Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung của Bài 6: Thực hành Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn
Nội dung bài học sẽ giúp các em ôn tập lại các công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn . Đồng thời, giúp cho các em nhận biết các phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí, biết cách ứng dụng kết quả đo gia tốc để xác định gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm.
Qua đó, các em có thể rèn luyện kĩ năng thực hành, luyện tập thao tác khéo léo , trung thực , tự tin, say mê tìm hiểu khoa học.
Khảo sát thực nghiệm nhằm tìm mối quan hệ giữa biên độ, khối lượng, chiều dài và chu kỳ của con lắc đơn.
Từ đó suy ra công thức tính chu kỳ của con lắc đơn
\(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \) ⇒ gia tốc trọng trường : \(g = 4{\pi ^2}\frac{l}{{{T^2}}}\)
Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí.
Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào một thuyết hay một định luật đã biết để suy ra định luật mới rồi dùng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nó.
Các quả nặng : 50g, 100g, 150g.
Một sợi dây mảnh dài 1m.
Một giá thí nghiệm dùng để treo con lắc đơn và có cơ cấu để điều chỉnh chiều dài của con lắc ( bằng ròng trọc).
Một đồng hồ đo thời gian hiện số.
Một cổng quang điện.
Một thước 500mm.
Giấy kẻ ô milimét
Đế ba chân.
Một thước đo góc
Lắp ráp thí nghiệm như hình vẽ
Lưu ý :
Cổng quang nối với ổ cắm A, Máy đo thời gian : chọn Mode T, độ chính xác 1/1000s.
Sau mỗi thao tác thu thập số liệu cần phải đưa đồng hồ về trạng thái chỉ số 0 ( nhấn nút Reset).
Thao tác thả con lắc cần dứt khoát.
Cần kéo con lắc ra với một góc nhỏ và ghi giá trị của góc này
Cứ mỗi lần đếm là 1/2T.
Sau khi lắp ráp thí nghiệm :
Chọn quả nặng 50g treo vào giá
Điều chỉnh chiều dài con lắc khoảng 50 cm.
Kéo ra khỏi phương thẳng đứng một biên độ khoảng 3 cm
Quan sát đồng hồ và đếm khoảng 10 dao động toàn phần. Sau đó, ghi T vào bảng.
Lặp lại thí nghiệm 2 – 3 lần với các biên độ khác nhau ( giữ nguyên m, l)
Tương tự như trên, nhưng trong thí nghiệm này ta giữ nguyên A, l thay đổi khối lượng m ( 50g; 100g; 150g).
Giống thí nghiệm 2, lần này ta thay đổi chiều dài của con lắc và giữ nguyên m, biên độ dao động A.
Bảng 9.1:
Khối lượng m = …………g; chiều dài con lắc l = ………..cm | ||||
A (cm) | \(\sin \alpha = \frac{A}{l}\) | Góc lệch \({\bf{\alpha }}\left( {^{\bf{0}}} \right)\) | Thời gian 10 dao động (s) | Chu kỳ T (s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nhận xét :………………………………………………………………………………
Bảng 9.2 :
Chiều dài l = ………….cm; biên độ A = ………….cm. | ||
m (g) | Thời gian 10 dao động (s) | Chu kỳ (s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nhận xét :………………………………………………………………………………
Bảng 9.3:
Chiều dài l (cm) | Thời gian: t = 10T (s) | Chu kỳ T (s) | \({{\bf{T}}^{\bf{2}}}\left( {{{\bf{s}}^{\bf{2}}}} \right)\) | \({a^2} = \frac{{{T^2}}}{l}({s^2}/cm)\) |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Nhận xét :………………………………………………………………………………
4. Kết luận :
Từ kết quả thí nghiệm rút ra kết luận gì về \(T = a\sqrt l \) với giá trị của a trong bảng 9.3.
Vẽ đồ thị \(T = {\rm{ }}f\left( l \right)\) và nhận xét.
Vẽ đồ thị \({T^2} = f(l)\) và nhận xét.
Tính gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm với các số liệu nhận từ thí nghiệm.
Dự đoán xem chu kì dao động T của một con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng \(l,m,\alpha \) của nó như thế nào? Làm cách nào để kiểm tra từng dự đoán đó bằng thí nghiệm?
Dự đoán chu kì T của con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng chiều dài \(l\), khối lượng vật nặng \(m\), biên độ góc \({\alpha _0}\) .
Để kiểm tra từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm thay đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.
Chu kì dao động của con lắc đơn có phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm hay không? Làm cách nào để phát hiện điều đó bằng thí nghiệm?
Dự đoán chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm
Để kiểm chứng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với con lắc có chiều dài không đổi tại những nơi khác nhau.
Có thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài l < 10cm hay không? Vì sao?
Không thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài nhỏ hơn 10cm vì khi đó kích thước của quả nặng là đáng kể so với chiều dài dây
Do đó khó tạo ra dao động với biên độ nhỏ dẫn đến khó đo được chu kì T.
Dùng con lắc dài hay ngắn sẽ cho kết quả chính xác hơn khi xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm?
