TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Th.S PHAN VĂN TIẾN
Th.S PHAN NHẬT NGUYÊN
HƯỚNG DẪN
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG


MỞ ĐẦU
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm. Hầu hết các định luật Vật lý đều được hình thành
từ thực nghiệm, ngay cả những định luật được rút ra từ lí thuyết cũng chỉ được chấp nhận
khi đã được thực nghiệm kiểm chứng.
Hiện nay, phương pháp thực nghiệm vẫn được coi là phương pháp chủ yếu khi nghiên
cứu và giảng dạy Vật lý. Do đó, thí nghiệm là phần không thể thiếu được trong quá trình
giảng dạy Vật lý.
Hơn nữa, thí nghiệm là nguồn tri thức của Vật lý, vì thế hoạt động thí nghiệm cũng
được sử dụng để giúp sinh viên tìm tòi và khám phá ra tri thức mới.
Mặc khác, thí nghiệm còn đóng vai trò kiểm tra những tri thức Vật lý đã được hình
thành từ mọi con đường. Lúc này thí nghiệm được coi là một phần của thực tiễn, đóng vai
trò là chân lí của nhận thức.
Ngoài ra, thông qua hoạt động thí nghiệm sinh viên còn được rèn luyện tác phong và những
đức tính cần thiết của người làm nghiên cứu khoa học như: cẩn thận, khách quan và trung thực.
Tài liệu Hướng dẫn thực hành Vật lý đại cương này được biên soạn cho sinh viên hệ
Đại học và Cao đẳng Trường Đại học Nha Trang với mục đích hướng dẫn sinh viên học Vật
lý thông qua phương pháp thực nghiệm, do đó chúng tôi có biên soạn tóm tắt phần lí thuyết
của các bài thí nghiệm.


1 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
Nhằm mục đích bảo đảm chất lượng đào tạo, bộ môn vật lý quy định phương pháp
đánh giá học phần thực hành thí nghiệm vật lý đại cương như sau:
1/ Điểm của học phần là điểm trung bình cộng của các bài thí nghiệm vật lý. Sinh viên
chỉ có điểm khi hoàn thành đầy đủ chương trình thực hành. Trong trường hợp không thực

Khi làm thí nghiệm ta phải tiến hành đo các đại lượng như: nhiệt độ, thời
gian, chiều dài, cường độ dòng điện …
Các phép đo được tiến hành nhờ các dụng cụ đo lường như: nhiệt kế, thì kế,
thước, Ampe kế …
Các dụng cụ đo lường bao giờ cũng có một độ chính xác giới hạn. Ví dụ: thước có
vạch chia nhỏ nhất là 1mm thì không thể xác định chính xác kích thước vật nhỏ hơn 1mm
Mặt khác các đại lượng đo đôi khi không ổn định.
Ví dụ: quả cầu bị méo làm cho đường kính mỗi chỗ mỗi khác …
Vì vậy mọi phép đo đều mắc phải sai số.
I.2. Sai số của những đại lương đo trực tiếp
Trong phép đo trực tiếp, đại lượng cần đo được so sánh trực tiếp với đại lượng
được chọn làm đơn vị. Ví dụ: đo chiều dài bằng thước, đo thời gian bằng thì kế ( đồng
hồ ), đo nhiệt độ bằng nhiệt kế …
Để tính sai số khi đo trực tiếp đại lượng a. Ta đo a nhiều lần được các giá trị: a
1
,
a
2
, a
3
…a
n
. Lấy trung bình của n lần đo:

n
aaaa
a
n

321

∆a
n
= │
a
- a
n
│
Sai số được xác định theo (2) gọi là sai số tuyệt đối của phép đo.
Nếu đo 10 lần trở lên sai số của phép đo đại lượng a là ∆a được tính bằng trung
bình cộng của các lần đo.
Nếu số lần đo nhỏ hơn 10 thì sai số của phép đo đại lượng a là ∆a lấy bằng sai số
lớn nhất của các lần đo.
Trường hợp đo nhiều lần nhưng kết quả giống nhau thì sai số của phép đo lấy bằng
độ chính xác của dụng cụ đo.
Ví dụ 1: Nếu độ chính xác của thước kẹp là δ = 0,05mm thì sai số phép đo: ∆a =
δ = 0,05mm
Ví dụ 2: Nếu vạch chia nhỏ nhất của thước V = 1mm thì độ chính xác của thước:
δ = V/2 = ½ = 0,5mm , sai số phép đo ∆a = δ = 0,5mm
Ví dụ 3: Nếu vạch chia nhỏ nhất của Vôn kế là V = 0,5 mV thì độ chính xác của
Vôn kế: δ = V/2 = 0,5/2 = 0,25mV, sai số phép đo ∆V = δ = 0,25mV
I.3. Sai số của những đại lượng đo gián tiếp
Nhiều đại lượng không thể đo trực tiếp mà phải thông qua phép đo trực tiếp các
đại lượng khác rồi dùng công thức để tính.
Ví dụ: Để đo thể tích V của hình hộp ta đo trực tiếp ba cạnh a, b và c của hình hộp,
rồi dùng công thức V = a.b.c để tính.
3

Để tính sai số những đại lượng đo gián tiếp. Người ta dựa vào các định lí sau:
a) Định lí 1: Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu bằng tổng sai số của các số
hạng.







Ví dụ: Đo dung tích của một hình hộp :
Đo trực tiếp bề rộng a: a =
aa 

Đo trực tiếp bề dài b: b =
bb 

Đo trực tiếp chiều sâu c: c =
cc 

Tính giá trị trung bình của dung tích:
cbaV 

Tính sai số phép đo:

c
c
b
b
a
a
V
V 


XX 
( 5 )
Trong đó
X
là giá tri trung bình của phép đo và
X
là sai số của phép đo.
Chú ý: sai số không cộng hay trừ vào giá trị trung bình
a/ Giá trị trung bình được làm tròn đến độ nhạy của dụng cụ.
Ví dụ: Thước kẹp có độ nhạy δ = 0,05 mm thì giá trị trung bình được làm tròn
như sau:
57,6523mm → 57,65mm
b/ Qui tắc làm tròn như sau:
Chữ số giữ lại cuối cùng không đổi. Nếu chữ số đứng sau nó nhỏ hơn 5 và bỏ đi
Chữ số cuối cùng giữ laị tăng thêm một đơn vị. Nếu chữ số đứng sau lớn hơn 5 và
bỏ đi.
Nếu chữ số bỏ đi là số 5 thì chữ số giữ lại cuối cùng giữ nguyên, nếu là số chẵn.
Tăng thêm một đơn vị nếu là số lẻ
175,143 → 175,14 ; 67,257 → 67,26
72,235 → 72,24 ; 25,245 → 25,24
c/ Sai số chỉ viết tới hai con số có nghĩa và được làm tròn tăng
0,3415 → 0,35 ; 0,412 → 0,42
d/. Con số lẻ của giá trị trung bình
X
và sai số
X
phải bằng nhau
Viết sai Viết đúng
( 56,3 ± 0,45 ) → ( 56,30 ± 0,45 )
( 47,125 ± 0,15 ) → ( 47,12 ± 0,15 )

tương ứng. Vẽ điểm
(
i
x
,
i
y
) và các sai số của nó lên mặt phẳng đồ thị.
Với xác suất nào đó, giá trị thực sẽ nằm trong hình chữ nhật tâm là (
i
x
,
i
y
), các cạnh
2 ,2
ii
xy
(gọi là ô sai số). Có trường hợp
i
x
hoặc
i
y
quá nhỏ, hình chữ nhật thu về
một đoạn thẳng.
Sau khi vẽ các điểm thực nghiệm lên mặt phẳng tọa độ, vẽ đường cong trơn tru tốt
nhất ( đường thẳng hay đường cong, không phải là đường gấp khúc nối các điểm số liệu
thực hành) theo qui luật các điểm đó. Do sai số của phép đo có thể có một số điểm lệch ra
ngoài đồ thị.

2. Nghiệm lại định luật Newton II
3. Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng và định luật Newton III
II . NỘI DUNG LÍ THUYẾT THÍ NGHIỆM
1. Chất điểm
Chất điểm là vật có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách từ nó đến hệ qui chiếu O.
2. Động lượng của chất điểm
Vectơ động lượng
p

của chất điểm là đại lượng vật lý đo lượng chuyển động cơ của
chất điểm, được định nghĩa:

p m v


(1- 1 )
- m: là khối lượng quán tính của chất điểm
-
v

: là véc-tơ vận tốc của chất điểm
3. Định luật Newton I
Trong một hệ qui chiếu quán tính một chất điểm cô lập hay tổng hợp lực tác dụng lên
chất điểm bằng không:
- Nếu chất điểm đứng yên sẽ đứng yên mãi
- Nếu chất điểm chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều mãi
- Hay nói cách khác động lượng của chất điểm bảo toàn:
p mv const



  
(1- 3 ) m
1
m
R
c

P


T


T


(+)
(+)

(3)
Chiếu (3) lên chiều (+) ta được
P – T = ma
Suy ra:
T = P – ma = mg – ma (4)
So sánh (2) và (4) ta được
mg –ma = m
1
a
Hay: a (m
1
+ m) = mg
Vậy gia tốc a của vật (1)

1
()
mg
a
mm


(1-4)
Với g là gia tốc của trọng trường.
Trong bài thí nghiệm này chúng ta dùng biểu thức (1-4) để tính gia tốc a của vật 1
từ định luật Newton II.

5. Định luật Newton III
Trong một hệ qui chiếu quán tính nếu chất điểm (1) tác dụng lên chất điểm (2) một lực
2
F

(1-6)
Dễ dàng có thể chứng minh từ biểu thức (1- 5) có thể suy ra biểu thức (1-6) và
ngược lại từ biểu thức (1-6) có thể suy ra biểu thức (1- 5).
Như vậy định luật Newton III và định luật bảo toàn động lượng có cùng bản chất vật lý.
7. Định luật bảo toàn động lượng trong va chạm mềm
Nếu sau va chạm hai chất điểm dính vào nhau, thì va chạm giữa hai chất điểm được
gọi là va chạm mềm. Trong va chạm mềm tổng động lượng của hệ được bảo toàn.

●
m
2●
m
1
1
v


7

Trước va chạm chất điểm 2 đứng yên (động lượng của chất điểm 2 bằng không), chất
điểm 1 chuyển động với vận tốc
1
v



 
1 1 1 2
m v m m v



Chiếu lên phương chiều chuyển động của vật 1. Ta được:
m
1
v
1
= ( m
1
+ m
2
) v
Suy ra vận tốc v của hệ sau va chạm:

 
21
11
mm
vm
v


(1-7)
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta đo vận tốc v
1

o
là vận tốc tại thời điểm t = 0
Biểu thức (1-8) cho phép xác định vận tốc v của chất điểm tại từng thời điểm t.
Ta có phương trình chuyển động của chất điểm chuyển động thẳng thay đổi đều
x =
tvat
o

2
2
1
(1- 9 )
Biểu thức (1-9) cho phép xác định vị trí x của chất điểm tại từng thời điểm t.
●
m
1 +
m
2

v


●
O
M
●
x
v



vv
a
o
2
22


(1- 11)
Nếu vận tốc đầu v
o
= 0 thì

x
v
a
2
2

(1- 12)
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta đo vận tốc v trực tiếp từ thí nghiệm và dùng biểu thức
(1-12) tính gia tốc a trực tiếp từ thực nghiệm. Nếu kết quả đo gia tốc a từ thực nghiệm (1-12)
và tính từ định luật Newton II (1- 4) tương đương thì định luật Newton II được nghiệm đúng.
III. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Thành phần bộ thí nghiệm (Hình 2) bao gồm:

Hình 2
1. Băng đệm khí (H) có dạng một hộp rỗng dài 1,20 m, ở hai đầu có gắn hai tấm chắn
(S
1
) và (S

Bơm
nén khí
P
Vật 1
Vật 2
C
H
R
c

R
Đ
1
Đ
2
m
9

4. Vật 2 (ở bên trái) có khối lượng m
2
(kg), được cho tại bài thí nghiệm, trên vật 2 không
có gắn bản chắn sáng C
5. Vật 1 và Vật 2 có hình dạng chữ V úp, ở đầu mỗi vật đều được gắn bộ phận có vải gai
móc dính.
Khi đặt trên thanh đệm khí Vật 1 có vải gai móc dính hướng về bên trái. Còn bản
chắn sáng chữ U hướng về máy đo thời gian.
Khi đặt trên thanh đệm khí Vật 2 có vải gai móc dính hướng về bên phải
Lưu ý sử dụng:
- Sử dụng cẩn thận, không làm rơi.
- Không làm cong hay gãy bản chắn sáng C.

Institute of Engineering Physics – HUT ĐỒNG HỒ ĐO THỜI GIAN HIỆN SỐ
MC-964

RESET THỜI GIAN (S) 9.999 99.99

MODE THANG ĐO 0000
A+B
AB
T
B
A
10

Ô cửa TIME hay ô cửa Thời gian dùng hiển thị số đo thời gian gồm bốn số chỉ thị
bằng LED và một dấu chấm thập phân tự động dịch chuyển khi chọn thang đo.
Công tắc K (đối với máy MC - 963) hay công tắc ON-OFF (đối với máy MC - 964)
dùng đóng ngắt điện cung cấp cho đồng hồ đo thời gian. Lưu ý: công tắc ON-OFF của
máy MC – 964 nằm ở mặt sau của máy. SV yêu cầu giáo viên hướng dẫn vị trí công tắc

nhận khoảng thời gian t mà hai nhánh chữ U đi ngang qua nó.
Thời gian t này được hiện lên mặt dụng cụ điện tử Time ( s )
Vận tốc của vật đi qua đầu cảm biến được tính: v = s/t = 0,03/ t = …m/s
Biết được vận tốc ta có thể suy động lượng p = mv hay gia tốc a = v
2
/2x của vật.

11

IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Chú ý quan trọng: Thanh đệm khí đã được điều chỉnh cân bằng nằm ngang . SV
tuyệt đối không được dịch chuyển thanh đệm khí.
IV.1. PHẦN CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
1. SV đăng ký thí nghiệm tại bàn Giáo viên
2. SV đọc tài liệu và quan sát dụng cụ thí nghiệm 10 phút
3. SV ghi vào Bài báo cáo thí nghiệm các số liệu sau (đã cho sẵn tại Bài thí nghiệm) :
1. Gia tốc trọng trường: g = 9,78 m/s
2

2. Khối lượng quả trọng: m = …………… kg
3. Khối lượng vật 1: m
1
= ……………. kg
4. Khối lượng vật 2: m
2
= …………… kg
5. Khoảng cách giữa hai nhánh chữ U: s = 0,03 m
IV.2. PHẦN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM
IV.2.1 NGHIỆM LẠI ĐỊNH LUẬT NEWTON I
Chú ý: SV thực hành thí nghiệm theo qui trình thứ tự các bước sau:

vào bảng 1 của Bài báo cáo thí nghiệm
Bước 11: SV làm lại thí nghiệm từ bước 5 đến bước 10 hai lần nữa.
Bước 12: SV tắt máy bơm khí
Bước 13: SV ấn núm K để tắt hai dụng cụ đo thời gian
Bước 14: SV dùng công thức v = s/t = 0,03/t = …….m/s để tính vận tốc v
1
và v
2
của vật
tại vị trí Đ
1
và Đ
2
.
Bước 15: SV ghi kết quả của v
1
và v
2
vào bảng 1 của báo cáo thí nghiệm và hoàn thành
báo cáo thí nghiệm phần.
IV.2.2 NHIỆM LẠI ĐỊNH LUẬT NEWTON II
Chú ý: SV thực hành thí nghiệm theo qui trình thứ tự các bước sau :
Trước khi thực hành thí nghiệm SV phải đọc kỹ các bước thao tác thí nghiệm từ
bước 1 đến bước 15 sau:
12

Thí nghiệm gồm 18 bước theo trình tự sau:
Bước 1: Đặt vật 1 lên trên băng đệm khí. Lưu ý: Bản chắn sáng chữ U gắn trên vật 1
phải hướng về phía máy đo thời gian. Vật 2 để trên bàn thí nghiệm
Bước 2: Dùng tay phải dịch chuyển vật 1 tới vị trí, tại đó mép trái vật 1 trùng với vạch

2
và cổng cảm biến Đ
2
nhưng gần S
2
hơn
và không chạm vào sợi dây treo quả trọng.
Bước 12: Buông tay phải để thả vật 1 đang ở vị trí M, dưới tác dụng của quả trọng vật 1
chuyển động về phía đầu bên trái của băng đệm khí.
Bước 13: Khi vật 1 đi qua khỏi hoàn toàn cổng cảm biến Đ
2
thì dùng tay trái giữ vật 1 lại
trước khi vật va chạm vào tấm chắn S
2
.
Bước 14: Ghi thời gian
2
t
vào Bảng 2 của báo cáo thí nghiệm.
Bước 15: SV tắt máy đo thời gian và máy bơm khí
Bước 16: Lập lại thí nghiệm (từ bước 2 đến bước 14) thêm hai lần nữa.
13

Bước 17: Tháo sợi dây ra khỏi vật 1, rồi treo quả trọng lên đầu bên trái băng đệm khí như
ban đầu.
Bước 18: Tắt máy bơm khí và máy đo thời gian.
Bước 19: SV hoàn thành báo cáo thí nghiệm phần.
- SV dùng công thức v = s/t = 0,03/t = …… m/s tính vận tốc của vật 1 và ghi vào
bảng 2 của bài báo cáo thí nghiệm
- SV dùng công thức a = v

Đ
2
, sao cho đầu có vải móc dính gần Đ
2
hơn và hướng về bên phải, giữ vật
đứng yên tại vị trí này bằng tay trái.
Bước 3: Nhấn núm K hoặc núm ON-OFF của hai máy đo thời gian để máy hoạt động.
Bước 4: Kiểm tra xem con số trên ô cửa TIME hay ô cửa Thời gian đã ở trạng thái 0.000
chưa? Nếu chưa thì nhấn núm K
1
hay RESET.
Bước 5: Dùng tay phải ấn núm R trên máy bơm khí để mở máy bơm khí.
Bước 6: Đẩy vật 1 về bên trái (đẩy và buông ra không kéo rê vật 1). Khi vật 1 sắp va
chạm vào vật 2 thì thả nhẹ vật 2 ra sao cho vật 2 phải đứng yên trước khi bị va
chạm. Sau va chạm, hai vật dính vào nhau cùng chuyển động về bên trái.
Bước 7: Khi hệ hai vật đi qua khỏi hoàn toàn cổng cảm biến Đ
2
thì dùng tay giữ hệ lại
trước khi hệ va chạm vào tấm chắn S
2
.
Bước 8: Ghi giá trị của thời gian
1
t
và
2
t
vào Bảng 3 của báo cáo thí nghiệm.
Bước 9: Gỡ hai vật bị dính vào nhau ra và đặt lên trên bàn thí nghiệm.
14

15

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÝ

BÀI THÍ NGHIỆM 1 CƠ HỌC TRÊN ĐỆM KHÍ

Họ tên Sinh viên: …………………………. MSSV:…………………….
Khoa …………Lớp Chuyên ngành :………Lớp học phần:…………
Lớp thực hành:……………
Chữ ký của Giáo viên
………………………
………………………
……………………….

I . MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM ( SV ghi lại mục đích thí nghiệm theo giáo trình )
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
II. LÍ THUYẾT THÍ NGHIỆM ( SV trả lời các câu hỏi sau )
1. Hãy trình bày định luật Newton I
2. Hãy trình bày định luật Newton II
3. Hãy trình bày định luật Newton III
4. Hãy trình bày định luật bảo toàn động lượng
5. Viết công thức tính gia tốc a của vật trong chuyển động thẳng thay đổi đều: Biểu
thức (1-12)
6. Viết biểu thức (1-4) tính gia tốc của vật 1 theo định luật Newton II
7. Viết công thức tính vận tốc v của hệ sau va chạm mềm: Biểu thức (1-7)
8. Đệm khí có tác dụng gì?

2

Lần 1

Lần 2

Lần 3 2. Nhận xét: SV so sánh giá trị v
1
và v
2
và kết luận
……………………………………………………….
……………………………………………………….
C . Nghiệm lại định luật Newton II
1. Gia tốc a của vật được đo bằng thí nghiệm

16


a =
3
321
aaa 
= ………… m/s
2 2 . Gia tốc a của vật được tính theo lí thuyết định luật Newton II

 



1
mm
mg
a
……………………m/s
2 3.Nhận xét: SV so sánh gia a tốc của vật được đo bằng thực nghiệm và được tính
bằng lí thuyết theo Định luật Newton II và kết luận
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
D . Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng và định luật Newton III
1. Bảng 3

Lần 3
2. Nhận xét: SV so sánh giá trị vận tốc của hệ sau va chạm đo bằng thực nghiệm V =
s/t
2
và vận tốc của hệ tính bằng lí thuyết theo định luật bảo toàn động lượng
v = m
1
v
1
/ ( m
1
+ m
2
) và kết luận

1
và S
2
được gọi là mối hàn.

Nếu nhiệt độ của hai mối hàn khác nhau thì trong mạch sẽ xuất hiện một sức điện
động ε. Được gọi là sức điện động nhiệt điện. Hiện tượng trên do Seebeck phát hiện vào
năm 1821 và 2 kim loại khác nhau nối lại thành 1 mạch kín được gọi là cặp nhiệt điện.
Hiện tượng Seebeck có thể được giải thích như sau:
Ta xét 2 kim loại khác nhau C
1
và C

C
1

C
2
C
1
mV

T
1

T
2

T
1
> T
2
1
n
2
n
C
1

C
2

+

. Từ lý thuyết chứng minh được.
ε =
1
2
1
ln
n
n
e
kT
U 
( 1 )
Trong đó e là điện tích của electron và k = 1,38.10
-23
J/K là hằng số Boltzmann và
T là nhiệt độ tuyệt đối
Nếu 2 kim loại C
1
và C
2
nối thành một mạch kín.

). Hình 1

Hình 1

Trong bài thí nghiệm này từ số liệu thí nghiệm chúng ta vẽ đường thực nghiệm của ε
theo ( T
1
– T
2
). Nếu nó là đường thẳng tương đồng với đường lý thuyết. Chứng tỏ công
thức lý thuyết (2-1) phù hợp với thực nghiệm.
Cặp nhiệt điện được ứng dụng để chế tạo nhiệt kế điện tử …… +
+
_
_
T
1
T

Hình 2
1) Cặp nhiệt điện Cromen - Alumen
Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại (a) và (b) được hàn với nhau tại đầu (c), tạo thành
một cặp nhiệt điện C.
Có 2 cặp nhiệt điện: Cặp nhiệt điện C
A
bên trái được đặt trong cốc thủy tinh (4) và
cặp nhiệt điện C
B
bên phải được đặt trong bình đun (5)
Hai cặp nhiệt điện C
A
và

C
B
được nối với hai dây dẫn (1) và (2) tại hai giá đỡ (M
A
)
và (M
B

Milivoltmeter MC – 897A
0
“0”
R
f

1.5
15
150
RANGE
K
+
-
1
2
3
5
4
a
b
b
c
c