BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
TÀI LIỆU HỌC TẬP
Học phần:
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ PHỔ THÔNG
Biên soạn: Tổ phương pháp dạy học Vật Lý
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
---2017---
Thí nghiệm Vật Lí phổ thông
2017
1
MỤC LỤC
BÀI MỞ ĐẦU: PHÉP ĐO ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ. SAI SỐ ................................................. 4
Phép đo ........................................................................................................................ 4
I.
Kết quả và sai số trong phép đo .................................................................................... 4
II.
1)
Sai số chủ quan, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên ............................................. 4
2)
Xác định sai số ....................................................................................................... 6
3)
Tính sai số và kết quả của phép đo trực tiếp ............................................................ 8
4)
Tính sai số và kết quả của phép đo gián tiếp ......................................................... 11
Trình bày, xử lý kết quả đo và tính toán trong thí nghiệm ........................................... 14
III.
1)
Cách ghi các kết quả đo và tính ............................................................................ 14
2)
Quy tắc làm tròn số .............................................................................................. 15
3)
Trình bày các kết quả đo và tính thành bảng ......................................................... 15
4)
Trình bày các kết quả dưới dạng vẽ các đồ thị. ..................................................... 16
Bài 1: XÁC ĐỊNH GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG NHANH DẦN ĐỀU....... 18
Mục đích .................................................................................................................... 18
I.
Chuẩn bị ..................................................................................................................... 18
II.
Thí nghiệm ................................................................................................................. 18
III.
1)
Thí nghiệm 1 - Xác định gia tốc của một vật bằng thiết bị bộ rung điện ................ 18
2)
Thí nghiệm 2 - Khảo sát chuyển động rơi tự do – xác định gia tốc rơi tự do dùng
đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang. .................................................................. 20
Câu hỏi ....................................................................................................................... 23
IV.
Báo cáo thực hành .............................................................................................................. 24
Bài 2: TĨNH HỌC ................................................................................................................ 27
Mục đích .................................................................................................................... 27
I.
Chuẩn bị ..................................................................................................................... 27
II.
Dụng cụ ...................................................................................................................... 27
III.
Thí nghiệm ................................................................................................................. 28
IV.
1)
Thí nghiệm 1 - Đo độ cứng của một lò xo ............................................................. 28
2)
Thí nghiệm 2 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực đồng qui ........................................... 28
3)
Thí nghiệm 3 - Kiểm chứng qui tắc hợp lực song song cùng chiều ....................... 30
4)
Thí nghiệm 4 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật có trục quay cố định .............. 31
5)
Thí nghiệm 5 - Kiểm chứng qui tắc mômen với vật không có trục quay trục cố
định ............................................................................................................................. 31
Câu hỏi ....................................................................................................................... 32
V.
Báo cáo thực hành .............................................................................................................. 33
Bài 3: KIỂM CHỨNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - ĐO HỆ SỐ MA SÁT NGHỈ
CỰC ĐẠI VÀ HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT ............................................................................ 36
Thí nghiệm Vật Lí phổ thông
2017
2
Thí nghiệm 1 - Kiểm chứng các định luật bảo toàn ..................................................... 36
I.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 36
2)
Cơ sở lí thuyết ...................................................................................................... 36
3)
Dụng cụ thí nghiệm .............................................................................................. 37
4)
Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................ 37
Thí nghiệm 2 - Khảo sát chuyển động thẳng đều ........................................................ 39
II.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 39
2)
Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................... 39
3)
Dụng cụ ............................................................................................................... 39
4)
Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm: ................................................................................. 39
5)
Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................ 40
Thí nghiệm 3 - Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt ............................. 40
III.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 40
2)
Cơ sở lý thuyết ..................................................................................................... 40
3)
Dụng cụ ............................................................................................................... 41
4)
Lắp ráp thí nghiệm ............................................................................................... 41
5)
Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................ 42
Câu hỏi ....................................................................................................................... 42
IV.
Báo cáo thực hành .............................................................................................................. 43
BÀI 4: SỰ NỞ DÀI CỦA THANH KIM LOẠI. HIỆN TƯỢNG CĂNG MẶT NGOÀI .. 46
Mục đích .................................................................................................................... 46
I.
Chuẩn bị ..................................................................................................................... 46
II.
Thí nghiệm ................................................................................................................. 46
III.
1)
Thí nghiệm 1- Xác định hệ số nở dài của thanh kim loại ....................................... 46
2)
Thí nghiệm 2 - Hình dạng tự nhiên của giọt chất lỏng........................................... 48
3)
Thí nghiệm 3 - Kiểm nghiệm sự tồn tại của lực căng mặt ngoài ............................ 48
4)
Thí nghiệm 4 – Xác định suất căng mặt ngoài của chất lỏng ................................. 49
Câu hỏi ....................................................................................................................... 54
IV.
Báo cáo thực hành .............................................................................................................. 55
BÀI 5: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU R, L, C ..................... 58
Mục đích .................................................................................................................... 58
I.
Chuẩn bị ..................................................................................................................... 58
II.
Thí nghiệm ................................................................................................................. 58
III.
