Đang tải... (xem toàn văn)
d) Hạ cốc B xuống mặt bàn để nước trong cốc A lại từ từ chảy sang cốc B. Quan sát vòng và lực kế, ta thấy mặt nước trong cốc A hạ xuống và chiếc vòng bị kéo xuống theo, làm cho số chỉ tr[r]
(1)BÀI 1: KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO. XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO
I - MỤC ĐÍCH
Đo thời gian rơi t đoạn đường s khác để vẽ đồ thị s ~ t2, từ suy ra tính chất chuyển động Ngồi ra, với số liệu ta xác định gia tốc rơi tự
II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1 Mối quan hệ quãng đường rơi tự thời gian rơi
Thả vật ( trụ thép, viên bi…) từ độ cao s mặt đất, vật rơi nhanh theo phơng thẳng đứng (phương song song với dây dọi) Trong trường hợp ảnh hưởng khơng khí khơng đáng kể, vật chuyển động tác dụng trọng lực, nên coi vật rơi tự
Khi vật có vận tốc ban đầu 0, chuyển động thẳng nhanh dần với gia tốc a, quãng đường s sau khoảng thời gian t (tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động) xác định công thức: s = 12at2
2 Vẽ đồ thị f (s, t2)
Đồ thị biểu diễn quan hệ s t2 có dạng đường thẳng qua gốc toạ độ có hệ số góc: tgα = a/2
III - DỤNG CỤ CẦN THIẾT (Hình 8.1) Đồng hồ đo thời gian số (Hình 8.2)
Hộp cơng tắc đóng ngắt điện chiều cấp cho nam châm điện đếm thời gian
Nam châm điện N (Hình 8.3) Cổng quang điện E (Hình 8.4)
Trụ viên bi (bằng thép) làm vật rơi tự Quả dọi
Giá đỡ thẳng đứng có vít điều chỉnh thăng Hộp đựng cát khô
Giấy kẻ ô li để vẽ đồ thị Kẻ sẵn bảng ghi số liệu theo mẫu SGK
IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO (sgk) V - LẮP RÁP THÍ NGHIỆM
Nam châm điện N lắp đỉnh giá đỡ, nối qua công tắc vào ổ A đồng hồ đo thời gian Ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ cơng tắc chuyển Cổng E lắp dưới, nối với ổ B Sử dụng MODE đo A B, chọn thang đo 9,999 s
Quan sát dọi, phối hợp điều chỉnh vít chân giá để cho dọi nằm tâm lỗ tròn T Khi vật rơi qua lỗ tròn cổng quang điện E, chúng nằm trục thẳng đứng Khăn vải đặt nằm để để vật rơi
Cho nam châm hút giữ vật rơi Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 vật Ghi giá trị số vào Bảng 8.1 (có mẫu báo cáo)
(2)VI - TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Đo thời gian rơi ứng với khoảng cách s khác nhau Nới lỏng vít dịch cổng quang điện E phía cách s0 khoảng s = 0,050 m Nhấn nút RESET mặt đồng hồ để đưa thị số giá trị 000
Ấn nút hộp công tắc để thả vật rơi, nhả nhanh nút tr-ước vật rơi đến cổng quang điện E Ghi thời gian rơi của vật vào Bảng 8.1 Lặp lại phép đo thêm lần, ghi vào Bảng 8.1
Nới lỏng vít dịch cổng quang điện E phía cách s0 khoảng s = 0,200; 0,450; 0,800 m Ứng với giá trị s, thả vật rơi ghi thời gian t tương ứng vào bảng Bảng 8.1 Lặp lại phép đo thêm lần, ghi vào Bảng 8.1
Kết thúc thí nghiệm: Nhấn khố K , tắt điện đồng hồ đo thời gian số
BÀI BÁO CÁO
(3)KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:……… 1 Trả lời câu hỏi : Sự rơi tự gì? Nêu đặc điểm rơi tự công thức tính gia tốc rơi tự 2 Kết thực hành:
Bảng 1: Đo thời gian ứng với khoảng cách s khác Vị trí ban đầu : s0 =……(mm) Lần đo
s(m) Thời gian rơi
¯ti t❑i2
gi = 2si
ti
2 V
i = 2si
ti
1
0,05 0,20 0,45 0,80
3 Vẽ đồ thị :
(4)4 Nhận xét – kết luận :
a Đồ thị s = s(t2) có dạng gì? Và em có kết luận chuyển động rơi tự ?
