Giáo án vật lý - Tiết 43 -44:thực hành kiểm nghiệm định luật về dao động của con lắc đơn, xác định gia tốc rơi tự do

Tiết 43 - 44: THỰC HÀNH Bài 1: KIỂM NGHIỆM ĐỊNH LUẬT VỀ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN, XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO. I. Mục đích yêu cầu: Thông qua thí nghiệm cho hs xác nhận định luật về chiều dài con lắc và xác định gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm dựa vào biểu thức: g l2T  và 22 T l.4g  . Từ kết quả thực nghiệm cho thấy rằng T ~ l và T ~ ( g )-1 và hệ số tỉ lệ 2p trong hệ SI. Qua bài này cho thấy chu kỳ dao động của con lắc không phụ thuộc khối lượng con lắc và không phụ thuộc vào biên độ khi con lắc dao động với độ lệch a nhỏ. * Trọng tâm: Toàn bài * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm II. Chuẩn bị: HS: Hs xem lại bài “Khảo sát dao động điều hòa” – Phần “Con lắc đơn”. Đọc và trả lời các câu hỏi phần “Chuẩn bị lý thuyết”. Mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk. GV:Vật nặng (hoặc viên bi) – Dây treo mảnh, không giãn dài 1m – Thước đo dài 500mm, giá treo. Đồng hồ bấm giây III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: 1. Mô tả cách làm thí nghiệm để kiểm nghiệm rằng chu kỳ T tỉ lệ với l ? 2. Khi xác định gia tốc rơi tự do g bằng con lắc đơn dựa vào công thức 22 T l.4g  ta phạm sai số tương đối là (g/g) = 2 (p/p) + (l/l) + 2(T/T) để kết quả g không sai quá 5%, ta cần phải lực chọn những điều kiện thí nghiệm như thế nào? C. Tiến hành thí nghiệm: TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG * Giáo viên hướng dẫn hs làm thí nghiệm và ghi kết quả, tính toán số liệu theo từng bước. I. Lần 1: Treo con lắc đơn có l1 = 8 cm vào giá thí nghiệm đo lại l1 (tính từ vị trí treo tới tâm viên bi) với sai số l1 = 1mm Ghi giá trị l1 sau khi đo. Cho con lắc dao động với góc lệch a1 = 70. Đo thời gian t1 khi nó thực hiện được 50 dao I. Kiểm nghiệm công thức xác định chu kỳ của con lắc đơn ứng với dao động nhỏ. Lần 1: l1 = 80cm. a. Với n = 50 dao động; a1 = 70, ta xác định được: l1  l1= l1  0,1 (cm) t1  t1= t1  1 (s) động, cho phép sai số t1 = 1s. Sau đó tính T1 và sai số tuyệt đối T1 = ? b. Cho con lắc dao động trở lại với a1’ < 70 và số lần dao động n' = 40. Sau đó tính được chu kỳ dao động T1’ và sai số T1’ = ? c. So sánh T1 với T1’. Rút ra kết luận gì? Lần 2: Tương tự lần 1, nhưng thay l2 = 60cm. Lần 3: l3 = 40cm. Lần 4: l4 là chiều dài bất kfy * Hs lập các tỉ số từ các dữ liệu đo và tính được 2 1 2 l l       1 2 T T vôùi ; 2 1 3 l l       1 3 T T vôùi ; 2 1 4 l l       1 4 T T vôùi => Hs rút ra kết luận về chu kỳ dao động của con lắc? Nhận xét về sai số của phép đo? * GV nhận xét chung về kết quả thí nghiệm? - Ta thấy T ~ l dù con lắc dao động với độ lệch a1, a2 là khác nhau. - Để kết quả thí nghiệm chính xác, cần phải đo chính xác thời gian dao động. Và để Tính ? 50 t T 11  (s) Sai số tuyệt đối: ?T 50 t 1 1   => T1 T1 = ? b. Với n = 40 dao động, a2 = 70, ta xác định được: t1’ + t1 = t1’ 1 = ? (cm) Tính: T1’ = ?40 't1  Và 50 t 'T 11   (s)  T1’ T1’=? c. So sánh T1 với T1’ => Kết luận: ? Xác định và tính toán tương tự cho các lần thí nghiệm: Lần 2: l2 = 60cm  T2 Lần 3: l3 = 40cm  T3 Lần 4: l4 là chiều dài bất kỳ  T4 Nhận xét: lập tỉ số và so sánh. 2 1 2 l l       1 2 T T vôùi ; 2 1 3 l l       1 3 T T vôùi ; 2 1 4 l l       1 4 T T vôùi s02,0T  thì dao động của con lắc 50n  , nghĩa là: 50ns1 n tT  dao động. => Rút ra kết luận thí nghiệm. II. Dựa vào kết quả đo l1, T1; l2, T2;… Hs hãy tính theo biểu thức các giá trị: - Gia tốc rơi tự do g1 = ? - Sai số tương đối: ? g g 1 1   - Sai số tuyệt đối: g1 = ?  Ghi kết quả: g1 = ? Chú ý: khi tính g g có giá trị 142,3 002,0    quá bé  có thể bỏ qua, không tính. * Tính tương tự cho lần 2 => Hs chọn và cho biết lý do vì sao khi chọn 1 trong 2 giá trị g1 và g2 ? * Hs trả lời và cho biết để hạn chế sai số, ta nên làm cách nào? II. Xác định gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm: a. Dựa vào kết quả đo được l1 và T1. Tính: ? g ggg ? T T 2 l l g g ? T l 4g 1 1 11 1 1 1 1 1 1 2 1 12 1           Ghi kết quả: g1 = ………  ………… (m/s2) b. Tương tự tính cho kết quả lần 2 => g2 = ? c. So sánh, và chọn một giá trị g nào đó, nêu lý do chọn? d. Để hạn chế sai số ta nên làm thế nào? TIẾT 2: HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM * GV nhận xét chung: Để đo g được chính xác, ít sai số, nghĩa là 100 5 g g   thì giá trị sai số )s(033,0 300 7 T T   => thí nghiệm cần làm với số lần dao động là: 30 033,0 1n  dao động. D. Củng cố: - Từ thí nghiệm, ta thấy T ~ l , T ~ ( g )-1. T không phụ thuộc a, - Học sinh có thể làm và chứng m inh tương tự nếu thay từng quả nặng với m khác nhau => T không phụ thuộc m. E. Dặn dò: - Xem các bài sau: - Hiện tượng sóng trong cơ học - Sóng âm - Sự giao thoa sóng. - Xem bài thực hành, và chuẩn bị lý thuyết bài “Xác định bước sóng và tần số âm”. - Mỗi nhóm một mẫu báo cáo thí nghiệm theo mẫu Sgk trang 247. - Chuẩn bị tiết sau “Thực hành”: Bài số 2.