1)
Thí nghiệm 1 - Vẽ đường đặc trưng Vôn – Ampe của bóng đèn dây tóc ............... 58
2)
Thí nghiệm 2 - Xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa .......... 59
3)
Thí nghiệm 3 - Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp ...................... 59
Câu hỏi ....................................................................................................................... 64
IV.
Báo cáo thực hành ............................................................................................................... 65
Thí nghiệm Vật Lí phổ thông
2017
3
BÀI 6: TỪ TRỪỜNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ .................................................................... 69
Thí nghiệm 1 - Xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất....................... 69
I.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 69
2)
Cơ sở lý thuyết ..................................................................................................... 69
Thí nghiệm 2 - Hiện tượng tự cảm. ............................................................................. 70
II.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 70
2)
Chuẩn bị ............................................................................................................... 70
3)
Tiến hành
thí nghiệm ............................................................................................ 71
Thí nghiệm 3 - Máy phát điện. .................................................................................... 72
III.
Thí nghiệm 4 - Chứng minh định luật Lentz. .............................................................. 72 IV.
Thí nghiệm 5 – Quan sát từ phổ……………………………………………………… . 73
V.
VI. Câu hỏi ....................................................................................................................... 74
Báo cáo thực hành ............................................................................................................... 75
Bài 7: CÁC THÍ NGHIỆM QUANG HỌC ......................................................................... 77
Thí nghiệm 1 - Xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì .................... 77
I.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 77
2)
Dụng cụ ............................................................................................................... 77
3)
Cơ sở lý thuyết ..................................................................................................... 77
4)
Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................ 77
5)
Câu hỏi ................................................................................................................. 79
Thí nghiệm 2 - Xác định chiết suất của thủy tinh ........................................................ 79
II.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 79
2)
Cơ sở lí thuyết: ..................................................................................................... 79
3)
Tiến hành
thí nghiệm ............................................................................................ 80
4)
Câu hỏi ................................................................................................................. 81
III. Thí nghiệm 3 - Xác định chiết suất của chất lỏng ......................................................... 81
1)
Mục đích: ............................................................................................................. 81
2)
Cơ sở lý thuyết ..................................................................................................... 81
3)
Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................ 82
Thí nghiệm 4 - Quan sát đường đi của tia sáng qua các quang cụ ................................ 83
IV.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 83
2)
Dụng cụ ............................................................................................................... 83
3)
Tiến hành
thí nghiệm ............................................................................................ 83
Thí nghiệm 5 – Xác định bước sóng của ánh sáng ...................................................... 83
V.
1)
Mục đích .............................................................................................................. 83
2)
Dụng cụ ............................................................................................................... 83
3)
Tiến hành
thí nghiệm ............................................................................................ 83
Báo cáo thực hành .............................................................................................................. 88
Thí nghiệm Vật Lí phổ thông
2017
4
BÀI MỞ ĐẦU: PHÉP ĐO ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ. SAI SỐ
Phép đo I.
Là quá trình so sánh một đại lượng với một đại lượng khác cùng loại được chọn làm
đơn vị: A = na. Trong đó A là đại lượng đo, a là đại lượng được chọn làm đơn vị, n là
tỷ số của đại lượng đo và đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị (thường ghi sẵn
trên thang chia của dụng cụ đo).
Như vậy, mỗi phép đo đều cần dùng một dụng cụ đo trên đó ghi sẵn đại lượng được
chọn làm đơn vị, thí dụ như thước dẹt, quả cân, ampe kế…. Nếu không có dụng cụ đo
thì không có phép đo.
Phép đo gồm hai loại là phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.
Phép đo trực tiếp kết quả đo được đọc trực tiếp trên các dụng cụ đo. Ở đây, độ
chính xác của phép đo trực tiếp tương ứng với mức độ chính xác mà dụng cụ
cho phép. Ví dụ, nếu đo với thước có độ chia tới 0,01 mm , chỉ số đọc được
phải là 15,32 mm chứ không thể đọc 15,3 mm. Nếu chữ số cuối là 0 cũng phải
ghi, thí dụ 17,30 mm.
Trong phép đo gián tiếp, đại lượng cần đo được xác định gián tiếp thông qua
một biểu thức toán học,mối liên hệ này được thể hiện bằng phương trình F =
f(x,y,z). Trong đó F là giá trị đại lượng cần tìm bằng phép đo gián tiếp và x, y, z
là giá trị các đại lượng đo trực tiếp.
Ví dụ:
- Đo trực tiếp chiều dài bằng thước, đo thể tích chất lỏng bằng bình chứa, đo
cường độ dòng điện bằng ampe kế…
- Đo gián tiếp R nhờ định luật Ôm: R = U/I…
Trong thực tế, kết quả mỗi phép đo đều chỉ là gần đúng với một mức chính xác nào đó.
Kết quả đo được luôn có sai số, nghĩa là có giá trị vây quanh giá trị thực của đại lượng
cần đo. Để hạn chế sai số, cần phải hiểu rõ những nguyên nhân gây sai số để khắc
phục chúng.
Kết quả và sai số trong phép đo
II.
1. Sai số chủ quan, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên
Khi đo các đại lượng vật lí, vì nhiều lý do ta không đạt được độ chính xác tuyệt đối
(ngay cả khi đạt được độ chính xác này ta cũng không thể chứng minh được đó là giá
trị thực). Độ sai lệch giữa giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo gọi là