b Đồ thị v = v(t) có dạng gì? Em có kết luận cho trường hợp ?
c Hãy tính giá trị g , Dg, g viết kết phép đo gia tốc rơi tự
1
5
g g g
g= + + + =
1
5
g g g
g D +D + +D
D = =
… Với D = -g1 g g1 = ………Dg2= -g g2 = Kết phép đo: g= ±D =g g ( / )± m s2
5 Câu hỏi :
Câu 1: Khi tính g theo cách nêu trên, ta ý đến loại sai số nào? Vì ?
Câu : Hãy đề xuất phương án thí nghiệm khác, với dụng cụ
(5)BÀI : XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT I - MỤC ĐÍCH
- Vận dụng phương pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào vật chuyển động máng nghiêng
- Đo hệ số ma sát trượt, so sánh giá trị thu với số liệu cho Bảng 20.1
-……… II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
- Căn vào chuyển động vật mặt phẳng nghiêng khiα ≥α0 (α0 góc nghiêng máng so với mặt phẳng nằm ngang) Vật chuyển động trượt xuống với gia tốc a, ta có:
(sin tcos )
a=g a m- a
- Độ lớn a phụ thuộc vào α μt(hệ số ma sát trượt) - Ta có cơng thức hệ số ma sát trượt μt:
tan
cos
t
a g
m a
a
=
Xác định α a ta xác định μt + Xác định α thước đo
+ Đo a nhờ công thức:
2s
a t
=
- Đo s thước thẳng, đo t đồng hồ số - Xác định hệ số ma sát nghỉ mn
III - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
1 Mặt phẳng nghiêng có gắn nam châm điện, thước đo góc dọi
(6)Hình 16.2 Ảnh chụp thí nghiệm (loại khác)
2 Hộp cơng tắc để đóng ngắt dịng điện vào nam châm điện
3 Giá đỡ mặt phẳng có khớp nối, thay đổi độ cao mặt phẳng nghiêng Trục kim loại thép: d = 3cm, h = 3cm
5 Máy đo thời gian số có cổng quang điện E
Hình 16.3 Ảnh chụp đồng hồ đo thời gian số
6 Thước thẳng chia đến milimet Ke vuông để xác định vị trí vật IV - LẮP RÁP THÍ NGHIỆM
1 Vệ sinh mặt phẳng nghiêng, trụ thép khăn sạch, khô, kiểm tra lỗ hở cổng quang Lắp đầu mặt phẳng nghiêng có nam châm điện lên giá đỡ, cắm phích nam châm vào hộp cơng tắc cắm phích hộp cơng tắc vào ổ A đồng hồ, cám phích cổng quang E vào ổ B đồng hồ
(7)V - TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1 Xác định góc nghiêng giới hạn α0 để vật bắt đầu trượt xác định hệ số ma sát nghỉ mn.
- Đặt trụ thép đứng mặt phẳng nghiêng tăng dần α cách nới lỏng hãm - Khi vật bắt đầu trượt dừng lại đọc ghi góc α0 vào báo cáo
- Hệ số ma sát nghỉ mn=tana0. 2 Đo hệ số ma sát trượt
- Đưa đầu mặt phẳng nghiêng lên cao thêm chút α > α0 Đọc ghi lại giá trị α vào báo cáo
- Chỉnh lại thăng máng nghiêng
- Kiểm tra phích cắm cắm phích đồng hồ vào nguồn điện
- Chuyển đồng hồ đo thời gian làm việc MODE AnB thang đo 9,999 ấn khóa K, tiếp đặt trụ thép lên mặt phẳng nghiêng sát vào nam châm điện
- Dùng ke xác định vị trí ban đầu trụ thép So ( đáy trụ thép tiếp xác với MPN) Ghi lại giá trị So
- Dịch chuyển cổng quang E đến vị trí cách So khoảng S = 400 mm cố định lại - Nhấn RESET đồng hồ để đưa thị 0000
- Ấn nút hộp công tắc để thả vật trượt máng thả nhanh tay trụ chưa đến E - Đọc ghi thời gian vào báo cáo
- Tiến hành làm lần để xác định thời gian t1, t2…t5 ghi vào báo cáo * Kết thúc thí nghiệm
- Tắt nguồn điện vào đồng hồ, rút phích cắm điện khỏi nguồn điện - Thu dọn dụng cụ gọn gàng ngăn nắp
- Tính tốn theo u cầu báo cáo
BÀI BÁO CÁO
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT
(8)1 Trả lời câu hỏi : Lực ma sát xuất ? Các loại lực ma sát, cơng thức tính lực ma sát, hệ số ma sát trượt, hệ số ma sát nghỉ? Trình bày ngắn gọn phương pháp định hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng ?
