Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM
BỘ MÔN VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI

ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN:
CHIỀU DÀI, KHỐI LƯỢNG, THỜI GIAN

Giảng viên hướng dẫn:
Th.S Lê Văn Nhạn

Người thực hiện:
Sinh viên: Võ Minh Thành

Cần Thơ , ngày 01 tháng 04 năm 2012
i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM
BỘ MÔN VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN:
CHIỀU DÀI, KHỐI LƯỢNG, THỜI GIAN


Tác giả

Võ Minh Thành

i


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý

Mục lục
Mục lục .....................................................................................................
Mục lục hình..............................................................................................
Mục lục biểu bảng .....................................................................................

A. PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................... 1
1.1 Lý do chọn đề tài ........................................................................ 1
1.2 Tên đề tài .................................................................................... 1
1.3 Mục đích nghiên cứu đề tài ........................................................ 1
1.4 Giới hạn đề tài ............................................................................ 1
1.5 Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài ..................... 2
1.6 Các bước thực hiện đề tài ........................................................... 2

B.NỘI DUNG............................................................................... 3
Đo kích thước vật; sử dụng thước kẹp, panme, cầu kế... 3
1. Sử dụng thước kẹp................................................................ 3
1.1 Mục đích .................................................................... 3
1.2 Cơ sở lý thuyết........................................................... 3
1.3 Hướng dẫn các bước thực hành và kết quả đo .......... 6
2. Sử dụng panme ..................................................................... 9
2.1 Mục đích .................................................................... 9

6.2 Cơ sở lý thuyết........................................................... 38
6.3 Hướng dẫn các bước thực hành và kết quả đo .......... 41
6.4 Kết luận về đo lường thời gian .................................. 43

C. KẾT LUẬN ........................................................................... 44
PHỤ LỤC
Máy đếm thời gian Universal Counter ................... .45
Tài liệu tham khảo .......................................................


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý

Danh mục hình
Phần chiều dài -------------------------- ----------------------------------------------------------- 3
Hình 1.1 --------------------------------- thước kẹp----------------------------------------------- 3
Hình 1.2 và hình 1.3 ------------------- cách đọc giá trị trên thước kẹp---------------------- 5
Hình 1.4 --------------------------------- đo đường kính trong bằng thước kep -------------- 6
Hình 2.1 --------------------------------- Panme -------------------------------------------------10
Hình 2.2 --------------------------------- thước vòng của Panme ------------------------------10
Hình 3.1 --------------------------------- cầu kế --------------------------------------------------13
Hình 3.2a -------------------------------- cách đọc giá trị trên cầu kế -------------------------15
Hình 3.2b -------------------------------- cấu tạo bên trong của cầu kế -----------------------16
Hình 3.3a -------------------------------- biễu diễn cách đo bán kính mặt cầu lồi -----------17
Hình 3.3b -------------------------------- biễu diễn cách đo bán kính mặt cầu lồi -----------17
Hình 4.1 --------------------------------- cân kỹ thuật -------------------------------------------25
Hình 5.1 --------------------------------- mẫu chất khối lập phương --------------------------31
Hình 6.1 --------------------------------- bô thí nghiệm đếm thời gian Universal Counter 39
Hình 6.2 --------------------------------- phân tích lực tác dụng lên con lắc đơn -----------40
Hình 6.3 --------------------------------- máy đếm thời gian Universal Counter -----------42


Bảng 5.6 ------------- kết quả đo thể tích của mẫu Zn-------------------------------- 34
Bảng 5.7 ------------- kết quả đo thể tích của mẫu Al -------------------------------- 35
Bảng 5.8 ------------- kết quả đo thể tích của mẫu gỗ -------------------------------- 36
Bảng 5.9 ------------- kết quả đo thể tích của mẫu nhựa ----------------------------- 37
Bảng 5.10 ----------- tổng hợp kết quả đo khối lượng riêng ------------------------ 37
Bảng 6.1……………kết quả đo thời gian………………………………………42

iii


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý

NHẬN XÉT CỦA THẦY, CÔ
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

iv


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

NHẬN XÉT CỦA THẦY, CÔ
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

v


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý

NHẬN XÉT CỦA THẦY, CÔ

1.4 Giới hạn và điều kiện thực tế
Do những nguyên lý xây dựng và cấu tạo trên nên khi ta hiểu nguyên tắc cấu tạo của từng
dụng cụ kết hợp với các hướng dẫn cần thiết ta sẽ xác định được các đại lượng dễ dàng.

