Đang tải... (xem toàn văn)
Bài 13. Thực hành: Xác định chu kì dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường tài liệu, giáo án...
Bài 13. THỰC HNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN HOẶC CON LẮC LỊ XO V GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - 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 lị xo thẳng đứng. - Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn. 2) Kĩ năng: - Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm, kĩ năng lắp ráp, bố trí dụng cụ thí nghiệm. - Tiến hành tốt thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lí số liệu; rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm trong thực hành thí nghiệm. II.Chuẩn bị: 1)Gio vin: - Chuẩn bị cc dụng cụ theo nội dung của Bài thực hnh. - Tiến hành trước thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu bo co thí nghiệm cho HS. 2)Học sinh: - Ôn tập các khái niệm về con lắc đơn, con lắc lị xo, điều kiện về dao động nhỏ, các công thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lị xo. - Nghiên cứu trước bài thực hành để hiểu r cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm. III.Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra: -GV nêu câu hỏi: Viết Bàiểu thức xác định chu kì dao động của con lắc đơn, con lắc lị xo. Khi no cĩ thể coi dao động của con lắc đơn là doa động điều hịa? -GV nêu vấn đề bài mới: + Gia tốc trọng trường thay đổi theo độ cao và vĩ độ. + Xác định chu kì của con lắc đơn để xác định gia tốc tại một vị trí được không? Hoạt động 2. (35’) Thiết kế phương án thí nghiệm: Hoạt động của GV Hoạt động của HS GV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm xác định chu kì dao động của con lắc đơn bằng những câu hỏi gợi ý: H 1 . Phải có những dụng cụ nào để tiến hành thí nghiệm? *Cc nhĩm thảo luận, trả lời cu hỏi của GV -Phải cĩ cc dụng cụ thí nghiệm: +Giả đỡ cao 1m để treo con lắc, có tấm chỉ thị H 2 . Hy thiết kế cc bước tiến hành thí nghiệm? H 3 . Để con lắc dao động điều hịa, phải tiến hnh kích thích dao động thế nào? H 4 . Xác định thời gian con lắc dao động bằng cách nào? nằm ngang với các vạch chia đối xứng. + Một cuộn chỉ. + Một đồng hồ bấm giây. + Một thước đo độ dài. + Hai quả nặng cĩ mĩc treo. *Từ dụng cụ, các nhóm BÀI 13 THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VÀ CON LẮC LÒ XO VÀ GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Mục đích • Hiểu phương án thí nghiệm để xác định chu kì lắc đơn lắc lò xo thẳng đứng • Khảo sát để phát ảnh hưởng biên độ, khối lượng, chiều dài lắc đơn với chu kì dao động • Thực hai phương án thí nghiệm • Tính gia tốc trọng trường từ kết thí nghiệm • Củng cố kiến thức dao động cơ, kĩ sử dụng thước đo độ dài đồng hồ đo thời gian 2 Cơ sở lí thuyết • Khái niệm lắc đơn, lắc lò xo, điều kiện dao động nhỏ • Các công thức dao động lắc: •Con lắc đơn: s=scosωt • Con lắc lò xo: x=xcosωt • Chú ý Tác dụng gia tốc trọng trường dao đông lắc đơn lắc lò xo thẳng đứng 3 Phương án thí nghiệm • Dụng cụ thí nghiệm •Một giá đỡ cao 1m, có thị nằm ngang với vạch chia đối xứng •Một cuộn •Một đồng hồ bấm giây •Một thước đo độ dài có độ chia tới minimét •Các nặng : 5g,50g,100g,150g a) Phương án 1: thí nghiệm với lắc đơn •Tiến trình thí nghiệm Bước : Tạo lắc đơn với độ dài dây treo 30 cm nặng cỡ g, treo lên giá đỡ cho dây treo gần sát với thị Bứơc : cho lắc dao động với góc lệch ban đầu α0 cỡ 600,và điều chỉnh cho mặt phẳng dao động lắc song song với thị Sau đo thời gian t để lắc thực 10 dao động.Lặp lại lần để có giá trị t1, t2 Bước : đổi góc lệch ban đầu α0 cỡ 100,50,300 làm lại thí nghiệm với lắc bước 2,đo giá tri t tương ứng, ghi số liệu vào bảng 13.1 Kết luận • Quan sát thí nghiệm ta thấy với góc lệch 600 300 biên độ dao động lắc thay đổi(giảm dần) Suy dao động lắc đơn dao động điều hòa • Đối với góc lệch 100 50 biên độ dao động lắc gần không đổi Suy dao động lắc đơn dao động điều hòa m= 5g, l = 40 cm Thời gian(s) thực 10 dao động Chu kì T(s) Góc lệch t1 10 50 12.94 12.96 t2 12.62 12.82 ttb 12.78 ± 0.06 12.89 ± 0.07 T1 1.294 1.296 T2 Ttb 1.262 TA= 1.278 ± 0.006 1.282 TB =1.289 ± 0.007 GA =4π2l/T2=9.67m/s2 GB =4π2l/T2=9.51 m/s2 G=9.59 ± 0.08 m/s2 • Nhận xét :kết thí nghiệm cho sai số lớn do: -Dụng cụ thí nghiệm không chuẩn xác - Do tác động môi trường, ma sát với không khí - Do kĩ thực hành chưa tốt Chu kì dao động lắc đơn phụ thuộc chiều dài lắc Dùng lắc đơn có m = g, chiều dài l1=30 cm đo thời gian 10 dao động toàn phần để xác định chu kì T1 ghi vào bảng Thay lắc đơn có chiều dài l2= 40 cm để đo thời gian 10 dao động toàn phần xác định chu kì T2 Tính bình phương chu kì T12 ,T22 lập tỉ số T12/ l1, T22/ l2 •Bảng số liệu m=5g , α=100 Chiều dài l Thời gian t= Chu kì T (cm) 10T (s) (s) T2 (s2) T2/ l (s2/ cm) l1= 30 t1=11.44 T2=1.144 T12 = 1.309 T12/l1=4.36 l2= 40 t2 =12.94 T2=1.294 T22=1.674 T22/l2=4.19 Kết luận: Bình phương chu kì lắc tỉ lệ thuận với chiều dài lắc b) Con lắc lò xo: Tiến trình thí nghiệm: Bước 1: Tạo lắc lò xo có chiều dài tự nhiên cm treo nặng 50g treo giá đỡ Bước 2: Kéo nặng khỏi vị trí cân cm theo phươnhg thẳng đưng Đo thời gian T để lằc thực 10 dao động, lặp lại hai lần để có giá trị t1, t2 Bước 3: Thay nặng lắc nặng 100 g 150 g Làm thí nghiệm tương tự bước 2, đo giá trị t tương ứng, ghi số liệu vào bảng 4 Kết luận: a) Từ kết nhận suy : • Chu kì dao động cuà lắc đơn dao động với biên độ nhỏ nơi, không phụ thuộc vào khối lượng nặng mà tỉ lệ với chiều dài lắc theo công thức : T=2π • Theo công thức lí thuyết chu kì dao động lắc đơn dao động với biên độ(góc lệch nhỏ) : T=2π • Tính gia tốc trọng trường g nơi làm thí nghiệm theo giá trị thu từ thực nghiệm G=4π2 l/T2 (m/s2) l = cm, A=2 cm Thời gian(s) thực 10 dao động Chu kì T(s) Khối lượng (g) t1 T1 T2 Ttb t2 ttb 0.472 0.462 0.467 ± 0.005 50 4.72 4.62 4.67 ± 0.05 100 6.25 6.25 6.25 0.625 0.625 0.625 150 8.00 7.99 7.995 ± 0.005 0.8 0.799 0.7995 ± 0.0005 KL: Chu kì dao động lắc lò xo tỉ lệ với khối lượng lắc theo công thức T=2π 1.Nguyễn Thị Phương 2.Trương Ngọc Hải Nam 3.Lê Thuần Nguyên 4.Nguyễn Thị Mai 5.Nguyễn Thị Thùy 6.Nguyễn Huỳnh Như 7.Nguyễn Thị Thuyết Mai 8.Vương Thị Thanh Nhã 9.Lê Thị Dịu Bài 13. THỰC HNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN HOẶC CON LẮC LỊ XO V GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - 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 lị xo thẳng đứng. - Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn. 2) Kĩ năng: - Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm, kĩ năng lắp ráp, bố trí dụng cụ thí nghiệm. - Tiến hành tốt thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lí số liệu; rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm trong thực hành thí nghiệm. II.Chuẩn bị: 1)Gio vin: - Chuẩn bị cc dụng cụ theo nội dung của Bài thực hnh. - Tiến hành trước thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu bo co thí nghiệm cho HS. 2)Học sinh: - Ôn tập các khái niệm về con lắc đơn, con lắc lị xo, điều kiện về dao động nhỏ, các công thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lị xo. - Nghiên cứu trước bài thực hành để hiểu r cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm. III.Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra: -GV nêu câu hỏi: Viết Bàiểu thức xác định chu kì dao động của con lắc đơn, con lắc lị xo. Khi no cĩ thể coi dao động của con lắc đơn là doa động điều hịa? -GV nêu vấn đề bài mới: + Gia tốc trọng trường thay đổi theo độ cao và vĩ độ. + Xác định chu kì của con lắc đơn để xác định gia tốc tại một vị trí được không? Hoạt động 2. (35’) Thiết kế phương án thí nghiệm: Hoạt động của GV Hoạt động của HS GV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm xác định chu kì dao động của con lắc đơn bằng những câu hỏi gợi ý: H 1 . Phải có những dụng cụ nào để tiến hành thí nghiệm? *Cc nhĩm thảo luận, trả lời cu hỏi của GV -Phải cĩ cc dụng cụ thí nghiệm: +Giả đỡ cao 1m để treo con lắc, có tấm chỉ thị H 2 . Hy thiết kế cc bước tiến hành thí nghiệm? H 3 . Để con lắc dao động điều hịa, phải tiến hnh kích thích dao động thế nào? H 4 . Xác định thời gian con lắc dao động bằng cách nào? nằm ngang với các vạch chia đối xứng. + Một cuộn chỉ. + Một đồng Bài 13. THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN HOẶC CON LẮC LÒ XO VÀ GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - 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. 2) Kĩ năng: - Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm, kĩ năng lắp ráp, bố trí dụng cụ thí nghiệm. - Tiến hành tốt thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lí số liệu; rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm trong thực hành thí nghiệm. II.Chuẩn bị: 1)Giáo viên: - Chuẩn bị các dụng cụ theo nội dung của bài thực hành. - Tiến hành trước thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu báo cáo thí nghiệm cho HS. 2)Học sinh: - Ôn tập các khái niệm về con lắc đơn, con lắc lò xo, điều kiện về dao động nhỏ, các công thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo. - Nghiên cứu trước bài thực hành để hiểu rõ cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm. III.Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra: -GV nêu câu hỏi: Viết Biểu thức xác định chu kì dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo. Khi nào có thể coi dao động của con lắc đơn là doa động điều hòa? -GV nêu vấn đề bài mới: + Gia tốc trọng trường thay đổi theo độ cao và vĩ độ. + Xác định chu kì của con lắc đơn để xác định gia tốc tại một vị trí được không? Hoạt động 2. (35’) Thiết kế phương án thí nghiệm: Hoạt động của GV Hoạt động của HS GV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm xác định chu kì dao động của con lắc đơn bằng những câu hỏi gợi ý: H 1 . Phải có những dụng cụ nào để tiến hành thí nghiệm? *Các nhóm thảo luận, trả lời câu hỏi của GV -Phải có các dụng cụ thí nghiệm: +Giả đỡ cao 1m để treo con lắc, có tấm chỉ thị nằm ngang với các vạch chia đối xứng. H 2 . Hãy thiết kế các bước tiến hành thí nghiệm? H 3 . Để con lắc dao động điều hòa, phải tiến hành kích thích dao động thế nào? H 4 . Xác định thời gian con lắc dao động bằng cách nào? + Một Câuộn chỉ. + Một đồng hồ bấm giây. + Một thước đo độ dài. + Hai Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 22-23 THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH CHU KỲ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN HOẶC CON LẮC LÒ XO HOẶC GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I. MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức - Hiểu được hai phương án thí nghiệm để xác định chu kỳ dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo. - Thực hiện được trong hai phương án để xác định chu kỳ dao động của một con lắc. - Tính được gia tốc trọng trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn. - Củng cố kiến thức về dao động cơ học, kỹ năng sử dụng thước đo độ dài và đồng hồ đo thời gian. - Bước đầu làm quen với phòng thí nghiệm ảo và đặc biệt là dùng dao động ký ảo để vẽ đồ thị của dao động cơ học (phi điện). 2. Kỹ năng - Kỹ năng vận dụng kiến thức đặc biệt là kỹ năng giải thích vào các hiện tượng thực tế quan sát được; đồng thời tiếp tục rèn luyện kỹ năng thao tác thí nghiệm đã tiến hành ở các lớp dưới. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: a) Kiến thức và dụng cụ: + Về dụng cụ: - Một giá đỡ cao 1m để treo con lắc, có tấm chỉ thị nằm ngang có các vạch chia đối xứng. - Một cuộn chỉ. - Một đồng hồ bấm giây (hoặc đồng hồ đeo tay có kim giây). - Một thước đo độ dài có chia mm. - Hai quả nặng 50g, 20g có móc treo. - Giấy kẻ ô milimét để vẽ đồ thị. + Về kiến thức: - Khái niệm về con lắc đơn, con lắc lò xo, điều kiện dao động nhỏ. - Các công thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo. - Chú ý vai trò của gia tốc trọng trường đối với dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng. + Những điều lưu ý trong SGV. b) Phiếu học tập: P1. Chọn câu Đúng. Trong thí nghiệm với con lắc đã làm, khi thay quả nặng 50g bằng quả nặng 20g thì: A. chu kỳ của nó tăng lên rõ rệt. B. Chu kỳ của nó giảm đi rõ rệt. C. Tần số của nó giảm đi nhiều. D. Tần số của nó hầu như không đổi. P2. Chọn phát biểu Đúng. Trong thí nghiệm với con lắc lò xo thẳng đứng và con lắc lò xo nằm ngang thì gia tốc trọng trường g A. chỉ ảnh hưởng tới chu kỳ dao động của con lắc thẳng đứng. B. không ảnh hưởng tới chu kỳ dao động của cả con lắc thẳng đứng và con lắc nằm ngang. C. chỉ ảnh hưởng tới chu kỳ dao động của con lắc lò xo nằm ngang. D. chỉ không ảnh hưởng tới chu kỳ con lắc lò xo nằm ngang. P3. Cùng một địa điểm, người ta thấy trong thời gian con lắc A dao động được 10 chu kỳ thì con lắc B thực hiện được 6 chu kỳ. Biết hiệu số độ dài của chúng là 16cm. Độ dài của mỗi con lắc là:. A. 6cm và 22cm. B. 9cm và 25cm. C. 12cm và 28cm. D. 25cm và 36cm. P4. Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương tạo thành 45 0 so với phương nằm ngang thì gia tốc trọng trường A. không ảnh hưởng đến tần số dao động của con lắc. B. không ảnh hưởng đến chu kỳ dao động của con lắc. C. làm tăng tần số dao động so với khi con lắc dao động theo phương nằm ngang. D. làm giảm tần số dao động so với khi con lắc dao động theo phương nằm ngang. 2. Học sinh: Về kiến thức: Ôn tập các kiến thức sau: - Khái niệm về con lắc đơn, con lắc lò xo, điều kiện dao động nhỏ. - Các công thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo. s = S 0 cos(t); l g ; m k ; f T 2 2 ; 2 2 fT ; k m T 2 ; g l T 2 . - Vai trò của gia tốc trọng trường đối với dao động của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng. III/ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH SỰ TRỢ GIÚP CỦA GIÁO VIÊN - Báo cáo tình hình lớp. - Trả lời câu hỏi của thầy. - Nhận xét bạn. - Phân nhóm - Tiến hành lắp đặt theo thầy HD. - Tiến hành lắp đặt TN. - Tiến hành làm THN theo các bước. - Đọc và ghi kết quả TN. - Làm ít nhất 3 lần trở lên. - Tính toán ra kết quả theo yêu cầu của bài. - Làm báo cáo TH - Thảo luận nhóm. - Tính toán - Ghi chép KQ - Tình hình học sinh. - Yêu cầu: trả lời về mực đích thực hành, các bước tiến hành. - Kiểm