Thí nghiệm thực hành trường THPT môn Vật lí Tác giả: Nguyễn Trọng Sửu (Chủ biên) Chương trình Phát triển Giáo dục Trung học, 2011

7/27/2019 Thí nghiệm thực hành trường THPT môn Vật lí Tác giả: Nguyễn Trọng Sửu (Chủ biên) Chương trình Phát triển Giáo …

http://slidepdf.com/reader/full/thi-nghiem-thuc-hanh-truong-thpt-mon-vat-li-tac-gia-nguyen 1/130

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TÀI LIỆU

THÍ NGHIỆM THỰ C HÀNH TR ƯỜ NG THPT

MÔN VẬT LÍ(Lư u hành nội bộ)

HÀ NỘI, THÁNG 9 NĂM 2011



2

Chủ trì biên soạn tài liệu1. VỤ GIÁO DỤC TRUNG HỌC

2. CHƯƠ NG TRÌNH PHÁT TRIỂN GIÁO DỤC TRUNG HỌC

Nhóm tác giả biên soạn tài liệu

NGUYỄN TR ỌNG SỬ U (Chủ biên)

HỒ TUẤN HÙNG

NGUYỄN VĂN KHÁNH

TR ẦN MINH THI



3

LỜ I NÓI ĐẦU

Nhằm triển khai Đề án phát triển hệ thống tr ườ ng THPTchuyên giai đoạn 2010 - 2020, vớ i mục tiêu nâng cao chất lượ ngdạy học trong các tr ườ ng THPT chuyên và phát triển chuyên môncho giáo viên môn chuyên Vật lí, Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức

biên soạn tài liệu “Thí nghiệm thực hành tr ườ ng THPT môn Vậtlí”. Để đáp ứng yêu cầu đổi mớ i dạy học tăng cườ ng dạy thínghiệm thực hành và thi chọn học sinh giỏi vật lí THPT, Bộ Giáodục và Đào tạo đã mờ i các chuyên gia, giảng viên các tr ườ ng đạihọc tham gia biên soạn. Cấu trúc tài liệu gồm có:

Phần 1. Nhữ ng vấn đề chung

Phần 2. Một số bài thí nghiệm thự c hành môn Vật lí THPT

Mỗi bài thực hành đượ c biên soạn và hướ ng dẫn cho GV, HS mộtcách chi tiết, có phần câu hỏi mở r ộng để khai thác sâu hơ n kiếnthức, k ỹ năng và phát huy tính sáng tạo của HS THPT chuyên.

Phần 3. Tổ chứ c dạy học thí nghiệm thự c hành trong cáctrườ ng THPT chuyên

Mặc dù tài liệu đượ c viết r ất công phu, Tiểu ban thẩm định mônVật lí đọc góp ý và biên tậ p nội dung nhưng khó tránh khỏi còn cónhững sơ sót nhất định. Các tác giả mong nhận đượ c góp ý của quýthầy cô giáo và độc giả khi sử dụng tài liệu.

Trân tr ọng cám ơ n Tiểu ban thẩm định và bạn đọc.

CÁC TÁC GIẢ



4

Phần thứ nhất

NHỮ NG VẤN ĐỀ CHUNG

A. THÍ NGHIỆM THỰ C HÀNH TRONG TR ƯỜ NGTRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Vật lí là một khoa học thực nghiệm, học vật lí trong tr ườ ng phổ thông là họctậ p gắn liền vớ i thực tiễn thông qua các sự vật, hiện tượ ng vật lí trong thế giớ i tự nhiên để giúp HS hiểu biết các quy luật của nó và cùng chung sống vớ i thực tiễnđờ i sống xã hội.

Thí nghiệm thực hành (gọi tắt là thí nghiệm) Vật lí trong tr ườ ng Trung học phổ thông (THPT) là một trong những mục đích quan tr ọng giúp học sinh (HS)hình thành nên những nét nhân cách con ngườ i thông qua những k ĩ năng khoa họcvà các thao tác tư duy logic vật lí, đồng thờ i qua đó giúp HS hiểu sâu sắc hơ n cáckhái niệm, hiện tượ ng vật lí, giải thích đượ c các hiện tượ ng vật lí đơ n giản đangxảy ra trong thế giớ i tự nhiên và xung quang chúng ta.

Thí nghiệm Vật lí trong tr ườ ng THPT giúp HS củng cố và khắc sâu nhữngkiến thức, k ĩ năng thu đượ c từ thực tiễn và các bài giảng lí thuyết, gắn lí thuyết vớ ithực hành, học đi đôi vớ i hành, giúp HS tin tưở ng vào các chân líkhoa học.

Hơ n nữa, thí nghiệm Vật lí trong tr ườ ng THPT, giúp HS rèn luyện các k ĩ năng vận dụng sáng tạo, tự tin và đạt k ết quả cao khi làm các bài thi HSG quốc gia

và Olympic Vật lí.Vì vậy, coi tr ọng thí nghiệm Vật lí trong tr ườ ng THPT, đặc biệt là trong các

tr ườ ng THPT Chuyên là định hướ ng lâu dài và vững chắc cho mục tiêu đào tạonhân cách HS để hình thành các năng lực cho HS trong những năm tớ i và mai sau.

B. CHỨ C NĂNG CỦA THÍ NGHIỆM THỰ C HÀNHVÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚ I GIÁO VIÊN KHI DẠY HỌC

I. CHỨ C NĂNG CỦA THÍ NGHIỆM THỰ C HÀNH

Theo quan điểm lí luận nhận thức thì thí nghiệm có những chức năng cụ thể sau đây:

1. Thí nghiệm là phươ ng tiện thu nhận tri thứ c

Thí nghiệm là một phươ ng tiện quan tr ọng của hoạt động nhận thức của conngườ i, thông qua thí nghiệm con ngườ i đã thu nhận đượ c những tri thức khoa họccần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thựctiễn. Trong học tậ p thí nghiệm là phươ ng tiện của hoạt động nhận thức của họcsinh, nó giúp ngườ i học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cầnthiết.





6

Phần thứ hai

MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰ C HÀNH MÔN VẬT LÍ THPT

Bài thự c hành mở đầuTÍNH SAI SỐ VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU

I. Mục đích

- Rèn luyện k ỹ năng tính giá tr ị trung bình và sai số của đại lượ ng vật lí đượ c đo

tr ực tiế p.

- Vận dụng thành thạo các phươ ng pháp tính sai số của đại lượ ng đo gián tiế p.

- Từ bảng số liệu thực nghiệm, học sinh cần nắm vững phươ ng pháp xử lí số

liệu để tính giá tr ị trung bình và sai số của đại lượ ng đo gián tiế p.- Nắm vững và thành thạo quy tắc làm tròn số và viết k ết quả đo đại lượ ng vật lí.

II. Cơ sở lí thuyết

2.1. Định ngh ĩ a phép tính về sai số

Các khái niệm

a. Phép đo tr ực tiế p: Đo một đại lượ ng vật lí có ngh ĩ a là so sánh nó vớ i một

đại lượ ng cùng loại mà ta chọn làm đơ n vị

b. Phép đo gián tiế p: Tr ườ ng hợ p giá tr ị của đại lượ ng cần đo đượ c tính từ

giá tr ị của các phép đo tr ực tiế p khác thông qua biểu thức toán học, thì phép đo đó

là phép đo gián tiế p

Phân loại sai số

Khi đo một đại lượ ng vật lí, dù đo tr ực tiế p hay gián tiế p, bao giờ ta cũng

mắc phải sai số. Ngườ i ta chia thành hai loại sai số như sau:

a. Sai số hệ thố ng:

Sai số hệ thống xuất hiện do sai sót của dụng cụ đo hoặc do phươ ng pháp lí

thuyết chưa hoàn chỉnh, chưa tính đến các yếu tố ảnh hưở ng đến k ết quả đo. Sai số hệ thống thườ ng làm cho k ết quả đo lệch về một phía so vớ i giá tr ị thực của đại

lượ ng cần đo. Sai số hệ thống có thể loại tr ừ đượ c bằng cách kiểm tra, điều chỉnh

lại các dụng cụ đo, hoàn chỉnh phươ ng pháp lí thuyết đo, hoặc đưa vào các số hiệu

chỉnh.

b. Sai số ng ẫ u nhiên:

Sai số ngẫu nhiên sinh ra do nhiều nguyên nhân, ví dụ do hạn chế của giác

quan ngườ i làm thí nghiệm, do sự thay đổi ngẫu nhiên không lườ ng tr ướ c đượ c của



7

các yếu tố gây ảnh hưở ng đến k ết quả đo. Sai số ngẫu nhiên làm cho k ết quả đo

lệch về cả hai phía so vớ i giá tr ị thực của đại lượ ng cần đo. Sai số ngẫu nhiên

không thể loại tr ừ đượ c. Trong phép đo cần phải đánh giá sai số ngẫu nhiên.

2.2. Phươ ng pháp xác định sai số của phép đo trự c tiếp

a) Phươ ng pháp chung xác định giá tr ị trung bình và sai số ng ẫ u nhiên

Giả sử đại lượ ng cần đo A đượ c đo n lần. K ết quả đo lần lượ t là .,..., 21 n A A A

Đại lượ ngn

A

n

A A A A

n

i

i

n

∑==

+++= 121 ....

(1)

đượ c gọi là giá tr ị trung bình của đại lượ ng A trong n lần đo. Số lần đo càng lớ n,

giá tr ị trung bình A càng gần vớ i giá tr ị thực A. Các đại lượ ng:

nn A A A

A A A

A A A

−=Δ

−=Δ

−=Δ

.....................

22

11

đượ c gọi là sai số tuyệt đối trong mỗi lần đo riêng lẻ. Để đánh giá sai số của phép

đo đại lượ ng A, ngườ i ta dùng sai số toàn phươ ng trung bình. Theo lí thuyết xác

suất, sai số toàn phươ ng trung bình là:( )

( )11

2

−

Δ

=∑

=

nn

An

i

i

σ (2)

và k ết quả đo đại lượ ng A đượ c viết: σ ±= A A (3)

Như vậy, giá tr ị thực của đại lượ ng A vớ i một xác suất nhất định sẽ nằm

trong khoảng từ σ − A đến σ + A , ngh ĩ a là:

A - σ ≤≤ σ + A

Khoảng [( A -σ ),( σ + A )] gọi là khoảng tin cậy. Sai số toàn phươ ng trung

bình σ chỉ đượ c dùng vớ i các phép đo đòi hỏi độ chính xác cao và số lần đo n lớ n.

Nếu đo đại lượ ng A từ 5 đến 10 lần, thì ta dùng sai số tuyệt đối trung bình số học

AΔ (sai số ngẫu nhiên) đượ c định ngh ĩ a như sau:

Δ =( )

n

An

i

i∑=

Δ1 (4)

K ết quả đo lúc này đượ c viết dướ i dạng: A = ± AΔ (5)

Ngoài sai số tuyệt đối, ngườ i ta còn sử dụng sai số tỉ đối đượ c định ngh ĩ a như sau:



8

δ = 00100.

A

AΔ (6)

K ết quả đo đượ c viết như sau: 00δ ±= A A (7)

Như vậy, cách viết k ết quả phép đo tr ực tiế p như sau:

- Tính giá tr ị trung bình A theo công thức (1)

- Tính các sai số AΔ theo công thức (4) hoặc (6).

- K ết quả đo đượ c viết như (5) hoặc (7).

Ví dụ: Đo đườ ng kính viên bi 4 lần, ta có k ết quả sau:

mmd 75,81 = mmd 00,01 =Δ

mmd 76,82 = mmd 01,02 −=Δ

mmd 74,83 = mmd 01,03 =Δ

mmd 77,84 = mmd 02,04 −=Δ

Giá tr ị trung bình của đườ ng kính viên bi là:

d = mm75,84

77,874,876,875,8=

+++

Sai số tuyệt đối trung bình tính đượ c là

d Δ = mm01,04

02,001,001,000,0=

+++

K ết quả: mmd 01,075,8 ±=

b) Cách xác định sai số d ụng cụ

Mỗi dụng cụ có một độ chính xác nhất định. Nếu dùng dụng cụ này để đo một

đại lượ ng vật lí nào đó thì đươ ng nhiên sai số nhận đượ c không thể vượ t quá độ

chính xác của dụng cụ đó. Nói cách khác, sai số của phép đo không thể nhỏ hơ n

sai số dụng cụ.

Tuy nhiên cũng vì một lí do nào đó, phép đo chỉ đượ c tiến hành một lần hoặc độ

nhạy của dụng cụ đo không cao, k ết quả của các lần đo riêng lẻ trùng nhau. Trongtr ườ ng hợ p đó, ta phải dựa vào độ nhạy của dụng cụ để xác định sai số. Sai số AΔ

thườ ng đượ c lấy bằng nửa giá tr ị của độ chia nhỏ nhất của dụng cụ.

Khi đo các đại lượ ng điện bằng các dụng cụ chỉ thị kim, sai số đượ c xác định

theo cấ p chính xác của dụng cụ.

Ví d ụ: Vôn k ế có cấ p chính xác là 2. Nếu dùng thang đo 200V để đo hiệu điện thế

thì sai số mắc phải là V U 4200.2 00 ==Δ .



9

Nếu kim chỉ thị vị trí 150 V thì k ết quả đo sẽ là: V U 4150 ±=

Khi đo các đại lượ ng điện bằng các đồng hồ đo hiện số, cần phải lựa chọn thang

đo thích hợ p.

- Nếu các con số hiển thị trên mặt đồng hồ là ổn định (con số cuối cùng bên phải

không bị thay đổi) thì sai số của phép đo có thể lấy giá tr ị bằng tích của cấ p chính

xác và con số hiển thị.

Ví d ụ: đồng hồ hiện số có ghi cấ p sai số 1.0% rdg (kí hiệu quốc tế cho dụng cụ đo

hiện số), giá tr ị điện áp hiển thị trên mặt đồng hồ là: U = 218 V

thì có thể lấy sai số dụng cụ là:0

0ΔU = 1 .218 = 2,18 V

Làm tròn số ta có U = 218,0 ± 2,2 V

- Nếu các con số cuối cùng không hiển thị ổn định (nhảy số), thì sai số của phép

đo phải k ể thêm sai số ngẫu nhiên trong khi đo.

Ví d ụ: khi đọc giá tr ị hiển thị của điện áp bằng đồng hồ nêu trên, con số cuối

cùng không ổn định (nhảy số): 215 V, 216 V, 217 V, 218 V, 219 V (số hàng đơ n

vị không ổn định). Trong tr ườ ng hợ p này lấy giá tr ị trung bình U = 217 V. Sai số

phép đo cần phải k ể thêm sai số ngẫu nhiên trong quá trình đo ΔU = 2n V. Do

vậy:

U = 217,0 ± 2,2 ± 2 = 217,0 ± 4,2 V

Chú ý:

- Nhiề u loại đồng hồ hiện số có độ chính các cao, do đ ó sai số phép đ o chỉ cần

chú ý t ớ i thành phần sai số ng ẫ u nhiên.

- Tr ườ ng hợ p t ổ ng quát, sai số của phép đ o g ồm hai thành phần: sai số ng ẫ u

nhiên vớ i cách tính như trên và sai số hệ thố ng (do d ụng cụ đ o)

2.3. Phươ ng pháp xác định sai số gián tiếpa) Phươ ng pháp chung

Giả sử đại lượ ng cần đo A phụ thuộc vào các đại lượ ng x, y, z theo hàm số

),,( z y x f A = Trong đó x, y, z là các đại lượ ng đo tr ực tiế p và có giá tr ị

= x ± xΔ

y = y ± yΔ

z = z ± z Δ



10

Giá tr ị trung bình A đượ c xác định bằng cách thay thế các giá tr ị x, y, z vào

hàm trên, ngh ĩ a là A = f ( x , y , z ).

b) Cách xác định cụ thể Sai số AΔ đượ c tính bằng phươ ng pháp vi phân theo một trong hai cách sau:

Cách 1

Cách này sử dụng thuận tiện khi hàm ),,( z y x f là một tổng hay một hiệu

(không thể lấy logarit dễ dàng). Cách này gồm các bướ c sau:

a. Tính vi phân toàn phần của hàm ),,( x y x f A = , sau đó gộ p các số hạng có chứa vi

phân của cùng một biến số.

b. Lấy giá tr ị tuyệt đối của các biểu thức đứng tr ướ c dấu vi phân d và thay dấu vi

phân d bằng dấu Δ . Ta thu đượ c Δ .

c. Tính sai số tỉ đối (nếu cần).

Ví d ụ: Một vật ném xiên góc α có độ cao 20 2

1sin gt t vh −= α

Trong đó: smv /2,02,390 ±= 0130 ±=α

st 2,00,2 ±=

2/8,9 sm g =

Ta có: mh 6,192

2.8,92.30sin.2,39

20 =−=

dt t g dvt d vdt vdh ....sin.cos.sin 000 −++= α α α α

( ) 00.0 ..sin.cos..sin dvt d t vdt gt v α α α α ++−=

hΔ = gt-.sinv0 . +Δt .t.cos.v0 . +Δα t .sinα . 0vΔ

= m38,12,0.2.30sin

360

2.30cos.2.2,392,0.2.8.930sin.2,39 000 =++−

π

Sử dụng quy ướ c viết k ết quả ở IV ta có: mh 4,16,19 ±=

Cách 2

Sử dụng thuận tiện khi hàm ),,( z y x f là dạng tích, thươ ng, lũy thừa.... Cách

này cho phép tính sai số tỉ đối, gồm các bướ c:

a. Lấy logarit cơ số e của hàm ),,( z y x f A =

b. Tính vi phân toàn phần hàm ln A = ln ),,( z y x f , sau đó gộ p các số hạng có chưa

vi phân của cùng một biến số.



11

c. Lấy giá tr ị tuyệt đối của biểu thức đứng tr ướ c dấu vi phân d và chuyển dấu d

thành Δ ta có δ = A

AΔ

d. Tính AΔ = A . δ

Ví d ụ: Gia tốc tr ọng tr ườ ng đượ c xác định bằng biểu thức: g =2

24

T

l π

ở đây: mml 1500 ±= sT 05,045,1 ±=

g = 2/20,078,9 sm±

Khi đó: ln = ln ( 4 2π l ) – ln( 2T )

g

dg =l

l d 2

2

4)4(

π π -

2

2 )(T

T d ⇔ g

dg = +l

d 2

2

4)4(

π π

l

dl 2

2

44

π π -

T

dT 2

⇔ g

g Δ=

T

T

l

l Δ+

Δ2 ⇒ g Δ = ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ Δ+

Δ

T

T

l

l 2

Bài tập rèn luyện

Hãy tính công thức sai số tuyệt đối và sai số tươ ng đối của các đại lượ ng đo gián

tiế p sau:

2

2

0at t vS += vớ i

⎪⎩

⎪⎨

⎧

Δ±=

Δ±=

Δ±=

aaa

t t t

vvv 000

2

2mvmgh E += vớ i

constant

m m m

h h h

v v v

g

= ± Δ⎧⎪

= ± Δ⎪⎨

= ± Δ⎪⎪ =⎩

2.4. Cách viết k ết quả

a) Các chữ số có nghĩ aTất cả các chữ số từ trái sang phải, k ể từ số khác không đầu tiên đều là chữ

số có ngh ĩ a.

Ví dụ: 014030,0 có 5 chữ số có ngh ĩ a.

b) Quy t ắ c làm tròn số

- Nếu chữ số ở hàng bỏ đi có giá tr ị 5< thì chữ số bên trái nó vẫn giữ nguyên.

Ví dụ: 07,00731,0 →



12

- Nếu chữ số ở hàng bỏ đi có giá tr ị ≥ 5 thì chữ số bên trái nó tăng thêm một đơ n

vị .

Ví dụ: 84,283745,2 →

c) Cách viế t k ế t quả

- Sai số tuyệt đối AΔ và sai số trung bình đều đượ c làm tròn theo quy tắc trên

- Khi viết k ết quả, giá tr ị trung bình đượ c làm tròn đến chữ số cùng hàng vớ i chữ

số có ngh ĩ a của sai số tuyệt đối.

Ví dụ:

Không thể viết g m 0731,083745,2 ±=

mà phải viết g m 07,084,2 ±=

hoặc là ta tính %464,2464,2%100.84,2

07,0==⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ =δ

Ta có thể viết g m %)84,2.5,284,2( ±= . Nếu sai số lấy đến 1 chữ số có ngh ĩ a thì

(2,84 0,07)m g = ±

Chú ý r ằng khi viết k ết quả cuối cùng, sai số toàn phần sẽ bằng tổng sai số ngẫu

nhiên và sai số hệ thống: HT NN TP Δ+Δ=Δ

Ví dụ: Khi dùng thướ c k ẹ p để đo đườ ng kính một sợ i dây nhỏ, giả sử ta đo 5

lần, sai số ngẫu nhiên tính đượ c là mmd 05,0=Δ . Thướ c k ẹ p có độ chính

xác mm02,0=δ thì sai số toàn phần sẽ là mmTP 07,002,005,0 =+=Δ .

Nếu sai số ngẫu nhiên nhỏ hơ n sai số hệ thống thì ta bỏ qua sai số ngẫu nhiên

đó (vì không thể đo đượ c k ết quả chính xác hơ n cả cấ p chính xác của dụng cụ đo).

Trong tr ườ ng hợ p phép đo chỉ thực hiện một lần thì sai số toàn phần đượ c lấy

chính là sai số hệ thống (do dụng cụ đo).

2.5. Xử lí số liệu và biểu diễn k ết quả bằng đồ thị

Trong nhiều tr ườ ng hợ p k ết quả thí nghiệm đượ c biểu diễn bằng đồ thị là r ất

thuận lợ i, vì đồ thị có thể cho thấy sự phụ thuộc của một đại lượ ng y vào đại lượ ng

x nào đó. Phươ ng pháp đồ thị thuận tiện để lấy trung bình các k ết quả đo.

Giả sử bằng các phép đo tr ực tiế p, ta xác định đượ c các cặ p giá tr ị của x và y

như sau:

⎩⎨⎧

Δ±

Δ±

11

11

y y

x x

⎩⎨⎧

Δ±

Δ±

⎩⎨⎧

Δ±

Δ±

nn

nn

y y

x x

y y

x x

...................................

...................................

22

22



13

Muốn biểu diễn hàm )( x f y = bằng đồ thị, ta làm như sau:

a. Trên giấy k ẻ ô, ta dựng hệ tọa độ decac vuông góc. Trên tr ục hoành đặt các giá

tr ị x, trên tr ục tung đặt các giá tr ị y tươ ng ứng. Chọn tỉ lệ xích hợ p lí để đồ thị choán đủ trang giấy.

b. Dựng các dấu chữ thậ p hoặc các hình chữ nhật có tâm là các điểm ),( 111 y x A ,

),()......,( 222 nnn y x A y x A và có các cạnh tươ ng ứng là ( ) ( )nn y x y x ΔΔΔΔ 2,2,......2,2 11 . Dựng

đườ ng bao sai số chứa các hình chữ nhật hoặc các dấu chữ thậ p.

c. Đườ ng biểu diễn )( x f y = là một đườ ng

cong tr ơ n trong đườ ng bao sai số đượ c vẽ

sao cho nó đi qua hầu hết các hình chữ nhật và các điểm n A A A ......, 21 nằm trên hoặc

phân bố về hai phía của đườ ng cong (hình

1).

d. Nếu có điểm nào tách xa khỏi đườ ng

cong thì phải kiểm tra lại giá tr ị đó bằng

thực nghiệm. Nếu vẫn nhận đượ c giá tr ị cũ

thì phải đo thêm các điểm lân cận để phát hiện ra điểm kì dị

e. Dự đoán phươ ng trình đườ ng cong có thể là tuân theo phươ ng trình nào đó:

- Phươ ng trình đườ ng thẳng y = ax + b

- Phươ ng trình đườ ng bậc 2

- Phươ ng trình của một đa thức

- Dạng y = eax, y = a bx

- Dạng y = a/xn

- Dạng y = lnx.

Việc thiết lậ p phươ ng trình đườ ng cong đượ c thực hiện bằng cách xác định cáchệ số a, b, …n. Các hệ số này sẽ đượ c tính khi làm khớ p các phươ ng trình này vớ i

đườ ng cong thực nghiệm

Các phươ ng trình này có thể chuyển thành phươ ng trình đườ ng thẳng bằng

cách đổi biến thích hợ p (tuyến tính hóa)

+

+

+

++

+

y

yΔ

xΔ

x0

Hình 1. Dựng đồ thị



14

Chú ý: Ngoài hệ tr ục có tỉ lệ xích chia đều, ngườ i ta còn dùng hệ tr ục có một tr ục

chia đều, một tr ục khác có thang chia theo logarit để biểu diễn các hàm mũ, hàm

logarit (y = lnx; xa y = …).

III. Nội dung thự c hành

1. Tính sai số của đại lượ ng đo gián tiếp

Hãy tính sai số của các đại lượ ng đo gián tiế p sau:

a, RT

gh

e p p

μ −

= 0 vớ i 000 p p p Δ±=

T T T Δ±=

R g hhh ,, μ Δ±= là các hằng số

b,γ

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =

V

V p p 1

1 vớ i 111 p p p Δ±=

111 V V V Δ±=

V V V Δ±= γ là hằng số

c, ( )( ) 22212211 .1

t cct mcmcm

+−−+= θ θ α

vớ i mmm Δ±= 111 t t t Δ±=

111 mmm Δ±= 222 t t t Δ±= ; c1 là hằng số

222 mmm Δ±= θ θ θ Δ±= ; c2 là hằng số

2. Xử lí số liệu và tính toán đại lượ ng đo gián tiếp

Đặt vấ n đề

Để xác định lực hướ ng tâm, ngườ i ta bố trí thí nghiệm bằng việc sử dụng

một số dụng cụ như sau:

- 01 động cơ điện dùng nguồn điện 220 V xoay chiều.

- 01 máng nằm ngang nhẵn, đượ c gắn vuông góc vớ itr ục thẳng đứng (tr ục quay). Do tr ục quay đượ c liên k ết vớ i

động cơ nên máng nằm ngang có thể quay tròn xung quanh

tr ục thẳng đứng.

- 01 xe lăn trên máng, có khối lượ ng m đượ c nối vớ i

tr ục quay bằng môt sợ i dây mềm, nhẹ, không dãn. Khi

máng quay xung quanh tr ục thẳng đứng, xe lăn sẽ chuyển

động ra làm căng sợ i dây và cùng vớ i máng quay quanh tr ục

F r

m

r

H×nh 1



15

- 01 cổng quang học để đo vận tốc góc của máng.

- 01 giá đỡ có gắn lực k ế lò xo, một sợ i dây mềm và một ròng r ọc có khối

lượ ng nhỏ không đáng k ể.

- 01 hộ p gia tr ọng để gắn lên xe

- 01 cân chính các để xác định khối lượ ng xe và các gia tr ọng.

- 01 thướ c đo chiều dài có độ chia tớ i mm để đo khoảng cách của xe tớ i tr ục quay

Khi xe cùng máng quay xung quanh tr ục thẳng đứng, ta đo đượ c r, ω từ đó

tính đượ c lực hướ ng tâm:

r m F 2ω = trong đó các đại lượ ng m, r, ω là các đại lượ ng đo tr ực tiế p đượ c vớ i 5

lần đo như trong bảng thống kê sau:

Chú ý: Cổng quang là máy đếm tần số hoặc đo chu kì dùng tế bào quang

điện. Mỗi lần máng ngang đi qua cổng quang thì đượ c đếm một lần. Khi sử dụng

núm gạt trên cổng quang thì có thể chọn đượ c chế độ đếm thích hợ p để đo chu kì T

(xem cách sử dụng trong bài thí nghiệm 1 và bài thí nghiệm 7).

Bảng thố ng kê các đại l ượ ng đ o tr ự c tiế p

Lần

đo

m (g)

( Khố i l ượ ng xe

và gia tr ọng )

f (vg/s)

(t ần số đ o bằ ng

số vòng quay/s)

r (cm)

(khoảng cách

t ừ xe t ớ i tr ục)

F (N)

r m F 2ω =

1

2

3

4

5

199

201

198

200

199

2600

2604

2597

2596

2603

35,5

36,0

35,8

36,4

35,9

Yêu cầu:

a. Hãy tính giá tr ị trung bình và sai số của các đại lượ ng đo tr ực tiế p m, r, ω

trong 5 lần đo

b. Hãy thiết lậ p công thức tính giá tr ị trung bình và sai số của đại lượ ng đo

gián tiế p F (từ công thức xác định lực hướ ng tâm)

c. Hãy tính giá tr ị trung bình trong 5 lần đo và sai số trung bình của lực

hướ ng tâm. Yêu cầu dùng quy tắc làm tròn số trong các phép tính và k ết quả cuối

cùng của đại lượ ng F.



16

e. Hãy tính sai số tươ ng đối của đại lượ ng F

Câu hỏi mở r ộng

Dùng lực k ế để liên k ết xe vớ i tr ục quay, ngườ i ta có thể đo kiểm nghiệm

đượ c lực hướ ng tâm tác dụng lên xe lăn, khi máng quay đều. Hãy tìm hiểu k ĩ tính

năng của các dụng cụ trong bài để đưa ra cách bố trí lực k ế cho phép đọc đượ c độ

lớ n của lực hướ ng tâm trên lực k ế, mà sai số của phép đo nhỏ nhất. Hãy vẽ sơ đồ

bố trí thí nghiệm và giải thích

G ợ i ý: Tr ướ c khi làm bài toán này, nên tìm hiể u k ĩ các d ụng cụ đ ã cho, đặc

biệt công d ụng và cách sử d ụng cổ ng quang đượ c nêu trong bài thí nghiệm 1 và 7.