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
Theo tham khảo ý kiến của bộ môn vật lý, tôi được phòng thực tập cơ nhiệt giới thiệu bộ
thí nghiệm có tên: “ phép đo các hằng số cơ: chiều dài, khối lượng, thời gian” do hãng
PHYWE mới cung cấp nhưng chưa triển khai, để đáp ứng nhu cầu này đề tài sẽ trình bày
những thí nghiệm cơ bản nhất.
Trong đó tôi được tham khảo tài liệu được cung cấp từ công ty PHYWE, cùng những chỉ
dẫn của thầy hướng dẫn.
1.5 Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài
Tài liệu tiếng Anh và tiếng Việt được cung cấp từ công ty PHYWE.
Sưu tầm sách vở và các tranh ảnh, tài liệu liên quan đề tài.
Đề tài chủ yếu thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm.
1.6 Các bước thực hiện đề tài
Đề tài được thực hiện trong vòng 5 tháng (từ 01/04/2011 đến 15/10/2011) được chia theo
móc thời gian:
• Từ 01/04/2011 đến 01/05/2011 nhận đề tài và xác định nhiệm vụ trọng tâm của đài
tài, tìm hiểu các tài liệu có liên quan.
• Từ 01/05/2011 đến 01/06/2011 xác định các nội dung chính cần viết, tìm hiểu sơ
lược các tài tiệu có liên quan. Viết và trao đổi vối giáo viên hướng dẫn về đề cương
chi tiết.
• Từ 15/07/2011 đến 15/11/2011

A

18 19 20
0 1 2 3 4 5 6 7

L2

E
d

B
d
Hình 1.1

Thước kẹp có hai hàm A và B (Hình 1.1). Hàm A đứng yên gắn liền với thước
thường L1. Hàm B chuyển động dọc theo chiều dài của thước L1, gắn liền với một thước
nhỏ L2 gọi là du xích (thước chạy). Thước L1 chia đến mm và đánh số từng cm (1; 2;
3cm…). Khi hai hàm khít nhau, vạch 0 của L1 trùng với vạch 0 của du xích L2.
Khi hai hàm A và B cách nhau một khoảng d thì khoảng ấy bằng chiều dài từ điểm
0 của thước thường đến điểm 0 của du xích (Hình 1.1).
Muốn đo kích thước của một vật, ta đặt vật đó giữa hàm A và B và khẽ đẩy hàm B
sát vào vật. Lúc ấy ốc D được mở lỏng. Để đảm bảo hai hàm A và B kẹp chặt vật mà
không làm biến dạng vật, ta cho hàm B tiến khít đến vật một cách nhẹ nhàng và vặn ốc C

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 3



mm là đại lượng đặc trưng cho du xích.
b

Dựa vào giá trị của δ , ta phân loại các du xích:
- Du xích 0,02 mm tức có δ = 0,02 mm.
- Du xích 0,05 mm tức có δ = 0,05 mm.
- Du xích 0,1mm tức có δ = 0,1 mm.
Ví dụ: Ta dùng thước kẹp có du xích 0,1 mm. Cấu tạo du xích này như sau:
Trên thước thường L1 lấy một đoạn a = 10mm chia làm b = 10 khoảng. Mỗi khoảng
dài

a
= 1 mm. Trên du xích L2 lấy một đoạn dài (a-1) = 9mm chia làm b = 10 khoảng. Mỗi
b

khoảng dài

a −1
= 0,9 mm. Vậy mỗi khoảng của du xích ngắn hơn mỗi khoảng của thước
b

thường là:
δ = 1 mm - 0,9 mm = 0,1mm.

Nếu xét n khoảng của du xích và n khoảng của thước thường (mỗi khoảng dài 1mm)
thì n khoảng của du xích ngắn hơn:
Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 4

n: số thứ tự vạch trên du xích trùng với vạch bất kỳ trên thước thường.
Ví dụ: vạch thứ 8 trên du xích trùng với vạch bất kỳ trên thước thường.
⇒ d = 9 mm+8.0,1mm=9,8mm.

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 5


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
Tóm lại, cách đọc kết quả đo kích thước của vật khi sử dụng thước kẹp được phát
biểu như sau:
+ Phần nguyên (phần mm) đọc trên thước thường, vạch ở phía trái và gần vạch 0
của du xích nhất.
+ Phần thập phân đọc trên du xích, vạch trùng với một vạch bất kỳ trên thước
thường ( nδ ).
+ Kết quả của phép đo là tổng hai kết quả trên.
1.3. HƯỚNG DẪN CÁC BƯỚC THỰC HÀNH
1.3.1. Hiệu chỉnh số 0
Nếu hai hàm A và B khít nhau mà số 0 của du xích nằm ở phía bên phải số 0 của
thước thường thì kích thước của vật bằng kết quả đọc được trừ đi khoảng cách giữa hai số
0.
Nếu hai hàm A và B khít nhau, mà số 0 của du xích nằm ở phía bên trái số 0 của
thước thường thì kết quả đọc được phải cộng thêm khoảng cách giữa hai số 0 khi hai hàm
khít nhau.
1.3.2. Thực hành đo
Đo đường kính trong và đường kính ngoài của một hình trụ rỗng. Mỗi đường kính
đo 3 lần tại các vị trí khác nhau. Lập bảng:
Chú ý: Để đo đường kính trong của hình trụ, ta đặt thước kẹp như hình 1.4. Đường