Dùng con lắc dài để xác định gia tốc trọng trường g cho kết quả chính xác hơn khi dùng con lắc ngắn vì sai số tỉ đối
\(\frac{{\Delta g}}{g} = \frac{{2\Delta T}}{T} + \frac{{\Delta l}}{l}\)
có giá trị nhỏ.
Qua bài giảng Thực hành Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Củng cố kiến thức về dao động cơ học.
Hiểu phương án thí nghiệm xác định chu kì của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng.
Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 6 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Tại một nơi xác định, chu kỳ của con lắc đơn tỉ lệ thuận với
Khi đưa một con lắc đơn lên cao theo phương thẳng đứng (coi chiều dài của con lắc không đổi) thì tần số dao động điều hoà của nó sẽ
Một con lắc đơn đang dao động điều hòa. Trong khi vật di chuyển từ biên này sang biên kia thì
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 12 DapAnHay
Tại một nơi xác định, chu kỳ của con lắc đơn tỉ lệ thuận với
Khi đưa một con lắc đơn lên cao theo phương thẳng đứng (coi chiều dài của con lắc không đổi) thì tần số dao động điều hoà của nó sẽ
Một con lắc đơn đang dao động điều hòa. Trong khi vật di chuyển từ biên này sang biên kia thì
Trong thí nghiệm khảo sát về con lắc đơn nhận xét nào đưới đây là đúng:
Người ta kéo quả cầu của con lắc đơn để dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600 rồi thả không vận tốc ban đầu. Bỏ qua mọi lực cản. Điều nào sau đây đúng.
Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động của con lắc đơn (bỏ qua lực cản của môi trường)?
Khi đưa một con lắc đơn lên cao theo phương thẳng đứng (coi chiều dài của con lắc không đổi) thì tần số dao động điều hoà của nó sẽ
Đối với con lắc đơn, đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa chiều dài của con lắc và chu kì dao động T của nó là
Một con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m gắn với dây treo có chiều dài l. Từ vị trí cân bằng kéo lệch sợi dây sao cho góc lệch của sợi dây với phương thẳng đứng là α0 = 60° rồi thả nhẹ. Lấy g = 10 m/s2. Bỏ qua mọi ma sát. Độ lớn của gia tốc khi lực căng dây có độ lớn bằng trọng lực
Một con lắc đơn chiều dài l, vật nặng mang điện q>0 được treo tại nơi có gia tốc trọng trường g thì chu kì dao động nhỏ của nó là T0. Nếu tại nơi treo con lắc xuất hiện một điện trường đều với cường độ E hướng thẳng đứng từ trên xuống thì chu kì dao động nhỏ T của con lắc sẽ là
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
Ta có tần số của con lắc đơn là: \(f = {1 \over {2\pi }}\sqrt {{g \over l}} \) không phụ thuộc vào khối lượng của quả nặng.
Do đó khi thay đổi bằng quả nặng khối lượng nhỏ hơn trong thí nghiệm với con lắc đơn thì tần số dao động của con lắc không thay đổi.
Câu trả lời của bạn
Trong cùng khoảng thời gian \(t\), tại cùng một địa điểm : con lắc đơn A dao động được \(10\) chu kì.
\( \Rightarrow {T_A} = {t \over {10}} = 2\pi \sqrt {{{{\ell _1}} \over g}} .\)
Con lắc đơn B dao động được \(6\) chu kì
\( \Rightarrow {T_B} = {t \over 6} = 2\pi \sqrt {{{{\ell _2}} \over g}} .\)
Lập tỉ số : \(\eqalign{& {{{T_A}} \over {{T_B}}} = {{{t \over {10}}} \over {{t \over 6}}} = {{2\pi \sqrt {{{{\ell _1}} \over g}} } \over {2\pi \sqrt {{{{\ell _2}} \over g}} }} \Leftrightarrow {6 \over {10}} = \sqrt{{{{\ell _1}} \over {{\ell _2}}}} .({\ell _1} < {\ell _2}) \cr & \cr} \) \( \Leftrightarrow {{{\ell _1}} \over {{\ell _2}}} = {9 \over {25}}.\) (1)
Theo giả thiết : \({\ell _2} - {\ell _1} = 16\,(cm)\) (2)
Thay (1) vào (2) ta có phương trình :
\(\eqalign{& {\ell _2} - {{9{\ell _2}} \over {25}} = 16 \Leftrightarrow {{16{\ell _2}} \over {25}} = 16 \cr & \cr} \) \( \Rightarrow {\ell _2} = 25(cm)\) và \({\ell _1} = 9(cm).\)
Câu trả lời của bạn
Con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {{l \over g}} \).