IV. Báo cáo thự c hành

THỰ C HÀNH TÍNH SAI SỐ VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆUHọ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................

Ngày làm thực hành:....................................................................................

Viết báo cáo theo các nội dung sau:

1. Mục đích

........…………………………………………………………………………

........…………………………………………………………………………

2. Tóm tắt lí thuyếta. Giá tr ị trung bình và sai số của đại lượ ng đo tr ực tiế p

.............................................................................................................................

b. Các phươ ng pháp tính giá tr ị trung bình và sai số của đại lượ ng đo gián

tiế p........................................................................................................................

c. Quy tắc làm tròn số liệu.

..............................................................................................................................

d. Cách tính sai số tươ ng đối..............................................................................................................................

3. Trình bày các nội dung

3.1. Bài toán tính sai số của đại l ượ ng đ o gián ti ế p:

Tính sai số của ba đại lượ ng đo gián tiế p

RT

gh

e p p

μ −

= 0 ,γ

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =

V

V p p 1

1 , ( )( ) 22212211 .1

t cct mcmcm

+−−+= θ θ α



17

Chú ý: Thực hiện theo cả 2 phươ ng pháp tính sai số của đại lượ ng đo gián tiế p.

Sau đó rút ra ưu, nhượ c điểm của 2 phươ ng pháp đó.

3.2. Bài toán x ử lí số li ệu và tính toán đại l ượ ng đ o gián ti ế p

Bảng thố ng kê các đại l ượ ng đ o tr ự c tiế p

Lần

đo

m (g)

(khố i l ượ ng xe

và gia tr ọng )

f (vg/s)

(t ần số đ o bằ ng

số vòng quay/s)

r (cm)

(khoảng cách

t ừ xe t ớ i tr ục)

F (N)

r m F 2ω =

1

2

3

4

5

199

201

198

200

199

2600

2604

2597

2596

2603

35,5

36,0

35,8

36,4

35,9

- Tính các giá tr ị trung bình và sai số của các đại lượ ng đo tr ực tiế p:

r m,,ω , r m ΔΔΔ ,, từ các số liệu trong bảng

Tính giá tr ị trung bình và sai số của lực hướ ng tâm F

+ Biểu thức giá tr ị trung bình:

L= F

+ Biểu thức sai số của đại lượ ng đo gián tiế p:

L=Δ F

Sai số tươ ng đối L=Δ

= F

F δ

Viết k ết quả L=Δ±= F F F

(chú ý quy tắc làm tròn số)

Nhận xét k ết quả..................................................................................................................................................................................................................................

4. Trả lờ i câu hỏi mở rộng

Dùng lực k ế để liên k ết xe vớ i tr ục quay, ngườ i ta có thể đo kiểm nghiệm đượ c

lực hướ ng tâm tác dụng lên xe lăn, khi máng quay đều............................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................



18

Bài thự c hành số 1

KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG VÀ XÁC ĐỊNH GIA TỐC R Ơ I TỰ DO

I. Mục đích- Đo thờ i gian r ơ i t của vật trên những quãng đườ ng s khác nhau.

- Vẽ và khảo sát đồ thị s ∼ t2, rút ra tính chất của chuyển động r ơ i tự do.

- Xác định gia tốc r ơ i tự do.


Theo định ngh ĩ a, sự r ơ i tự do là sự r ơ i chỉ dướ i tác dụng của tr ọng lực. Các

vật khác nhau khi r ơ i tự do sẽ r ơ i nhanh như nhau. Thực tế, các thí nghiệm về sự r ơ i đều đượ c tiến hành trong không khí nên chỉ gần đúng là r ơ i tự do.

Thả một vật (tr ụ thép, viên bi…) từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ r ơ i r ất

nhanh theo phươ ng thẳng đứng (phươ ng song song vớ i dây dọi). Trong tr ườ ng hợ pnày ảnh hưở ng của không khí không đáng k ể, vật chỉ chuyển động dướ i tác dụng

của tr ọng lực, nên có thể coi là vật r ơ i tự do.

Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, chuyển động thẳng nhanh dần đều

vớ i gia tốc a, thì quãng đườ ng s đi đượ c sau khoảng thờ i gian t (tính từ lúc vật bắt

đầu chuyển động) đượ c xác định bằng công thức:

2

2

1at s =

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa s và t 2 có dạng một đườ ng thẳng đi qua gốc

tọa độ và có hệ số góc:

2tan

a=α

III. Dụng cụ và lắp đặt

1. Dụng cụ

1. Giá đỡ thẳng đứng, có dây dọi ở mặt sau. Mặt bên của giá có k ẻ vạch dùng để

làm thướ c đo. Giá đượ c gắn trên đế 3 chân có vít điều chỉnh thăng bằng.

2. Nam châm điện đượ c gắn ở đầu trên của giá để giữ vật sắt non.

3. Hộ p công tắc, một đầu 5 chân đượ c nối vớ i ổ A của đồng hồ đo thờ i gian hiện

số và đầu kia đượ c nối vớ i nam châm điện.



19

4. Cổng quang điện, gắn trên giá và di chuyển đượ c. Mặt bên có cửa sổ trong

suốt để xác định vị trí của cổng trên thướ c của giá.

5. Đồng hồ đo thờ i gian hiện số.

6. Vật sắt non hình tr ụ.

7. Giá hứng vật r ơ i.

8. Ke vuông 3 chiều để đo vị trí của vật.

2. Lắp đặt

Sơ đồ lắ p đặt trình bày trên

hình 1.1.

Nam châm điện đượ c lắ ptrên đỉnh của giá thí nghiệm.

Nguồn điện cấ p cho nam châm

đượ c nối qua hộ p công tắc và

tiế p đến ổ A trên đồng hồ đo thờ igian.

Cổng quang điện E lắ p

phía dướ i và di chuyển đượ c (khidi chuyển cần nớ i lỏng ốc hãm

phía sau), dây điện của cổng

đượ c nối vớ i ổ B trên đồng hồ đo

thờ i gian.

Điều chỉnh chân đế, sao

cho quả dọi nằm đồng tâm và

chính giữa lỗ tròn phía sau giá.

- Bật công tắc nguồn đồng

hồ, nếu lắ p đúng thì nam châm

sẽ có từ tính. Lúc đó nếu đặt vật

khảo sát dướ i nam châm thì vật

sẽ bị hút dính chặt vào nam châm. Bấm công tắc, nam châm bị ngắt điện, vật đượ cnhả ra và r ơ i xuống.

Hình 1.1. Bộ thí nghiệm đo gia tốc r ơ i tự do



20

Đồng hồ phải đếm thờ i gian khi bấm công tắc cho vật r ơ i. Khi vật r ơ i đi qua

cổng quang đồng hồ phải ngừng đếm. Tuy nhiên đồng hồ có thể không ngừng đếm

trong các tr ườ ng hợ p sau:

+ Nếu công tắc kép không có hỗ tr ợ mạch sửa dạng xung bằng mạch điện tử,

thì thao tác bấm không nhanh (tức nhả tay ra muộn hơ n khi vật đã đi qua cổng

quang) sẽ làm đồng hồ chạy không ngừng.

+ Vật đi qua cổng quang nhưng không chắn đượ c tia sáng, có thể giá không

thẳng đứng hay nam châm bị lệch tâm.

+ Cổng quang bị sự cố, vớ i tr ườ ng hợ p này ta có thể kiểm tra bằng cách lấy

bàn tay chắn giữa cổng quang mà đồng hồ vẫn đếm thì nguyên nhân là do cổng

quang. Nếu đồng hồ ngừng đếm thì lí do có thể do vật không chắn đượ c chùmhồng ngoại.

Vật r ơ i theo phươ ng thẳng đứng, đúng vào giá hứng và cắm thẳng đứng vào

bột dẻo ở trong giá. Khi vật không r ơ i thẳng đứng, sai số sẽ tăng lên.

Vì vật r ơ i trong không khí nên phải chọn vị trí cổng quang thích hợ p để giảm

sai số.

IV. Tiến hành thí nghiệm

a. Xác định vị trí ban đầu của vật bằng thướ c ke 3 chiều. Để lựa chọn một

vạch thích hợ p nhất định, ta điều chỉnh vị trí của nam châm (nớ i lỏng tai hồng và

dịch chuyển).

b. Chọn quãng đườ ng khảo sát S1 (ví dụ 20 mm). Nhấn nút Reset trên đồng

hồ để đưa số chỉ về 0,000. Nhấn nút trên hộ p công tắc để vật r ơ i, nhả nhanh tay

tr ướ c khi vật r ơ i qua cổng E. Đọc thờ i gian của vật r ơ i trên đồng hồ và ghi vào

bảng số liệu 1.1. Lặ p lại thí nghiệm một số lần để xác định giá tr ị trung bình của

đại lượ ng đo và sai số của nó.

c. Tiế p tục chọn các quãng đườ ng S2, S3,… thực hiện thí nghiệm tươ ng tự

như trên và đọc thờ i gian tươ ng ứng, ghi vào bảng số liệu 1.1.

d. Sau khi tiến hành thí nghiệm xong, tắt công tắc điện của đồng hồ ở phía

sau (nút đỏ có ghi ON, OFF).

- Từ bảng số liệu tính toán giá tr ị của các đại lượ ng đặc tr ưng cho chuyển

động r ơ i tự do.



21

- Vẽ đồ thị tìm sự phụ thuộc s = s(t2) và v = v(t).

- Tìm các giá tr ị: g g g Δ±= và vvv Δ±= .

V. Một số điểm cần chú ý Nguyên lí của hệ thống khảo sát chuyển động r ơ i của một vật trong không

khí đượ c trình bày trên hình 1.2.

Khi khóa K mở (nhấn nút trên hộ p công tắc), đồng hồ đo thờ i gian bắt đầu

đếm. Thờ i điểm đó tươ ng ứng vớ i vật khảo sát bắt đầu r ơ i.

Nếu chùm hồng ngoại tại cổng E bị ngắt, thì đồng hồ ngừng đếm. Điều này

xảy ra khi vật hình tr ụ đi đến cổng E và bắt đầu chắn chùm hồng ngoại.

Như vậy, hệ thống trên hình 1.1 có thể xác định thờ i gian mà vật đi đượ cquãng đườ ng từ thờ i điểm bắt đầu r ơ i đến thờ i điểm cổng E bị chắn sáng.

Chuyển mạch trên đồng hồ MODE dùng để chọn kiểu làm việc cho đồng hồ.

Ở bài này ta dùng MODE A↔B (là kiểu bắt đầu đếm từ vị trí nối vớ i cổng A và

ngừng đếm tại vị trí nối vớ i cổng B). Nhấn RESET ở công tắc để đưa số chỉ của

đồng hồ về 0,000. Đặt núm chọn thang đo ở vị trí 9,999s.

1. Một số nguyên nhân gây sai số

Hình 1.2. Nguyên lí khảo sát chuyển động r ơ i tự do. A, B: các ổ cắm 5chân của đồng hồ đo thờ i gian; E: cổng quang điện; V: vật r ơ i tự do; N:nam châm điện; K: công tắc.

Đến A

Đến B

K

E

D1 D2

V

N



22

- Thờ i gian bấm công tắc khác nhau của các lần thí nghiệm dẫn đến sai số sẽ khác

nhau.

Trong thực hành, thờ i gian bấm công tắc không phải bằng không mà mấtmột khoảng nhất định.

Vớ i loại công tắc không có hỗ tr ợ của mạch điện tử, thì tính ngắt hay đóng

tức thờ i của công tắc phụ thuộc r ất nhiều vào cấu tạo của công tắc và cách bấm của

mỗi ngườ i. Để kiểm nghiệm điều đó, ta chỉ cần cắm chốt của công tắc vào cổng A

(hay B), chuyển mạch về MODE A (hay MODE B), sau đó bấm công tắc, thờ igian hiển thị trên đồng hồ là thờ i gian công tắc ngắt điện. Do không đạt đượ c tính

đóng ngắt tức thờ i nên ta cũng không đạt đượ c tính tức thờ i của xung đếm. Đó là

một trong các nguyên nhân sai số dụng cụ và ít nhiều có tính chủ quan (phụ thuộcvào k ỹ năng bấm công tắc của ngườ i thực hiện thí nghiệm).

- Tính không đồng thờ i của công tắc kép và nam châm.

Trong thí nghiệm này, chỉ dùng một cổng quang điện, do vậy công tắc là

dụng cụ tạo xung bắt đầu đếm, còn cổng quang tạo xung ngừng đếm. Thờ i điểm

bắt đầu đếm, cũng là thờ i điểm vật hình tr ụ r ờ i khỏi nam châm (nam châm đượ cngắt điện). Để thực hiện đồng thờ i hai nhiệm vụ đó, công tắc đượ c thiết k ế dạng

kép, ngh ĩ a là vớ i một thao tác bấm, công tắc phải vừa ngắt mạch nam châm ngayvừa đồng thờ i tạo ra xung đếm, hình 1.3. Hai sự kiện này phải đồng bộ thì k ết quả

thí nghiệm mớ i chính xác. Tức là khi ta ngắt điện nam châm bằng cách nhấn công

tắc thì vật phải đượ c nhả ra đồng thờ i vớ i việc đồng hồ bắt đầu đếm thờ i gian.

Muốn vật r ờ i khỏi nam châm thì nam châm phải bị mất từ tính ngay khi bị ngắt điện. Để nam châm giữ vật mất từ tính đồng thờ i vớ i việc ngắt điện thì lõi

nam châm điện và vật hình tr ụ phải làm bằng vật liệu từ mềm lí tưở ng. Nếu không

đạt đượ c việc nam châm nhả vật ngay lậ p tức thì có thể sẽ xảy ra tr ườ ng hợ p đồng

hồ đã đếm tr ướ c khi vật r ơ i.

Lối ra tạo xung đếm cho đồng hồ

Lối ra cấ p điện cho nam châm

Hình 1.3. Nguyên lí cấu tạo công tắc kép



23

Mặt khác, mặt tiế p xúc giữa vật và lõi nam châm phải đảm bảo sao cho khi

nhả vật thì khi r ơ i phươ ng tr ục chính của vật trùng vớ i phươ ng thẳng đứng.

N ế u các đ iề u kiện k ĩ thuật không đảm bảo đượ c các yêu cầu trên đ ây thì sẽ gây ra sai số đ áng k ể trong các phép đ o.

2. Biện pháp khắc phục

Thực hiện nhấn nút công tắc nhanh và gọn để đạt đượ c sự đồng bộ giữa thờ iđiểm đồng hồ bắt đầu đếm và thờ i điểm r ơ i của vật.

Đặt vật khảo sát phải chính tâm của lõi nam châm điện, để tránh vật bị r ơ inghiêng.

Cần lựa chọn loại công tắc có độ nhạy cao để giảm sai số phép đo.3. Cải tiến dụng cụ thí nghiệm

a. C ải tiế n công t ắ c kép

Chuyển công tắc kép thành công tắc đơ n, lúc này nguồn cấ p cho nam châm điện

và lối ra tạo xung mắc nối tiế p vớ i công tắc. Tuy nhiên, do có hiện tượ ng tự cảm,

dạng xung ra sẽ không vuông và cần có mạch điện tử để sửa dạng xung, hình 1.4.

b. C ải tiế n nam châm đ iện và vật khảo sát

Chế tạo đầu của lõi nam châm điện và đầu vật tiế p xúc vớ i lõi nam châm đều

có dạng cầu. Vớ i sự thay đổi này, tiế p xúc của hai bộ phận sẽ là tiế p xúc điểm và

phươ ng tr ọng lực luôn trùng vớ i đườ ng kính vật. Có thể thay vật hình tr ụ bằng

viên bi dạng cầu, hình 1.5. Khi đó, việc đặt viên bi vào nam châm không còn phải

lựa chọn điểm đặt một cách chính xác như tr ườ ng hợ p vật hình tr ụ.

Thực tế vớ i sự thay đổi này k ết quả cho thấy sai số đã giảm đi.

VI. Câu hỏi mở rộng

Hình 1.4. Nguyên lí cải tiến công tắc kép

Nam châm điện

Mạch sửadạng xung

Hình 1.5. Nguyên lí cải tiến nam châm



24

1. Vì sao chọn vật khảo sát là hình tr ụ sắt phẳng hai đầu? Lựa chọn này có mâu

thuẫn gì vớ i điều kiện bỏ qua sức cản của không khí?

2. K ể ra nguyên nhân gây sai số nếu vật là viên bi.3. Nếu có ba ngườ i chọn 3 phươ ng án thí nghiệm như sau:

- Ngườ i thứ nhất, lựa chọn các quãng đườ ng khảo sát ở phía trên của giá đỡ .

- Ngườ i thứ hai, lựa chọn các quãng đườ ng khảo sát ở phía giữa của giá đỡ .

- Ngườ i thứ ba, lựa chọn các quãng đườ ng khảo sát ở phía dướ i của giá đỡ .

Hãy nhận xét các k ết quả thực hiện của 3 ngườ i? K ết quả nào sẽ hợ p lí hơ nkhi dùng cùng một bộ dụng cụ và cùng môi tr ườ ng thí nghiệm.

4. Hãy nêu điều kiện lí tưở ng của nam châm và vật khảo sát để thu đượ c k ết quả

thí nghiệm là chính xác nhất?

5. Bài thí nghiệm có thể dùng MODE A (hoặc MODE B) để khảo sát đượ c không?

Nếu có thì cách tiến hành thế nào? K ết quả có chính xác không? Tại sao?

VII. Báo cáo thự c hành

THỰ C HÀNH KHẢO SÁT CHUYỂ N ĐỘ NG R ƠI TỰ DOVÀ XÁC ĐỊ NH GIA TỐC R ƠI TỰ DO

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:.................... Ngày làm thực hành:....................................................................................


1. Mục đích

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

2. Tóm tắt lí thuyếtChuyển động r ơ i tự do là chuyển động………………………..….……..…….

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………….

Các đặc điểm của chuyển động r ơ i tự do:

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….



25

Công thức tính gia tốc r ơ i tự do

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….3. K ết quả

a. Khảo sát chuyể n động r ơ i t ự do

Vị trí đầu của vật r ơ i: s0 =............. mm.

Bảng 1.1

Lần đo

s(mm)

Thờ i gian r ơ i t (s)

Lần 1 Lần 2 Lần 3 t S1

S2

S3

S4

…..

Nhận xét, rút ra k ết quả: s ~ t2.

b. Xác định gia t ố c r ơ i t ự do

Vị trí đầu của vật r ơ i: s0 =............. mm.

Bảng 1.2

Lần đo

s(m)

Thờ i gian r ơ i t (s) it 2it

2

2

i

ii

t

s g =

i

ii

t

s2v =

1 2 3 4 5S1 S2 S3 S4 S5 ……..

- Từ k ết quả thu đượ c, vẽ đồ thị: s = s(t2)



26

Nhận xét thấy đồ thị s = s(t2) có dạng một đườ ng……………......, như vậy chuyển

động của vật r ơ i tự do là chuyển động.............................………

- Gia tốc r ơ i tự do có thể xác định theo góc nghiêng α của đồ thị:

g = 2tanα =..................- Khi đã xác định đượ c chuyển động r ơ i tự do là một chuyển động nhanh dần đều,

ứng vớ i mỗi lần đo, ta có thể xác định các giá tr ị của g theo công thức

2

2

i

ii

t

s g =

và vận tốc của vật r ơ i tại cổng E theo công thức

i

ii

t

s2v =

Hãy tính các giá tr ị trên và ghi vào bảng 1. 2.

Vẽ đồ thị v = v(t) dựa trên các số liệu của bảng 1.2, để một lần nữa nghiệm lại tính

chất của chuyển động r ơ i tự do.

Đồ thị v = v(t) có dạng một đườ ng……., tức là vận tốc r ơ i tự do…….. theo thờ igian. Vậy chuyển động của vật r ơ i tự do là chuyển động..……………….

- Tính



27

........21 =

+++=

n

g g g g n

..............

....

....

22

11

=−=Δ

=−=Δ

g g g

g g g

........21 =

Δ++Δ+Δ=Δ

n

g g g g n

Gia tốc r ơ i tự do đo đượ c là: 2/...................... sm g g g ±=Δ±=

4. Trả lờ i các câu hỏi

Câu 1. Chọn vật khảo sát là hình tr ụ sắt phẳng hai đầu là vì………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

So vớ i điều kiện bỏ qua sức cản của không khí, lựa chọn này

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

Câu 2. Nếu vật là viên bi, nguyên nhân gây sai số là………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

Câu 3. Các nhận xét về các k ết quả thực hiện của 3 ngườ i.

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

Trong cùng mộ

tđ

iều ki

ện thí nghi

ệm, k

ết qu

ảhợ p lí h

ơ n là

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

Câu 4. Để thu đượ c k ết quả thí nghiệm là chính xác nhất, điều kiện lí tưở ng của

nam châm và vật khảo sát là

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….



28

Câu 5. Bài thí nghiệm …… ……dùng MODE A (hoặc MODE B) để khảo sát

Cách tiến hành là

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

K ết quả

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

Giải thích

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….



29


TỔNG HỢ P LỰ C

I. Mục đích: - Dùng qui tắc hình bình hành để tổng hợ p hai lực đồng qui, sau đó kiểm

nghiệm lại bằng thực nghiệm.

- Dùng qui tắc tổng hợ p hai lực song song cùng chiều để xác định lực tổng

hợ p, sau đó kiểm nghiệm lại bằng thực nghiệm.

- Rèn luyện k ĩ năng thực hành, giải các bài toán tổng hợ p nhiều lực đồng

quy và các lực song song cùng chiều


1.

T ổ ng hợ p hai l ự c đồng quyGiả sử hai lực đồng quy 1 F

r

và 2 F r

tác dụng lên một vật (hình 1a). Ta phải xác

định lực tổng hợ p của các lực thành phần 1 F r

và 2 F r

. Áp dụng quy tắc hình bình

hành để xác định lực tổng hợ p Rr

của hai lực đồng quy 1 F r

và 2 F r

.

- Muốn vậy, phải tr ượ t các lực 1 F r

và 2 F r

trên giá của chúng về điểm đồng quy.

Bằng quy tắc hình bình hành, dựng véc tơ 21 F F Rrr

+= (hình 1a,b)

Hình 1a: Hai l ự c đồng quy Hình 1b: Quy t ắ c hình bình hành

- K ết quả xác định lực tổng hợ p R trong hình 1b là cơ sở tiến hành thí nghiệm để

kiểm tra k ết quả thu đượ c ở trên2. T ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chi ều.

Cho hai lực 1 P r

và 2 P r

song song cùng chiều tác dụng lên thanh AB

- Hợ p của hai lực 1 P r

và 2 P r

song song cùng chiều tác dụng lên thanh AB là một

lực P r

song song cùng chiều vớ i hai lực đó. Lực P r

này có độ lớ n bằng tổng độ lớ n

1 F 2 F

1 F 2 F

00

21 F F Rrr

+=



30

hai lực P = P1 + P2. Giá của lực P r

nằm trong mặt phẳng chứa hai lực 1 P r

và 2 P r

,

chia khoảng cách giữa hai lực (chia trong) theo tỉ lệ:OA

OB

d

d

P

P ==

1

2

2

1 (hình 2)

Hình 2: S ơ đồ t ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chiề u- K ết quả tính toán độ lớ n và điểm đặt của lực F trên hình 2 là cơ sở để tiến hành

thí nghiệm tổng hợ p hai lực song song cùng chiều.

III. Dụng cụ thí nghiệm1. Dụng cụ thí nghi ệm t ổ ng hợ p hai l ự c đồng quy.

- Bảng sắt đượ c gắn lên giá có đế 3 chân.

- Thướ c đo góc, đượ c in trên tấm bìa màu tr ắngdày 0,15 đến 0,2mm, ép plastic, có kích thướ c200x200 mm. Độ chia nhỏ nhất 10.

- Thướ c đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất 1 mm

- Hai lực k ế ống 5N, hai vòng kim loại có đế

nam châm xuyến mạ k ẽm. Nhờ hai nam châm này,

ta có thể định vị hai lực k ế trên bảng sắt.

- Lò xo 5N có nam châm để gắn dính lên bảng

sắt.- Một dây chỉ bền và một dây cao su.

- Một đế nam châm để buộc dây cao su.

- Một viên phấn

2. Dụng cụ thí nghi ệm t ổ ng hợ p hai l ự c song

song cùng chi ều- Hai lò xo xoắn 5N, dài khoảng 60 mm.

- Ba dây cao su.

1 P

2 P

. P

d 1

d 2

a O A

B

Hình 3:

Tổng hợ p hai lực đồng quy



31

- Thanh treo qua nặng, bằng kim loại nhẹ, cứng, dài 400 mm, để treo các quả

nặng tổng cộng đến 10N mà không bị biến dạng. Trên thanh có gắn thướ c 400 mm

và 3 con tr ượ t có gắn móc treo, hai đầu có lỗ móc treo 2 lò xo 5N.

- Thanh định vị, bằng kim loại nhẹ, mỏng, dài 300 mm, sơ n màu đen, gắnđượ c lên bảng sắt.

- Cuộn dây treo, nhẹ, mềm và có màu tối.

- Hộ p các quả nặng có khối lượ ng bằng nhau 50g.

- Giá đỡ có tr ục Φ10 mm, cắm lên đế 3 chân và bảng sắt.

- Hai đế nam châm để buộc dây cao su.

- Thướ c đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất 1 mm.

- Một viên phấn

Hình 4: Tổng hợ p hai lực song song cùng chiều

IV. Các bướ c tiến hành thí nghiệm1. Thí nghi ệm t ổ ng hợ p hai l ự c đồng quy

Tìm hiểu k ĩ các dụng cụ để lắ p đặt, bố trí thí nghiệm

Bướ c 1. Tổng hợ p hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành

- Buộc một đầu của dây cao su vào đế nam châm, đầu kia của dây cao su đượ c thắt

vào giữa dây chỉ. Hai đầu dây chỉ đượ c buộc vào móc của hai lực k ế.

- Kéo hai lực k ế sao cho dây cao su song song mặt phẳng bảng tớ i vị trí A

- Dùng phấn đánh dấu lên bảng sắt: điểm A của đầu dây cao su, phươ ng của hai

lực 1 F r

và 2 F r

do hai lực k ế tác dụng vào dây. Ghi các số liệu của chỉ số các lực k ế

vào bảng số liệu.



32

- Dựng hình bình hành có cạnh là các lực 1 F r

và 2 F r

theo tỉ lệ xích chọn tr ướ c. Dựng

véc tơ 21 F F Rrr

+= bằng quy tắc hình bình hành. Đo chiều dài l của véc tơ R , tính

giá tr ị của R theo tỉ lệ xích đã chọn, ghi vào bảng số liệu 1. Bướ c 2. Kiể m nghiệm l ại véc t ơ R đ ã d ự ng đượ c ở trên

- Dùng một lực k ế để kéo dây cao su dãn song song vớ i mặt phẳng bảng cũng tớ i

đúng điểm A nói trên. Đọc giá tr ị R trên lực k ế và ghi vào bảng số liệu 1

- Thực hiện lặ p lại hai lần bướ c thí nghiệm này để nhận đượ c các giá tr ị R 2, R 3. Ghi

lại các giá tr ị R 2, R 3 tươ ng ứng vào bảng số liệu, tính giá tr ị trung bình R và sai số RΔ .

Bướ c 3. Tiến hành hai bướ c thí nghiệm trên ứng vớ i các cặ p lực mớ i 1 F r

và 2 F r

có phươ ng, chiều và độ lớ n khác.

- So sánh các k ết quả tổng hợ p lực Rr

thu đượ c bằng tính toán và bằng thí nghiệm

kiểm chứng, rút ra k ết luận.

2. Thí nghi ệm t ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chi ềuTìm hiểu k ĩ các dụng cụ để lắ p đặt, bố trí thí nghiệm

Bướ c 1. T ổ ng hợ p theo quy t ắ c hợ p hai l ự c song song cùng chiề u- Gắn hai nam châm lên bảng sắt, sau đó treo thanh kim loại lên hai đế nam châm

bằng hai dây cao su (hoặc bằng 2 lò xo).

- Chọn vị trí 2 móc treo quả nặng ở trên thướ c (vị trí A và B), các vị trí này có thể

lựa chọn bất kì bằng cách tr ượ t các miếng mica trong khe k ẹ p của thướ c. Tuy

nhiên nên chọn trùng vớ i các vạch chia của thướ c để tránh sai số khi đo.

- Treo các quả nặng vào hai lỗ móc của miếng mica. Vị trí treo các quả nặng là

điểm đặt A, B của các lực thành phần 1 P r

, 2 P r

tươ ng ứng.

- Đặt thướ c định vị có 2 nam châm phía dướ i vào bảng từ (hoặc căng dây cao su),

điều chỉnh cho thướ c định vị (hoặc dây cao su) và thướ c treo quả nặng song songvớ i nhau ( hoặc trùng khít nhau).

- Dùng phấn vẽ thanh và hai lực 1 P r

, 2 P r

lên bảng sắt. Áp dụng các công thức của

quy tắc hợ p lực song song cùng chiều để xác định độ lớ n và điểm đặt O (độ dài a

của đoạn OA) của hợ p lực P r

. Ghi các giá tr ị P, a vào bảng số liệu 2.

Bướ c 2. Kiể m nghiệm l ại độ l ớ n, phươ ng chiề u của véc t ơ P r

đ ã d ự ng đượ c ở trên



33

- Móc các quả nặng đã dùng ở trên vào một điểm nào đó trong khoảng AB sao

cho vị trí của thanh kim loại trùng vớ i vị tr ị ban đầu đã đượ c đánh dấu. Đo và ghi

vào bảng số liệu (bảng 2) giá tr ị độ dài a1 từ điểm treo các quả nặng tớ i A.

- Lặ p lại bướ c thí nghiệm này thêm hai lần, tìm a2 và a3 tươ ng ứng và ghi vào bảng số liệu 2.

- Tính các giá tr ị a và aΔ . So sánh k ết quả từ thực nghiệm vớ i k ết quả tính theo lí

thuyết

Bướ c 3. Tiến hành hai bướ c thí nghiệm trên trong tr ườ ng hợ p thay đổi số quả nặng

treo tại A và B và độ dài AB cũng thay đổi.

- So sánh các k ết quả hợ p lực P r

thu đượ c bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm

chứng, rút ra k ết luận.V. Các vấn đề cần chú ý1. Quá trình t ổ ng hợ p hai l ự c đồng quy.

Trong quá trình thí nghiệm tổng hợ p hai lực đồng quy, mức độ chính xác của k ết

quả thu đượ c phụ thuộc nhiều vào k ĩ năng thực hành. Cần chú ý các vấn đề sau:

- Khi dùng các lực k ế để kéo, nếu ống lực không thẳng đứng, lò xo trong ống có

thể chạm vào vỏ gây nên ma sat, làm giảm tr ị số của lực k ế

- Nếu phươ ng của hai lực k ế và dây cao su không song song vớ i mặt phẳng bảng

sắt, các lò xo trong lực k ế cũng chạm vào vỏ làm k ết quả thí nghiệm thiếu chínhxác

- Không thực hiện thí nghiệm trong tr ườ ng hợ p dùng lực kéo quá lớ n vượ t giớ ihạn đàn hồi của lò xo trong lực k ế (vượ t chỉ số lớ n nhất của lực k ế)

2. Quá trình t ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chi ều.

- Treo các quả nặng vào hai lỗ móc của miếng mica, nên chọn số quả nặng hai bên

không như nhau để độ nghiêng của thướ c bất kì.

- Độ chính xác của việc xác định điểm đặt của lực tổng hợ p (độ dài a) phụ thuộc

nhiều vào k ĩ năng dùng phấn để đánh dấu các điểm đặt của các lực và dựng các lựcthành phần trên bảng sắt

VI. Câu hỏi mở rộngGọi G là tr ọng tâm của vật r ắn có khối lượ ng m. Vật đượ c treo bằng một sợ i dây

mảnh chịu đượ c lực căng tối đa có giá tr ị Tmax. Ngườ i ta đồng thờ i tác dụng hai lực

1 F r

và 2 F r

lên vật làm dây treo bị đứt.



34

1. Hãy nêu lên các điều kiện của hai lực 1 F r

và 2 F r

để sau khi dây bị dứt, toàn bộ

vật chỉ chuyển động tịnh tiến cùng tr ọng tâm G, nhưng không bị quay, trong quá

trình chuyển động theo phươ ng thẳng đứng

2. Trong tr ườ ng hợ p hai lực 1 F r

và 2 F r

như thế nào thì vật vừa chuyển động tịnh

tiến vừa quay.

Hãy vận dụng kiến thức về tổng hợ p các lực đồng quy, hợ p các lực song song, và

mô men lực để giải thích.

VII. Báo cáo thự c hànhTHỰ C HÀNH TỔ NG HỢP LỰ C

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................

Ngày làm thực hành:....................................................................................Viết báo cáo theo các nội dung sau:

1. Mục đích……………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………..

2. Tóm tắt lí thuyếta. T ổ ng hợ p hai l ự c đồng quy

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

b. T ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chiề u.

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

3. K ết quả 3.1. Thí nghi ệm t ổ ng hợ p hai l ự c đồng quy.

Bảng 1: T ổ ng hợ p hai l ự c đồng quy

Thí

nghiệm F 1

(N) F 2

(N)

Tỉ lệ

xích

R

r

(từ hình vẽ) Rr

(từ thí nghiệm)

l

(mm)R (N) R 1 R 2 R 3 R RΔ R R R Δ±=

1

1 mm

ứng

vớ i … N

2 1 mm



35

ứng

vớ i … N

- Các tính toán R

RΔ R R R Δ±= (dùng quy tắc làm tròn số liệu)

- So sánh các k ết quả tổng hợ p lực Rr

thu đượ c bằng tính toán và bằng thí

nghiệm kiểm chứng.

- Rút ra k ết luận.

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................3.2. Thí nghi ệm t ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chi ều.

Bảng 2: T ổ ng hợ p hai l ự c song song cùng chiề u

Thí

nghiệm

P1

(N)

P2

(N)

P r

(tính toán từ hình vẽ )

P r

(từ thí nghiệm)

P (N)

Độ dài a của

đoạn OA

(mm)

P

(N)

Độ dài a của đoạn OA (mm)

a1 a2 a3 a aΔ aaa Δ±=

1

2

- Mô tả hình vẽ, dẫn ra công thức công thứcOA

OB

d

d

P

P ==

1

2

2

1 vớ i (OA = a)

- Tính a , aΔ

aaa Δ±= (dùng quy tắc làm tròn số liệu)

- So sánh các k ết quả hợ p lực P r

thu đượ c bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm

chứng, rút ra k ết luận.

....................................................................................................................................

4. Trả lờ i các câu hỏia. Câu 1...................................................................................................................

....................................................................................................................................

b. Câu 2..................................................................................................................

....................................................................................................................................



36


XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

I. Mục đích- Khảo sát hiện tượ ng căng bề mặt của chất lỏng.

- Đo hệ số căng bề mặt.


Mặt thoáng của chất lỏng luôn có các lực căng, theo phươ ng tiế p tuyến vớ imặt thoáng. Các lực căng này làm cho mặt

thoáng của chất lỏng có khuynh hướ ng co lại

đến diện tích nhỏ nhất. Chúng đượ c gọi làcác lực căng bề mặt (hay còn gọi là lực căng

mặt ngoài) của chất lỏng.

Có nhiều phươ ng pháp đo lực căng bề

mặt, ở đây ta dùng một vòng nhôm đượ c treo

dướ i một lực k ế nhạy (loại có độ chia nhỏ

nhất là 0,001 N).

Xét một vòng nhôm đang ngậ p một phần trong chất lỏng. Kéo vòng lên từ từ. Khi đáy vòng nhôm còn tiế p xúc vớ i bề

mặt chất lỏng thì sẽ có một màng chất lỏng bám quanh chu vi ngoài và chu vi

trong của vòng, hình 3.1. Màng chất lỏng này tạo ra một lực FC kéo vòng nhôm

vào trong lòng khối lỏng. Lực Fc tác dụng vào vòng có giá tr ị đúng bằng tổng lực

căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng

nhôm.

Do ta xem vòng bị chất lỏng dính ướ t hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi

mặt thoáng và có một màng chất lỏng bám giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lựccăng Fc có cùng phươ ng chiều vớ i tr ọng lực P của vòng. Giá tr ị lực F đo đượ c trên

lực k ế bằng tổng của hai lực này

F = FC + P (3.1)

Giá tr ị lực căng bề mặt tác dụng lên một đơ n vị dài của chu vi gọi là hệ số

căng bề mặt σ của chất lỏng. Gọi D là đườ ng kính ngoài và d là đườ ng kính trong

Hình 3.1. Mô hình vòng nhômđang đượ c nâng lên khỏi mặt nướ c

F

Vòn nhôm

dây treo

màng nướ c

f r

f r



37

của chiếc vòng, ta tính đượ c hệ số căng bề mặt của chất lỏng ở nhiệt độ nơ i làm thí

nghiệm.

)( d D

P F

+

−

= π σ

(3.2)


1. Dụng cụ thí nghiệm

a. Lực k ế ống 0,1N, có độ chia nhỏ nhất

0,001N, có vỏ nhựa trong suốt.

b. Vòng nhôm hình tr ụ Φ52 mm, cao 9

mm, dày 0,7 mm, khoan 6 lỗ cách đều vàcó dây treo.

c. Hai cốc nhựa Φ80 mm, có vòi ở gần

đáy, nối thông nhau b ằng một ống mềm

dài 0,5 m.

d. Giá đỡ Φ10 mm, đượ c gắn lên đế 3

chân. Dùng khớ p đa năng để nối vớ i giá

nằm ngang Φ8 mm.

e. Thướ c k ẹ p để đo đườ ng kính ngoài và

đườ ng kính trong của vòng nhôm. Độ chia

nhỏ nhất của thướ c k ẹ p, tùy loại, có thể đạt

tớ i 0,1 mm; 0,05 mm hoặc 0,02 mm.

2. Lắp đặt thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm đượ c trình bày trên hình 3.2.IV. Tiến hành thí nghiệm

1. Đo đườ ng kính ngoài và đườ ng kính trong của vòng

- Dùng thướ c k ẹ p đo 5 lần đườ ng kính ngoài D và đườ ng kính trong d của

vòng, ghi k ết quả vào bảng 3.1.

2. Đo lự c căng FC

Hình 3.2. Bộ dụng cụ đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng



38

a - Lau sạch vòng nhôm bằng giấy mềm, móc dây treo vào lực k ế. Treo lực

k ế lên giá nằm ngang.

b - Đặt hai cốc A, B có ống cao su nối thông vớ i nhau lên mặt bàn. Đổ chấtlỏng cần đo hệ số căng bề mặt (nướ c cất) vào hai cốc. Lượ ng nướ c cỡ 50% dung

tích của cốc.

c - Hạ hệ thống lực k ế, vòng nhôm vào trong cốc A, sao cho đáy của vòng

chạm đều vào mặt nướ c.

d - Hạ cốc B xuống, để nướ c trong A chảy dần sang cốc B. Quan sát vòng và

lực k ế. Ta thấy khi mực nướ c trong A hạ dần, vòng nhôm bị kéo theo xuống, làm

cho số chỉ trên lực k ế tăng dần. Giá tr ị F đo đượ c là số chỉ của lực k ế ngay tr ướ c

khi màng nướ c bám vào vòng nhôm bị đứt.

Lặ p lại các bướ c c và d thêm 4 lần nữa, ghi k ết quả vào bảng 3.2.

V. Các điểm cần chú ý

- Để giảm bớ t thờ i gian thực hiện, nên tiến hành đo thô lực căng bề mặt của

chất lỏng, bằng cách hạ đáy vòng nhôm nhúng xuống nướ c, sau đó nâng giá của

lực k ế lên cao từ từ và theo dõi giá tr ị lực k ế lúc màng chất lỏng bị đứt. Vớ i giá tr ị lực đó, ta điều chỉnh thô vị trí của giá để có giá tr ị lực thấ p hơ n một chút. Sau đó

mớ i điều chỉnh tinh mực nướ c hạ xuống bằng nguyên lí bình thông nhau (hạ r ất

chậm cốc đựng nướ c B) để đọc đượ c giá tr ị lớ n nhất của lực căng.

- Vì giá tr ị lực căng nhỏ, nên tránh tác động của các rung động xung quanh,

như va chạm vào giá, gió thổi…

- Giá tr ị của hệ số căng bề mặt của nướ c phụ thuộc nhiệt độ và độ tinh khiết

của nướ c. Khi nhiệt độ tăng thì σ giảm.

- Nếu đáy của chiếc vòng đượ c vát mỏng sao cho D ≈ d , thì tổng chu vi

ngoài+ chu vi trong xấ p xỉ 2π D. Như vậy chỉ cần đo đườ ng kính ngoài D.

- Khi đo đườ ng kính trong, cần chú ý lúc đầu không kéo căng thướ c để ta có

thể xoay nhẹ vòng nhôm. Sau đó vừa nớ i căng thướ c, vừa xoay vòng nhôm cho

đến khi không xoay đượ c, thì giá tr ị đo mớ i là đườ ng kính trong của vòng nhôm.

Nếu thực hiện không đúng k ĩ thuật thì giá tr ị đo đượ c có thể chỉ là của dây cung.

Một số kiến thứ c đọc thêm

1. Áp suất phân tử



39

Xét hai phân tử hoàn toàn giống nhau nhưng ở hai vị trí khác nhau: phân tử

A nằm trong lòng khối chất lỏng, phân tử B ở sát mặt thoáng (hình 3.3).

Phân tử A tác dụng lên các phân tử xung quanh lực hút, ngựơ c lại các phântử xung quanh cũng hút phân tử A vớ i lực tươ ng ứng về độ lớ n. Như đã biết, lực

hút tỉ lệ nghịch vớ i khoảng cách (f h= A/r n, n ≈ 7) cho nên giảm nhanh theo khoảng

cách. Giả sử tầm bán kính tác dụng của nó bằng R, thì tất cả những phân tử nằm

cách tâm phân tử A một đoạn bằng hoặc nhỏ hơ n R đều tác dụng một lực hút lên

phân tử A (và ngượ c lại). Nếu xem mật độ phân tử trung bình là như nhau ở khắ pmọi nơ i trong hệ thì tổng hợ p lực tác dụng lên phân tử A sẽ bằng không. Hình cầu

có bán kính R đượ c gọi là hình cầu tác d ụng phân t ử ,

bán kính R đượ c gọi là bán kính tác d ụng phân t ử . Phântử B nằm ở sát mặt thoáng chất lỏng. Tiế p giáp vớ i bề

mặt khối lỏng là khí (hoặc hơ i). Do mật độ phân tử chất

lỏng lớ n hơ n mật độ phân tử chất khí nên lực tổng hợ ptác dụng lên phân tủ B là một lực hút hướ ng vào trong

lòng khối chất lỏng.

Như vậy, mọi phân tử nằm sát bề mặt, cách bề

mặt một khoảng nhỏ hơ n R đều bị một lực hút hướ ng

vào lòng khối lỏng. Tổng hợ p tất cả các lực hút ấy sẽ gây ra một áp lực nén khối lỏng lại. Áp lực ấy tính trên

một đơ n vị diện tích đượ c gọi là áp suấ t phân t ử (Pi).

Áp suất này r ất lớ n. Ví dụ, áp suấ t phân t ử trong chấ t l ỏng l ớ n hơ n áp suấ t phân

t ử trong chấ t khí hàng triệu l ần.

2. Năng lượ ng bề mặt

Hãy xét các phân tử nằm ở lớ p bề mặt tiế p xúc giữa chất lỏng và chất khí

(bề mặt ấy đượ c gọi là mặt thoáng hay bề mặt chất lỏng). Tất cả những phân tử nằm ở lớ p bề mặt chất lỏng (như phân tử B) đều bị hút bở i một lực, lực ấy có khả

năng sinh công đưa phân tử từ bề mặt vào trong lòng khối chất lỏng. D ĩ nhiên khi

phân tử đi vào long khối chất lỏng thì diện tích bề mặt ngoài giảm. Ngượ c lại một

phân tử ở trong lòng chất lỏng muốn ra bề mặt phải tiêu thụ một công. Nếu quá

trình di chuyển ấy là đẳng nhiệt thì công dịch chuyển phân tử là công của ngoại

lực. Khi phân tử từ trong lòng chất lỏng đi ra bề mặt, làm cho diện tích bề mặt tăng

lên, công của ngoại lực biến thành thế năng của phân tử.

Hình 3.3. Mô hìnhtươ ng tác giữa các

phân tử chất lỏng.

A R

Bf



40

Như vậy, các phân tử ở bề mặt có một thế năng so vớ i các phân tử ở trong

lòng khối chất lỏng. Nói một cách tổng quát hơ n: Hiệu năng l ượ ng của t ấ t cả

nhữ ng phân t ử ở l ớ p bề mặt vớ i năng l ượ ng cũng của nhữ ng phân t ử ấ y nế u chúng

ở trong lòng khố i chấ t l ỏng đượ c g ọi là năng l ượ ng bề mặt chấ t l ỏng.

Năng lượ ng bề mặt có tính chất của thế năng, nó tỉ lệ vớ i diện tích bề mặt,

và có thể biểu diễn bở i:

U=αS (3.3)

U là năng lượ ng bề mặt; S là diện tích bề mặt; α là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào bản

chất phân tử chất lỏng, môi tr ườ ng tiế p xúc, nhiệt độ và độ tinh khiết của chất

lỏng, gọi là suấ t căng bề mặt .

Từ (3-1), ta có:

α = dU/dS (3.4)

Như vậy suất căng bề mặt α là năng lượ ng cần thiết để làm diện tích bề mặt

thay đổi một đơ n vị diện tích.

Tươ ng tự như nguyên lí cực tiểu thế năng trong cơ học, ở đây có nguyên lí

cực tiểu của năng lượ ng bề mặt: M ột khố i l ỏng luôn luôn có xu hướ ng tiế n đế ntr ạng thái có năng l ượ ng bề mặt nhỏ nhấ t. (Tức là có xu hướ ng tiến đến tr ạng thái

có diện tích bề mặt nhỏ nhất). Từ nguyên lí này, suy ra α luôn luôn có giá tr ị dươ ng.

Đơ n vị của α trong hệ SI là N/m.

Ở bề mặt các vật r ắn cũng có suất căng bề mặt, nhưng ở điều kiện bình

thườ ng, giá tr ị đó thườ ng r ất nhỏ, không đủ làm thay đổi hình dạng của vật r ắn.

3. Lự c căng bề mặt

Một khối chất lỏng luôn luôn có xu hướ ng tiến đến tr ạng thái có diện tích bề

mặt nhỏ nhất. Điều đó giống như tính chất của một màng căng (như màng cao su).

Chỗ khác nhau cơ bản giữa bề mặt chất lỏng và màng căng là diện tích bề mặt chất

lỏng tăng là do các phân tử từ trong lòng chất lỏng đi ra bề mặt, bề dày của bề mặt

không thay đổi, còn diện tích màng căng tăng lên là do các phân tử giãn ra, bề dày

của màng giảm.



41

Khi màng cao su bị căng ra, diện tích màng sẽ tăng. Sự tăng này là do ngoại

lực tác dụng vào màng gây ra. Thành phần ngoại lực gây ra sự tăng diện tích này

phải có phươ ng là phươ ng tiế p tuyến vớ i màng, có chiều ngượ c chiều vớ i lực co

lại của màng. Khi đạt đến tr ạng thái cân bằng thì độ lớ n của ngoại lực bằng độ lớ ncủa lực co lại của màng.

Tươ ng tự như vậy, trên bề mặt chất lỏng có lực căng, do tác dụng của lực

căng mà diện tích bề mặt chất lỏng co lại sao cho diện tích có giá tr ị nhỏ nhất. Nếu

có một ngoại lực làm tăng diện tích bề mặt chất lỏng thì lực căng bề mặt sẽ chống

lại. Từ đó, suy ra l ự c căng bề mặt chất lỏng có những đặc điểm sau (h. 3.4a):

a. Tiế p tuyến vớ i bề mặt khối chất lỏng tại nơ i đang xét.

b. Vuông góc vớ i đoạn cong nguyên tố Δl ở bề mặt, tại nơ i đó.

c. Độ lớ n của lực tỉ lệ vớ i giá tr ị của Δl : ΔF = αΔl

Để hiểu bản chất vật lí của lực căng bề mặt, ta xét lực tác dụng phân tử lên

các phân tử nằm ở bề mặt khối chất lỏng (như phân tử B, hình 3.4b và hình 3.4c).

Trên hình 3.3, lực f tác dụng lên phân tử B có phươ ng vuông góc vớ i mặt thoáng.

Lực này không làm phân tử dịch chuyển vào trong lòng khối chất lỏng vì các phân

tử khác chống lại sự dịch chuyển ấy. Trên hình 3.4 chỉ ra các lực tươ ng tác phân tử

f 1 và f 2 theo phươ ng song song vớ i mặt thoáng. Khi bề mặt khối chất lỏng ở tr ạngthái cân bằng thì phân tử B bị hai lực cân bằng tác dụng, tổng hợ p lực tác dụng lên

phân tử B bằng không, phân tử B chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng của mình. Nhưng nếu chúng ta làm mất một trong

hai lực phân tử tác dụng lên phân tử B thì do tác dụng của lực

còn lại phân tử B dịch chuyển (h.3.4c). Điều đó có ngh ĩ a r ằng

lực tươ ng tác phân tử và lực căng bề mặt có bản chất giống

nhau. Trong tr ườ ng hợ p (h.3.4b), lực căng bề mặt chưa thể hiện

Δl

ΔFB

f 2f 1

B f 1

Hình 3.4

a b c

b

dx

f ’

Hình 3.5



42

ra, còn trong tr ườ ng hợ p (h.3.4c) lực căng bề mặt đã thể hiện ra.

Có thể làm rõ hơ n khái niệm lực căng bề mặt bằng một thí nghiệm đơ n giản

(h.3.5).Dùng một khung cứng, trên đó có một thanh linh động b tr ượ t dễ dàng trên

khung. Nhúng khung vào nướ c xà phòng, r ồi lấy ra. Trên khung có một màng xà

phòng bao lấy thanh b.

Để màng khỏi co lại, cần phải tác dụng một lực f’ lên thanh b. Khi ở tr ạng

thái cân bằng thì độ lớ n của lực f’ bằng độ lớ n của lực căng bề mặt f. Lực căng bề

mặt f tiế p tuyến vớ i bề mặt màng xà phòng, vuông góc vớ i thanh b (vì lực căng bề

mặt f chống lại sự tăng diện tích bề mặt của màng xà phòng). Lưu ý r ằng lực căng

tác dụng lên cả hai bề mặt bọc thanh b. Dịch chuyển thanh b một đoạn dx, diệntích bề mặt màng xà phòng tăng một lượ ng là: dS = 2ldx. Công thực hiện bở i lực f’

trong dịch chuyển dx là: dA = f’dx. Công này làm tăng diện tích bề mặt lên thêm

dS, tức là làm tăng năng lượ ng bề mặt thêm một lượ ng có giá tr ị αdS = 2αldx. Do

đó, ta có: f = f’= 2αl.


1. Khi để chìm cả vòng nhôm trong chất lỏng r ồi hạ dần mức chất lỏng trong

bình A thì số chỉ lực k ế sẽ lớ n hơ n hay nhỏ hơ n so vớ i khi để vòng nhôm chìm một phần sát đáy của nó trong chất lỏng r ồi hạ dần mức chất lỏng trong bình A? Giải

thích nguyên nhân.

2. Cần lưu ý điều gì trong quá trình hạ đáy vòng nhôm ngậ p vào chất lỏng?

3. Tại sao áp suất phân tử trong chất lỏng lớ n hơ n áp suất phân tử trong chất

khí hàng triệu lần mà khi nhúng tay vào một chậu nướ c ta không cảm nhận đượ cáp suất này?


THỰ C HÀNH XÁC ĐỊ NH HỆ SỐ CĂ NG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎ NG

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................



1. Mục đích

………………………………………………………………………………….



43

2. Tóm tắt lí thuyết

Thế nào là lực căng bề mặt?

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

Tóm tắt cách đo lực căng bề mặt trong bài thực hành này

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

3. K ết quả

a. Đườ ng kính ngoài và đườ ng kính trong của vòng nhômBảng 3.1. Độ chia nhỏ nhất của thướ c k ẹ p là:……..

Lần đo D(mm) ΔD(mm) d(mm) Δd(mm)12345

Giá tr ị trung bìnhb. Đo lự c căng bề mặt

Bảng 3.2. Độ chia nhỏ nhất của lực k ế là:……………..

Lần đo P(N) F(N) FC=F-P (N) ΔFC(N)1234

5Giá tr ị trung bình

- Tính giá tr ị trung bình, sai số tuyệt đối và sai số tuyệt đối trung bình của các lực

P, F, đườ ng kính D, d và ghi vào bảng 3. 1 và bảng 3. 2.

- Tính giá tr ị trung bình của hệ số căng bề mặt của nướ c:

..........)(

=+

=d D

F C

π σ



44

- Tính sai số tỉ đối của phép đo:

...............=+

Δ+Δ+

Δ+

Δ=

Δ=

d D

d D

F

F

C

C

π

π

σ

σ δσ

Trong công thức này

F F F C C ′Δ+Δ=Δ 2

F ′Δ là sai số dụng cụ của lực k ế, lấy bằng một nửa độ chia nhỏ nhất của lực k ế

d d d D D D ′Δ+Δ=Δ′Δ+Δ=Δ ;

(∆D / và ∆d/ là sai số dụng cụ của thướ c k ẹ p, lấy bằng một độ chia nhỏ nhất của

thướ c k ẹ p).

- Tính sai số tuyệt đối của phép đo: Δ σ = σ δ σ =. .............

- Viết k ết quả của phép đo:

σ = σ +Δσ =........................

Chú ý: Giá tr ị của σ phụ thuộc nhiệt độ và độ tinh khiết của nướ c. Vớ i nướ c cất ở

200C, ngườ i ta đo đượ c σ = 73,0. 10-3 N/m.


Câu 1. Khi để cả vòng nhôm chìm trong chất lỏng r ồi hạ dần mức chất lỏng trong

bình A thì số chỉ lực k ế sẽ ……………………………so vớ i khi chỉ để đáy vòng

nhôm ngậ p trong chất lỏng r ồi hạ dần mức chất lỏng trong bình A. Nguyên nhân

của điều đó là

………………………………………………………………………………….

Câu 2. Trong quá trình hạ đáy vòng nhôm ngậ p vào chất lỏng cần lưu ý

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

Câu 3. Mặc dù áp suất phân tử trong chất lỏng lớ n hơ n áp suất phân tử trong chất

khí hàng triệu lần song khi nhúng tay vào một chậu nướ c ta không cảm nhận đượ cáp suất này là vì

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….



45


XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TR Ở TRONG CỦA MỘT PINĐIỆN HÓA

I. Mục đích thí nghiệm

- Áp dụng định luật Ôm vớ i toàn mạch để xác định suất điện động và điện tr ở trong của một pin điện hóa.

- Sử dụng đồng hồ đo hiện số để xác định các thông số của mạch điện.

- Hiểu hơ n về tính chất hoạt động của một pin điện hóa.


Để xác định suất điện động và điện tr ở trong của pin, cần áp dụng định luật

Ôm cho toàn mạch.Sơ đồ thực hành:

Khi mạch điện hở thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện bằng suấtđiện động của nguồn. Tuy nhiên khi dùng vôn k ế đo 2 cực của nguồn điện thì thựctế đã có dòng điện trong mạch đo của đồng hồ, tức là đã tạo nên mạch kín. Nhưngdòng điện trong tr ườ ng hợ p này là r ất nhỏ, nếu điện tr ở nội của vôn k ế r ất lớ n.

Theo mức độ chính xác có thể xem U ≈ E. Lúc đó r = I

U E − , khó xác định vì E –

U ≈ 0 và I ≈ 0.

Để phép đo chính xác hơ n và xác định đượ c giá tr ị của sai số, ta có thể vậndụng định luật ôm cho toàn mạch để xác định E và r. Có thể có các phươ ng ánthực hiện sau:

a) Phươ ng án 1:

Thực hiện đo các giá tr ị U và I tươ ng ứng khi thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức U = f(I).

Áp dụng phươ ng pháp xử lí k ết quả đo đượ c bằng đồ thị, ta vẽ đượ c đườ ng biểu diễn. (Ở đây dự đoán là một đườ ng thẳng có dạng y=ax+b). Đườ ng thẳng này

V

A

E, r

K

R 0

R



46

sẽ cắt tr ục tung tại U0 và cắt tr ục hoành tại Im. Xác định giá tr ị của U0 và Im trêncác tr ục. Đồ thị vẽ đượ c có dạng như hình sau:

Theo phươ ng trình đồ thị, dựa vào công thức của định luật Ôm cho toànmạch ta có:

U = E – I(R 0 + r)

Khi I = 0Æ U0 = E

Khi U0 = 0Æ r R

E I m

+=

0

Từ đó ta tính ra đượ c E vàm

m

I

R I E r 0−

=

b) Phươ ng án 2:

Có thể sử dụng công thức định luật Ôm:r R R R

E I

A+++

=

0

Và viết dướ i dạng: r R R R E I

A +++= 0(11 )

Hay )bx(E

1y += vớ i y = 1/I; b = R 0 + R A + r; x = R

Như vậy, căn cứ vào các giá tr ị của R x và I đo đượ c ta suy ra giá tr ị của x vày để vẽ đồ thị. Áp dụng phươ ng pháp xử lí k ết quả đo đượ c bằng đồ thị, ta vẽ đượ cđườ ng biểu diễn. Ở đây dự đoán là một đườ ng thẳng có dạng y=ax+b (Xem hình

vẽ).

Sau đó kéo dài đườ ng thẳng của đồ thị cắt tr ục tung tại y0 và tr ục hoành tại

x0. Xác định toạ độ y0 và x0, đưa vào điều kiện của phươ ng trình y = f(x), ta có:

U

I

U0

I

x

0

xm



47

y = 0Æ x = xm = b

x = 0Æ y = y0 = b/E

Như vậy ta có thể xác định E và r.Một số kiến thứ c đọc thêm

Đặc đ i ể m của pin đ i ện hóa:

Một loại pin r ất thông dụng là pin Lơ clăngsê (Leclanché), có cực âm là k ẽm,cực dươ nglà một thanh than bao bọc xung quanh bằng một hỗn hợ p đã nén chặngồm mangan điôxit MnO2 và graphit để tăng độ dẫn điện, dung dịch điện phân làdung dịch amôn clorua (NH4Cl). Suất điện động của pin khoảng 1,5V. Manganđiôxit là một chất ôxi hoá mạnh có tác dụng khử (hấ p thụ) khí hiđrô hiện ra ở cựckhi pin hoạt động (khí này làm giảm nhanh hiệu điện thế giữa hai cực). Để tiện

dùng ngườ i ta chế tạo pin Lơ clăngsê dướ i dạng pin khô. Khi đó dung dịch NH4Clđượ c tr ộn trong một thứ hồ đặc r ồi đóng vào trong một vỏ pin bằng k ẽm, vỏ pinnày là cực âm.

- Pin điện hóa có điện tr ở trong, kí hiệu là r. Giá tr ị của r khi pin mớ i khánhỏ, khoảng 1 đến 2 ôm, nhưng tăng dần khi pin cũ (lên hàng chục ôm) do vậy nólàm giảm dòng điện cung cấ p cho tải.

- Khi sử dụng, nếu dòng điện thay đổi thì quá trình điện hóa xảy ra ở trong pin sẽ làm cho giá tr ị điện tr ở trong thay đổi, vì vậy để có thể coi r là hằng số, thìcần thay đổi dòng điện trong phạm vi không chênh lệch quá.

Hiệu điện thế trung bình: Đây là thông số quan tr ọng thườ ng đượ c ghi trên pin. Một viên pin ghi hiệu điện thế là 3.7V, có ngh ĩ a là từ lúc đầy pin đến lúc hết pin, hiệu điện thế trung bình của pin là 3.7V. Khi pin đầy thì hiệu điện thế có thể lên đến 4.2V, khi pin yếu thì chỉ còn dướ i 3V. Tươ ng tự vớ i pin niken như pin AA,

pin C, D v.v... Trên pin ghi là 1.5V, có ngh ĩ a là trung bình của pin từ lúc đầy pinđến lúc hết pin là 1.5V, thực tế khi pin đầy hiệu điện thế là khoảng 1.6 - 1.7V, vàkhi pin cạn còn khoảng 1.2 - 1.3V.

Bổ sung phươ ng án 3:

Trong công thức định luật Ôm cho toàn mạch: U = E – Ir, U = IR N là hiệuđiện thế mạch ngoài, theo sơ đồ thì R N = R 0 + R x.

đã cho thấy mạch điện đo là mạch kín và có hai đại lượ ng cần xác định vớ imột phươ ng trình. Để có thể xác định đượ c E và r, ta cần thực hiện các cặ p giá tr ị U1, I1 và U2, I2 lúc này ta có có 2 phươ ng trình:

⎩⎨⎧

−=

−=

22

11

rI E U

rI E U → E = U1 + rI1

→ U2 = U1 + rI1 - rI2 = U1 + r (I1 - I2)



48

⇒ r =21

12

I I

U U

−

−và E = U1 + rI1

Mạch điện:

III. Dụng cụ

1. Hộ p dụng cụ có bảng lắ p r ắ p và khay linh kiện, cần lựa chọn các linh kiệnsau:

- 2 pin 1.5V và đế (1 pin mớ i và 1 pin cũ).

- Điện tr ở 10 Ω và đế tươ ng ứng vớ i R 0 trên sơ đồ.

- Biến tr ở 100 Ω theo các mức thay đổi 10 Ω , tươ ng ứng vớ i R x trênsơ đồ.

- Bộ dây cắm phích đàn hồi Φ4mm.

2. Hai đồng hồ vạn năng, một dùng ở thang Vôn, một dùng ở thang Ampe.

IV. Các bướ c tiến hành thí nghiệm

M ạch đ i ện và bảng số li ệu cho Phươ ng án 1và 2:

V

A

E, r

K R 0

R x



49

- Dùng bộ dây nối có chốt cắm và các linh kiện mắc mạch theo như trên sơ

đồ (theo bảng lắ p ráp mạch điện của lớ p 11).- Sau khi kiểm tra k ĩ mạch lắ p ráp, chọn vị trí biến tr ở ở vị trí 100Ω, đồng

hồ Vôn chọn thang DCV 20, còn đồng hồ Ampe chọn thang 200mA DC (Hai đồnghồ đều là loại vạn năng hiện số).

- Đóng công tắc, và đọc các giá tr ị trên hai đồng hồ tươ ng ứng vớ i vị trí của biến tr ở (R x).

- Tiế p tục vớ i các vị trí của biến tr ở 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10Ω, xácđịnh các giá tr ị tươ ng ứng trên các đồng hồ. Mỗi lần thực hiện đều sử dụng côngtắc để ngắt mạch điện và chờ vài giây sau mớ i đóng mạch để quá trình điện hóa ở trong pin ổn định và biến tr ở không bị dòng điện làm tăng nhiệt độ liên tục.

- Ghi các giá tr ị vào bảng số liệu để xử lí theo các phươ ng án 1 và 2.

R x 100Ω 90Ω 80Ω 70Ω 60Ω 50Ω 40Ω 30Ω 20Ω 10Ω

U

I

Bảng 1 – Bài thí nghiệm 4

1. X ử lí k ế t quả phươ ng án 1:Dùng k ết quả trong bảng 1 – Bài thí nghiệm 4 để vẽ đồ thị theo hệ tr ục tọa

độ U và I. Hệ tr ục tọa độ cần lấy tỷ lệ xích chính xác để xác định các đại lượ ng U0 và Im.

Từ phươ ng trình của đườ ng thẳng

U = E – I(R 0 + r)

sẽ cắt hệ tr ục tọa độ tại hai điểm:

Khi I = 0Æ U0 = E là giá tr ị đọc đượ c trên tr ục tung.

V

A

E,

K

R 0

R x



50

Khi U0 = 0Æ r R

E I m

+=

0 là giá tr ị đọc đượ c trên tr ục hoành

Từ đó ta tính ra đượ c E và m

m

I

R I E

r 0−

=

Đó là k ết quả cần thực hành trong bài thí nghiệm này.

2. X ử lí k ế t quả phươ ng án 2:

Cũng vớ i bảng 1 số liệu của bài này, hãy thực hiện vẽ đồ thị và tính toántheo phươ ng trình y = f(x).

Các điểm của đồ thị là:

x = R x 100Ω 90Ω 80Ω 70Ω 60Ω 50Ω 40Ω 30Ω 20Ω 10Ω

I

y =1/I

y = 0Æ x = xm = b (xác định trên đồ thị)

x = 0Æ y = y0 = b/E (xác định trên đồ thị)

Dùng đồng hồ Vôn đo điện áp hai đầu của đồng hồ Ampe để xác định

R A = U/I

Vớ i các k ết quả thu đượ c ta tính r theo biểu thức sau:

b = R 0 + R A + r Æ r = b – (R 0 + R A)

Còn E = b/y0

3. M ạch đ iện và bảng số liệu phươ ng án 3:

- Mắc mạch điện theo sơ đồ trên: chú ý các cực tính và thang đo của đồnghồ. Đối vớ i vị trí của vôn k ế, đồng hồ đặt ở thang DCV mức 20, còn vớ i vị tríampe k ế đồng hồ đặt ở thang DCA mức 10A (cực âm ở COM, cực dươ ng ở 10ADC của đồng hồ DT 830B).

- Điều chỉnh biến tr ở R x ở vị trí giữa để có giá tr ị khoảng 50Ω. Đóng côngtắc, gạt núm bất của A và V sang vị trí ON. Chờ thờ i gian ngắn khi giá tr ị số đo

V

A

E, r

K R 0

R x



51

trên Ampe k ế và Vôn k ế ổn định đọc và ghi k ết quả vào bảng. Sau đó gạt công tắccác đồng hồ về OFF.

- Ghi k ết quả vào bảng sau:

R N=10Ω +50Ω Lần 1 Lần 2 Lần 3

I1

U1


- Điều chỉnh biến tr ở R x ở vị trí tận cùng tức lấy toàn bộ giá tr ị của biến tr ở là 100Ω. Đóng công tắc, gạt công tắc của các đồng hồ về ON. Chờ ổn định và đọcghi k ết quả vào bảng sau. Sau đó gạt công tắc đồng hồ về OFF và ngắt công tắc

chạy của mạch.


I2

U2


Vớ i bảng 2 và bảng 3 số liệu của bài thí nghiệm 4, dựa theo hệ phươ ng trình

sau để tính toán k ết quả:

⎩⎨⎧

−=

−=

22

11

rI E U

rI E U → E = U1 + rI1

→ U2 = U1 + rI1 - rI2 = U1 + r (I1 - I2)

⇒ r =21

12

I I

U U

−

−và E = U1 + rI1

V. Các điểm cần lư u ý

- Đồng hồ hiện số có đặc điểm khá nhạy vớ i sự thay đổi điện áp hay dòngđiện, vì vậy khi đọc giá tr ị cần chờ thông số ổn định mớ i.

- Khi thực hiện lấy số liệu theo từng mức của biến tr ở , nên chú ý sử dụngcông tắc hợ p lí để tránh dòng điện chạy qua các điện tr ở lâu làm cho tr ị số của nóthay đổi.

- Cần chọn thang đo dòng điện hợ p lý, nếu dòng đo lớ n hơ n mức của thangđo sẽ làm cho ampe k ế ngắt mạch.

- Pin mớ i và pin cũ có điện tr ở trong khác nhau, điều đó sẽ làm cho k ết quả

của các pin khác nhau.



52

- Các điểm vẽ đượ c trên đồ thị thực tế có thể không cùng trên đườ ng thẳng,vì vậy khi nối dài để cắt các tr ục đồ thị (phươ ng án 1 và 2) cần chọn hướ ng trung

bình của vài điểm cuối.

VI. Câu hỏi mở rộng1. Tác dụng của điện tr ở R 0 trong mạch điện? Nếu giá tr ị của R 0 thay đổi

tăng hoặc giảm thì có ảnh hưở ng gì đến k ết quả thí nghiệm?

2. Hãy cho biết sự khác nhau của vị trí mắc R 0 trong hai sơ đồ sau cho phươ ng án 1 và 2?

3. Nhượ c điểm của phươ ng án 3 và cách khắc phục?

4. Dùng đồng hồ vạn năng kiểu điện động (loại kim chỉ thị) và đồng hồ vạnnăng hiện số ở thang Vôn để đo tr ực tiế p điện thế hai đầu cực pin, thì giá tr ị nàogần vớ i suất điện động trong bài thực hành?

5. Nếu thực hiện đo suất điện động của một pin mớ i và một pin cũ, thì k ếtquả nào gần vớ i giá tr ị thực suất điện động của viên pin đó? Gải thích vì sao?

6. Khi dùng pin, ngườ i ta khuyên không nên dùng liên tục trong khoảng thờ igian quá dài, vì sao như vậy? Em hiểu gì về khái niệm pin “hồi” trong thực tế?

7. Hãy so sánh đườ ng đặc tr ưng Vôn-Ampe của điện tr ở vớ i đườ ng đồ thị vẽ đượ c theo phươ ng án 1? Vớ i đườ ng vẽ đượ c theo phươ ng án 1 có thể gọi tênđườ ng đó là đườ ng gì?


THỰ C HÀNH XÁC ĐỊ NH SUẤT ĐIỆ N ĐỘ NG VÀ ĐIỆ N TR Ở TRONG CỦAMỘT PIN ĐIỆ N HÓA

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................



- Tóm tắt lí thuyết:

o Vẽ sơ đồ mạch điện tươ ng ứng vớ i các phươ ng án thí nghiệm.

V

A

E, r

K R 0

R x

V

A

E, r

K

R 0

R x



53

o Tóm tắt các công thức tính toán vớ i các phươ ng án tươ ng ứng.

- Chuẩn bị dụng cụ và lắ p ráp bài thí nghiệm:

o Chọn hộ p thực hành điện vớ i các linh kiện trong hộ p

o Cách kiểm tra các đồng hồ đo điện hiện số

o Thứ tự các bướ c mắc mạch điện theo sơ đồ

- Bảng số liệu thực hành theo các phươ ng án 1 và 2

R x 100Ω 90Ω 80Ω 70Ω 60Ω 50Ω 40Ω 30Ω 20Ω 10Ω

U

I

- Bảng số liệu thực hành theo phươ ng án 3R N=10Ω +50Ω Lần 1 Lần 2 Lần 3

I1

U1


I2

U2

- K ết quả theo yêu cầu của bài thí nghiệm

o Xử lí k ết quả theo phươ ng án 1 và 2

o Xử lí k ết quả theo phươ ng án 3

- Nhận xét chung về bài thí nghiệm

o So sánh k ết quả của ba phươ ng án

o Cách làm theo phươ ng án nào dễ thực hiện hơ n

o Nhận xét ưu và nhượ c điểm của bài thực hành



54


KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯ U CỦA ĐIÔT BÁN DẪN

I. Mục đích thí nghiệm1. V ề kiế n thứ c

- Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt

- Vẽ đặc tuyến Vôn-Ampe của điôt

2. V ề k ĩ năng

Rèn luyện k ĩ năng sử dụng đồng hồ vạn năng hiện số để kiểm tra các linhkiện điện tử. Đây là loại linh kiện đượ c ứng dụng nhiều trong các thiết bị điện vàđiện tử.

3. V ề thái độ

Rèn luyện phong cách làm việc khoa học có tính chất nghiên cứu và kiểmchứng các thông số của các thiết bị k ĩ thuật.


Chất bán dẫn và tính chất

Chất bán dẫn là chất có điện tr ở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kimloại và chất điện môi. Các chất bán dẫn tinh khiết điển hình là gecmani (Ge) vàsilic (Si). Từ sách Vật lí lớ p 11 ta đã biết dòng điện trong chất bán dẫn, các đặcđiểm của chất bán dẫn tinh khiết và bán dẫn có tạ p chất, chất bán dẫn loại n, loại pvà lớ p chuyển tiế p p-n cũng như các hiện tượ ng vật lí xảy ra trong chất bán dẫn.

Điôt bán dẫn

Điôt bán dẫn thực chất là một lớ p chuyển tiế p p-n. Nó chỉ cho dòng điện điqua theo chiều từ p sang n. Ta nói điôt bán dẫn có tính chỉnh lưu. Vớ i tính chất nàynó đượ c thươ ng dùng để lắ p mạch chỉnh lưu, biến đổi dòng điện xoay chiều thànhdòng điện một chiều. Điôt bán dẫn có nhiều loại như loại chỉnh lưu, loại tách sóng,loại ổn áp, loại phát quang…, về nguyên lí chung thì chúng đều ứng dụng bán dẫn

có một lớ p chuyển tiế p p-n.Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode (điôt), Transistor (Tranzito), IC để dùng trong các thiết bị điện tử ngày nay.

Dòng điện qua lớ p chuyển tiếp p-n

Dòng đ iện thuận và dòng đ iện ng ượ c qua l ớ p chuyể n tiế p p-n

- Ta mắc hai đầu của mẫu bán dẫn ghép p-n vào một nguồn điện có hiệuđiện thế U, sao cho cực dươ ng của nguồn nối vớ i bán dẫn p, cực âm nối vớ i bándẫn n, như trên hình sau. Điện tr ườ ng ngoài nE

r

do nguồn điện gây ra tại lớ p

chuyển tiế p p-n ngượ c chiều vớ i điện tr ườ ng trong E

r

của lớ p chuyển tiế p, do đó



55

làm yếu điện tr ườ ng trong. K ết quả là dòng chuyển dờ i của các hạt mang điện đasố đượ c tăng cườ ng. Dòng các hạt đa số gây nên dòng điện I có cườ ng độ lớ n chạytheo chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n. Đó là dòng đ iện thuận. Dòng điện này do

hiệu đ iện thế thuận của nguồn điện gây nên và tăng nhanh khi hiệu điện thế tăng.Đây là tr ườ ng hợ p lớ p chuyển tiế p p-n mắc theo chiều thuận (còn gọi là lớ pchuyển tiế p p-n đượ c phân cự c thuận).

-Ta đổi cực của nguồn điện mắc vào mẫu bán dẫn, tức là mắc cực dươ ng vào bán dẫn n, cực âm vào bán dẫn p. Điện tr ườ ng ngoài nE

r

cùng chiều vớ i điện tr ườ ng

trong Er

, làm tăng cườ ng điện tr ườ ng trong. Chuyển dờ i của các hạt thiểu số đượ ctăng cườ ng, ngượ c lại, chuyển dờ i của các hạt đa số hoàn toàn bị ngăn cản. Qualớ p chuyển tiế p có dòng các hạt mang điện thiểu số, gây nên dòng điện I chạy từ

phía n sang phía p. Dòng điện này có cườ ng độ r ất nhỏ và hầu như không thay đổikhi ta tăng hiệu điện thế U. Đó là dòng đ iện ng ượ c, do hiệu đ iện thế ng ượ c của

nguồn gây nên. Đây là tr ườ ng hợ p lớ p chuyển tiế p p-n mắc theo chiều ngượ c (hay phân cự c ng ượ c).

Như vậy, dòng điện qua lớ p chuyển tiế p p-n mắc theo chiều thuận (từ p sangn) có cườ ng độ lớ n, dòng điện qua lớ p chuyển tiế p p-n mắc theo chiều ngượ c cócườ ng độ r ất nhỏ. Lớ p chuyể n ti ế p p-n d ẫ n đ i ện t ố t theo một chi ều, t ừ p sang n.Lớ p chuyển tiế p p-n có tính chấ t chỉ nh l ư u.

Sự phụ thuộc của cườ ng độ dòng điện I qua lớ p chuyển tiế p p-n vào hiệuđiện thế U đặt vào lớ p chuyển tiế p, gọi là đặc tr ư ng vôn-ampe của lớ p chuyển tiế p,có dạng:

eU/kT0I I (e 1)= − I0 là dòng điện ngượ c bão hòa, k = 1,38.1019 J/0K.Ở đây I và U đượ c quy ướ c là các đại lượ ng đại số: I có dấu dươ ng nếu là

dòng điện thuận, U có dấu dươ ng nếu là hiệu điện thế thuận.

Kí hiệu và một số hình d ạng của đ iôt bán d ẫ n

Thông thườ ng, dụng cụ bán dẫn có hai cực, sử dụng lớ p chuyển tiế p p-n,đượ c gọi là điôt bán dẫn. Dướ i đây là một số hình dạng và kí hiệu của điôt bándẫn.

Lớ p chuyể n tiế p p-n mắ c vào nguồn đ iện theo chiề u thuận

nEr

p n



56

Điôt đượ c ứng dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, tách sóng, biếnđiệu… Đối vớ i điôt chỉnh lưu thườ ng làm bằng tấm Si tinh thể, trên đó bằng

phươ ng pháp khuếch tán tạ p chất, ngườ i ta tạo nên lớ p chuyển tiế p p-n. Để điôt cóthể làm việc vớ i cườ ng độ dòng điện lớ n, lớ p chuyển tiế p p-n cần có tiết diện lớ n.

Nhiệt độ càng cao, tác dụng chỉnh lưu càng kém, nên để giữ cho điôt không nónglên quá do hiệu ứng Jun-Lenxơ của dòng điện, ngườ i ta mắc bộ phận tản nhiệt vàođiôt. Điôt chỉnh lưu dùng loại tiế p mặt, tức lớ p tiế p xúc p-n có bề mặt lớ n. Điôttách sóng là một loại điôt dùng để tách tín hiệu ra khỏi sóng mang cao tần, chẳnghạn trong các máy thu thanh, máy thu hình. Điôt tách sóng làm việc vớ i các dòng

điện nhỏ, nhưng tần số cao, nên lớ p chuyển tiế p cần có tiết diện nhỏ để giảm điệndung của lớ p p-n. Thườ ng dùng điôt tiế p điểm, tức lớ p tiế p xúc p-n có tiết diệnnhỏ.

Đo ki ể m tra đ iôt

• Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω (loại đồng hồ điện động hiển thị bằng kim), hoặcở thang điôt (đồng hồ hiện số), đặt hai que đo vào hai đầu điôt, nếu:

• Đặt hai que đo đỏ và đen vào 2 cực khác nhau của điôt (lần 1), cũng làmnhư vậy nhưng đổi lại cực của điôt (lần 2). Nếu hai lần đo mà thấy kim chỉ lên có một lần thì điôt tốt.

• Nếu đo cả hai lần kim lên gần bằng 0Ω thì điôt bị chậ p.

• Đối vớ i lần kim không lên, nếu để thang 1K Ω mà đo mà kim vẫn lên mộtchút là thì điôt bị rò.

Để hiểu k ỹ hơ n về đặc tính của điôt, cần khảo sát mối quan hệ dòng và điệnthế qua nó, tức là khảo sát đườ ng đặc tr ưng Vôn-Ampe.

III. Dụng cụ

Bộ dụng cụ điện lớ p 11 THPT, đượ c duyệt mua sắm, vớ i các chi tiết sau:

ột số hình d ạng của đ iôt bán d ẫ n

Kí hiệu đ iôt



57

1. Hộ p gỗ (350 x 200 x 150)mm có bảng lắ p ráp mạch điện.

2. Điện tr ở 820 Ω - 0,5 W và đế.

3. Biến tr ở loại xoay từng mức (10 x 10 Ω).4. Điôt chỉnh lưu loại D4007.

5. Biến thế nguồn dùng chốt ra một chiều.

6. Hai đồng hồ vạn năng hiện số D 830.

7. Bộ dây nối có phích cắm đàn hồi.


1. Ti ế n hành mắc sơ đồ khảo sát

Sơ đồ a) dùng để khảo sát tính chất dòng điện thuận qua điôt, còn sơ đồ b)dùng khảo sát tính chất dòng điện ngượ c qua điôt. Trong đó:

- Nguồn điện U đặt ở chốt 6 V một chiều.

A

V Đ

R 0

R

a)

U

K

b)

A

V

Đ

R 0

R

U

K



58

- Biến tr ở R sử dụng kiểu phân áp, tức sử dụng dạng 3 chốt cắm.

- Vôn k ế V dùng đồng hồ vạn năng DT 830 đặt ở thang đo DCV 20 và chú ýcác cực đúng như trên sơ đồ.

- Ampe k ế A dùng đồng hồ vạn năng DT 830 đặt ở thang DCA 20m và chúý các cực tình như trên sơ đồ.

- Trong hai sơ đồ trên có khác nhau về đặc tính k ỹ thuật, đ ó là dòng thuận

l ớ n còn dòng ng ượ c r ấ t nhỏ. Do vậ y ampe k ế tr ườ ng hợ p đ o dòng đ iện ng ượ c cần

mắ c vào nhánh của đ iôt để tránh đ o cả dòng qua vôn k ế .

2. Khảo sát dòng đ i ện thuận qua đ iôt

- Dùng sơ đồ a). Tiến hành điều chỉnh biến tr ở con chạy để có các giá tr ị củaU và giá tr ị I tươ ng ứng. Nếu sử dụng biến tr ở theo các mức thì thay đổi các mức

giá tr ị điện áp 1V, 2V, 3V, 4V, 5V bằng cách thay đổi vị trí chốt cắm giữa của biến tr ở R. Đọc các giá tr ị tươ ng ứng trên ampe k ế và ghi vào bảng sau. Chú ý thờ igian thao tác nên nhanh chóng tránh để điôt nóng lên nhiều làm thay đổi tính chấtcủa nó.

- Vẽ đồ thị theo các giá tr ị trong bảng, vớ i hai tr ục tươ ng ứng U và I.

3. Khảo sát dòng đ i ện ng ượ c qua đ iôt

Dùng sơ đồ b). Các bướ c tiến hành tươ ng tự như trên. Có thể dùng các mứcđiện áp r ộng hơ n như: 2V, 4V, 6V, 8V, 10V.

- Vẽ đồ thị cùng vớ i hệ tr ục toạ độ của dòng điện thuận qua điôt.

- So sánh đườ ng đặc tr ưng Vôn-Ampe thực nghiệm vớ i đườ ng lí thuyết códạng sau:

I

U

U

Uđt

U

I

1V 2V 3V 4V 5V



59


Để hiểu hơ n về nguyên lí hoạt động của điôt cần thực hiện thêm một số bướ cthí nghiệm sau:

- Hãy xác định điện áp U0 là điện áp để cho điôt bắt đẩu mở ở nhánh thuận.

- Xác định khoảng điện áp làm cho dòng điện qua điôt tăng mạnh.

- Xác định khoảng dòng điện đối tỷ lệ thuận tươ ng đối vớ i điện áp.

- Thực hiện lại các bướ c tiến hành thí nghiệm, nhưng đượ c đặt trong điềukiện nhiệt độ phòng cao hơ n (bằng cách dùng một bóng đèn tròn thắ p sáng đặt gầnđiôt để có nhiệt độ khoảng 400C). Lấy k ết quả và vẽ lại đồ thị. So sánh dạng đồ thị của hai tr ườ ng hợ p có nhiệt độ phòng khác nhau.

-

Vì dòng ngượ c của điôt Si r ất nhỏ, nên các số đo r ất nhỏ và gần nhau. Để mô tả đượ c trên đồ thị, tỷ lệ xích của phía tr ục âm cần chọn khác về phía tr ụcdươ ng của nhánh thuận.

- Để có thể quan sát đượ c đồ thị của điôt tại điện áp đánh thủng, khó có thể dùng điôt chỉnh lưu bình thườ ng, vì điện áp khá lớ n (vượ t quá bộ nguồn cung cấ pđượ c trang bị). Trong tr ườ ng hợ p này có thể thay điôt chỉnh lưu bằng điôt ổn áp(Zener loại 12V), lúc này điện áp âm làm dòng tăng lên chính là điện áp ổn sử dụng hiệu ứng đánh thủng.


1. Không có đồng hồ đo điện, hãy nêu một số phươ ng án kiểm tra điôt?2. Hãy cho biết cách nhận dạng cực tính của điôt bằng hình dạng và ký hiệu

quy ướ c trên thân điôt?

3. Hãy cho biết ý ngh ĩ a của gạch dọc trên kí hiệu của điôt? (hình sau)

4. Tại sao không thể dùng thang ôm của đồng hồ đo điện hiện số để kiểm trađiôt bán dẫn?

5. Tại sao ngườ i ta xế p điôt vào loại linh kiện phi tuyến?

6. Hãy nêu những ứng dụng chính của điôt trong k ĩ thuật?


THỰ C HÀNH KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈ NH LƯ U CỦA ĐIÔT BÁN DẪ N

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................

Ý ngh ĩ a của gạch dọc này?



60



- Tóm tắt lí thuyết:o Nêu đặc tính cơ bản của điôt bán dẫn.

o Vẽ đườ ng đặc tr ưng Vôn-Ampe lí thuyết của điôt bán dẫn.

o Vẽ sơ đồ của mạch điện khảo sát đườ ng đặc tr ưng Vôn-Ampe củađiôt bán dẫn.

- Chuẩn bị dụng cụ và lắ p ráp bài thí nghiệm:

o Hộ p thí nghiệm trong đó gồm…

o Cách kiểm tra điôt (dùng thang nào của đồng hồ để kiểm tra)

o Cách kiểm tra bộ nguồn ổn áp một chiều

o Chọn các linh kiện tươ ng ứng vớ i sơ đồ khảo sát

o Nêu thứ tự lắ p ráp mạch theo sơ đồ, chú ý dụng cụ nào nên mắcsau cùng? Có cần sử dụng một đồng hồ đo để kiểm tra sự thôngmạch của hệ thống, bộ nguồn ở tr ạng thái nào khi lắ p ráp.

- Bảng số liệu thực hành

- K ết quả theo yêu cầu của bài thí nghiệm:

o Vẽ đồ thị I = f(U)

o Đánh dấu vị trí đồ thị có sự biến thiên thay đổi nhiều.


o Dạng đồ thị của điôt.

o Tính chất chỉnh lưu thể hiện như thế nào trên đồ thị.

U

I

-

-I



61

o Xác định đoạn đồ thị tăng mạnh tươ ng ứng vớ i điện áp nào.

o Nhận xét về đườ ng phân cực ngượ c

VIII. Gợ i ý thí nghiệm nâng cao Khảo sát bộ nguồn chỉ nh l ư u t ừ nguồn đ i ện xoay chi ều

- Lắ p mạch chỉnh lưu theo sơ đồ sau:

Chọn linh kiện: R 0 = 100Ω, R = 220Ω, C1 và C2 = 1000µF (tụ hóa học)

- Dụng cụ: Bảng mạch lắ p ráp, điện k ế G, máy phát tần số, đồng hồ vạnnăng hiện số, dây nối và các linh kiện tươ ng ứng vớ i sơ đồ trên.

- Tiến hành thí nghiệm:

o Sau khi kiểm tra mạch, sử dụng bộ nguồn vào là máy phát tần số,

chọn mức điện áp thấ p (<3V), tần số thật nhỏ (<5Hz), dùng điện k ế để có thể quan sát tr ực tiế p dòng xoay chiều này theo sự dao độngcủa kim.

o Điện k ế đượ c mắc lần lượ t ở các lối vào, lối ra chưa lọc, lối ra đãlọc. Quan sát tốc độ dao động (có thể dùng đồng hồ bấm giây),

biên độ dao động của kim điện k ế ở các vị trí mắc điện k ế, ghi lạik ết quả.

o Dùng đồng hồ vạn năng ở thang đo điện áp 1 chiều, đo tại các lốira chưa lọc và lối ra có lọc. Ghi lại k ết quả tươ ng ứng vào bảng số

liệu.

Đ

R 0 R

U~

K

C1 C2Lối vào Lối ra có bộ lọc

Lối ra chưa



62

o Tăng tần số của máy phát tín hiệu lên mức cao hơ n (khoảng 50Hz),dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp tại các lối ra chưa lọc và có lọc,ghi lai k ết quả.

- Nhận xét k ết quả:o Vì sao tốc độ và biên độ dao động của kim điện k ế thay đổi tại các

vị trí đo.

o Giá tr ị điện áp một chiều đo đượ c bằng vôn k ế một chiều tại các vị trí đo tại sao khác nhau.

o Tần số của máy phát ảnh hưở ng như thế nào vớ i k ết quả sau chỉnhlưu và sau khi lọc (san phẳng)

o Tụ điện trong mạch điện có tác dụng gì sau mạch chỉnh lưu.



63


XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA NƯỚ CVÀ TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH PHÂN KÌ

I. Mục đích - Xác định chiết suất của nướ c và tiêu cự của thấu kính phân kì.

- Rèn luyện k ĩ năng sử dụng, lắ p ráp, bố trí các linh kiện quang và k ĩ năng tìm ảnh

của vật cho bở i thấu kính.


1. Xác định chiết suất của nướ c.

Hình 1 mô tả sự khúc xạ của tia tớ i

SI trên mặt phẳng cắt vuông góc vớ ithành cốc nướ c.

Trong đó: i là góc tớ i, r là góc khúc xạ.

Các tam giác IM S 'Δ và IM I 'Δ là các

tam giác vuông nội tiế p trong đườ ng

tròn đườ ng kính IM. Do đó'

sinS M

i IM

= và IM

M I r

'

sin =

Ta tính đượ c chiết suất của nướ c:

M I

M S

M

M I

IM

M S

r

in

'

'

'

'

sin

sin=== (1)

2. Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì.

Để xác định tiêu cự của thấu kính phân kì, ta ghép nó đồng tr ục vớ i thấu kính hội

tụ sao cho vị trí ảnh thật A1 B1 của vật AB cho bở i thấu kính hội tụ nằm ở phía sau

thấu kính phân kì và nằm trong tiêu cự vật của thấu kính phân kì. Khi đó, trên mànta thu đượ c ảnh thật A2 B2 của vật A1 B1 cho bở i thấu kính phân kì.

Sau khi đo các khoảng cách d và d’ từ ảnh thật A1B1 và ảnh thật A2B2 đến quang

tâm O2 của thấu kính phân kì (hình 2), tiêu cự ƒ của thấu kính phân kì đượ c xác

định theo công thức: '

'

d d

dd f

+=

Hình 1Sự khúc xạ của tia tớ i SI tại thành cốc



64

III. Dụng cụ thí nghiệm1) Xác đị nh chi ế t suấ t của nướ c

- Dụng cụ thí nghiệm

- Một cốc thủy tinh hình tr ụ thành mỏng dung tích 500 ml, đườ ng kính 80 mm.

- Băng dính sẫm màu, r ộng 50 mm.

- Dao có lưỡ i mỏng.

- Nến và diêm.

- Thướ c đo độ dài chia đến milimét.- Bút chì và giấy tr ắng.

2) Xác đị nh tiêu cự của thấ u kính phân kì

• Dụng cụ thí nghiệm

- Một băng quang học dài 1 000 mm, có gắn thướ c thẳng chia đến milimét.

- Một thấu kính hội tụ.

- Một thấu kính phân kì.

- Một đèn chiếu sáng 6 V – 8 W và các dây dẫn.- Một nguồn điện 6 V – 3 A.

- Vật AB có dạng hình số 1 nằm trong lỗ tròn của tấm nhựa.

- Màn ảnh.

- Năm đế tr ượ t để cắm đèn, vật, hai thấu kính và màn ảnh.


1) Xác đị nh chi ế t suấ t của nướ c

Hình 2: Xác định tiêu cự thấu kính phân kì



65

Tìm hiểu k ĩ các dụng cụ để lắ p đặt,

bố trí thí nghiệm

Bướ c 1. Lắ p đặt thí nghiệm

- Dán băng dính sẫm màu bao quanh

thành ngoài của cốc và r ạch trên

băng dính một khe hẹ p r ộng khoảng

2 mm, dọc theo đườ ng sinh của cốc.

Đổ nướ c vào chừng nửa côc.

- Đặt ngọn nến đang cháy và cốc

nướ c lên trên tờ giấy ở mặt bàn, cách

nhau 20 cm. Vẽ đườ ng viền chu vi đáy cốc lên tờ giấy. Trong quá trình thí nghiệm,vị trí của nến không thay đổi, chỉ xoay cốc nướ c trong đườ ng viền chu vi đáy cốc

Điều quan tr ọng là cần phải dựng đượ c các điểm I, S’, M, I’ trên đườ ng viền chu

vi đáy cốc đã vẽ để tính chiết suất theo công thức (1).

Bướ c 2. Dựng các điểm I, S’, M, I ’ trên đườ ng viền chu vi đáy cốc ở tờ giấy .

- Xác định điểm M trên đáy cốc (điểm đối diện vớ i khe I qua tâm đườ ng tròn):

Xoay cốc nướ c sao cho chỉ có một vết sáng trên băng dính đối diện vớ i khe hẹ p.

Khi đó vị trí ngọn nến, khe hẹ p I tâm O và vết sáng M nằm trên đườ ng thẳng (IMlà đườ ng kính của đườ ng tròn). Đánh dấu hình chiếu M của vết sáng trên chu vi

đáy cốc.

- Xác định các điểm I, S’, M, I’ trên đườ ng viền chu vi đáy cốc trên giấy: Xoay cốc

đi một góc khoảng 30O. Đánh dấu các vị trí I, M và các hình chiếu S’, I’ của hai vết

sáng ở thành cốc lên đườ ng viền chu vi đáy cốc ở tờ giấy.

- Bỏ cốc nướ c và ngọn nến ra. Đo các đoạn S’M, I’M tươ ng ứng đã dựng đượ c trên

tờ giấy và ghi vào bảng số liệu 1. Bướ c 3. Lặ p lại hai lần bướ c thí nghiệm trên bằng cách tiế p tục xoay cốc đi một

chút. Đánh dấu các vị trí I, M, S’, I’ trên đườ ng viên chu vi đáy cốc ở tờ giấy,

tươ ng ứng ở mỗi lần thí nghiệm. Đo từng cặ p các đoạn S’M, I’M đã dựng đượ c

trên tờ giấy và ghi vào bảng số liệu 1.

- Tính và ghi giá tr ị chiết suất của nướ c (vào bảng số liệu 1) theo công thức

I

M S

r

in

'

'

sin

sin==

Hình 3: Xác định chiết suất của nướ c



66

- Tính n và nΔ

- Tính các giá tr ịn và nΔ bằng các công thức:

3321 nnn

n++

= 3

321 nnnnnnn

−+−+−=Δ

n n n= + Δ

- Nhận xét k ết quả thí nghiệm


Hình 4: Bộ thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân kì

Tìm hiểu k ĩ các dụng cụ để lắ p đặt, bố trí thí nghiệm Bướ c 1. Lắ p đặt thí nghiệm.

- Bố trí đèn, vật AB (là hình số 1 trong lỗ tròn của tấm nhựa), thấu kính hội tụ và

màn ảnh sao cho thu đượ c ảnh rõ nét nhất có kích thướ c nhỏ hơ n vật trên màn.

Đánh dấu vị trí A1 của ảnh thật A1B1 trên băng quang học .

- Đặt thấu kính phân kì vào tr ướ c màn và cách màn một khoảng d = 50 mm. Vị trí

của thấu kính phân kì đượ c đánh dấu là điểm O2 trên băng quang học. Dịch dần

màn ra xa thấu kính phân kì cho đến khi thu đượ c ảnh rõ nét nhất trên màn. Đánhdấu vị trí A2 trên băng quang học, đó là vị trí của ảnh A2B2.

Khoảng cách O2A1 = d, khoảng cách O2A2 = d’. Đo và ghi vào bảng số liệu các

khoảng cách d, d’ . Tính tiêu cự của thấu kính phân kì theo công thức '

'

d d

dd f

+=

và ghi vào bảng số liệu 2.

Bướ c 2. Lặ p lại bướ c thí nghiệm trên hai lần bằng cách dịch vị trí của thấu kính

phân kì ứng vớ i giá tr ị d gần vớ i giá tr ị đo đượ c ở trên. Đo các cặ p giá tr ị d và d’

,



67

sau đó tính ƒ trong từng lần thí nghiệm. Ghi các k ết quả nhận đượ c vào bảng số

liệu 2.

- Tính f và f Δ - Tính các giá tr ị f và f Δ bằng các công thức:

3321 f f f

f ++

= 3

321 n f n f n f f

−+−+−=Δ

f f f Δ+=

- Nhận xét k ết quả thí nghiệm

V. Các vấn đề cần chú ý

1) Xác đị nh chi ế t suấ t của nướ cVề nguyên tắc độ chính xác của k ết quả thí nghiệm phụ thuộc vào các yếu tố:

- Độ r ộng của tia sáng (điều này liên quan tớ i kích thướ c nguồn sáng) chiếu tớ i

khe I. Để giảm ảnh hưở ng kích thướ c nguồn sáng (ngọn nến), cần phải đặt nến ra

xa cốc, nhưng không thể đặt quá xa vì khi đó cườ ng độ ánh sáng tớ i khe sẽ yếu,

khó quan sát đượ c tia khúc xạ và vết sáng trên thành cốc

- Kích thướ c của khe I cần đủ nhỏ, bề dày của thành cốc phải đủ mỏng, đườ ng

kính cốc đủ lớ n để cho sau khi khúc xạ, vết sáng đủ hẹ p, hiện rõ trên thành cốc, dễ quan sát.

- Cần chú ý các điểm I, S’, M, I’ dựng trên đườ ng viền chu vi đáy cốc trên giấy

phải thực sự là hình chiếu thẳng đứng của các vết sáng ở thành cốc xuống mặt

phẳng tờ giấy.


- Cần phải lắ p đặt tất cả phụ kiện (đèn, thấu kính, vật, màn...) đảm bảo đồng tr ục,

ngh ĩ a là tr ục quang học của chúng trùng nhau và song song vớ i băng quang học.

- Lựa chọn các vị trí thích hợ p của nguồn sáng, vật AB, thấu kính hội tụ để hứng

đượ c rõ nét ảnh thật A1B1 nhỏ hơ n AB. Sau đó vặn các vít để chốt chặt vị trí của

nguồn, vật AB, thấu kính hội tụ

- Các yếu tố ảnh hưở ng đến k ết quả thí nghiệm như: tính đồng tr ục của hệ, xác

định các vị trí đặt thấu kính phân kì, vị trí ảnh A1B1, vị trí màn ảnh để hứng ảnh

A2B2 (để xác định d, d’).




68

1. Đề xuất phươ ng án cải tiến nâng cao độ chính xác của phép đo chiết suất

nếu vẫn sử dụng cốc nướ c để thực hiện thí nghiệm

2. Nêu ra 2 phươ ng pháp khác để xác định chiết suất của nướ c từ các dụng cụ

đơ n giản dễ kiếm trong đờ i sống. Mô tả ngắn gọn nguyên tắc đo?

3. Trong điều kiện nào về tiêu cự của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì thì

thí nghiệm này không thực hiện đượ c.


THỰ C HÀNH XÁC ĐỊ NH CHIẾT SUẤT CỦA NƯỚC

VÀ TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH PHÂN KÌ

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................


Viết báo cáo theo các nội dung sau:1. Mục đích

……………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………..


a. Xác đị nh chi ế t suấ t của nướ c.

Hình vẽ 1................................................................................................................Công thức tính........................................................................................................

b. Xác đị nh tiêu cự của thấ u kính phân kì.

Hình vẽ 2................................................................................................................

Công thức tính........................................................................................................

3. K ết quả

a. Xác đị nh chi ế t suấ t của nướ c.

Bảng 1: Xác định chiế t suấ t của nướ c

Lần thí nghiệm S’M (mm) I’M (mm) I

M S n

'

'

= …

1

2

3

- Tính các giá tr ị n và nΔ bằng các công thức:



69

3321 nnn

n++

= 3

321 nnnnnnn

−+−+−=Δ

n n n= + Δ

(dùng quy tắc làm tròn số liệu)

Rút ra k ết luận.................................................................................................

.....................................................................................................................

b. Xác đị nh tiêu cự của thấ u kính phân kì

Bảng 2: Xác định tiêu cự của thấ u kính phân kì

Lần thí nghiệm d (mm) d’ (mm) ƒ (mm)

1

2

3

- Công thức sử dụng '

'

d d

dd f

+=

Tính f và f Δ

- Tính các giá tr ị f và f Δ bằng các công thức:

3321 f f f

f ++

= 3

321 n f n f n f f

−+−+−=Δ

f f f Δ+= (dùng quy tắc làm tròn số liệu)

K ết luận.………………………………………………………………………

.....................................................................................................................


a. Câu 1.................................................................................................................................................................................................................................................

b. Câu 2.................................................................................................................

................................................................................................................................

c. Câu 3..................................................................................................................

...................................................................................................................................



70


XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠ NVÀ ĐO GIA TỐC TR ỌNG TR ƯỜ NG

I. Mục đích

- Khảo sát ảnh hưở ng của biên độ, khối lượ ng của quả nặng và độ dài của dây treo

đối vớ i chu kì dao động của con lắc đơ n.

- Xác định gia tốc tr ọng tr ườ ng g tại nơ i làm thí nghiệm bằng con lắc

II. Lí thuyết

- Con lắc đơ n gồm một vật nặng có kích thướ c nhỏ, khối lượ ng m, đượ c treo

ở đầu một sợ i dây mềm không dãn có độ dài l và có khối lượ ng không đáng k ể.Vớ i các dao động nhỏ thì con lắc đơ n dao động vớ i chu k ỳ

g

l T π 2=

(7.1)

- Tại các vị trí khác nhau trên Trái Đất, gia tốc tr ọng tr ườ ng có giá tr ị khác

nhau. Việc xác định gia tốc tr ọng tr ườ ng tại nơ i làm thí nghiệm có ý ngh ĩ a quan

tr ọng. Trong khoa học và đờ i sống có nhiều phươ ng pháp khác nhau để xác định

gia tốc tr ọng tr ườ ng.

Trong bài thực hành này ta xác định gia tốc tr ọng tr ườ ng g bằng con lắc đơ ntheo công thức

2

24

T

l g

π =

(7.2)


1. Dụng cụ thí nghiệm

1. Đế ba chân bằng sắt, có hệ vít chỉnh cân bằng.

2. Giá đỡ bằng nhôm, cao 75cm, có thanh ngang treo con lắc.

3. Thướ c thẳng dài 700 mm gắn trên giá đỡ .

4. Ròng r ọc bằng nhựa, đườ ng kính D 5 cm, có khung đỡ tr ục quay.

5. Dây làm bằng sợ i tổng hợ p, mảnh, không dãn, dài 70 cm.



71

6. Viên bi thép có móc treo.

7. Cổng quang điện hồng ngoại, dây nối và giắc cắm 5 chân.

8. Đồng hồ đo thờ i gian hiện số, có hai thang đo 9,999 s và 99,99 s.9. Thanh ke

2. Lắp đặt thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm đượ c trình bày trên hình 7.1


1. Khảo sát ảnh hưở ng của biên độ lên

chu k ỳ dao động của con lắc đơ n Nối cổng quang điện vớ i cổng A của

đồng hồ đếm thờ i gian hiện số, sử dụng

thang đo ở vị trí 9,999 s. Cắm phích lấy điện

của đồng hồ đo thờ i gian vào nguồn điện

220V, bật công-tắc K trên mặt đồng hồ để

các chữ số hiển thị trên cửa sổ Thờ i gian.

Treo viên bi (6) có khối lượ ng m1 =

50 g vào đầu dướ i của sợ i dây (5). Vặn cácvít của đế ba chân, điều chỉnh cho giá đỡ cân bằng thẳng đứng. Đặt thanh ke (9) áp

sát cạnh của giá đỡ tại vị trí (thấ p hơ n đáy

viên bi) ứng vớ i độ dài L trên thướ c (3). Quay ròng r ọc để thả dần sợ i dây cho tớ ikhi đáy của viên bi vừa tiế p xúc vớ i cạnh ngang của thanh ke. Gọi r là bán kính

viên bi, độ dài l của con lắc đơ n là

l = L - r Điều chỉnh để con lắc đơ n này có độ dài l 1 =50 cm. Dịch chuyển cổng

quang điện đến vị trí sao cho cửa sổ của nó nằm trên mặt phẳng ngang vớ i vị trí

của tâm viên bi và cách tâm viên bi một khoảng A1 = 3 cm. Kéo viên bi đến vị trí

đối diện cửa sổ của cổng quang điện, r ồi buông tay thả cho con lắc đơ n dao động

không vận tốc đầu. Khi đó con lắc đơ n dao động vớ i biên độ góc bằng α1

Hình 7.1. Bộ thiết bị thí nghiệm khảosát dao động của con lắc đơ n

2

1

3

6

5

4

78

9



72

Sau vài dao động, bấm nút RESET trên mặt đồng hồ đo thờ i gian hiện số để

tiến hành đo n (có thể chọn n = 10) dao động toàn phần của con lắc đơ n. Ghi giá tr ị đo đượ c trong mỗi lần đo vào bảng 7.1.

Giữ nguyên khối lượ ng m1 và độ dài l 1 = 50 cm của con lắc đơ n. Thực hiện

phép đo trên đây vớ i các giá tr ị A khác nhau r ồi ghi tiế p vào bảng 7.1.

Từ các k ết quả thu đượ c trong bảng 7.1, rút ra k ết luận về chu k ỳ của con lắc

đơ n dao động vớ i biên độ nhỏ.

2. Khảo sát ảnh hưở ng của khối lượ ng lên chu kì của con lắc đơ n

Giữ nguyên độ dài l 1 = 50 cm. Thêm quả nặng để thay đổi khối lượ ng con

lắc. Điều chỉnh dây treo để chiều dài con lắc không đổi. Đo thờ i gian con lắc thựchiện n dao động toàn phần vớ i biên độ đủ nhỏ (theo k ết quả phần trên). Ghi các k ết

quả trong mỗi lần đo vào bảng 7.2.

Từ các k ết quả thu đượ c trong bảng 7.2, rút ra k ết luận về khối lượ ng của

con lắc đơ n dao động vớ i biên độ nhỏ.

3. Khảo sát ảnh hưở ng của độ dài lên chu kì dao động của con lắc đơ n

Giữ nguyên khối lượ ng 50 g. Điều chỉnh dây treo để con lắc dao động vớ i

các độ dài dây khác nhau, xác định thờ i gian n dao động toàn phần để xác định chukì T. Ghi k ết quả vào bảng 7.3. Dùng các k ết quả trong bảng 7.3:

- vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T và chiều dài con lắc. Rút ra nhận xét.

- vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T2 và chiều dài con lắc. Rút ra nhận xét.

Từ các đồ thị, k ết luận về chiều dài của con lắc đơ n dao động vớ i biên độ nhỏ.

V. Các điểm cần chú ý

Cần tìm hiểu k ĩ về nguyên lí làm việc của cổng quang điện và đồng hồ đếm

thờ i gian hiện số để khắc phục những sự cố do chúng gây ra. Thông thườ ng cầnkiểm tra xem con lắc dao động có cắt tia quang học trong cổng quang điện hay

không, đặt đồng hồ đúng MODE và cắm đúng cổng.

Một số kiến thứ c đọc thêm

Con lắc vật lí đượ c định ngh ĩ a là một vật r ắn bất kì chịu tác dụng của tr ọng

lực và thực hiện các dao động quanh một tr ục nằm ngang không đi qua khối tâm.



73

Ở chươ ng trình trung học phổ thông, ngườ i ta xem con lắc vật lí là một vật

r ắn dao động đượ c xung quanh một tr ục nằm ngang cố định không đi qua tr ọng

tâm của vật.

Chu k ỳ T của con lắc vật lí đượ c cho bở i

mgd

I T π 2=

(7.3)

Trong đó: m là khối lượ ng vật r ắn; d là khoảng cách từ tr ục nằm ngang tớ ikhối tâm và I là momen quán tính của vật r ắn đối vớ i tr ục đang xét.

Để xác định gia tốc tr ọng tr ườ ng một cách chính xác

phải dùng con lắc thuận nghịch Kater. Đó là con lắc gồmmột thanh có hai mũi dao O1 và O2 đối diện nhau qua khối

tâm C, nhưng không cách đều khối tâm. Hai mũi dao này

dùng như những tr ục mà con lắc dao động do tác dụng của

tr ọng lực. Trên thanh có hai vật M1 và M2 có hình dạng và

kích thướ c giống nhau nhưng có khối lượ ng r ất khác nhau,

hình 7.2.

Gọi I là momen quán tính đối vớ i tr ục đi qua khốitâm C, áp dụng công thức (7.3), dao động của con lắc

quanh tr ục O1, O2 có chu kì lần lượ t là:

1

210

1 2mga

ma I T

+= π

(7.4)

2

220

2 2mga

ma I T

+= π

(7.5)

Thay đổi khoảng cách a1 và a2 từ các dao đến khối tâm C bằng cách giữ

nguyên vị trí các dao, thay đổi vị trí khối tâm nhờ di chuyển các quả nặng M1 và

M2. Theo công thức (7.4) và (7.5) các chu k ỳ T1 và T2 cũng thay đổi. Tớ i một lúc

nào đó, ta có:

2

220

1

210

21 22mga

ma I

mga

ma I T T

+=

+== π π

Hay

M1

M2

C

a1

a2

O1

O2

Hình 7.2. Con lắcthuận nghịch



74

g

aa

aamg

ma I ma I

mga

ma I

mga

ma I T 21

21

220

210

2

220

1

210

2

2

)(

)(

4

+=

−

+−+=

+=

+=

π

Suy ra

2

24

T

l g

π =

(7.6)

Vớ i l là khoảng cách giữa hai dao O1 và O2, l = a1+a2. Công thức này chỉ đúng khi con lắc dao động nhỏ (biên độ góc nhỏ hơ n 6o).


1. Có thể bố trí để vị trí cân bằng của con lắc đơ n nằm trên đườ ng truyền của chùm

hồng ngoại trong cổng quang học. Cách đo chu kì T của con lắc theo cách bố trí

như thế khác cách bố trí trong bài này thế nào?

2. Thành lậ p công thức tính sai số ∆g từ công thức 7.2.

VII. Báo cáo k ết quả thự c hành

THỰ C HÀNH XÁC ĐỊ NH CHU KÌ DAO ĐỘ NG CỦA CON LẮC ĐƠ N

VÀ GIA TỐC TR Ọ NG TR ƯỜ NG

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................



1. Mục đích

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….


Thế nào là con lắc đơ n

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….Con lắc đơ n dao động vớ i chu k ỳ

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….Công thức xác định gia tốc tr ọng tr ườ ng nhờ con lắc đơ n………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….



75

3. K ết quả

a. Khảo sát ảnh hưở ng của biên độ đối vớ i chu k ỳ của con lắc đơ n

Bảng 7. 1m = 50 g, l = 50 cm

Acm l

A=α sin Góc l ệch

αoThờ i gian n dao động

sTs

A1 = 3 ......1 ±=t ......1 ±=T

A2 = ......2 ±=t ......2 ±=T

A3 = ......3 ±=t ......3 ±=T

A4 = ......4 ±=t ......4 ±=T

K ết luận về chu k ỳ của con lắc đơ n dao động vớ i biên độ nhỏ

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….b. Khảo sát ảnh hưở ng của khối lượ ng đối vớ i chu k ỳ của con lắc đơ n

Bảng 7. 2

l = 50 cm, A = .........cm

m (g) Thờ i gian n dao động (s) Chu kì T (s)

A1 = ......1 ±=t ......1 ±=T

A2 = ......2 ±=t ......2 ±=T

A3 = ......3 ±=t ......3 ±=T

A4 = ......4 ±=t ......4 ±=T

K ết luận về khối lượ ng của con lắc đơ n dao động vớ i biên độ nhỏ

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….c. Khảo sát ảnh hưở ng của chiều dài đối vớ i chu k ỳ của con lắc đơ n

Bảng 7.3

Chiều dài l cm

Thờ i gian n dao độngs

Chu kì Ts

2T s2 )s( 2

2

cml

T

A1 = ......1 ±=t ......1 ±=T ......21 ±=T

......2

1 ±=l

T

A2 = ......2 ±=t ......2 ±=T ......22 ±=T

......2

2 ±=l

T



76

A3 = ......3 ±=t ......3 ±=T ......23 ±=T

......2

3 ±=l

T

A4 = ......4 ±=t ......4 ±=T ......24 ±=T

......2

4 ±=l

T

- Vẽ đồ thị T phụ thuộc l

Từ đồ thị, nhận xét về ảnh hưở ng của chiều dài lên chu k ỳ của con lắc đơ n

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

- Vẽ đồ thị T2 phụ thuộc l

Từ đồ thị, nhận xét thấy

………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

Suy ra

l aT kl T =⇒=2

Vớ i

T

l

T2

l





78


ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ

I. Mục tiêu- Thông qua bài thực hành học sinh nắm đượ c tính chất của nguồn âm, sự

truyền sóng âm trong không khí và hiện tượ ng tổng hợ p sóng âm trong cột khôngkhí.

- Rèn luyện k ĩ năng thực hành, phươ ng pháp làm giảm sai số chủ quan trongkhi xác định các giá tr ị của phép đo.


Âm thanh là dao động cơ , đượ c đặc tr ưng bở i các đại lượ ng:

- Tần số biến thiên trong khoảng 16Hz đến 20.000Hz, đại lượ ng này đặctr ưng cho độ cao của âm. Tần số thấ p tươ ng ứng vớ i âm tr ầm, tần số cao tươ ngứng vớ i âm bổng. Dướ i 16Hz ngườ i ta gọi là hạ âm (hay đê âm), trên 20.000Hzngườ i ta gọi là siêu âm.

- Cườ ng độ của tín hiệu sẽ gây ra cảm giác âm tươ ng ứng vớ i độ to. Cườ ngđộ của tín hiệu mô tả trên đồ thị, chính là biên độ của dao động. Cườ ng độ âmchuẩn đượ c chọn vớ i tần số 1000Hz, gọi là I0. Cườ ng độ âm chuẩn gây nên độ toâm chuẩn, để so sánh độ to của một âm vớ i độ to của âm chuẩn, ngườ i ta dùngmức cườ ng độ âm đo bằng Ben (kí hiệu là B) và đượ c tính theo công thức:

L(B) = lg(I/I0), nhưng thông thườ ng ngườ i ta tính theo dB vớ i 1dB = 0,1B.Vì tai ngườ i thườ ng chỉ có khả năng phân biệt hai cườ ng độ âm khác nhau ít nhất1dB. Công thức thườ ng dùng sẽ là L(dB) = 10 lg(I/I0). Cườ ng độ âm càng lớ n thìgây cảm giác độ to càng lớ n. Tuy nhiên quan hệ này không tỷ lệ thuận, đồng thờ icảm giác âm còn có ngưỡ ng nghe và ngưỡ ng đau (trong khoảng 20dB đến 130dB). Tiếng nói trung bình có độ to khoảng 40dB.

Về độ to mà tai ngườ i cảm nhận đượ c không chỉ phụ thuộc vào cườ ng độ âmmà còn phụ thuộc vào tần số âm.

- Số lượ ng hài của tín hiệu đặc tr ưng cho âm sắc. Đặc tính này có thể hiểu,vớ i một tín hiệu âm thanh bất kì có thể phân tích tín hiệu đó thành các tín hiệu códạng hình sin vớ i biên độ và tần số khác nhau theo quy luật nhất định. Thành phầntín hiệu phân tích đượ c gọi là hài của tín hiệu (số hài trong âm thanh đượ c gọi làhọa âm), số lượ ng hài phụ thuộc vào tính bất kì của tín hiệu âm thanh. Có thể thídụ, hai ngườ i nói có độ to và độ cao như nhau, nhưng vẫn phân biệt đượ c tiếng củangườ i này vớ i ngườ i kia là do họa âm của hai âm thanh đó là khác nhau.

Ngoài ra âm thanh còn đượ c đặc tr ưng bở i các đại lượ ng liên quan đến sự truyền âm, hiện tượ ng cộng hưở ng âm. Khi truyền âm trong một môi tr ườ ng nào

đó, nếu sóng âm bị phản xạ tr ở lại, thì chúng có thể k ết hợ p vớ i nhau và tạo nên



79

hiện tượ ng sóng dừng. Khi đó, ta có thể tìm ra những vị trí tươ ng ứng vớ i bụngsóng hay nút sóng. Do mối quan hệ giữa vận tốc truyền sóng vớ i bướ c sóng và tầnsố âm, nên ngườ i ta có thể xác định một đại lượ ng nào đó khi biết hai đại lượ ng

kia. Chẳng hạn để xác định vận tốc của âm thanh truyền trong môi tr ườ ng nào đó,ta có thể sử dụng hệ thức:

T vλ

= hoặc v = λ f

Khảo sát hiện t ượ ng sóng d ừ ng trong một ố ng hình tr ụ

Nguồn âm là một âm thoa đượ c đặt tr ướ c miệng ống, phía đầu kia là pit-tông có thể di chuyển đượ c để thay đổi độ dài của cột không khí. Sóng âm từ âmthoa đượ c giao thoa vớ i sóng phản xạ tạo thành sóng đứng có nút và bụng xen k ẽ nhau. Khi chiều dài của cột không khí trong ống có giá tr ị λ /4, 3λ /4, 5λ /4, 7λ /4,9λ /4…thì xảy ra hiện tượ ng cộng hưở ng và ta nghe đượ c to nhất. Khoảng cáchgiữa các nút hay các bụng là λ /2, ở miệng ống là bụng sóng còn tại pit-tông là nút

sóng. Khi xác định đượ c f và λ , ta sẽ tính đượ c vận tốc truyền sóng âm trong cộtkhông khí.

III. Dụng cụ thí nghiệm

Dụng cụ gồm:

λ

λ /2A

L

λ /4 3λ /45λ /4

7λ /49λ /4



80

- Máy phát tần số, có thể điều chỉnh biên độ (0 - 6V) và tần số 0,1 - 1000Hz.

- Giá có ống thuỷ tinh.

- Pit-tông có dây kéo.

- Loa điện.

- Bộ âm thoa 440Hz và 520Hz và búa cao su.

- Khớ p nối đỡ loa hoặc âm thoa.

- Dây nối.


1. Lắ p ráp hệ thống thí nghiệm lên đế 3 chân, dùng khớ p nối gắn loa điệnđộng để cho miệng loa gần sát miệng ống thủy tinh.

Nối loa vớ i máy phát tần số, chọn tần số 500Hz, dùng dây kéo pittông dichuyển trong ống thuỷ tinh, cho đến lúc âm thanh nghe đượ c to nhất. Xác định vị

trí âm thanh nghe đượ c là lớ n nhất, sau đó kéo pittông tiế p tục và tìm xem vị tríkhác cũng nghe đượ c âm thanh lớ n nhất. Khoảng cách của hai vị trí liền nhau ngheđượ c to nhất là khoảng cách của hai bụng sóng.

Thực hiện vớ i các tần số khác nhau của âm thanh và xác định lại khoảngcách giữa hai vị trí nghe to nhất.



81

Bảng số liệu có mẫu như sau

f Vị trí 1

Lần 1

Vị trí 1

Lần 2

Vị trí 1

Lần 3

Vị trí 2

Lần 1

Vị trí 2

Lần 2

Vị trí 2

Lần 3

500Hz600Hz

440Hz

520Hz

Vớ i số liệu thu đượ c hãy tính vận tốc theo công thức v = λ .f (m/s), hãy sosánh vớ i vận tốc theo lí thuyết. K ết quả có thể chênh lệch vì giá tr ị xác định phụ thuộc vào yếu tố chủ quan của ngườ i đo. Âm thanh nghe to nhất khi cộng hưở ng

r ất khó xác định chính xác, vì vậy hãy cho pit-tông di chuyển qua lại quanh vị trínghe to nhất để tìm vị trí đúng.

2. Thực hiện tươ ng tự đối vớ i các âm thoa, bằng cách thay vị trí của loa bở iâm thoa (hai nhánh âm thoa cùng nằm dọc theo tr ục của ống thuỷ tinh). Dùng búagõ nhẹ và chính xác lên nhánh của âm thoa, thực hiện kéo pittông để âm thanhnghe rõ và to nhất, đánh dấu vị trí thứ nhất. Sau đó kéo tiế p píttông đến vị trí khácđể nghe âm to nhất và đánh dấu vị trí thứ hai. Các số đo đượ c ghi vào bảng số liệutheo bảng trên.



82

3. Dựa vào bảng số liệu, tính λ và tính vận tốc tươ ng ứng vớ i các tần số củanguồn âm, điền k ết quả tính đượ c vào bảng.

V. Một số điểm cần lư u ý

- Vớ i âm thoa khi gõ xong nó sẽ tắt dần âm, nếu di chuyển pit-tông khôngk ị p thờ i thì không còn nghe đượ c âm to nhất nữa. Vì vậy nên ướ c lượ ng khoảng vị trí mà ta cần di chuyển pit-tông để thực hiện xác định âm thanh cộng hưở ng.

- Bố trí miệng loa cách miệng ống thuỷ tinh khoảng vài mm là vừa, mếu để sát quá sẽ làm cho áp suất trong ống khác vớ i áp suất ngoài ống khi pit-tông dichuyển, và do vậy k ết quả không đượ c chính xác.

- Đối vớ i âm thoa, khi thực hiện xác định vị trí nghe to nhất, cần gõ vào âmthoa liên tục để tránh âm thanh bị giảm cườ ng độ do dao động tắt dần tươ ng đối

nhanh.- Cần lưu ý giữ dây của pittông, tránh buông tay làm pittông r ơ i xuống có

thể gây hỏng loa.


1. Vì sao âm thoa có hai nhánh theo dạng chữ U? nếu bỏ đi một nhánh cóđượ c không?

2. Vì sao cách gõ âm thoa, hướ ng của búa gõ cần theo hướ ng nối hai nhánhcủa âm thoa mà không theo hướ ng vuông góc vớ i hướ ng đó?

3. Giải thích vì sao k ết quả tính vận tốc truyền âm vớ i nguồn âm là âm thoathườ ng bé hơ n vận tốc vớ i nguồn âm là hộ p loa?

4. Chọn tần số âm nào để dễ thực hiện thí nghiệm trong nội dung này?

5. Chọn cườ ng độ âm lớ n hay nhỏ thì dễ xác định âm thanh nghe to nhất khicộng hưở ng?

6. Đề xuất phươ ng án cải tiến bộ dụng cụ thí nghiệm này?


THỰ C HÀNH ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀ N ÂM TRONG KHÔNG KHÍHọ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................




o Sóng dừng và điều kiện có sóng dừng.

o Sự hình thành sóng dừng của âm thanh trong một ống hình tr ụ.



83

o Biểu thức tính vận tốc truyền âm thông qua tần số âm và bướ csóng.

- Chuẩn bị dụng cụ và lắ p ráp bài thí nghiệm

o Thứ tự lắ p ráp thiết bị thí nghiệm lên giá

o Cách kiểm tra loa điện động

o Nêu cách gõ âm thoa để âm phát ra rõ nhất.

o Động tác kéo pittông khi phát hiện vị trí có âm thanh có thể tonhất.

- Bảng số liệu thực hành và số liệu tính toán đượ c cùng vớ i sai số của nó.

f Vị trí 1

Lần 1

Vị trí 1

Lần 2

Vị trí 1

Lần 3

Vị trí 2

Lần 1

Vị trí 2

Lần 2

Vị trí 2

Lần 3

Khoảng cách

trung bình

λ

(cm)

v =λ .f

(m/s)

500Hz

600Hz

440Hz

520Hz


o K ết quả thu đượ c có sai khác nhiều vớ i số liệu lí thuyết hay không.o Thao tác nào khó thực hiện khi thí nghiệm. Hãy nêu cách thực hiện

của bản thân mà mình cho là ưu việt.

o Vớ i tần số nào của nguồn âm thì dụng cụ này không thực hiện nộidung của thí nghiệm này?



84


KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀUCÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

I. Mục tiêu

Thông qua bài thực hành, học sinh xác định đượ c các thông số đặc tr ưng chođoạn mạch xoay chiều có các linh kiện: điện tr ở , cuộn cảm và tụ điện mắc nối tiế p.Đồng thờ i học sinh biết thực hiện mạch cộng hưở ng điện, một hiện tượ ng đượ cứng dụng r ất nhiều trong k ĩ thuật.


1. Các thông số trong mạch đ i ện xoay chi ều có RLC mắc nố i ti ế p

Mắc linh kiện theo sơ đồ trên, vớ i hai tr ườ ng hợ p không có tụ điện C và cótụ điện C. Dùng đồng hồ vôn đo các điện áp trên mạch điện thứ nhất vớ i các vị trínhư sau: Uab, U bc, Uac. Vẽ giản đồ Frenen vớ i các véc tơ tươ ng ứng các điện áp Uab,U bc, Uac.

Uab =I.R

U bc =I.Z bc

Uac = I.Zac

Đoạn bh mô tả điện áp trên điện tr ở thuần của cuộn dây, tức U bh = I.r. Mà

điện tr ở R và điện tr ở thuần r mắc nối tiế p nhau, nên ta có:

a b c

Uac, 6V, 50Hz

R L, r

a b c

Uad, 6V, 50Hz

d

R L C

a b

c

IZac

IR

IZ bcIω L

h



85

ab

bh Rr

r

R

r I

R I

bh

ab

U

U

bh

ab =⇒===.

.

Tươ ng tự, ta có:

14,32.. ab

ch R

f ab

ch R

U

U R L

L

R

U

U

ab

ch

ch

ab ===⇒=π ω ω

Ta có thể dùng thướ c đo độ dài các đoạn thẳng trên giản đồ Frenen để xácđịnh các đại lượ ng r và L trong sơ đồ mạch không có tụ điện.

Đối vớ i mạch có đủ các phần tử R, L và C, ta cần xác định các đại lượ ng L,r, C và công suất tiêu thụ P. Trong tr ườ ng hợ p này cần đo các điện áp Uab, U bc, Uac,Uad và cũng lậ p giản đồ Frenen như hình sau:

Các véc tơ ad acbcab ,,, có độ lớ n tươ ng ứng vớ i các điện áp Uab, U bc, Uac, Uad đo đượ c trên mạch.

Ta sẽ có:

ab

bh Rr =

14,32.. ab

ch R

f ab

ch R

U

U R L

L

R

U

U

ab

ch

ch

ab ===⇒=π ω ω

14,3.

1.

1

Rcd

abC

ab

cd R

C Z cd =⇒==

ω

Xác định độ lệch pha của cườ ng độ dòng điện I vớ i các điện áp Uab, U bc, Uac,Uad bằng thướ c đo góc giữa các véc tơ trên giản đồ frenen.

Công suất P = UadIcosϕ, vớ i I = Uab/R

Công suất toả nhiệt P' = (R+r).I2.

2. Hi ện t ượ ng cộng hưở ng:

a

c

b

d

h

I.Zac

I.R

I.Z bcIω L

I/ω C

I.r

a b c

Uad, 6V, 50Hz

d

R L C



86

Nếu giữ nguyên điện áp hiệu dụng U giữa hai đầu đoạn mạch và thay đổi tần

số ω sao cho 0C

1L =

ω −ω , thì sẽ có hiện tượ ng cộng hưở ng, khi đó tổng tr ở của

mạch đạt giá tr ị cực tiểu, tức là Zch = Zmin = R.Cườ ng độ hiệu dụng của dòng điện trong đoạn mạch đạt cực đại

R

U I =max

Các điện áp tức thờ i giữa hai đầu tụ và cuộn cảm bằng nhau và ngượ c phanhau, nên triệt tiêu nhau, do vậy điện áp hai đầu R bằng hai đầu đoạn mạch.

Cườ ng độ dòng điện biến đổi đồng pha vớ i điện áp hai đầu đoạn mạch.


- Hộ p dụng cụ gồm bảng lắ p ráp mạch điện cùng các linh kiện: cuộn dây, tụ điện, điện tr ở cùng các dây nối.

- Bộ nguồn xoay chiều.

- Máy phát tần số

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT9205A.


1. Xác đị nh các thông số của mạch đ i ện

- Cắm linh kiện lên bảng lắ p ráp theo sơ đồ lí thuyết, trong mạch có hai phầntử: Cuộn dây và điện tr ở .

a b c

Uac, 6V, 50Hz

R L, r



87

- Nối dây nguồn cung cấ p điện xoay chiều 6V, 50Hz cho mạch điện.

- Dùng đồng hồ vôn đo điện áp tại các chốt của linh kiện và điền vào bảngsau.

Uab (3 lần đo) U bc(3 lần đo) Uac(3 lần đo)

R 1 = 10Ω

R 2 = 680Ω

Tươ ng tự cho tr ườ ng hợ p có thêm tụ điện C

Đo các điện áp và điền vào bảng sau

R = 10Ω Uab(3 lần đo) U bc(3 lần đo) Uac(3 lần đo) Uad(3 lần đo)

C1 = 1μF

C1 = 2μF

C1 = 4μF2. Khảo sát hi ện t ượ ng cộng hưở ng

- Nối các linh kiện theo mạch sau.

3V~, 10 - 500Hz

10Ω L 20μ A

a b c

Uad, 6V, 50Hz

d

R L C



88

- Chọn thang ampe mức 200mA.

- Dùng máy phát tần số, chọn mức điện áp khoảng 3V, tần số điều khiểntrong khoảng 10Hz đến 500Hz.

- Điều chỉnh tần số từ 10Hz tr ở lên, để tìm giá tr ị cực đại của dòng điện, tứcdòng cộng hưở ng (dòng tăng dần sau đó giảm dần).

- Khi đạt dòng cực đại, dùng đồng hồ để đo điện áp giữa hai đầu các linhkiện và hai đầu đoạn mạch.

- Xác định tổng tr ở thuần của điện tr ở và cuộn dây, và nghiệm lại biểu thứcU = Imax.R.

- Vẽ đườ ng cong cộng hưở ng cho các tr ườ ng hợ p tụ khác nhau, dùng bảngsố lệu sau:

f(Hz)

I(mA)


- Các biểu thức tính toán ở trên đối vớ i L và C là ứng vớ i tần số 50Hz, nếuthay đổi tần số, cần thay 3,14 bằng 2πf vớ i f là tần số đọc đượ c trên bộ nguồn xoaychiều.

- Cuộn dây có điện tr ở thuần khá lớ n (khoảng từ 20Ω đến 85, tùy theo nhàsản xuất), nên khi đo điện áp hai đầu điện tr ở và hai đầu đoạn mạch sẽ khác nhaukhá xa (theo lí thuyết thì chúng bằng nhau khi cộng hưở ng, đó là vớ i điều kiệnđiện tr ở cuộn dây bé có thể bỏ qua).

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT9205A, có thêm nút DH là dùng để dừng giá tr ị hiển thị trên đồng hồ (vì giá tr ị hiển thị nhiều lúc không ổn định, nênchờ cho đến lúc số hiển thị thay đổi vớ i biên độ nhỏ nhất là đượ c).

Ví dụ, xử k ết quả đo đượ c như sau để vận dụng:

R=10Ω, L Imax U f UR UL UC

C=20μF

C=40μF

C=10μF

R=10Ω, L Imax U f ch UR UL,r UC

C=3μF mA 3,77V 280Hz 0,53V 9,6V 9,1V

C=4μF



89

Dùng giản đồ Frenen để xử lí số liệu thu đượ c

- Cuộn dây có điện tr ở thuần khá lớ n (khoảng r =31Ω).

- Cần phải hiểu điện áp hai đầu điện tr ở thuần là của điện tr ở R và điện tr ở r

của cuộn dây, trong tr ườ ng hợ p này điện tr ở thuần là 10 + 31 = 41Ω.Theo phân tích UAB = UR + Ur = 0,53 + 3,2 = 3,73 V so sánh đượ c vớ i

3,77V

- Vẽ đườ ng cong cộng hưở ng cho các tr ườ ng hợ p tụ khác nhau. Đườ ng congsẽ có dạng:

- Khi thực hiện khảo sát hiện tượ ng cộng hưở ng, có thể dùng bộ nguồn 6V,50Hz cố định, lúc đó muốn xác định giá tr ị cực đại của dòng, có thể điều chỉnh lõicủa cuộn cảm.

- Nếu thờ i gian không cho phép, chỉ khảo sát hiện tượ ng cộng hưở ng.


C=1μF

UC =9,1V

UL=9,1VUL,r =9,6V

Ur =3,2V

UR

f

I



90

1. Điện tr ở thuần của cuộn dây có thể bỏ qua trong thí nghiệm này đượ ckhông?

2. Trong mạch RLC mắc nối tiế p, khi tăng tần số thì các giá tr ị của phép đo

hiệu điện thế hai đầu các linh kiện là UR , UL, UC thay đổi như thế nào?3. Cho sơ đồ mạch điện như hình sau, khung dao động RLC (R là điện tr ở

thuần của cuộn dây) đượ c nối vớ i các nguồn tín hiệu có các tần số tươ ng ứng là f 1,f 2, ….f n. Nếu điều chỉnh tụ C để cho mạch cộng hưở ng vớ i tín hiệu f i nào đó, thìtín hiệu ở lối ra sẽ thay đổi như thế nào so vớ i lối vào? Giải thích?


THỰ C HÀNH KHẢO SÁT ĐOẠ N MẠCH XOAY CHIỀU

CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................




o Vẽ sơ đồ của các mạch dùng để khảo sát

o Nêu tóm tắt cách sử dụng vôn k ế xoay chiều và phươ ng pháp dùnggiản đồ Frenen để xác định các tr ị số L, r, C, Z và cosϕ của cả đoạn mạch.

- Chuẩn bị dụng cụ và lắ p ráp bài thí nghiệm

o Các dụng cụ cần lựa chọn và cách kiểm tra chúng.

o Thứ tự thao tác lắ p ráp mạch điện.

o Cách sử dụng máy phát tần số để xác định số liệu cho đườ ng congcộng hưở ng

- Bảng số liệu thực hành

f 1, f 2, ….f nRaL

Vào

C



91

R=10Ω, L Imax U f UR UL UC

C=20μFC=40μF

C=10μF

f(Hz)

I(mA)

- K ết quả theo yêu cầu của bài thí nghiệm

o Dùng số liệu trên bảng để vẽ giản đồ freneno Dùng compa và thướ c thực hiện xác định số liệu theo yêu cầu của

bài.

o Tính toán ra các tr ị số của L, r, C, Z và cosϕ của cả đoạn mạch.

o Vẽ đồ thị của đườ ng cong cộng hưở ng


o Số liệu tính toán có phù hợ p vớ i lí thuyết không.

o Khó khăn khi thực hiện bài thí nghiệm này là gì.Gợ i ý thí nghiệm nâng cao

QUAN SÁT SỰ LỆCH PHA GIỮ A CƯỜ NG ĐỘ DÒNG ĐIỆ N VÀ HIỆU ĐIỆ N THẾ CỦADÒNG ĐIỆ N XOAY CHIỀU QUA CÁC LINH KIỆ N R, C, L

Các mạch đ i ện khảo sát như sau

A

V

~

U

R

a)

A

V

~

U

C

b)

V

~

U

L

c)



92

Dụng cụ và các bướ c thự c hành

Dụng cụ gồm:

- Máy phát tín hiệu, chọn mức 3V-3Hz.

- Bảng mạch lắ p ráp.

- Các linh kiện diện tr ở , tụ điện, cuộn cảm.

- Vôn k ế chỉ thị kim V và điện k ế G chỉ thị kim đóng vai trò ampe k ế.

- Các dây nối.Các bướ c thực hiện:

- Nối mạch điện theo các sơ đồ trên.

- Cấ p tín hiệu cho mạch điện, bằng cách bật công tắc nguồn tín hiệu và điềuchỉnh các thông số điện áp và tần số khoảng 3V, 3Hz.

- Quan sát kim của điện k ế và vôn k ế để xác định pha của của điện áp vàdòng điện lệch nhau như thế nào.

Lư u ý

- Vì các kim chuyển động sớ m hay muộn chỉ trong thờ i gian r ất ngắn, nêntậ p trung quan sát k ĩ để có k ết luận đúng.

- Hãy cho biết lí do vớ i cuộn dây r ất khó quan sát độ lệch pha.

- Hãy tìm chọn cuộn dây có số vòng thích hợ p, điện tr ở thuần bé và có lõisắt bên trong để thực hiện xem có quan sát đượ c độ lệch pha hay không.



93


XÁC ĐỊNH BƯỚ C SÓNG ÁNH SÁNG

I. Mục đích- Quan sát hiện tượ ng giao thoa của ánh sáng tr ắng qua khe Y-âng. Hiểu đượ c hai

phươ ng án xác định bướ c sóng ánh sáng

- Xác định bướ c sóng của ánh sáng đơ n sắc dựa vào hiện tượ ng giao thoa của ánh

sáng đơ n sắc qua khe Y-âng

- Rèn luyện k ỹ năng lựa chọn và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để tạo ra hệ vân

giao thoa

II. Cơ sở lí thuyết.

- Khi hai sóng ánh sáng đơ n sắc phát ra từ hai nguồn k ết hợ p giao nhau thì có hiện

tượ ng giao thoa. Khoảng vân ( khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối

cạnh nhau ) Di

aλ = , trong đó λ là bướ c sóng của ánh sáng đơ n sắc, D là khoảng

cách từ khe Y-âng đến màn quan sát và a là khoảng cách giữa hai khe

Nếu đo đượ c i, D và a thì bướ c sóng của ánh sáng đơ n sắc đượ c xác định theocông thức ia

Dλ =

- Vì ánh sáng tr ắng là tậ p hợ p của vô số ánh sáng đơ n sắc khác nhau và khoảng

vân phụ thuộc vào bướ c sóng ánh sáng, nên khi hai chùm ánh sáng tr ắng giao

nhau, ta sẽ quan sát thấy trên màn có nhiều hệ vân giao thoa của các sóng ánh sáng

đơ n sắc và chúng không trùng khít nhau


D

aS

S

S

M

Hình 1a Hình 1b

Sơ đồ thí nghiệm giao thoa khe Y-âng (H.1a);

Hệ vân giao thoa trên màn (H. 1b)



94

Bài thự c hành này đượ c đư a ra hai phươ ng án thí nghiệm để l ự a chọn. Nhiề u

tr ườ ng phổ thông có các thiế t bị thí nghiệm phù hợ p vớ i phươ ng án 1 (sử đ èn laze

bán d ẫ n), do đ ó yêu cầu học sinh thự c hành theo phươ ng án này. Phươ ng án thí

nghiệm 2 đượ c đư a vào phần đọc thêm. Tuy nhiên, nế u các tr ườ ng có bộ thí

nghiệm kính giao thoa là một hệ đồng tr ục dùng nguồn ánh sáng tr ắ ng, thì có thể

thự c hành theo phươ ng án 2 ( đượ c trình bày trong mục IV)

Phươ ng án 1: dùng đ èn laze bán d ẫ n

* Dụng cụ thí nghiệm

- Đèn laze bán dẫn 1 ÷ 5 mW

- Tấm chứa khe Y-âng gồm 2 khe

hẹ p, song song, cách nhau a = 0,4mm

- Màn hứng vân giao thoa

- Các đế để đặt đèn, tấm chứa khe

Y-âng và màn hứng vân giao thoa

- Thướ c cuộn chia đến milimet


1) Phươ ng án 1: dùng đ èn laze bán d ẫ n Tìm hiểu k ĩ cấu tạo của hệ đồng tr ục này.

a. Bướ c 1. Cố định đèn laze và tấm chứa khe Y-âng lên giá đỡ

- Nối đèn vào nguồn điện xoay chiều 220V và điều chỉnh tấm chứa khe Y-âng sao

cho chùm tia laze phát ra từ đèn chiếu đều vào khe Y-âng kép.

- Đặt màn hứng vân song song và cách tấm chứa khe Y-âng kép khoảng 1m để làm

xuất hiện trên màn hệ vân giao thoa rõ nét.

- Dùng thướ c đo khoảng cách D1 từ khe Y-âng tớ i màn và khoảng cách l 1 giữa 6vân sáng hoặc 6 vân tối liên tiế p. Điền các giá tr ị D1, l 1 vào bảng số liệu 1.

Tính, ghi vào bảng số liệu khoảng vân51

1

l i = và bướ c sóng ánh sáng laze theo

công thức ia

Dλ =

b. Bướ c 2. Lặ p lại bướ c thí nghiệm trên ứng vớ i hai giá tr ị D lớ n hơ n D1 bằng cách

dịch chuyển màn hứng vân giao thoa

- Tính λ λ Δ, , ghi các k ết quả thu đượ c vào bảng số liệu 1

Hình 2:

Bộ thí nghiệm xác định bướ c sóng

ánh sáng laze bán d ẫ n





96

+ Màn hứng vân giao thoa (4) là một đĩ a trong suốt, có thướ c chia đến 1

10

mm để đo khoảng vân, nằm ở gần tiêu diện của kính lúp. Vị trí của màn hứng vân

đượ c đánh dấu bằng vạch M ở bên ngoài ống L2 Đèn và ống L1 đượ c gắn khít đồng tr ục trong ống định hướ ng L3 sao cho dây tóc

bóng đèn nằm song song vớ i các khe. Ở thành ống L3 có khe L nằm tr ướ c đĩ a tròn

(2) để lắ p kính lọc sắc và có vạch đánh dấu vị trí K của hai khe S1, S2. Ống quan sát

L2 lồng khít trong ống định hướ ng L3 và có thể dịch chuyển đượ c dọc theo ống L3

để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tớ i màn (4)

- Kính lọc sắc màu đỏ và kính lọc sắc màu xanh

- Thướ c chia đến milimet2.2. Các bướ c ti ế n hành thí nghi ệm

Tìm hiểu k ĩ cấu tạo của hệ đồng tr ục này

Bướ c 1. Xác định bướ c sóng của ánh sáng đỏ

- Đặt kính lọc sắc màu đỏ vào khe L và bật công tắc đèn pin

- Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) và xoay nhẹ ống quan sát L2 sao

cho các vạch chia trên thướ c ở màn (4) song song vớ i các vân giao thoa.

- Dịch chuyển ống L2 ( kéo ra hoặc đẩy vào ) tớ i khi điểm giữa của tất cả các vânsáng hoặc tất cả các vân tối trùng vớ i các vạch chia trên thướ c. Khi đó khoảng vân

i = 0,1mm

- Dùng thướ c đo khoảng cách D1 = KM từ khe Y-âng tớ i màn và ghi vào bảng số

liệu 2

- Xê dịch ống quan sát L2 hai lần để tìm vị trí của màn mà ta cho r ằng các vạch

chia trên thướ c ở màn trùng vớ i điểm giữa của các vân sáng hoặc các vân tối.

Dùng thướ c đo D2, D3 tươ ng ứng và ghi vào bảng số liệu 2.

Bướ c 2. Xác định bướ c sóng của ánh sáng xanh.

- Lặ p lại các bướ c thí nghiệm trên vớ i kính lọc sắc màu xanh

- Các số liệu thí nghiệm xác định bướ c sóng của ánh sáng đỏ và bướ c sóng của ánh

sáng xanh đều đưa vào bảng số liệu 2

Lấy a = 0,250mm ± 0,005mm; i = 0,100mm ± 0,005mm

Bảng 2: S ố liệu thí nghiệm dùng kính giao thoa là một hệ đồng tr ục



97

Lần thí

nghiệm

D1

(mm)

D2

(mm)

D3

(mm)

D

(mm)

DΔ

(mm)

ia

Dλ =

(mm)

λ Δ

(mm)

λ λ λ = ± Δ

(mm)

Ứ ng vớ i

kính lọc

sắc đỏ

Ứ ng vớ i

kính lọc

sắc xanh

- Tính λ λ ΔΔ ,,, D D theo các công thức:

N

D D D

N

k k

∑ −=Δ ; trong đó Dk là giá tr ị lần đo thứ k; N là số lần thí nghiệm (thực

hiện thí nghiệm 3 lần cho mỗi loại kính lọc sắc)

ia

Dλ = ; i a D

i a Dλ λ

Δ Δ Δ⎛ ⎞Δ = + +⎜ ⎟

⎝ ⎠

- Mô tả hệ vân giao thoa của hai chùm ánh sáng tr ắng và giải thích k ết quả quan

sát đượ c

- Mô tả sự thay đổi của hệ vân sau khi thay đổi D

V. Các vấn đề cần chú ý

1. Chú ý dùng đ èn laze bán d ẫ n

- Không đượ c nhìn tr ực tiế p vào đèn laze vì dễ hỏng mắt

- Hệ vân giao thoa đượ c quan sát tr ực tiế p trên màn hình mà không cần phải quan

sát qua thị kính.

2. Chú ý dùng kính giao thoa là một hệ đồng tr ục, nguồn ánh sáng tr ắng :

( Đố i vớ i phần đọc thêm thuộc phươ ng án 2)

Đèn và ống L1 đượ c gắn khít đồng tr ục trong ống định hướ ng L3 sao cho dây tóc bóng đèn nằm song song vớ i các khe. Ở thành ống L3 có khe L nằm tr ướ c đĩ a tròn

(2) để lắ p kính lọc sắc và có vạch đánh dấu vị trí K của hai khe S1, S2. Ống quan sát

L2 lồng khít trong ống định hướ ng L3 và có thể dịch chuyển đượ c dọc theo ống L3

để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tớ i màn (4). Để đảm bảo sự đồng tr ục trong

quá trình làm thí nghiệm, ống định hướ ng L3 cần đượ c giữ cố định, điều chỉnh ống

L2 sao cho các vạch chia của thướ c trên màn (4) có phươ ng thẳng đứng (mặt phẳng

của màn (4) song song vớ i mặt phẳng của hai khe S1, S2).