Đường
kính ngoài
8,00
8,10
8,05
8,05
d2(mm)
Vậy:

Sai số

Kết quả

0,05
0,03

l = l ± ∆l =79,80 ± 0,05
d1= d1 ± ∆d tr =5,63 ± 0,03

d2= d 2 ± ∆d ng =8,05 ± 0,05
0,05

Chiều dài của ống thủy tinh 1: l = l ± ∆l =79,80 ± 0,05 (mm)
Đường kính trong:
d1= d1 ± ∆d tr =5,63 ± 0,05 (mm)

Đường kính ngoài: d2= d 2 ± ∆d ng =8,05 ± 0,05 (mm)
Bảng 1.2 Kết quả thí nghiệm đo ống thủy tinh 2

Chiều dài

5,75

5,70

5,70

5,72

0,03

Kết quả
l = l ± ∆l =80,03 ± 0,05
d1= d1 ± ∆d tr =5,72 ± 0,05

d2= d 2 ± ∆d ng =8,12 ± 0,05
8,10

8,15

8,10

8,12

0,03

Chiều dài của ống thủy tinh 2: l = l ± ∆l =80,03 ± 0,05 (mm)
Đường kính trong:
d1= d1 ± ∆d1 =5,72 ± 0,05 (mm)

Đường kính ngoài: d2= d 2 ± ∆d 2 =8,12 ± 0,05 (mm)


Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 7


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
kính ngoài
d2(mm)
Vậy:

Chiều dài của ống thủy tinh 3: l = l ± ∆l =79,98 ± 0,05 (mm)
Đường kính trong:
d1= d1 ± ∆d1 =5,63 ± 0,05 (mm)

Đường kính ngoài: d2= d 2 ± ∆d 2 =8,05 ± 0,05 (mm)
Bảng 1.4 Kết quả thí nghiệm đo ống thủy tinh 4

Chiều dài
l (mm)
Đường
kính trong
d1(mm)
Đường
kính ngoài
d2(mm)

Lần 1


l = l ± ∆l =79,92 ± 0,05
d1= d1 ± ∆d tr =5,67 ± 0,05

d2= d 2 ± ∆d ng =8,02 ± 0,05
8,05
Vậy:

8,00

8,00

8,02

0,02

Chiều dài của ống thủy tinh 4: l = l ± ∆l =79,92 ± 0,05 (mm)
Đường kính trong:
d1= d1 ± ∆d1 =5,67 ± 0,05 (mm)

Đường kính ngoài: d2= d 2 ± ∆d 2 =8,02 ± 0,05 (mm)
Bảng 1.5 Kết quả thí nghiệm đo ống thủy tinh 5

Chiều dài
l (mm)
Đường
kính trong
d1(mm)
Đường
kính ngoài
d2(mm)

0,05

Kết quả
l = l ± ∆l =79,80 ± 0,05
d1= d1 ± ∆d tr =5,67 ± 0,05

d2= d 2 ± ∆d ng =8,07 ± 0,05
8,05

Vậy:

8,10

8,05

8,07

0,03

Chiều dài của ống thủy tinh 5: l = l ± ∆l =79,80 ± 0,05 (mm)
Đường kính trong:
d1= d1 ± ∆d1 =5,65 ± 0,05 (mm)
Đường kính ngoài:

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

d2= d 2 ± ∆d 2 =8,07 ± 0,05 (mm)

Trang 8


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý

Hình 2.1

Muốn đo kích thước của một vật, ta đặt vật đó giữa hai thanh A và B. Lúc đầu ta
vặn hình trống D để di chuyển thanh B cho nhanh. Khi thanh B đã gần chạm vào vật, đề
đảm bảo hai thanh A và B kẹp chặt vật mà không làm biến dạng
D vật, ta không vặn hình
trống D nữa mà chuyển sang vặn hình trống E. Khi đã chặt, mặc dù hình trống E vẫn quay
nhưng thanh B không tiếp tục di chuyển nữa. Khi nghe thấy tiếng “cắc cắc” lúc đó không
vặn nữa.
Để sử dụng panme, ta phải nắm được nguyên tắc cấu tạo thước vòng panme.

Hình 2.2

2.2.2. Nguyên tắc cấu tạo thước vòng panme
Khi quay hình trống C một vòng thì thanh B di chuyển được một đoạn h mm gọi là
bước di chuyển của thanh B. Trên cổ trống C người ta kẻ một thước vòng L2 bằng cách

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 10


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
chia cổ trống thành q khoảng bằng nhau. Như vậy khi hình trống C quay được q khoảng
thì đầu thanh B di chuyển được một đoạn h mm. Do đó khi hình trống C quay được một
khoảng chia thì đầu thanh B di chuyển được một đoạn:

Để tính nδ , ta tìm trên thước vòng L2 vạch nào trùng hoàn toàn với đường kẻ dọc
của thước L1 (Hình 1.6). Giả sử vạch số 30 (n=30) của thước vòng L2 trùng với đường kẻ
dọc, nghĩa là để di chuyển được một đoạn nδ (kể từ vạch số 3,5 trên thước L1) hình trống
C đã quay 30 khoảng chia.
Vậy ta có: nδ = 30.0,01 = 0,3 mm.
Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 11


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
Nghĩa là: d = 3,5mm + 0,3mm=3,8 mm.
Cách đọc kết quả thước đo như sau:
+ Kết quả đọc trên thước dài L1 (tính theo mm) căn cứ vào vạch ở phía trái và gần
mép hình trống C nhất (có thể là vạch phía trên hoặc phía dưới đường kẻ dọc).
+ Kết quả đọc trên thước vòng L2 (tính theo 0,01mm) căn cứ vào vạch của thước
vòng trùng với đường kẻ dọc của thước dài L1.
+ Kết quả của phép đo là tổng hai kết quả trên.
2.3. HƯỚNG DẪN CÁC BƯỚC THỰC HÀNH
2.3.1. Hiệu chỉnh số 0
Nếu hai đầu thanh A và B khít nhau nhưng vạch số 0 trên thước vòng L2 chưa tới
đường kẻ dọc của thước dài L1 thì kết quả đọc được phải trừ đi số phần trăm mm tính từ
vạch số 0 trên thước vòng L2 đến đường kẻ dọc.
Nếu hai đầu thanh A và B khít nhau nhưng vạch số 0 trên thước vòng L2 đi qua
đường kẻ dọc của thước dài L1 thì kết quả đọc được phải cộng thêm số phần trăm mm tính
từ vạch số 0 trên thước vòng L2 đến đường kẻ dọc.
2.3.2. Thực hành đo
Đo đường kính ngoài d2 của các ống thủy tinh. Mỗi đường kính đo 3 lần:
Bảng 2.1: Kết quả thí nghiệm đo đường kính của các ống thủy tinh

8,02

8,03

0,01

8,03 ± 0,01

8,04

8,03

8,03

8,03

0,01

8,03 ± 0,01

7,98

8,00

8,01

8,00

0,02




Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
tinh 5

3. CẦU KẾ
3.1 MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG
Nắm được nguyên tắc cấu tạo thước vòng của cầu kế. Biết cách xác định chính xác độ
cong của bề mặt hình cầu, bán kính cong của chỏm cầu, bề dày của một vật dạng
tấm…với độ chính xác cao bằng những động tác nhẹ nhàng và chính xác.

M1

K

M2
V

D

Hình 3.1
3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.2.1 Mô tả dụng cụ và cách sử dụng
Cầu kế có một giá đỡ ba chân A, B và C tạo thành một tam giác đều. Các chân này
là các ốc vặn có ren được xiết chặt vào một trong bốn lổ ren của mỗi chân.
Tại tâm của tam giác đều này có một thanh trụ bằng kim loại có thể di động được để
xác định tâm của tam giác đều gọi là đầu tiếp xúc D, đầu tiếp xúc D này tự dịch chuyển
đồng thời khi ta thực hiện đo độ cong của mặt cầu.

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành

(mm ) là đại lượng đặc trưng cho cầu kế.
q

Trong bài thực hành ta dùng cầu kế có bước di chuyển h =1mm và số khoảng chia
q = 100 .

Vậy δ =

h 1(mm )
=
= 0,01(mm ) , nghĩa là cầu kế này cho phép ta đạt mức chính xác
q
100

0.01mm .

Trên mặt số đo lớn M1 có 100 khoảng chia đánh số 0, 10, 20…80, 90.
Khi mặt số đo lớn M1 quay được n khoảng chia tức n vạch thì đầu tiếp xúc D di chuyển
được một đoạn: n.δ = n.0,01mm .

Người thực hiện: SV Võ Minh Thành
Giảng viên HD: Th.S Lê Văn Nhạn

Trang 14


Luận văn tốt nghiệp Vật Lý
Cách đọc kết quả:
Như đã nói, khi ta đặt cầu kế lên vật cần đo, đầu tiếp xúc D chạm vật; khoảng cách
từ mặt phẳng tạo bởi ba chân giá đỡ đến đầu tiếp xúc D (là chiều cao hay bề dày của vật)