+ Chứng minh công thức:
- Hệ số ma sát nghỉmn =tana0: - Hệ số ma sát trượt = tan os
a gc a a -:
2 Kết thực hành : A Đo hệ số ma sát nghỉ :
a) Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng Tăng dần góc nghiêng cách đẩy từ từ đầu cao nó, để máng nghiêng trượt giá đỡ
b) Khi vật bắt đầu trượt dừng lại, đọc ghi giá trị góc 0 vào bảng Lặp lại thí nghiệm lần Bảng 1:
Lần đo 0 m=tana0 D = -mi m mi
1
Giá trị trung bình B Đo hệ số ma sát trượt :
a) Đưa khớp nối lên vị trí cao để tạo góc 0ghi vào bảng 2
b) Đồng hồ đo thời gian sử dụng MODE đo A« B chọn thang đo 9,999 s Đặt khối thép xác định vị trí ban đầu cho khối thép Nới lỏng vít di chuyển cổng quang E phía đo s = NE – s0 = 400
mm Ấn nút RESET để hiển thị số 0000
c) Ấn nút công tắc để vật trượt lập lại thí nghiệm lần đọc ghi kết bảng Bảng 2:
α0 = ………… Α =………±……… s0 = ………… s =………±………
N T a 22s
t = tan cos t a g m a a
= - Δμt
1
Giá trị trung bình
(9)1 5
n
m m m m m
m= + + + +
=………
1
5
m m m m m
m D +D +D +D +D
D =
=……… Vậy: hệ số ma sát nghỉ đo được: mn = m±Dm=……….±………
+ Kết quả: bảng 2: ( hệ số ma sát trượt )
1
5
t
m m m m m
m= + + + +
=………
1
5
m m m m m
m D +D +D +D +D
D =
=……… Vậy: hệ số ma sát trượt đo được: mt = m±Dm=……….±………
4 Câu hỏi
1 So sánh giá trị hệ số ma sát trượt đo thực nghiệm với hệ số ma sát trượt cho Bảng 20.1 (SGK Vật lí 10)?
……… ……… ………
……… ……… ……… ……… ……… ……… Trong phép đo này, tính sai số phép đo mt ta bỏ qua loại sai số nào?
(10)BÀI 3: TỔNG HỢP LỰC I/MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
- Dùng qui tắc hình bình hành để tổng hợp hai lực đồng qui, sau kiểm nghiệm lại thực nghiệm
- Dùng qui tắc tổng hợp hai lực song song chiều để xác định lực tổng hợp, sau kiểm nghiệm lại thực nghiệm
- Rèn luyện kĩ thực hành, giải toán tổng hợp nhiều lực đồng quy lực song song chiều
II/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1 Tổng hợp hai lực đồng quy
Giả sử hai lực đồng quy ⃗F
1 ⃗F2 tác dụng lên vật Ta phải xác định lực tổng hợp lực thành phần ⃗F1 ⃗F2 Áp dụng quy tắc hình bình hành để xác định lực tổng hợp ⃗R của hai lực đồng quy ⃗F
1 ⃗F2 - Muốn vậy, phải trượt lực ⃗F
1 ⃗F2 giá chúng điểm đồng quy Bằng quy tắc hình bình hành, dựng véc tơ R= +F1 F2
⃗ ⃗
Tổng hợp hai lực song song chiều.
Cho hai lực ⃗P1 ⃗P2 song song chiều tác dụng lên AB
- Hợp hai lực ⃗P1 ⃗P2 song song chiều tác dụng lên AB lực ⃗P song song chiều với hai lực Lực ⃗P này có độ lớn tổng độ lớn hai lực P = P1 + P2 Giá lực ⃗P nằm mặt phẳng chứa hai lực ⃗P1 ⃗P2 , chia khoảng
cách hai lực (chia trong) theo tỉ lệ:
1
2
P d OB
P = d =OA
Hình 2: Sơ đồ tổng hợp hai lực song song chiều
- Kết tính tốn độ lớn điểm đặt lực F hình sở để tiến hành thí nghiệm tổng hợp hai lực song song chiều
III Dụng cụ thí nghiệm
1 Dụng cụ thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy.
- Bảng sắt gắn lên giá có đế chân
- Thước đo góc, in bìa màu trắng dày 0,15 đến 0,2mm, ép plastic, có kích thước 200x200 mm Độ chia nhỏ 10.
1 P
2 P
P
d1 d2
a O
(11)- Thước đo chiều dài có độ chia nhỏ mm
- Hai lực kế ống 5N, hai vịng kim loại có đế nam châm xuyến mạ kẽm Nhờ hai nam châm này, ta định vị hai lực kế bảng sắt
- Lị xo 5N có nam châm để gắn dính lên bảng sắt - Một dây bền dây cao su
- Một đế nam châm để buộc dây cao su - Một viên phấn
2 Dụng cụ thí nghiệm tổng hợp hai lực song song chiều
- Hai lò xo xoắn 5N, dài khoảng 60 mm - Ba dây cao su
- Thanh treo qua nặng, kim loại nhẹ, cứng, dài 400 mm, để treo nặng tổng cộng đến 10N mà không bị biến dạng Trên có gắn thước 400 mm trượt có gắn móc treo, hai đầu có lỗ móc treo lò xo 5N
- Thanh định vị, kim loại nhẹ, mỏng, dài 300 mm, sơn màu đen, gắn lên bảng sắt
- Cuộn dây treo, nhẹ, mềm có màu tối
- Hộp nặng có khối lượng 50g
- Giá đỡ có trục 10 mm, cắm lên đế chân bảng sắt
- Hai đế nam châm để buộc dây cao su
- Thước đo chiều dài có độ chia nhỏ mm - Một viên phấn
Hình 4: Tổng hợp hai lực song song chiều IV Các bước tiến hành thí nghiệm
1 Thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy
Tìm hiểu kĩ dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm
Bước 1. Tổng hợp hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành
- Buộc đầu dây cao su vào đế nam châm, đầu dây cao su thắt vào dây Hai đầu dây buộc vào móc hai lực kế
- Kéo hai lực kế cho dây cao su song song mặt phẳng bảng tới vị trí A
- Dùng phấn đánh dấu lên bảng sắt: điểm A đầu dây cao su, phương hai lực ⃗F ⃗F
(12)- Dựng hình bình hành có cạnh lực ⃗F
1 ⃗F2 theo tỉ lệ xích chọn trước Dựng véc tơ R= +F1 F2
⃗ ⃗
quy tắc hình bình hành Đo chiều dài l véc tơ ⃗R , tính giá trị R theo tỉ lệ xích chọn, ghi vào bảng số liệu
Bước 2.Kiểm nghiệm lại véc tơ ⃗R đã dựng
- Dùng lực kế để kéo dây cao su dãn song song với mặt phẳng bảng tới điểm A nói Đọc giá trị ⃗R lực kế ghi vào bảng số liệu
- Thực lặp lại hai lần bước thí nghiệm để nhận giá trị R2, R3 Ghi lại giá trị R2, R3 tương ứng vào bảng số liệu, tính giá trị trung bình ⃗R sai số ΔR
Bước 3 Tiến hành hai bước thí nghiệm ứng với cặp lực ⃗F
1 ⃗F2 có phương, chiều độ lớn khác
- So sánh kết tổng hợp lực ⃗R thu tính tốn thí nghiệm kiểm chứng, rút kết luận
2 Thí nghiệm tổng hợp hai lực song song chiều
Tìm hiểu kĩ dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm
Bước Tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực song song chiều
- Gắn hai nam châm lên bảng sắt, sau treo kim loại lên hai đế nam châm hai dây cao su (hoặc lò xo)
- Chọn vị trí móc treo nặng thước (vị trí A B), vị trí lựa chọn cách trượt miếng mica khe kẹp thước Tuy nhiên nên chọn trùng với vạch chia thước để tránh sai số đo
- Treo nặng vào hai lỗ móc miếng mica Vị trí treo nặng điểm đặt A, B lực thành phần ⃗P1 , ⃗P2 tương ứng.
- Đặt thước định vị có nam châm phía vào bảng từ (hoặc căng dây cao su), điều chỉnh cho thước định vị (hoặc dây cao su) thước treo nặng song song với ( trùng khít nhau)
- Dùng phấn vẽ hai lực ⃗P
1 , ⃗P2 lên bảng sắt Áp dụng công thức quy tắc hợp lực song song chiều để xác định độ lớn điểm đặt O (độ dài a đoạn OA) hợp lực ⃗P Ghi giá trị P, a vào bảng số liệu 2.
Bước 2. Kiểm nghiệm lại độ lớn, phương chiều véc tơ ⃗P đã dựng
- Móc nặng dùng vào điểm khoảng AB cho vị trí kim loại trùng với vị trị ban đầu đánh dấu Đo ghi vào bảng số liệu (bảng 2) giá trị độ dài a1 từ điểm treo nặng tới A
- Lặp lại bước thí nghiệm thêm hai lần, tìm a2 a3 tương ứng ghi vào bảng số liệu - Tính giá trị a Da So sánh kết từ thực nghiệm với kết tính theo lí thuyết
Bước Tiến hành hai bước thí nghiệm trường hợp thay đổi số nặng treo
A B độ dài AB thay đổi
- So sánh kết hợp lực ⃗P thu tính tốn thí nghiệm kiểm chứng, rút kết luận
(13)1 Quá trìnhtổng hợp hai lực đồng quy.
Trong q trình thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy, mức độ xác kết thu phụ thuộc nhiều vào kĩ thực hành Cần ý vấn đề sau:
- Khi dùng lực kế để kéo, ống lực không thẳng đứng, lị xo ống chạm vào vỏ gây nên ma sat, làm giảm trị số lực kế
- Nếu phương hai lực kế dây cao su không song song với mặt phẳng bảng sắt, lò xo lực kế chạm vào vỏ làm kết thí nghiệm thiếu xác
- Khơng thực thí nghiệm trường hợp dùng lực kéo lớn vượt giới hạn đàn hồi lò xo lực kế (vượt số lớn lực kế)
2 Quá trìnhtổng hợp hai lực song song chiều.
- Treo nặng vào hai lỗ móc miếng mica, nên chọn số nặng hai bên không để độ nghiêng thước
- Độ xác việc xác định điểm đặt lực tổng hợp (độ dài a) phụ thuộc nhiều vào kĩ dùng phấn để đánh dấu điểm đặt lực dựng lực thành phần bảng sắt
BÀI BÁO CÁO TỔNG HỢP HAI LỰC
Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:……… I/MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
1) Kiểm nghiệm lại quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy quy tắc tổng hợp hai lực song song chiều
2) Rèn luyện kĩ sử dụng lực kế
3) II/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT: Trả lời câu hỏi sau đây:
Tổng hợp lực gì? Nêu quy tắc tổng hợp lực đồng quy song song? Các công thức tổng hợp lực áp dụng phương án thực hành này?