98

- Sai số của k ết quả thí nghiệm phụ thuộc r ất nhiều vào k ĩ năng thí nghiệm, vào

thị lực khi quan sát vân giao thoa. Hãy điều chỉnh sao cho hệ vân to và rõ tớ i khi

điểm giữa của tất cả các vân sáng hoặc tất cả các vân tối trùng vớ i các vạch chia

trên thướ c. Khi đó khoảng vân i = 0,1mm thì hãy đo khoảng cách D


1. Trong phươ ng án 1, vì sao phải đặt màn hứng vân giao thoa song song vớ i

tấm chứa khe Y-âng ? Nếu đặt nghiêng một góc 450 thì có ảnh hưở ng gì đến

thí nghiệm ?

2. Trong phươ ng án 2, vì sao phải điều chỉnh dây tóc bóng đèn nằm song song

vớ i các khe? Nếu đặt vuông góc thì sao ?

3. Quan sát hiện tượ ng giao thoa của hai chùm ánh sáng tr ắng+ Bỏ kính lọc sắc ra khỏi khe L

+ Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5). Mô tả hệ vân giao thoa quan sát

đượ c và giải thích k ết quả quan sát này

+ Nếu thay đổi D, hệ vân sẽ thay đổi như thế nào? Tiến hành thí nghiệm kiểm tra

dự đoán

+ Tại sao thấu kính hội tụ đượ c gắn ở đĩ a (3) ngườ i ta chọn tiêu cự của nó bằng

khoảng cách từ đĩ a (2) tớ i đĩ a (3) ?VII. Báo cáo thự c hành

THỰ C HÀNH XÁC ĐỊ NH BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG

Họ và tên:................................................Lớ p:..............Nhóm:....................


Viết báo cáo theo các nội dung sau:1. Mục đích thự c hành

……………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………..


Phươ ng án 1: dùng đ èn laze bán d ẫ n

Hình vẽ 1..............................................................................................................

……………………………………………………………………………………..

Công thức tính............................................................................................................

……………………………………………………………………………………..



99

3. K ết quả

Bảng 1: Xác định bướ c sóng ánh sáng laze

Lần thí

nghiệm D (mm) l (mm) ( )5l i mm= ( )ia mm Dλ =

1

2

3

Tính λ λ Δ, dùng các công thức:

N

N λ λ λ λ

+++=

K21 ; N

N

k

k ∑ −

=Δ

λ λ

λ , trong đó chỉ số k biểu diễn lần đo thứ k, N là

số lần đo (lấy N = 3)

λ λ λ Δ±=

(dùng quy tắc làm tròn số liệu)

- Đưa ra nhận xét

K ết luận.................................................................................................................

……………………………………………………………………………………..

5. Trả lờ i các câu hỏia. Câu 1..................................................................................................................

.................................................................................................................................

b. Câu 2..................................................................................................................

.................................................................................................................................

c. Câu 3..................................................................................................................

.................................................................................................................................

Lư u ý: H ọc sinh vẫ n phải tr ả l ờ i các câu hỏi mở r ộng 2 và 3 mặc dù không tr ự c

tiế p làm thí nghiệm theo phươ ng án 2



100

Phần thứ ba

TỔ CHỨ C DẠY HỌC THÍ NGHIỆM THỰ C HÀNH

TRONG CÁC TR ƯỜ NG THPT CHUYÊNI. ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc tổ chức dạy học thực hành trong tr ườ ng THPT chuyên, nhất là các bàithí nghiệm thực hành môn Vật lí là r ất cần thiết. Để chủ tr ươ ng này đượ c quán triệtđến các GV và HS, thì ngay từ đầu năm học hoặc k ết thúc mỗi học kì, Ban giámhiệu nhà tr ườ ng cần chỉ đạo các tổ chuyên môn tiến hành rà soát, đánh giá tìnhtr ạng trang thiết bị dạy học, lậ p biên bản kiểm kê, bổ sung, sửa chữa TBDH cũngnhư mua sắm các vật liệu tiêu hao.

Tổ chuyên môn cần có K ế hoạch thực hành cho HS trong năm học. Phân

công GV hướ ng dẫn thực hiện, đánh giá các bài thí nghiệm thực hành của HS. Các bài thí nghiệm thực hành phải rõ mục đích, trong tổ chuyên môn cần thống nhấtmẫu báo cáo thí nghiệm thực hành, biên soạn các câu hỏi gợ i mở khi xử lí k ết quả thí nghiệm tránh bị sơ cứng và dậ p khuôn như SGK hoặc các tài liệu hướ ng dẫn.Vấn đề là ở việc rèn luyện cho HS chuyên có đượ c một thói quen tư duy, k ĩ nănglàm thí nghiệm thực hành và xử lí đượ c các tình huống mà chươ ng trình Vật líTHPT đòi hỏi.

Để dạy học thực hành, đòi hỏi GV phải tận tâm, say xưa và khích lệ độngviên đượ c HS cũng say xưa nghiên cứu khoa học. GV cần có k ế hoạch bài dạy hợ p

lí trong quá trình hướ ng dẫn HS làm thí nghiệm thực hành, giao nhiệm vụ cho HStìm hiểu k ĩ các vấn đề lí thuyết tr ướ c khi làm thí nghiệm.

Trong năm học, nhà tr ườ ng cần tổ chức cho GV và HS thi sử dụng thiết bị dạy học, thi sáng kiến dạy học cũng như tự làm thí nghiệm thực hành của GV vàHS, hướ ng dẫn HS nghiên cứu khoa học thông qua các bài thí nghiệm thực hành.

II. HƯỚ NG DẪN TỔ CHỨ C DẠY HỌC THỰ C HÀNH

1. Chuẩn bị bài thự c hành.

Để đảm bảo dạy học thực hành tốt, đòi hỏi GV phải phối hợ p vớ i viên chức

thiết bị chuẩn bị tốt phòng thực hành, các bộ thí nghiệm thực hành, các nguyên vậtliệu tiêu hao, các biểu mẫu báo cáo... tr ướ c khi tiến hành dạy học.

GV có thể giao việc cho HS hoặc nhóm học sinh chuẩn bị những dụng cụ đơ n giản, tìm hiểu k ỹ phần lí thuyết, các phươ ng án liên quan đến bài thực hành.

GV dự kiến chia nhóm thực hành, chuẩn bị bài soạn, tổ chức hoạt độngnhóm, thảo luận, chuẩn bị giáo dục các k ỹ năng cần thiết khi dạy thực hành.

2. Lự a chọn phươ ng pháp dạy thự c hành thích hợ p



101

Đối vớ i bài thực hành, các hoạt động chính chủ yếu là của HS, còn GV giữ vai trò chủ đạo hướ ng dẫn. Tuy nhiên GV phải quán triệt, vận dụng các PPDH tíchcực trong quá trình dạy học một cách linh hoạt.

Thông thườ ng giải quyết một vấn đề trong khi thực hành để phát huy vai tròtích cực chủ động của HS, GV cần định hướ ng các hoạt động theo các pha sauđây:

Pha thứ nhấ t: Chuyể n giao nhi ệm vụ , kích thích hứ ng thú nhận thứ c của

HS, phát bi ể u vấ n đề .

Đối vớ i bài thực hành GV cần nêu rõ mục tiêu bài thực hành, những cơ sở líthuyết từ đó đề xuất các phươ ng án đo, các phươ ng án thực hành. Trong quá trìnhthực hiện đề xuất sẽ có những khó khăn và trao đổi thảo luận phươ ng án giải phápkhắc phục, đề xuất các bướ c thực hành thí nghiệm. Dướ i sự hướ ng dẫn của GV,vấn đề đượ c diễn đạt đầy đủ và HS hiểu rõ hơ n mục tiêu cũng như các bướ c thựchành thí nghiệm.

Pha thứ hai: Hoạt động t ự chủ khám phá ki ế n thứ c, gi ải quyế t vấ n đề .

Đối vớ i bài thực hành, sau khi phát biểu vấn đề, dướ i sự hướ ng dẫn của GV,HS tiến hành các hoạt động độc lậ p cá nhân và hợ p tác theo nhóm. Trong quá trìnhlàm thực hành thí nghiệm, HS hình thành các k ỹ năng, trao đổi thảo luận theonhóm, chia sẻ những thông tin của mình và nhóm thu đượ c. Đồng thờ i cũng trongquá trình này HS sẽ tìm hiểu sâu sắc hơ n những vấn đề về kiến thức, hiểu sâu sắc

các nguyên nhân dẫn đến sai số và tìm cách đo, các phươ ng án tối ưu để đạt đượ ck ết quả tốt hơ n. Ở đây đòi hỏi GV nắm vững các k ỹ năng đặt câu hỏi và k ỹ nănghướ ng dẫn HS thảo luận.

Dướ i sự hướ ng dẫn của GV, hành động của HS đượ c định hướ ng phù hợ pvớ i tiến trình nhận thức khoa học. Qua quá trình dạy học cùng vớ i sự phát triểnnăng lực giải quyết vấn đề, vớ i những gợ i ý của GV, HS sẽ tiệm cận đến việc tìmtòi sáng tạo giải quyết vấn đề nêu ra. Ở đây, GV cần hiểu và vận dụng những quyluật chung của quá trình nhận thức khoa học, logic hình thành các kiến thức vật lí,những hành động thườ ng gặ p trong quá trình nhận thức vật lí, những phươ ng pháp

nhận thức vật lí phổ biến để hoạch định những hành động, thao tác cần thiết củaHS.

Pha thứ ba: Thảo luận, trình bày báo cáo.

Dướ i sự hướ ng dẫn của GV, HS thảo luận bảo vệ k ết quả thông qua các dữ liệu thu đượ c khi thực hành thí nghiệm. Căn cứ vào các số liệu, bảng biểu, đồ thị .... GV nêu lên các tình huống, hướ ng dẫn HS phản biện, phân tích rõ sai số, bảovệ k ết quả và hướ ng dẫn HS trình bày k ết quả, viết báo cáo thí nghiệm.

Pha thứ t ư : Thể chế hóa, vận d ụng, mở r ộng ki ế n thứ c.



102

GV bổ sung, khẳng định k ết quả thực hành thí nghiệm, thể chế hóa tri thứcmớ i, HS chính thức ghi nhận tri thức mớ i và vận dụng vào tình huống mớ i. Ở đâyGV cần hướ ng dẫn HS tr ả lờ i các câu hỏi mở r ộng, nghiên cứu tìm hiểu các

phươ ng án đề xuất khác, liên hệ vớ i thực tiễn đờ i sống.3. Cấu trúc của một bài soạn thự c hành thí nghiệm

Đối vớ i bài thực hành thí nghiệm, cấu trúc của bài soạn theo một tr ật tự ítthay đổi. Thông thườ ng cấu trúc giáo án thể hiện như sau:

Tên bài dạy thự c hành:...........................................................................

I. Mục tiêu bài thự c hành

(Các kiến thức, k ỹ năng, thái độ)

II. Chuẩn bị thự c hành(Chia nhóm, phòng thực hành, phiếu học tậ p, thiết bị thí nghiệm, phươ ngtiện, mẫu báo cáo...)

III. Tổ chứ c các hoạt động dạy học

Hoạt động của GV Hoạt động của HS K ết quả hoạt động

Hoạt động 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- Làm rõ mục tiêu bài

thực hành- Tổ chức thảo luận để thống nhất phươ ng án thínghiệm

- Chuyển giao nhiệm vụ

- Củng cố kiến thức, hiểu

cơ sở lí thuyết- Thảo luận, báo cáo đưara các phươ ng án thựchành, cách bố trí lắ p đặt

- Nhận nhiệm vụ

Hiểu rõ nhiệm vụ, bố trí

thí nghiệm, các bướ c tiếnhành thí nghiệm.

Hiểu nội dung mẫu báocáo thí nghiệm.

Hoạt động 2: Thự c hành thí nghiệm (cá nhân hoặc theo nhóm)

- Yêu cầu các nhóm tìm

hiểu dụng cụ, bố trí lắ pđặt và tiến hành thínghiệm và báo cáo k ếtquả theo mẫu

- Hướ ng dẫn giúp đỡ cácnhóm tiến hành thínghiệm

- Điều khiển thảo luận

- Bố trí lắ p đặt và tiến

hành thí nghiệm theo các phươ ng án và các bướ c

- Thu thậ p k ết quả, viết báo cáo

- Thảo luận nhóm để thựchiện nhiệm vụ

K ết quả báo cáo của cá

nhân và các nhóm thựchành.

Các sản phẩm tạo ra



103

Hoạt động 3: Thảo luận, trình bày báo cáo

- Tổ chức các nhóm báo

cáo và thảo luận k ết quả.- Yêu cầu HS thảo luận và

phân tích k ết quả thuđượ c

- Đại diện các nhóm báo

cáo k ết quả - Thảo luận phân tích dữ liệu thu đượ c

- Tr ả lờ i câu hỏi

- K ết quả thí nghiệm

- Sự hiểu biết về sự vậthiện tượ ng, vấn đề đã nêura

Hoạt động 4: Thể chế hóa, vận dụng, mở rộng kiến thứ c

- Xác nhận k ết quả thínghiệm

- Mở r ộng các hướ ngnghiên cứu tiế p theo

- Chấ p nhận chân lý

- Ghi nhận những hiểu

biết

Nhận thức các hướ ngnghiên cứu tiế p theo

4. Kiểm tra đánh giá

Dướ i đây là gợ i ý một cách đánh giá cho điểm k ết quả thực hành của HS để GVtham khảo.

Để đánh giá bài thực hành, GV cần có sổ theo dõi cá nhân ghi chép trongquá trình HS làm thực hành. Có thể kiểm tra 15 phút cho phần kiểm tra lí thuyếthoặc GV cũng có thể vấn đáp, quan sát HS trong quá trình làm thí nghiệm, đánh

giá k ỹ năng thực hành, k ỹ năng xử lí các phươ ng án thí nghiệm để cho điểm riêngđối vớ i từng HS hoặc nhóm HS.

Căn cứ vào sự trình bày và báo cáo k ết quả của cá nhân hoặc của nhóm, GVcho điểm phần thực hành cho cả nhóm.

Điểm của bài thực hành của từng em là điểm trung bình cộng mà HS đó cóđượ c (điểm riêng và điểm của cả nhóm).

----------------------------------------



104

PHỤ LỤC

DANH MỤCThiết bị dạy học tối thiểu cấp Trung học phổ thông - môn Vật lí

(Kèm theo Thông t ư số 01/2010/TT-BGD ĐT ngày 18/01/2010 của Bộ tr ưở ng

Bộ Giáo d ục và Đào t ạo)

STT Mã thiết bị Tên thiết bị Mô tả chi tiếtDùng

cho lớ p

Ghichú

I. DỤNG CỤ THIẾT BỊ DÙNG CHUNG CHO NHIỂU LỚ P

1 PTVL2001 Đế 3 chân

Đế 3 chân hình sao bằng kim loại,nặng khoảng 2,5kg, bền, chắc, ổnđịnh, có lỗ Ф10mm và vít M6 thẳnggóc vớ i lỗ để giữ tr ục Ф10mm, cócác vít chỉnh thăng bằng, sơ n màutối.

10,11, 12

2 PTVL2002 Tr ụ Ф10Bằng inox đặc Ф10mm, dài 495mm,một đầu ren M6 x12mm, có tai hồngM6.

10,11, 12

3 PTVL2003 Tr ụ Ф8Bằng inox đặc Ф8mm dài 150mm,vê tròn mặt cắt.

10,11, 12

4 PTVL2004Đồng hồ đothờ i gian hiệnsố

- Đồng hồ đo thờ i gian hiện số, cóhai thang đo 9,999s và 99,99s,ĐCNN 0,001s. Có 5 kiểu hoạt động:A, B, A+B, A<-->B, T, thay đổi bằng chuyển mạch. Có 2 ổ cắm 5

chân A, B dùng nối vớ i cổng quangđiện hoặc nam châm điện, 1 ổ cắm 5chân C chỉ dùng cấ p điện cho namchâm. Số đo thờ i gian đượ c hiển thị đếm liên tục trong quá trình đo. Vỏ nhựa cách điện.

- Một hộ p công tắc: nút nhấn kép lắ ptrong hộ p bảo vệ, một đầu có ổ cắm,đầu kia ra dây tín hiệu dài 1m có phíchcắm 5 chân.

10;12



105


cho lớ p

Ghichú

5 PTVL2005 Khớ p đa năng Hai miệng khoá thẳng góc vớ i nhau,siết bằng hai vít M6 có tay vặn.

10,11, 12

6 PTVL2006 Nam châmФ16

Gồm 5 nam châm Ф16/6x3mm có vỏ thép mạ k ẽm bảo vệ và núm bằngnhựa.

10,11, 12

7 PTVL2007 Bảng thép

Bằng thép có độ dày tối thiểu >0,5mm, kích Thướ c (400x550)mm,sơ n t ĩ nh điện màu tr ắng, nẹ p viềnxung quanh; hai vít M4x40mm lắ p

vòng đệm Ф12mm để treo lò xo. Mặtsau có lắ p 2 ke nhôm kích thướ c(20x30x30)mm để lắ p vào đế 3 chân.Đảm bảo cứng và phẳng.

10,

11, 12

8 PTVL2008 Hộ p quả nặngGồm 12 quả gia tr ọng loại 50g, có 2móc treo, đựng trong hộ p nhựa.

11, 12

9 PTVL2009Biến thế nguồn

Sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V– 50Hz, điện áp ra:

- Điện áp xoay chiều (5A): 3V;

6V; 9V; 12V.- Điện áp 1 chiều (3A): 3V; 6V; 9V;

12V.

- Cầu chì 5A.

- Công tắc.

11, 12

10 PTVL2010Đồng hồ đođiện đa năng

Loại thông dụng, hiển thị đến 4 chữ số:

- Dòng điện một chiều: Giớ i hạn đo

10A, có các thang đo μA, mA, A.- Dòng điện xoay chiều: Giớ i hạn đo

10A, có các thang đo μA, mA, A.

- Điện áp một chiều: Giớ i hạn đo20V có các thang đo mV và V

- Điện áp một chiều: Giớ i hạn đo20V có các thang đo mV và V

11, 12

11 PTVL2011Điện k ế chứng minh

Kích thướ c tối thiểu(300x280x110)mm, có các thang đo

10,11, 12



106


cho lớ p

Ghichú

sau:- Dòng điện một chiều: Giớ i hạn đo2,5A, có thang đo mA và A.

- Điện áp một chiều: Giớ i hạn đo 5Vcó thang đo V.

12 PTVL2012 Dây nối

Bộ gồm 20 dây nối có tiết diện0,75mm2, có phích cắm đàn hồi ở đầu, cắm vừa lỗ có đườ ng kính 4mm,dài tối thiểu 500mm.

10,11, 12

13 PTVL2013Máy phát âmtần

Phát tín hiệu hình sin, hiển thị đượ ctần số (4 chữ số), dải tần từ 0,1Hzđến 1000Hz, điện áp vào 220V, điệnáp ra cao nhất 15Vpp, công suất tốithiểu 20W.

12

THIẾT BỊ DÙNG RIÊNG CHO CÁC PHÂN MÔN

A. PHẦN CƠ

C1 PTVL2014

1- Khảo sát chuyển động rơ i tự do, xác định gia

tốc rơ i tự do2- Chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng. Xácđịnh hệ sốma sát theo phươ ng pháp động lự c học

(dùng cổ ng quang đ iện và đồng hồ đ o thờ i gian hiện số )

- Phạm vi đo chiều dài: 0 - 800mm

- Phạm vi đo thờ i gian: đo đượ c thờ i gian r ơ i r ự docủa vật trên các khoảng cách từ 50mm đến 800mm,vớ i sai số ≤ 2,5%.

10

14 Giá thínghiệm

Bằng nhôm hợ p kim dày 1,2mm, bề mặt anốt hoá, không phủ ED, có tiếtdiện hình chữ H, kích thướ c(31x59x1000)mm, có gắn thướ c850mm, độ chia nhỏ nhất 1mm, mộtđầu khoan lỗ Ф8mm, một đầu lắ pchân chống Ф10x80mm.

15 Nam châmđiện

Lắ p trong hộ p bảo vệ, gắn trên mángnghiêng, có thể điều chỉnh vị trí và cố định đượ c. Lực hút đủ giữ đượ c các vật



107


cho lớ p

Ghichú

thí nghiệm dướ i hiệu điện thế cung cấ pcho cuộn dây bằng 13-15V (DC). Dâysúp đôi dài 1,5m có đầu phích cắm để nối cuộn dây nam châm điện vớ i hộ pcông tắc.

16 Thướ c đo góc00 - ± 900

In vạch đo góc 00 - ± 900, độ chianhỏ nhất 10, đườ ng kính 95mm, gắnvào mặt phẳng nghiêng bằng nẹ pnhôm. Quả dọi bằng kim loại mạ niken, có dây treo ở tâm thướ c đogóc.

17 Mẫu vật r ơ iHình tr ụ, bằng sắt non Ф10mm, dài20mm, mạ niken.

18 Quả nặnghình tr ụ

Bằng thép mạ niken,Ф30x30mm/h30mm, hai mặt đáy phẳng song song vớ i nhau, độ nhẵnđồng đều, vê tròn cạnh.

19 Chân hình

chữ U

Bằng kim loại (2,5x 25)mm, sơ n t ĩ nhđiện màu tối, cao 70 mm, r ộng

110mm, có 2 vít M6 chỉnh thăng bằng.

20 Cổng quangđiện 76

Cổng quang điện lắ p trên khungnhôm hợ p kim, dày 1mm, sơ n t ĩ nhđiện màu đen, có cửa sổ Ф 22mm,lắ p tấm nhựa trong acrylic dày 3mm,có hai vạch dấu trên hai mặt. Một víttrí đầu nhựa để giữ cổng quang điện.Dây tín hiệu 4 lõi dài 1,5 m, có đầu phích 5 chân nối cổng quang điện

vớ i ổ A hoặc B của đồng hồ đo thờ igian hiện số.

21 Thướ c đo góc ba chiều

Cạnh 100mm.

22 Hộ p đỡ vậttr ượ t

Bằng nhựa PP có khăn bông nhỏ.

C2 PTVL2015 Nghiệm qui tắc hợ p lự c đồng qui, song song 10

23 Thướ c đo gócIn trên giấy màu tr ắng dày 0,15 đến



108


cho lớ p

Ghichú

0,2mm, ép plastic, kích thướ c200x200mm, 00- ±900, Ф180mm,ĐCNN 10.

24 Bộ lực k ế

Gồm 2 lực k ế loại 5N, mỗi cái cógắn nam châm Ferit xuyếnФ32/18x6mm, vỏ thép mạ k ẽm bảovệ.

25 Lò xo

Loại 5N có nam châm gắn bảng,Ф11x20mm, bằng dây thép lò xoФ0,4mm mạ niken, móc vào namchâm Ferit xuyến Ф32/18x6mm, cóvỏ thép mạ k ẽm bảo vệ.

26 Bộ lò xoGồm 2 lò xo xoắn loại 5N, dài60mm.

27 Thanh treocác quả nặng

Bằng kim loại nhẹ, cứng, dài440mm, để treo các quả nặng tr ọng l-ượ ng tổng cộng đến 10N không bị biến dạng, có thướ c 400 mm và 3con tr ượ t có móc treo, hai đầu có hai

lỗ để móc treo hai lò xo 5N.

28 Thanh định vị Bằng kim loại nhẹ, mỏng, thẳng, dài300mm, sơ n màu đen, gắn đượ c lên bảng từ tính.

29 Cuộn dây treoDây nhẹ mềm, không dãn, bền, màutối.

C3 PTVL2016 Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng 10

30 Lực k ế ống Loại 0,1N, độ chia nhỏ nhất 0,001 N.Vỏ nhựa PMMA trong suốt, Thangđo 0 - 0,1N. Độ chính xác 1mN.

31 Vòng nhômVòng nhôm hình tr ụ Ф khoảng52mm, cao 9 mm, dày 0,7mm, khoan6 lỗ Ф10mm cách đều, có dây treo.

32 Cốc nhựaGồm 2 cốc bằng nhựa PS trongФ80mm, có vòi ở gần đáy, nối thôngnhau bằng một ống mềm dài 0,5m .



109


cho lớ p

Ghichú

33 Thướ c cặ p Thướ c cặ p 0-150 mm; sai số 0,1-0,02 mm.

C4 PTVL2017

Bộ thí nghiệm về dao động cơ học

- Khảo sát chu kì dao động của con lắc đơ n và con lắclò xo.

- Khảo sát dao động cưỡ ng bức và hiện tượ ng cộnghưở ng.

12

34 Cổng quang

điện

Cổng quang điện hồng ngoại, cán

bằng tr ụ thép đườ ng kính 10mm, dài110mm, có dây tín hiệu dài 1m.

35 Tr ụ đứngKích thướ c (25x35x600)mm, bằngnhôm, có xẻ rãnh, gắn thướ c 600mm, cóchân cắm bằng inox đườ ng kính 10mm.

36 Thanh nhômKích thướ c (25x 2x 390)mm, có víthãm.

37 Ống nhômĐườ ng kính 8 mm, dài 280mm, haiđầu có ổ bi lỗ 4mm

38 Ròng r ọc Đườ ng kính 50mm.

39 Lò xo

Gồm 2 cái bằng dây thép mạ niken,đàn hồi tốt:

- Đườ ng kính vòng xoắn 20mm, dài80mm, đườ ng kính dây 0,75mm

- Đườ ng kính vòng xoắn 20mm, dài80mm, đườ ng kính dây 1mm

40 Quả nặngGồm 5 quả x 50g bằng kim loại, cólỗ khoan 4 mm đượ c ghép vớ i nhau bằng vít M4 dài 80mm, có lỗ 1,5mmđể móc vào lò xo, có hộ p đựng.

41 Bi sắtGồm 3 viên có móc treo, đườ ng kính15mm, 20mm, 25mm, có hộ p đựng.

42 Dây treo Dây không giãn, dài 2000mm

C5 PTVL2018Bộ thí nghiệm đo vận tốc truyền âm trong khôngkhí

12



110


cho lớ p

Ghichú

- Khảo sát hiện tượ ng sóng dừng trong ống khí.

- Xác định vận tốc truyền âm trong không khí.

43 Búa cao su Loại thông dụng

44 Ống tr ụ Bằng thủy tinh hữu cơ trong suốt,đườ ng kính 40mm, dài 670mm, cóchia độ 0 ÷ 660mm.

45 PittôngBằng thép bọc nhựa, đườ ng kính 40mm,dài 30mm, có vạch dấu

46 Dây kéoLoại sợ i mềm, đảm bảo độ bền cơ học, dài 2000mm

47 Ròng r ọc Đườ ng kính 40mm

48 Tr ụ đứngBằng inox, đườ ng kính 10mm, dài750mm

49 Tay đỡ ốngtr ụ

Bằng thép mạ niken, đườ ng kính6mm, dài 80mm

50 Bộ âm thoa Gồm 2 âm thoa có tần số 440Hz và512Hz, sai số ± 1Hz

C6 PTVL2019

Khảo sát chuyển động thẳng đều và biến đổi đềucủa viên bi trên máng ngang và máng nghiêng.Nghiệm định luật bảo toàn động lượ ng, định luậtbảo toàn cơ năng( Dùng cổ ng quang đ iện và đồng hồ đ o thờ i gian hiện số )

11

51 Máng nghiêng

Bằng nhôm hợ p kim dày 1mm, sơ n

t ĩ nh điện, kích Thướ c(25x30x1000)mm, có thướ c1000mm, một đầu khoan lỗ Ф8 mm.Trên gắn máng lăn bằng nhôm U17,uốn đoạn đầu khoảng 200mm caokhoảng 60mm, một đầu có gắn cơ cấu đỡ viên bi.

52 Giá đỡ mángnghiêng

Bằng kim loại, cao khoảng 140mm,xoay đượ c quanh tr ục ở đầu mángnghiêng, cố định bằng ốc hãm, có 2



111


cho lớ p

Ghichú

vít M6 để chỉnh thăng bằng.

53 Thướ c đo góc

Thướ c đo góc 0 - ± 900, tối thiểuФ90 mm, gắn chặt vào mángnghiêng. Quả dọi bằng kim loại mạ niken, có dây treo vào tâm thướ c đogóc.

54 Cổng quang

điện 44

Lắ p trên khung nhôm hợ p kim dày1mm, sơ n t ĩ nh điện màu đen, có vạchdấu xác định vị trí trên thướ c. Dâytín hiệu 4 lõi dài khoảng 1,5m, cóđầu phích 5 chân nối cổng quangđiện vớ i ổ A hoặc B của đồng hồ đothờ i gian hiện số.