tra miệng, 1 đến 3 em. + HD HS lắp đặt thí nghiệm. - Hướng dẫn các nhóm lắp đặt thí nghiệm. - Kiểm tra cách lắp đặt, HD Bài 13. THỰC HNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN HOẶC CON LẮC LỊ XO V GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - 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 lị xo thẳng đứng. - Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn. 2) Kĩ năng: - Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm, kĩ năng lắp ráp, bố trí dụng cụ thí nghiệm. - Tiến hành tốt thí nghiệm, thu thập số liệu, xử lí số liệu; rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm trong thực hành thí nghiệm. II.Chuẩn bị: 1)Gio vin: - Chuẩn bị cc dụng cụ theo nội dung của Bài thực hnh. - Tiến hành trước thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu bo co thí nghiệm cho HS. 2)Học sinh: - Ôn tập các khái niệm về con lắc đơn, con lắc lị xo, điều kiện về dao động nhỏ, các công thức về dao động của con lắc đơn và con lắc lị xo. - Nghiên cứu trước bài thực hành để hiểu r cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm. III.Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra: -GV nêu câu hỏi: Viết Bàiểu thức xác định chu kì dao động của con lắc đơn, con lắc lị xo. Khi no cĩ thể coi dao động của con lắc đơn là doa động điều hịa? -GV nêu vấn đề bài mới: + Gia tốc trọng trường thay đổi theo độ cao và vĩ độ. + Xác định chu kì của con lắc đơn để xác định gia tốc tại một vị trí được không? Hoạt động 2. (35’) Thiết kế phương án thí nghiệm: Hoạt động của GV Hoạt động của HS GV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm xác định chu kì dao động của con lắc đơn bằng những câu hỏi gợi ý: H 1 . Phải có những dụng cụ nào để tiến hành thí nghiệm? *Cc nhĩm thảo luận, trả lời cu hỏi của GV -Phải cĩ cc dụng cụ thí nghiệm: +Giả đỡ cao 1m để treo con lắc, có tấm chỉ thị H 2 . Hy thiết kế cc bước tiến hành thí nghiệm? H 3 . Để con lắc dao động điều hịa, phải tiến hnh kích thích dao động thế nào? H 4 . Xác định thời gian con lắc dao động bằng cách nào? nằm ngang với các vạch chia đối xứng. + Một cuộn chỉ. + Một đồng hồ bấm giây. + Một thước đo độ dài. + Hai quả nặng cĩ mĩc treo. *Từ dụng cụ, các nhóm Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Bài số XC NH CHU Kè DAO NG CA CON LC N HOC CON LC Lề XO V GIA TC TRNG TRNG Giỏo viờn: Trn Vit Thng Trng THPT Chu Vn An Bài 13 - Thí nghiệm thực hành Bài số II Mục đích thí nghiệm Kho sát nh hởng biên độ , khối lợng m qu nặng độ dài l dây treo chu kỡ dao động T lắc đơn Xác định gia tốc trọng trờng g lắc đơn theo công thức : l (1) g= T Kho sát nh hởng khối lợng m qu nặng độ cứng k lò xo chu kỡ dao động T lắc lò xo Kiểm chứng thực nghiệm công thức m tính chu kỡ T củaTcon (2) : = 2lắc lò xo k Ghi chỳ: HS lm thc hnh, bỏo cỏo kt qu thc hnh v tr li nhanh cỏc cõu hi trc nghim theo mu bỏo cỏo TH bi s 1-Lp 12 NC ( kốm theo Giỏo ...BÀI 13 THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN VÀ CON LẮC LÒ XO VÀ GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Mục đích • Hiểu phương án thí nghiệm để xác định chu kì lắc đơn lắc lò xo thẳng đứng... niệm lắc đơn, lắc lò xo, điều kiện dao động nhỏ • Các công thức dao động lắc: Con lắc đơn: s=scosωt • Con lắc lò xo: x=xcosωt • Chú ý Tác dụng gia tốc trọng trường dao đông lắc đơn lắc lò xo thẳng... thời gian 10 dao động toàn phần để xác định chu kì T1 ghi vào bảng Thay lắc đơn có chiều dài l2= 40 cm để đo thời gian 10 dao động toàn phần xác định chu kì T2 Tính bình phương chu kì T12 ,T22