Con lắc lò xo: \(T = 2\pi \sqrt {{m \over k}
Lấy \(\pi \)= 3,14. Giá trị trung bình của \(g\) đo được trong thí nghiệm này là
A. 9,96 m/s2.
B. 9,42 m/s2.
C. 9,58 m/s2.
D. 9,74 m/s2.
Câu trả lời của bạn
Lấy điểm M trên đồ thị, ta có:
\(\left\{ \begin{align} & l=2.0,3=0,6\left( m \right) \\ & {{T}^{2}}=3.0,81=2,43\left( {{s}^{2}} \right) \\ \end{align} \right.\)
Chu kì của con lắc đơn là:
\(T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}\Rightarrow g=\frac{4{{\pi }^{2}}l}{{{T}^{2}}}=\frac{4.3,{{14}^{2}}.0,6}{2,43}\approx 9,74\left( m/{{s}^{2}} \right)\)
Chọn D.
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
Dự đoán chu kì T của con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng chiều dài l, khối lượng vật nặng m, biên độ góc α0.
Để kiểm tra từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm thay đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.
Câu trả lời của bạn
Không thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài nhỏ hơn 10cm vì khi đó kích thước của quả nặng là đáng kể so với chiều dài dây, do đó khó tạo ra dao động với biên độ nhỏ dẫn đến khó đo chu kì T.
Câu trả lời của bạn
Dự đoán chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm, để kiểm chứng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với con lắc có chiều dài không đổi tại những nơi khác nhau.
Kết quả 4 lần đo liên tiếp của bạn học sinh này là 21,3 s; 20,2 s; 20,9 s và 20,0 s. Biết sai số khi dùng đồng hồ này là 0,2 s (bao gồm sai số chủ quan khi bấm và sai số dụng cụ). Theo kết quả trên thì cách viết giá trị của chu kì T nào nêu sau đây là đúng nhất.
A. T = 2,13 ± 0,02 s
B. T = 2,00 ± 0,02 s
C. T = 2,06 ± 0,02 s
D. T = 2,06 ± 0,2 s
Câu trả lời của bạn
Ta có:
\(\overline T = \frac{{{T_1} + {T_2} + {T_3} + {T_4}}}{4} = \frac{{\frac{{21,3}}{{10}} + \frac{{20,2}}{{10}} + \frac{{20,9}}{{10}} + \frac{{20,0}}{{10}}}}{4} = 2,06\left( s \right)\)
Vì sai số của phép đo 10 dao động là 0,2 s nên sai số của phép đo 1 dao động là 0,02 s.
Vậy kết quả của T được viết là: T = 2,06 ± 0,02 s => Chọn C.
kết quả đo được học sinh đó biểu diễn bởi đồ thị như hình vẽ bên. Nhưng do sơ suất nên em học sinh đó quên ghi kí hiệu đại lượng trên các trục tọa độ xOy. Dựa vào đồ thị ta có thể kết luận trục Ox và Oy tương ứng biểu diễn cho
A. chiều dài con lắc, bình phương chu kì dao động.
B. chiều dài con lắc, chu kì dao động.
C. khối lượng con lắc, bình phương chu kì dao động.
D. khối lượng con lắc, chu kì dao động.
Câu trả lời của bạn
Chọn A
Từ đồ thị ta thấy yOx → mối liên hệ tương ứng có thể là: x là chiều dài con lắc và y là bình phương của chu kì.
Câu trả lời của bạn
Dùng con lắc dài để xác định gia tốc trọng trường g cho kết quả chính xác hơn khi dùng con lắc ngắn vì sai số tỉ đối của gia tốc trọng trường có giá trị nhỏ.
Câu trả lời của bạn
Vì sai số của phép đo 10 dao động là 0,2 s nên sai số của phép đo 1 dao động là 0,02 s.
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
cho em hỏi đồ thị T=f(l) trong bài thực hành con lắc đơn vẽ như thế nào ạ
Câu trả lời của bạn
trình bày các cách để đo gia tốc trọng trường (theo chương trình lớp 12 )?
Câu trả lời của bạn
Chu kì của con lắc đơn: \(T=2\pi\sqrt{\dfrac{\ell}{g}}\)
\(\Rightarrow g=\dfrac{4\pi^2.\ell}{T^2}\)
Như vậy, để tìm \(g\), chúng ta dùng 1 con lắc đơn, đo chiều dài và chu kì của con lắc và thay vào công thức trên rồi tính.
cho em hỏi vậy chu kì của con lắc đơn có phụ thộc vào biên độ dao động không ạ ? giải thích cả 2 trường hợp biên độ <10 độ , và biên độ >10 độ giúp em! em cảm ơn ạ .
Câu trả lời của bạn
Chu kì dao động \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)
→Chu kì con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào ℓ và g; không phụ thuộc biên độ A và khối lượng m.
vì \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \).
Điều kiện biên độ nhỏ là đảm bảo cho con lắc dao động điều hòa... khi thỏa mãn điều kiện này thì chu kì chỉ phụ thuộc l và g thôi nhé!
Dao động của con lắc đơn trong môi trường không có ma sát và là dao động nhỏ là dao động điều hòa, đồng thời cũng là dao động tự do, có nghĩa là chu kỳ của con lắc chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ
T=2pi.căn bậc 2 của l/g
Từ công thức, ta thấy T không phụ thuộc vào biên độ này.
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *