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 11
CƠ HỌC 12
Bài 1. PHÉP ĐO ĐỘ DÀI. THƯỚC KẸP, PANME 12
I.MỤC ĐÍCH 12
II.TÓM TẮT LÍ THUYẾT 12
1.Thước kẹp có du xích 12
2.Panme 13
3.Cầu kế. Đo độ dày bản mỏng và bán kính của mặt cầu bằng cầu kế 13
III.THỰC HÀNH 14
1.Thước kẹp 14
2.Panme 15
3.Cầu kế 15

I.MỤC TIÊU 28
II.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 28
III.THỰC HÀNH 30
1.Nghiên cứu chuyển động của khối tâm hệ hai vật 30
2.Nghiên cứu va chạm đàn hồi của hai vật 31
3.Nghiên cứu va chạm mềm giữa hai vật 31
Bài 6. ĐO HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG 34
BẰNG PHƯƠNG PHÁP STOCKES 34
I.MỤC ĐÍCH 34
II.TÓM TẮT LÍ THUYẾT 34
III.THỰC HÀNH 35
1.Xác định đường kính viên bi 35
2.Xác định quãng đường l 35
3.Tiến hành 35
VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC 37
Bài 1. XÁC ĐỊNH SUẤT CĂNG MẶT NGOÀI CỦA CHẤT LỎNG 37
I.MỤC ĐÍCH 37
II.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 37
1.Suất căng mặt ngoài 37
2
2.Phương pháp xác định suất căng mặt ngoài bằng ống mao quản 38
III.THỰC HÀNH 39
1.Quy trình 39
2.Kết quả 39
Bài 2. XÁC ĐỊNH NHIỆT NÓNG CHẢY CỦA NƯỚC ĐÁ 41
I.MỤC ĐÍCH 41
II.TÓM TẮT LÍ THUYẾT 41
1.Khái niệm chung 41
2.Xác định nhiệt nóng chảy của nước đá 41
III.THỰC HÀNH 42

Vật lý đại cương II và III).
3. Các bài hướng dẫn thí nghiệm thực hành phần Cơ học gồm 6 bài :
Bài 1. Phép đo độ dài. Thước kẹp, panme
Bài 2. Phép đo khối lượng. Cân chính xác
Bài 3. Nghiên cứu các định luật Newton
Bài 4. Xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc thuận nghịch
Bài 5. Va chạm đàn hồi và không đàn hồi
Bài 6. Đo hệ số nhớt của chất lỏng bằng phương pháp Stokes.
4. Các bài hướng dẫn thí nghiệm thực hành phần Vật lý phân tử và Nhiệt học
gồm 3 bài :
Bài 1. Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng
4
Bài 2. Xác định nhiệt nóng chảy của nước đá
Bài 3. Xác định nhiệt dung riêng của chất rắn
5
CHƯƠNG I
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ
Bài 1. SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ
I. ĐỊNH NGHĨA PHÉP ĐO VÀ SAI SỐ
1. Định nghĩa phép đo
- Đại lượng đo trực tiếp là đại lượng cần đo được đem so sánh trực tiếp với đại
lượng cùng loại được chọn làm đơn vị.
- Đại lượng đo gián tiếp là đại lượng cần đo được suy ra từ các đại lượng đo trực
tiếp có liên quan thông qua các định luật Vật lý.
2. Định nghĩa sai số
Khi đo một đại lượng Vật lý, dù là đo trực tiếp hay đo gián tiếp, bao giờ ta cũng
mắc phải sai số. Sai số là độ sai lệch giữa giá trị thực của đại lượng cần đo và giá trị
đo được.
- Sai số hệ thống: Do sai số của dụng cụ đo hoặc do lí thuyết về phương pháp đo
chưa hoàn chỉnh. Sai số hệ thống làm cho giá trị đo luôn luôn lệch về một phía

A A A A
A
n n
=
+ + + +
= =

(1) gọi là trị trung bình (trung bình số
học) của đại lượng A.
6
 Để đánh giá sai số của phép đo đại lượng A, người ta dùng sai số toàn
phương trung bình ( còn gọi là sai số chuẩn σ)
( )
( )
2
1
lim
1
n
i
i
n
A A
n n
σ
=
→∞

=


δ

=
(5)
Kết quả đo đại lượng A được viết dưới dạng:
A A A= ± ∆
(6)
Hoặc:
.%
A
A A
δ
= ±
(7)
Sai số tuyệt đối trung bình số học hoặc sai số tỉ đối thường được sử dụng với
các phép đo có số lần đo nhỏ.
III. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO TRỰC TIẾP
- Tính giá trị trung bình số học theo công thức (1)
- Tính sai số toàn phương trung bình
σ
theo công thức (2)
- Viết kết quả đo dưới dạng (3) hoặc (6), (7).
IV. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO GIÁN TIẾP
Giả sử đại lượng A phụ thuộc vào các đại lượng đo trực tiếp x, y, z bằng biểu
thức toán học: A = f(x,y,z).
Với
x x x= + ∆
y y y= + ∆
z z z= + ∆
7

( )
lnf x, y, z
.
- Tính vi phân toàn phần của hàm
( )
lnf x, y, z
, sau đó nhóm các số hạng có chứa
vi phân của cùng biến số.
- Lấy các giá trị tuyệt đối của biểu thức đứng trước dấu vi phân. Thay dấu vi
phân d bằng dấu sai số ∆, ta có sai số tỉ đối
A
A
A
δ

=

- Tính
.
A
A A
δ
∆ =
.
V. MỘT SỐ CHÚ Ý KHI TÍNH TOÁN BẰNG SỐ
1. Khi tính toán sai số tỷ đối, ta có thể làm tròn các số miễn là không làm tăng hay
giảm sai số quá nhiều.
2. Trong một tổng nhiều sai số tỷ đối, nếu số hạng nào đó nhỏ hơn 1/10 số hạng
lớn nhất thì bỏ qua số hạng đó
3. Sử dụng các hằng số: Trong phép đo gián tiếp, việc làm tròn hằng số tới chữ số

3. Kẻ sẵn các bảng biểu số liệu cần thiết
4. Chuẩn bị giấy nháp dùng cho phòng thí nghiệm
II. CÔNG VIỆC THỰC HIỆN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
1. Tìm hiểu dụng cụ đo: Cấu tạo, cách vận hành, cách đọc số, độ nhạy, cấp chính
xác,…
2. Tiến hành đo đạc theo số lần yêu cầu, ghi số liệu vào các bảng kẻ sẵn. Sau khi
hoàn thành, trình cho giáo viên để xin chữ kí xác nhận.
3. Những điều cần lưu ý khi vào phòng thí nghiệm:
- Tuân thủ nghiêm túc nội quy phòng thí nghiệm
- Giữ gìn máy móc, thiết bị cẩn thận trong quá trình thực hành
- Phải chuẩn bị trước khi vào phòng thực hành: tóm tắt lí thuyết, dự kiến các
bước thực hành,…
- Yêu cầu giáo viên kiểm tra thiết bị, mạch điện,… trước khi thực hành.
- Sau khi thực hành xong phải sắp xếp lại bàn ghế, thiết bị ngay ngắn, gọn gàng
như trước khi làm thí nghiệm.
III. NHỮNG CÔNG VIỆC CẦN LÀM SAU BUỔI THỰC HÀNH
1. Tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm, tính toán sai số và viết kết quả. Vẽ đồ thị
(nếu có), nhận xét và biện luận kết quả thu được.
2. Hoàn thiện báo cáo thực hành để nộp cho giáo viên vào buổi thực hành sau.
10
IV. MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Bài số:
Tên bài:
Họ và tên: ……………………………… Lớp:
Ngày làm thí nghiệm:
A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT
- Phần này chuẩn bị trước khi vào phòng thí nghiệm
B. KẾT QUẢ THỰC HÀNH
- Bao gồm các bảng biểu số liệu được đo tại phòng thí nghiệm
C. XỬ LÍ SỐ LIỆU, NHẬN XÉT VÀ BIỆN LUẬN

n
δ
= − =
Cách đọc thước kẹp: Khi hai hàm A và hàm B khít nhau thì vạch 0 của thước
chính trùng với vạch 0 của du xích. Nếu ta
kẹp mẫu đo vào giữa hai hàm A và hàm B
thì chiều dày của mẫu chính bằng khoảng
cách giữa hai vạch 0 của thước chính và du
xích. Giả sử vạch số 0 trên thước chạy trùng
vượt quá vạch thứ m trên thước chính, và
vạch thứ k của thước chạy trùng với một
vạch nào đó trên thước chính thì chiều dày của mẫu sẽ là:
. . . .
k
L m a k m a a
n
δ
= + = +
12
Hình 2. Cách đọc thước kẹp
Hình 1. Thước kẹp có du xích
Ví dụ, đơn vị độ dài trên thước chính là a = 1mm. Thước chạy được chia làm
100 vạch, vạch số 0 vượt quá vạch 6 trên thước chính, vạch số 75 trùng với 1 vạch nào
đó trên thước chính thì độ dày của mẫu:
( ) ( )
75
6.1 .1
100
6 0,75 6,75
L mm mm

khi hai hàm A, B đã áp gần sát vật cần đo, ta không quay trống nữa mà dùng mũ quay
N để tiếp tục quay cho đến khi nghe tiếng “tách tách” thì dừng lại.
3. Cầu kế. Đo độ dày bản mỏng và bán kính
của mặt cầu bằng cầu kế
Cầu kế có độ chính xác cao tới 0,005 ÷
0,001mm chủ yếu được sử dụng để đo độ dày của bản
mỏng và bán kính cong của các mặt cầu.
Cầu kế gồm có 3 chân cố định (4) và một đĩa
tròn (2) gắn chặt với ốc động (5) nằm thẳng đứng giữa
3 chân cố định. Thước thẳng (1) được gắn thẳng đứng
13
Hình 3. Cấu tạo của một panme
A: Đầu cố định, B: Ốc vi cấp (Đầu dịch chuyển)
M: Trống, N: Mũ quay
M
Hình 4. Cách đọc panme
Hình 5. Cầu kế
trên giá của ba chân có chia tới nửa mm. Vị trí số 0 của thước được để ở giữa để tiện
đo cả bán kính mắt cầu lồi và lõm. Trên đĩa tròn có khắc các vạch thước vòng (n
vạch). Mũ quay (3) để điều chỉnh tiếp xúc làm nâng cao độ chính xác khi đo. Độ chính
xác của cầu kế:
( )
a
mm
n
δ
=
Cách đo:
- Đo bề dày bản mỏng: Đặt bản mỏng dưới ốc động, và không để 3 chân tĩnh tì
lên bản mỏng. Đọc trị số giống như cách đọc của panme.

- Đo độ dày bản nhựa
- Đo đường kính trong, ngoài, chiều cao hình trụ bị khoét rỗng rồi tính thể tích
hình trụ đó.
Kết quả:
- Độ chính xác của thước kẹp:

δ
=
14
Hình 6. Đo bán kính cong
của mặt cầu
- Vị trí 0 của thước kẹp: ……
Lần TN Độ dày bản nhựa
Vật hình trụ rỗng
D (mm) d (mm) h (mm)
1
2

10
TB
Sai số
- Ghi kết quả: Độ dày bản nhựa
- Ghi kết quả: Thể tích hình trụ rỗng, kết quả và sai số
2. Panme
- Đo đường kính viên bi xe đạp
- Đo đường kính sợi dây đồng
- Đo đường kính đũa thủy tinh
Kết quả:
- Độ chính xác của panme:


Lần TN
Bản mỏng Mặt cầu thủy tinh
h (mm)
1
r
(mm)
2
r
(mm)
3
r
(mm)
r (mm)
1
2

5
TB
Sai số
- Ghi kết quả: độ dày bản mỏng
- Tính bán kính R, ghi kết quả và sai số.
16
Hình 7. Phương pháp cân
Menđêlêep
Bài 2. PHÉP ĐO KHỐI LƯỢNG. CÂN CHÍNH XÁC
I. MỤC ĐÍCH
Hiểu được cấu tạo và sử dụng thành thạo một số dụng cụ đo khối lượng thường
gặp trong phòng thí nghiệm
Hiểu được một vài nguyên tắc cân đơn giản.
II. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

m m
l l
=


=

Trên thực tế hai biểu thức trên chỉ gần đúng nên
ta chỉ có:
X M≈
.
2. Nguyên tắc của phương pháp cân Menđêlêep
Trong trường hợp biểu thức:
1 2
1 2
m m
l l
=


=

không thỏa mãn. Ta sẽ sử dụng phương pháp cân Menđêlêep để xác
định khối lượng của vật cần tìm.
Trên đĩa cân bên trái đặt một vật có khối lượng lớn hơn vật cần cân, gọi là bì.
Bì có khối lượng là B. Trên đĩa cân bên phải đặt vật cần cân và một vài quả nặng có
khối lượng bằng
1
M
, sao cho đòn cân thăng bằng. Khi đó ta có:

lệch trái liên tiếp của kim thì số không thực
( )
0
a
sẽ là:
1 3 5 2 4 6
0
1
2 3 3
a a a a a a
a
+ + + +
 
= +
 ÷
 
Xác định giá trị một độ chia bằng cách đặt một quả cân nhỏ khối lượng m(mg)
lên một đĩa cân và xác định giá trị cân bằng mới của kim
( )
a
. Giá trị a cũng được tìm
với công thức tương tự như trên. Giá trị một vạch
chia:
0
m
a a−
(mg/độ chia). Nghịch đảo giá trị một độ
chia gọi là độ nhạy của cân.
III. THỰC HÀNH
1. Tính độ nhạy của cân không tải

M
2
M
2 1
X M M= −
1
2
3
TB
Sai số
- Vật 2 được tiến hành tương tự. Tính sai số và ghi kết quả. Nhận xét.
19
Bài 3. NGHIÊN CỨU CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
I. MỤC ĐÍCH
Khảo sát các định luật chuyển động, thấy được mối liên hệ giữa quãng đường
và thời gian, tốc độ và thời gian, khối lượng gia tốc và lực tác dụng,…
Kiểm nghiệm sự đúng đắn của hai định luật Newton.
II. TÓM TẮT LÍ THUYẾT
1. Định luật II Newton
Phát biểu: Gia tốc
a
r

của vật tỉ lên thuận với lực tác
dụng
F
r
lên vật và tỉ lệ nghịch
với khối lượng m của vật.


Nếu như vận tốc ban đầu
0
v 0 =
thì ta có công thức:
( )
F
v t t
m
=
Chọn gốc thời gian là điểm xuất phát của vật thì quãng đường đi được là:
( )
2 2
1 1
2 2
F
s t at t
m
= =
Dễ dàng chứng minh được:
( )
2 2
0
2 .v t v a s− =
20
Hình 9. Nghiên cứu định luật II Newton
- Trong trường hợp ta có xe chuyển động trên đệm không khí có khối lượng
2
m

nối bằng một sợi dây không dãn mắc qua ròng rọc với một vật nặng có khối

1 2
1
.
2
m
s t gt
m m
=
+
2. Chuyển động trên đệm không khí
Đệm không khí là một hộp kim loại dài, một đầu được bịt kín và một đầu được
nén với bơm nén khí. Trên mặt hộp có những lỗ nhỏ được phân bố đều nhau.
Một xe thí
nghiệm với khối lượng
2
m
được đặt trên mặt
hộp để khảo sát
chuyển động. Khi bơm
khí vào hộp, không
khí sẽ được đẩy qua
các lỗ nhỏ ra ngoài, do
đó sẽ tạo thành lớp đệm không khí nhấc xe lên. Coi như ma sát giữa xe và mặt hộp là
bằng 0.
Cách chỉnh cho xe nằm thăng bằng, ma sát bằng 0 (Cần chỉnh trước khi làm
thí nghiệm): Đặt xe lên mặt hộp, bơm khí vào. Chỉnh các vít ở chân sao cho khi buông
tay thì xe không bị trôi, cũng không bị sít.
Quãng đường chuyển động của xe được xác định bởi thước T gắn trên giá. Thời
gian chuyển động được xác định nhờ hai cảm biến là hai photo diot và hai máy ghi
thời gian. Xe được nối với một sợi dây vắt qua ròng rọc, đầu kia của sợi dây buộc với