(14)III/TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
1.Tổng hợp hai lực đồng quy: Phần1:
a) Phối hợp xê dịch lực kế A, B, lị xo thước đo góc bảng từ, điều chỉnh móc lực kế A B có phương trùng với trục hai lực hợp với góc = 600 ¸ 1200
b) Nhánh móc vào lị xo có phương trùng với phương thẳng đứng trùng với phương đường thẳng 0-0 thước đo góc
c) Giao điểm ba nhánh dây treo trùng với tâm thước đo góc ±900 Phần 2:
a) Dùng giấy A4 biểu diễn véc tơ F1
F2
theo thước đo góc véc tơ theo tỉ lệ xích chọn trước
b) Dùng thước đo chiều dài đường chéo biểu diễn R l Tính giá trị R theo tỉ lệ xích đã chọn ghi vào bảng
Bảng 1: Lần
đo F1 (N) F2 (N)
Tỉ lệ xích mm ứng R ⃗ (từ hình vẽ) R ⃗
(từ thí nghiệm) l (mm) R(mm
) R1 R2 R3 R DR R=R ±DR
1 ……… N
2 ……… N
3 ……… N
2.Tổng hợp hai lực song song chiều : Phần1:
a) Móc hai điểm A B: nặng, nặng, dùng thước đánh dấu vị trí thước
b) Móc nặng vào điểm O khoảng AB cho trùng vị trí đánh dấu Đo ghi a= OA Lặp lại thí nghiệm ghi vào bảng
Phần2:
a) Biểu diễn giấy A4 véc tơ P1
P2
theo tỉ lệ xích chọn trước tính tốn giá tri hợp lực P ghi vào bảng
Bảng 2: Lần đo P1 (N) P2 (N) P ⃗
( từ tính
tốn) P
⃗
(từ thí nghiệm)
(15)(mm) a1 a2 a3 a Da a =a ± Da
2
IV/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
1.Tính tốn giá trị trung bình hoàn thiện bảng 1; bảng
2 So sánh giá trị R xác định cách áp dụng quy tắc hình bình hành với giá trị đo lực kế lần thí nghiệm rút kết luận:
3. So sánh giá trị P xác định cách tính tốn với giá trị đo lực kế lần thí nghiệm rút kết luận:
3. Trả lời câu hỏi
Gọi G trọng tâm vật rắn có khối lượng m Vật treo sợi dây mảnh chịu lực căng tối đa có giá trị Tmax Người ta đồng thời tác dụng hai lực ⃗F1 ⃗F2 lên vật làm dây treo bị đứt
a Hãy nêu lên điều kiện hai lực ⃗F
1 ⃗F2 để sau dây bị dứt, toàn vật chuyển động tịnh tiến trọng tâm G, không bị quay, trình chuyển động theo phương thẳng đứng
b Trong trường hợp hai lực ⃗F
1 ⃗F2 vật vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay
(16)BÀI 4: ĐO HỆ SỐ CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG
I - MỤC ĐÍCH
- Khảo sát tượng căng bề mặt chất lỏng
- Xác định hệ số căng bề mặt nước
………. II - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Lực kế 0,1N có độ chia nhỏ 0,001N Vịng nhơm có dây treo
Thước kẹp có độ chia nhỏ nhất: 0,02mm(Hình 40.1)
(17)Hai cốc nhựa A, B đựng nước, nối thơng ống cao su Silicon(Hình 40.2)
Giấy lau (mềm)
III - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Mặt thống chất lỏng ln có lực căng, theo phương tiếp tuyến với mặt thoáng Những lực căng làm cho mặt thống chất lỏng có khuynh hướng co lại đến diện tích nhỏ Chúng gọi lực căng bề mặt (hay gọi lực căng mặt ngồi) chất lỏng
Có nhiều phương pháp đo lực căng bề mặt Trong ta dùng lực kế nhạy (loại 0,1N), treo vòng nhơm có tính dính ướt hồn tồn chất lỏng cần đo
Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, kéo lên mặt thoáng Khi đáy vịng vừa nâng lên mặt thống, không bị bứt khỏi chất lỏng: màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi chu vi vịng, có khuynh hướng kéo vịng vào chất lỏng (Hình 40.3) Lực Fc màng chất lỏng tác dụng vào vòng tổng lực căng bề mặt chất lỏng tác dụng lên chu vi ngồi chu vi vịng (Hình 40.4)
Do vịng bị chất lỏng dính ướt hồn tồn, nên kéo vịng lên khỏi mặt thống có màng chất lỏng căng đáy vòng mặt thống, lực căng Fc có phương chiều với trọng lực P vòng Giá trị lực F đo lực kế tổng hai lực này: F = Fc + P
Đo P F ta xác định lực căng bề mặt Fc tác dụng lên vòng
Gọi L1 chu vi L2 chu vi vịng, ta tính hệ số căng bề mặt σ chất lỏng nhiệt độ nghiên cứu theo công thức:
( )
c
F F P
L L D d
s
p
-= =
+ +
D d đường kính ngồi đường kính vịng IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO (sgk)
V - TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Đo lực căng Fc
a) Lau vịng giấy mềm Móc dây treo vòng vào lực kế 0,1N, treo lực kế vào ngang giá đỡ để đo trọng lượng P vòng Lặp lại phép đo P thêm lần ghi giá trị đo vào Bảng 40.1
(18)chỉnh dây treo vòng cho mặt đáy vòng song song với mặt nước
c) Kéo nhẹ móc treo vật lực kế đáy vịng nhơm chạm vào mặt nước, buông tay Dưới tác dụng lực dính ướt lực căng bề mặt, vịng nhơm bị màng nước bám quanh đáy vòng giữ lại
d) Hạ cốc B xuống mặt bàn để nước cốc A lại từ từ chảy sang cốc B Quan sát vòng lực kế, ta thấy mặt nước cốc A hạ xuống vòng bị kéo xuống theo, làm cho số lực kế tăng dần Cho đến bắt đầu xuất màng chất lỏng bám quanh chu vi đáy vịng vị trí cao mặt thống, số lực kế không tăng nữa, mặt chất lỏng tiếp tục hạ xuống màng chất lỏng bám quanh vòng tiếp tục bị kéo dài ra, trước bị dứt đứt Giá trị lực F lực kế thời điểm trước màng lỏng bị đứt, tổng trọng lượng P vòng độ lớn Fc lực căng bề mặt chất lỏng tác dụng lên chu vi chu vi vòng Ghi giá trị lực F vào Bảng 40.1
e) Đặt lại cốc B lên mặt đế lặp lại thêm lần bước c) d) Ghi giá trị lực F đo vào Bảng 40.1
2 Đo đường kính ngồi đường kính vịng
a) Dùng thước kẹp đo lần đường kính ngồi D đường kính d vịng, ghi vào Bảng 40.2
Ghi chú: Trong trường hợp đáy vòng vát mỏng cho D ≈ d tổng chu vi vịng xác định theo cơng thức L1+ L2 ≈ 2πD Như vậy, ta cần đo đường kính ngồi D vịng
b) Kết thúc thí nghiệm: Nhấc vịng khỏi lực kế, lau khơ cất hộp nhựa
BÀI BÁO CÁO
ĐO HỆ SỐ CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG
Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:……… 1 Trả lời câu hỏi :
a Nêu ví dụ tượng dính ướt khơng dính ướt chất lỏng ?
b Lực căng bề mặt ? Nêu phương pháp dùng lực kế đo lực căng bề mặt xác định hệ số căng bề mặt Viết công thức thực nghiệm xác định hệ số căng bề mặt theo phương pháp
Kết thực hành : Hoàn thành hai bảng sau
BẢNG 40.1
Độ chia nhỏ lực kế :…………(N)
(19)1
Giá trị trung bình
BẢNG 40.2
Độ chia nhỏ thước kẹp :………(mm)
Lần đo D (mm) D (mm) d (mm) d (mm)
1
Giá trị trung bình
a Tính giá trị trung bình hệ số căng mặt ngồi : ( ) c F D d s p = = +
b Tính sai số tỉ đối phép đo:
c c
F D d
D d F s p ds p s D
D D D +D
= = + + =
+
Trong đó: D =D + DFc Fc F' =
(DF' sai số dụng cụ lực kế, lấy độ chia nhỏ lực kế) '
D D D
D = D +D = ………; D = D +D =d d d'
(DD' Dd' sai số dụng cụ thước kẹp, lấy độ chia nhỏ thước
kẹp)
c Tính sai số tuyệt đối phép đo :
D =s sds= d Viết kết phép đo :
s= ±D =s s 3 Câu hỏi:
1 Trong thí nghiệm này, mức nước bình A hạ thấp dần giá trị lực kế lại tăng dần?
(20)So sánh giá trị đo thí nghiệm với giá trị hệ số căng bề mặt s nước cất 200C ghi Bảng 37.1, SGK? Nếu có sai lệch ngun nhân từ đâu?
tượng căng bề mặt chấtlỏng.