55 Bi thépGồm 2 viên bi giống nhau, đườ ngkính 20mm, mạ niken, đựng tronghộ p nhựa .

56 Nam châmđiện

Lắ p trong hộ p bảo vệ, gắn trên contr ượ t của máng nghiêng, dịch chuyểnvà cố định vị trí trên rãnh tr ượ t. Lực

hút đủ giữ đượ c các vật thí nghiệmvớ i hiệu thế cung cấ p cho cuộn dây bằng 13-15V(DC). Dây súp đôi dài1m có đầu phích cắm để nối cuộndây nam châm điện vớ i hộ p công tắc.

C7 PTVL20201- Khảo sát lự c đàn hồi2- Khảo sát cân bằng của vật rắn có trục quay, quitắc momen lự c

11

57 Bộ ba lò xo

Bộ 3 lò xo có cùng độ dài 60mm, có

độ cứng khác nhau. Có cơ cấu gắn lòxo trên bảng phù hợ p vớ i bảng thướ cđo.

58 Bảng thướ cđo

In trên giấy màu tr ắng, dày 0,15 đến0,2 mm, ép plastic, kích thướ c(200x290) mm. In 3 thang đo từ 0đến 270mm, độ chia nhỏ nhất 2mm.

59 Đĩ a momenĐĩ a momen Ф180mm, có ổ biФ4mm, chia 8 phần bằng nhau qua

tâm, khoan lỗ tại giao điểm vớ i 9



112


cho lớ p

Ghichú

vòng đồng tâm (cách đều 10mm).Một thướ c thẳng 0 đến 90mm gắntrên giá đỡ . Có nam châm để gắn vào bảng từ. Một quả dọi treo vào tr ụcquay của đĩ a momen.

60 Ròng r ọcRòng r ọc Ф30mm, có ổ bi Ф4mm,tr ục quay gắn vào nam châm.

61 ChốtGồm 4 chốt cắm vừa lỗ trên đĩ amomen.

C8 PTVL2021 Khảo sát lự c quán tính li tâm 10

62 Pu-li chủ động

Bằng nhôm, liên k ết bằng đai truyềnvớ i pu-li bị động, có 3 cấ p đườ ngkính, lần lượ t có tỉ số truyền đến pu-li bị động bằng 1:1, 2:1, 3:1. Lực k ế ống 5N gắn tại tâm quay. Giá quaydài 255mm, có hai vị trí đặt viên bicách tâm quay 80mm và 160mm.

63 Pu-li bị động

Bằng nhôm, có 3 cấ p đườ ng kính,

liên k ết bằng đai truyền vớ i pu-li chủ động, gắn lực k ế ống 5N tại tâmquay. Giá quay dài 180mm, có mộtvị trí đặt viên bi cách tâm quay80mm.

64 Đai truyền Gồm 2 dây đai truyền bằng cao su .

65 Tay quayBằng thép Ф10mm, sơ n t ĩ nh điện, cócán bằng nhựa.

66 Bánh đaitruyền động

Gồm 2 bánh bằng nhựa cứng, một bánh đườ ng kính 75mm, có tr ụcquay lắ p trên đế gang của chân đế;một bánh đườ ng kính 40mm gắn trêntr ục quay của pu-li chủ động

67 Giá đỡ tr ục pu-li chủ động

Bằng nhựa có 3 chân.

68 Chân đế Bằng nhựa có thành cao 48mm, cóchân dài 130mm.



113


cho lớ p

Ghichú

69 Hộ p viên bi

Gồm 3 viên bi có đườ ng kính khoảng28mm: hai viên bằng thép mạ niken;một viên bằng hợ p kim có khối l-ượ ng bằng 1/2 khối lượ ng viên bithép mạ niken, đựng trong hộ p nhựa.

C9 PTVL2022 Bộ thí nghiệm về momen quán tính của vật rắn 12


Gồm:

- Tr ụ đứng bằng nhôm, kích thướ c(25x35x600)mm, có thướ c chia độ

- Ròng r ọc đườ ng kính 80 mm nằmngang

- Ròng r ọc đườ ng kính 20mm thẳngđứng

- Nam châm điện

- Bộ 2 cổng quang điện

71 Vật r ắn

Các vật làm bằng thép gồm:

- Hình nón, khối lượ ng 500g, đườ ng

kính 60mm.- Hình cầu đườ ng kính 50mm.

- Hình tr ụ đặc có 3 loại: Khối lượ ng500g, đườ ng kính 40mm; Khối lượ ng250g, đườ ng kính 40mm; Khối lượ ng500g, đườ ng kính 80mm.

- Hình tr ụ r ỗng, đườ ng kính trong30mm, đườ ng kính ngoài 40mm cao10mm.

C10 PTVL2023 Bộ thí nghiệm ghi đồ thị dao động của con lắc đơ n 12

72 Hộ p gỗ Kích thướ c (500x300x60)mm, cógắn động cơ một chiều, ổ cắm, côngtắc điện, con lăn.


Gồm:

- Tr ụ đứng bằng inox đườ ng kính15mm, dài 800mm.

- Thanh ngang bằng inox.



114


cho lớ p

Ghichú

- Bảng chia độ.- Khớ p nối (2 cái).

- Dây treo mềm, không co giãn.

74 Nam châmđiện

Sử dụng điện áp 6V – 12V.

75 Quả nặng Bằng thép, gắn bút lông.

76 Tấm ghi đồ thị

Bằng nhựa tr ắng sứ, kích thướ c (150x 500)mm.

77 MựcLoại thông dụng, viết và xóa đượ ctrên tấm ghi đồ thị.

C11 PTVL2024 Bộ thí nghiệm về sóng dừ ng

78 Khớ p nốiKhớ p nối vớ i đế 3 chân và tr ụ théplàm giá thí nghiệm.

12

79 Lò xoBằng dây thép, mạ niken, đàn hồi tốt,dài 300 mm.

80 Dây đàn hồi Dây mảnh, dài 1000 mm.

81 Lực k ế Loại 5N, độ chia nhỏ nhất 0,1N.

82 Ròng r ọc Đườ ng kính tối thiểu 20mm.

83 Bộ rungKiểu điện động, dùng nguồn điện từ máy phát âm tần.

C12 PTVL2025 Bộ thí nghiệm về sóng nướ c 12


Loại khung hình hộ p, kích thướ c(300x420x320)mm, có màn quan sát.

85 Gươ ng phẳngLoại thủy tinh, đặt nghiêng 450 tronggiá thí nghiệm.

86 Bộ rungLoại mô tơ 1 chiều có cam lệch tâm,sử dụng điện áp 12V, có bộ phậnđiều chỉnh tốc độ.

87 Cần tạo sóng Gồm 3 loại:



115


cho lớ p

Ghichú

- Tạo sóng phẳng.- Tạo 1 sóng tròn.

- Tạo 2 sóng tròn.

88 Thanh chắnsóng

Gồm 3 loại: Không có khe; 1 khe; 2khe.

89 Nguồn sángLoại đèn thông dụng 12V – 50W, cógiá đỡ .

C13 PTVL2026 Bộ đệm khí

Bộ gồm: Máy bơ m khí, đệm khí, xe

tr ượ t, bộ gia tr ọng, cổng quang, tấmcản quang, đầu đệm khí có gắn ròngr ọc.

Nội dung: Nghiên cứu chuyển độngđều, định luật II, III Niu-tơ n, địnhluật bảo toàn động lượ ng, định luậtva chạm.

10

C14 PTVL2027Ống Niu -tơ n

Gồm hai ống:

- Một ống bằng thủy tinh, kích thướ c

1000mm, đườ ng kính 50mm, hút chânkhông, hai đầu gắn chặt. Trong có 2 vậtnhỏ: lông chim, hòn bi bằng chì.

- Một ống bằng thủy tinh, kích thướ c1000mm, đườ ng kính 50mm, chứakhông khí, hai đầu gắn chặt. Trongcó 2 vật nhỏ: lông chim, hòn bi bằngchì.

10

C15 PTVL2028

Bộ thí nghiệm về định luậtBéc-nu-li

- Bảng kích thướ c (550 x 400 x3)mm trên có bảng chia độ để đo độ

cao của cột nướ c và gắn các k ẹ p để giữ ống.

- 2 ống thủy tinh nằm ngang cóđườ ng kính lần lượ t là d1=27,5mm,d2=15,5mm.

- 4 ống thủy tinh nhỏ có đườ ng kínhd=8mm.

- 1 máy bơ m mini công suất 23W.

- Bình đựng nướ c trên (250 x 80 x

100)mm làm bằng nhựa; bể đựng nướ c

10



116


cho lớ p

Ghichú

dướ i (350 x 80 x 100)mm bằng mikahoặc nhựa có thể gắn vào bảng.

- 1 nam châm Φ32mm gắn vào bảngđiềuchỉnhđộ cao của vòi chảy ra quaống.

- 2 ống nối mềm: 1ống dài 300mm -đườ ng kính ≈25mm; 1 ống dài250mm - đườ ng kính ≈15mm.

- 4 ống nối cao su hoặc nhựa mềmdài 100mm, đườ ng kính 6mm

- Ống bơ m nướ c lên bể trên dài300mm - đườ ng kính ≈15mm; ốngchảy nướ c tràn dài 250mm - đườ ngkính ≈15mm.

C16 PTVL2029Kênh sóngnướ c

- Kênh sóng mika dài 1100mm, gồm:

- Tấm mika ngăn hình thang vuông(660x580x170)mm.

- Tấm mika hình chữ nhật cố định(165 x 170)mm.

- Vật định vị các ngăn bằng mika(3cái).

- Vật chắn hình tr ụ bằng inox(Φ30x190)mm.

- Bộ khử phản xạ bằng cướ c mềm.

- Hộ p điều tốc môtơ bằng thay đổiđiện áp.

- Môtơ 1 chiều 12V.

- Bộ 2 Pittông tạo sóng bằng nhựa.

- Bánh xe lệch tâm truyền chuyểnđộng.

- Hộ p đựng mạch điều khiển, độngcơ .

- Cơ cấu truyền chuyển động.

10

B. PHẦN NHIỆT

N1 PTVL2030Nghiệm các định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt đối vớ ichất khí

10



117


cho lớ p

Ghichú

90 Áp k ế kimloại

Thang đo 0 - 2x105Pa, nối vớ i hệ xi-lanh và pit-tông thủy tinh, gắn trên bảng thép có chia độ từ 0-4. Giá đỡ bằng nhựa.

91 Lọ dầu. Lọ dầu bôi tr ơ n không màu, 5ml.

92 Nút cao su. Chịu đượ c dầu, đậy kín 1 đầu xi-lanh.

93 Nhiệt k ế Nhiệt k ế 0-1000C, ĐCNN 10C.

N2 PTVL2031 Khảo sát hiện tượ ng mao dẫn 10

94 Bộ thí nghiệmmao dẫn

Gồm 3 ống thuỷ tinh thẳng, đườ ngkính trong khác nhau 1-3mm, dài tốithiểu 120mm, có giá đỡ .

C. PHẦN ĐIỆN

D1 PTVL2032

Bộ thí nghiệm về dòng điện không đổi

1. Đo suất điện động và điện tr ở trong của nguồn điện

2. Định luật Ôm cho toàn mạch3. Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện

4. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn

5. Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito

11

95 Hộ p gỗ

Có kích thướ c (350x200x150)mm có bảng lắ p ráp mạch điện và có khayđựng đượ c các linh kiện trong bộ thínghiệm.

96 Pin Loại 1,5V và có đế đỡ .

97 Điện tr ở vàđế Loại 10Ω, công suất tối thiểu 0,5W cóđế đỡ .

98 Bộ linh kiện

Gồm điôt chỉnh lưu có đế, haitranzito npn và pnp có đế có ghi chúcảnh báo giớ i hạn dòng và các điệntr ở phù hợ p.

99 Điện tr ở mẫu Điện tr ở mẫu núm xoay: 10Ω x10 có



118


cho lớ p

Ghichú

công suất tối thiểu 0,5W.

100Biến tr ở conchạy

loại 100Ω - 0,5A.

101 Dây nối

Bộ 10 sợ i dây nối có tiết diện0,75mm2 có phích cắm đàn hồi ở đầu, cắm vừa lỗ có đườ ng kính 4mm,dài tối thiểu 500mm.

D2 PTVL2033Bộ thí nghiệm đo thành phần nằm ngang của từ trườ ng TráiĐất

11

102 La bàn tang

- Khung dây tròn tạo từ tr ườ ng, cóđườ ng kính trung bình 160mm,quấn bằng dây đồng đườ ng kính0,4mm, có 3 đầu ra tươ ng ứng vớ icác số vòng dây 100, 200, 300.

- Kim nam châm nhỏ gắn vuông gócvớ i một kim chỉ thị dài bằng nhôm,quay dễ dàng trên một mũi kimnhọn cắm thẳng đứng ở bên trong

một hộ p nhựa trong suốt có đườ ngkính trung bình 130mm và có nắ pđậy kín đặt trong mặt phẳng ngang,vuông góc vớ i cuộn dây tạo từ tr ườ ng sao cho đầu mũi kim nhọntrùng vớ i tâm cuộn dây.

- Thướ c đo góc 00 ÷ ± 900 vớ i độ chianhỏ nhất là 10 đượ c in trên giấy phản quang và dán ở mặt đáy bêntrong hộ p nhựa.

- Đế bằng nhựa cứng, hình trònđườ ng kính khoảng 180mm, cócác vít chỉnh cân bằng.

103

Chiết áp điệntử

Có điện áp vào 6÷12V xoay chiều vàmột chiều, điện áp ra một chiều cóthể biến đổi liên tục trong khoảng0÷6V, dòng cực đại 150mA.

104Hộ p đựngdụng cụ

Bằng vật liệu cứng.



119


cho lớ p

Ghichú

D3 PTVL2034

Bộ thí nghiệm về mạch điện xoay chiều- Xác định dung kháng và cảm kháng trong mạchxoay chiều.

- Khảo sát hiện tượ ng cộng hưở ng điện.

12

105 Hộ p gỗ Kích thướ c (230x320x125)mm, trongcó khay xố p để chứa các linh kiện.

106Bảng lắ p rápmạch điện

Sơ n t ĩ nhđiện màu ghi sáng, trên có các ổ cắm đểmắc mạch.

107 Điện tr ở Loại thông dụng 10Ω - 20W

108Tụ điện Loại thông dụng, tr ị số khoảng 1μF,

2μF, 3μF, 4μF

109Cuộn dây Có lõi thép chữ I, dây quấn bằng

đồng, có hệ số tự cảm (khi không cólõi sắt) khoảng từ 0,02H đến 0,05H

D4 PTVL2035

Bộ thí nghiệm điện tích - điện trườ ng

1. Sự nhiễm điện do tiế p xúc, hưở ng ứng2. Hình dạng đườ ng sức điện tr ườ ng

3. Sự phân bố điện tích ở vật dẫn tích điện. Sự đẳngthế trên vật dẫn tích điện

4. Điện tr ườ ng trong vật dẫn tích điện

11

110

Máy Uyn-xớ t Máy Uyn-xớ t có khoảng cách phóngđiện tối thiểu giữa hai điện cực30mm, có hộ p bảo quản bằng vậtliệu trong suốt và bộ phận sấy.

111 T ĩ nh điện k ế Có đườ ng kính tối thiểu 200mm và

đảm bảo độ nhạy.

112 Vật dẫn hìnhtr ụ

R ỗng bằng inox, một đầu nhọn, mộtđầu lõm có đườ ng kính khoảng70mm, có gắn tua bằng sợ i tổng hợ p.

113

Bộ tua t ĩ nhđiện

Gồm 2 chiếc. Mỗi chiếc có các tua bằng sợ i tổng hợ p; quả cầu bằng kimloại đườ ng kính khoảng 12mm gắn

trên tr ụ inox có đườ ng kính tối thiểu



120


cho lớ p

Ghichú

6mm, có đế.

114

Lướ i dẫn điện Có kích thướ c tối thiểu(100x300)mm bằng kim loại khônggỉ, mềm dễ uốn đượ c đặt trên các đế cách điện để đảm bảo uốn lướ i đượ ctròn khép kín, trên lướ i có gắn cáctua bằng sợ i tổng hợ p ở hai mặt.

D5 PTVL2036

Bộ thí nghiệm về dòng điện trong các môi trườ ng

1. Dòng nhiệt điện

2. Dòng điện trong chất điện phân3. Dòng điện trong chất khí

11

115 Bộ cặ p nhiệtđiện

Tạo bở i hai dây dẫn khác loại, mối nốiđượ c hàn nóng chảy (đồng-constantanhoặc crômen-alumen), có đầu lấy điệnra.

116 Bình điện phân

Bộ 02 bình điện phân bằng nhựatrong suốt, đườ ng kính khoảng78mm, cao khoảng 90mm, dày tốithiểu 1,5mm, có nắ p đậy và cọc đấuđiện, trong đó:

- Bình 1 có 02 điện cực bằng đồngđỏ, kích thướ c tối thiểu(23x80x2)mm.

Bình 2 có 02 điện cực bằng inox,kích thướ c tối thiểu (60x80x0,4)mmvà dùng làm tụ điện phẳng.

117

Bộ nguồn một

chiều

100V và bộ khuếch đại dòng (Imax<

10 mA).

D6 PTVL2037MáyRumcoop

- Dùng nguồn 220V, công suất120W.

- Khoảng cách đánh lửa cực đại là100mm.

- Điện áp khi phóng tia lên tớ i vàichục kV.

12

D7 PTVL2038 Bộ thí nghiệm lự c từ và cảm ứ ng điện từ 11



121


cho lớ p

Ghichú

1. Phươ ng và chiều của lực từ. Quy tắc bàn tay trái2. Độ lớ n của lực từ. Khái niệm cảm ứng từ

3. Hiện tượ ng cảm ứng điện từ

4. Định luật Len-xơ

5. Dòng điện Fu-cô

118 Hộ p dụng cụ

Hộ p gỗ kích thướ c(400x220x120)mm có ngăn kéo chứacác linh kiện. Trên hộ p có gá lắ p cáclinh kiện sau:

- 02 ampe k ế có vạch 0 ở giữa có giớ ihạn đo 2A, độ chia nhỏ nhất 0,1A.

- Đòn cân bằng làm bằng nhôm cógắn thướ c chỉnh, có tr ụ đứng gắnđượ c vào hộ p.

- Nam châm điện má từ làm bằngsắt non mạ k ẽm, kích thướ c(100x85)mm dây quấn bằngđồng có đườ ng kính 0,8mm, 800

vòng quấn trên lõi sắt non cókích thướ c (60x60x40)mm, có 2đèn LED và mũi tên chỉ chiều từ tr ườ ng.

- Bộ 2 biến tr ở xoay 100Ω - 2A.

- Bộ 3 khung dây 200 vòng, đườ ngkính 0,3mm có cơ cấu cắm lấy điệnở đầu đòn cân: kích thướ c(100x80)mm; (100x40)mm;(100x20)mm có tr ục xoay, bảngchia độ.

- Bộ 2 công tắc đảo chiều dòngđiện.

- Bộ ròng r ọc, tay quay và dâykéo.

- Lực k ế 0,5N độ chia nhỏ nhất0,01N.

- Nam châm v ĩ nh cửu thẳng kíchthướ c khoảng (10x20x180)mm,có xác định cực.



122


cho lớ p

Ghichú

- Bộ 2 lõi sắt non, xẻ rãnh phù hợ p vớ imá từ của nam châmđiện, có vít hãm.

- Bộ 2 con lắc bằng nhôm có khốilượ ng tươ ng đươ ng, dài 250mmcó giá treo, 1 có gắn vật dẫn đặc,1 có gắn vật dẫn xẻ nhiều rãnh.

D8 PTVL2039

Bộ thí nghiệm về hiện tượ ng tự cảm

1. Hiện tượ ng tự cảm khi đóng mạch

2. Hiện tượ ng tự cảm khi ngắt mạch

11

119 Bảng mạchđiện

Bằng nhựa cứng, có tai treo, kíchthướ c tối thiểu (200x300x5)mm, trênmặt có sơ đồ mạch điện và các linhkiện:

- 02 bóng đèn 6V-3W.

- 01 cuộn cảm có lõi sắt từ kíchthướ c (22x27)mm dây bằng đồngcó đườ ng kính 0,4mm, hệ số tự cảm từ 100mH đến 120mH, có

điện tr ở thuần từ 20Ω đến 22Ω.- 01 biến tr ở núm xoay từ 35Ω đến

50Ω, chịu đượ c dòng điện 1A.

- 01 đèn neon.

- 04 công tắc đơ n; 02 lỗ cắm điện.

D9 PTVL2040 Bộ thí nghiệm về máy biến áp và truyền tải điệnnăng đi xa

12

120 Máy biến áp

Gồm 2 biến áp, dây đồng, đườ ng

kính 0,4mm quấn trên khung nhựakích thướ c (55x55x45)mm.

- Cuộn sơ cấ p có hai cuộn dây, mỗicuộn 200 vòng, điện áp vào tối đa12V.

- Cuộn thứ cấ p có hai cuộn dây 400vòng và 200 vòng

- Lõi sắt từ.

121 Đèn Loại 6V-3W





124


cho lớ p

Ghichú

129 Kính lọc sắc Gồm 3 kính: đỏ, lục, lam.

D. PHẦN QUANG

Q1 PTVL2043

Bộ thí nghiệm quang hình 1

1. Đo tiêu cự của thấu kính phân kì

2. Kính hiển vi

3. Kính thiên văn và ống nhòm

11

130 Băng quanghọc

Dài 750mm bằng hợ p kim nhôm có

thướ c vớ i độ chia nhỏ nhất 1mm, cóđế vững chắc. Trên băng có 5 contr ượ t có vạch chỉ vị trí thiết bị quanghọc gắn trên tr ục và khớ p nối dàikhoảng 20mm, có vít hãm để gắn cácthấu kính, vật và màn hứng ảnh.

131 Đèn chiếusáng

12V – 21W có kính tụ quang để tạochùm tia song song, vỏ bằng nhômhợ p kim, có khe cài bản chắn sáng,có các vít điều chỉnh và hãm đèn, có

tr ụ thép inox đườ ng kính tối thiểu6mm.

132 Màn chắnsáng

Bằng nhựa cứng màu đen kích thướ c(80x100)mm, có lỗ tròn mang hình số 1cao khoảng 25mm, có tr ụ thép inoxđườ ng kính tối thiểu 6mm.

133 Màn ảnhBằng nhựa tr ắng mờ , kích thướ c(80x100)mm, có tr ụ thép inox đườ ngkính tối thiểu 6mm.

134 Thấu kính

Bộ 4 thấu kính bằng thuỷ tinh, cóđườ ng kính đườ ng rìa tối thiểu30mm, đượ c lắ p trong khung nhựa,có tr ụ thép inox đườ ng kính tối thiểu6mm:

- Thấu kính phân kì, có tiêu cự f = − 70mm;

- Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = +100mm;

- Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = +



125


cho lớ p

Ghichú

300mm;- Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = +50mm.

135 Hộ p đựngdụng cụ thínghiệm.

Bằng vật liệu cứng.

Q2 PTVL2044 Bộ thí nghiệm đo chiết suất của nướ c 11

136 Giấy Giấy k ẻ ô li loại thông dụng

137 Cốc thủy tinh

Thủy tinh trong suốt hình tr ụ, thànhmỏng, đườ ng kính khoảng 80mm, caokhoảng 100mm, đượ c dán giấy tối màu2/3 thân cốc, có khe sáng 1mm.

138 Thướ c chiađộ, nến,compa

Loại thông dụng.

Q3 PTVL2045

Bộ thí nghiệm xác định bướ c sóng của ánh sáng

- Quan sát hiện tượ ng giao thoa ánh sáng qua kheY-âng.

- Đo bướ c sóng ánh sáng.

12


Bằng nhôm kích thướ c(25x32x1200)mm, có chân đế.

140 Nguồn sáng Đèn laze bán dẫn, công suất 5mW,

tạo vệt sáng dạng vạch dài tối thiểu20mm, có giá đỡ

141 Khe Y-âng Gồm 2 bản có giá đỡ : a = 0,10mm vàa = 0,15mm

142 Màn quan sát Bằng kim loại sơ n màu tr ắng có giá đỡ ,

chia độ đến mm

Q4 PTVL2046

Bộ thí nghiệm quang hình 2

1. Định luật khúc xạ ánh sáng

2. Hiện tượ ng phản xạ toàn phần

3. Lăng kính

11



126


cho lớ p

Ghichú

4. Thấu kính

143 BảngBảng gỗ có mặt tôn độ dày 1mm, sơ nt ĩ nh điện màu tr ắng, kích thướ c tốithiểu (400x600)mm.

144 Đèn chiếusáng

02 đèn chiếu sáng 12V-21W, có kínhtụ quang tạo chùm song song, vỏ bằng hợ p kim nhôm có gắn namchâm đất hiếm.

145 Bán tr ụ

Bản bán tr ụ bằng thuỷ tinh hữu cơ ,

dày tối thiểu 15mm, có đườ ng kínhkhoảng 130mm và có gắn nam châmđất hiếm.

146 Bản mặt songsong

Bản hai mặt song song bằng thuỷ tinh hữu cơ , dày tối thiểu 15mm, kíchthướ c khoảng (130x31)mm, có gắnnam châm đất hiếm.

147 Lăng kính

Bản lăng kính tam giác đều bằng thuỷ tinh hữu cơ dày tối thiểu 15mm, có

cạnh dài khoảng 96mm và có gắn namchâm đất hiếm.

148 Lăng kính phản xạ toàn phần

Bản lăng kính phản xạ toàn phần tamgiác vuông cân bằng thuỷ tinh hữucơ dày tối thiểu 15mm, có cạnh dàikhoảng 110mm và có gắn nam châmđất hiếm.

149

Thấu kính hội

tụ 1

Bản thấu kính hội tụ bằng thuỷ tinhhữu cơ dày tối thiểu 15mm, dài

khoảng 130mm, có hai mặt lồi, bề r ộng giữa 47,5mm và có gắn namchâm đất hiếm.

150 Thấu kính hộitụ 2

Bản thấu kính hội tụ bằng thuỷ tinhhữu cơ dày tối thiểu 15mm, dàikhoảng 130mm, có một mặt lồi vàmột mặt phẳng, bề r ộng rìa 12mm, bề r ộng giữa 31,5mm, có gắn namchâm đất hiếm.

151 Thấu kính Bản thấu kính phân kì bằng thuỷ tinh





128


cho lớ p

Ghichú

160 PTVL30489Phần mềm phân tíchvideo.

- Có nội dung nghiên cứu các quá trìnhcơ học biến đổi nhanh bằng cách xácđịnh toạ độ của các vật chuyển động tạimỗi thờ i điểm sau đó phân tích số liệu,tính toán các đại lượ ng, vẽ các đồ thị thực nghiệm... Sử dụng phần mềm, tacó thể nghiên cứu đượ c các dạngchuyển động cơ học.

- Phần mềm hoạt động đượ c trên cácmáy tính sử dụng để dạy chươ ngtrình tin học Trung học phổ thông, cógiao diện thân thiện sử dụng tiếngViệt, dễ dùng, có hướ ng dẫn tr ựctiế p.

10, 12

161 PTVL3050Phần mềmnghiên cứu về hệ Mặt Tr ờ i.

- Có nội dung nghiên cứu cấu tạo củahệ Mặt Tr ờ i. Nghiên cứu quỹ đạochuyển động, đặc điểm của các hànhtinh trong hệ Mặt Tr ờ i.

- Phần mềm hoạt động đượ c trên cácmáy tính sử dụng để dạy chươ ng

trình tin học Trung học phổ thông, cógiao diện thân thiện sử dụng tiếngViệt, dễ dùng, có hướ ng dẫn tr ựctiế p.

12



129

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Chươ ng trình GDPT môn Vật lí cấ p THPT. Bộ Giáo dục và Đào tạo banhành.

[2] Sách giáo khoa Vật lí lớ p 10, lớ p 11, lớ p 12. Nhiều tác giả. Nhà Xuất bản Giáo dục Việt Nam.

[3] Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu môn Vật lí cấ p THPT. Bộ Giáo dụcvà Đào tạo ban hành.

[4] Tài liệu Hội nghị tậ p huấn BDGV thay CT-SGK môn Vật lí lớ p 10 (năm2006), lớ p 11 (năm 2007), lớ p 12 (năm 2008). Nhiều tác giả. Nhà Xuất bản Giáodục Việt Nam.

[5] Tài liệu Hội nghị tậ p huấn phát triển chuyên môn giáo viên THPTchuyên môn Vật lí hè 2010, hè 2011. Nhiều tác giả.

[6] Dạy học theo chuẩn kiến thưc, k ĩ năng môn Vật lí. Nhiều tác giả. Nhàxuất bản Đại học sư phạm.



MỤC LỤC

TT Nội dung Trang

1. Lờ i nói đầu 3

2. Phần thứ nhất: Những vấn đề chung 4

3. Phần thứ hai: Một số bài thí nghiệm thực hành môn Vật lí THPT 64. Phần thứ ba: Tổ chức dạy học thí nghiệm thực hành trong tr ườ ng

THPT Chuyên100

5. Phụ lục 104

6. Tài liệu tham khảo 129

7. Mục lục 130

Documents

Thí nghiệm thực hành trường THPT môn Vật lí Tác giả: Nguyễn Trọng Sửu (Chủ biên) Chương trình Phát triển Giáo dục Trung học, 2011