D
cách đầu hộp kim loại 40cm, cảm biến
2
D
cách cảm biến
1
D

30cm.
- Nối xe với một quả cân có khối lượng
1
m
, phía dưới đặt giá đỡ cách khoảng 15
– 20 cm (khi xe nằm ở vị trí đầu hộp kim loại).
- Cho bơm hoạt động.
- Thả cho xe chuyển động dưới tác dụng của quả nặng
1
m
. Khi quả nặng chạm
vào giá đỡ thì xe không còn lực tác dụng, vì vậy xe lúc này chỉ chuyển động
theo quán tính và giữ nguyên vận tốc.
- Đọc thời gian trên máy đo thời gian. Tính được vận tốc tương ứng của xe tại
các điểm đặt
1
D

2
D
:
1

=…
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
v
2
v
1
v
2
v
1
v
2
v
1
v
2
v
1
2
22


m m
=
+
và rút ra kết luận
Kết quả:
a.
1 2
D D
= 30
Lần TN
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
m
=…
1
v
2
v
1
v
2
v

I. MỤC ĐÍCH
Hiểu thế nào là con lắc vật lý, con lắc thuận nghịch.
Nghiên cứu dao động điều hòa trên cơ sở đó xác định gia tốc trọng trường bằng
con lắc thuận nghịch.
II. TÓM TẮT LÍ THUYẾT
1. Con lắc vật lý
Một vật rắn có khối lượng m, có thể dao động quanh
một trục nằm ngang cố định dưới tác dụng của trọng lực thì
được gọi là con lắc vật lý.
Giả sử ta có một con lắc vật lý dao động quanh trục
nằm ngang đi qua điểm
1
O
nằm cao hơn khối tâm C của vật.
Khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc
θ
sẽ xuất hiện mô men lực có xu hướng
kéo con lắc trở về vị trí cân bằng. Đó là mô men trọng lực, có giá trị bằng:
1 1
sin sinM Pl mgl
θ θ
= − = −
với
1
l
là khoảng cách
1
OC
.
Với góc quay nhỏ,

là mô men quán tính của con
lắc đối với trục quay qua
1
O
.
Nghiệm của phương trình này có dạng một dao động điều hòa
( )
0
sin t
θ θ ω ϕ
= +
Với :
0
θ
là biên độ dao động cực đại
ϕ
là pha ban đầu
ω
là tần số góc của dao động:
1
1
mgl
I
ω
=

Chu kì dao động của con lắc:
1
1
1

1
O
là:
1
1
1
2
I
T
mgl
π
=
Chu kì dao động của con lắc quanh trục ngang đi
qua
2
O
là:
2
2
2
2
I
T
mgl
π
=
Trong đó,
1 2
,I I
là mô men quán tính của con

T
mgl
π
+
=

2
2
2
2
2
C
I ml
T
mgl
π
+
=
Nếu là con lắc thuận nghịch,
1 2
T T T= =
hay ta có:
2 2
1 2
1 2
2 2
C C
I ml I ml
T
mgl mgl

với L là khoảng cách
1 2
O O
.
25
Hình 12. Sơ đồ cấu tạo con
lắc thuận nghịch
O
1
,O
2
: các trục quay; M
1
,M
2
:
quả nặng;G: khối tâm

Trích đoạn Bài 3. XÁC ĐỊNH NHIỆT DUNG RIÊNG CỦA CHẤT RẮN
Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status