Giải bài xích Tập thứ Lý Lớp 12

Chương I: Dao Động Cơ

Bài 6: Thực Hành khảo sát điều tra Thực Nghiệm các Định lý lẽ Dao Động Của bé Lắc Đơn

Nội dung bài học này những em sẽ tiến hành ôn lại toàn bộ kiến thức lí thuyết về chu kì giao động của bé lắc đơn. ở bên cạnh đó, giúp các em phát chỉ ra một định điều khoản vật lí, và biết phương pháp ứng dụng công dụng để đo gia tốc để khẳng định gia tốc trọng ngôi trường tại khu vực thí nghiệm. Qua bài bác học, các em sẽ được rèn luyện khả năng thực hành, luyện tập khôn khéo các thao tác, trung thực, tự tin, đam mê mày mò khoa học.

Bạn đang xem: Bài 6 thực hành khảo sát thực nghiệm các định luật

Tóm Tắt Lý Thyết

I. Mục đích

Khảo ngay cạnh thực nghiệm nhằm phát hiện tác động của biên độ, khối lượng, chiều lâu năm của con lắc đơn đối với chu kì giao động T, từ đó tìm ra công thức tính chu kì (T = 2πsqrtfraclg) với ứng dụng tốc độ trọng trường g tại địa điểm làm thí nghiệm.

II. Biện pháp thí nghiệm

Gồm:

Bộ ba quả nặng nhiều loại 50gSợi dây mảnh ko giãn dài khoảng chừng 1mGiá thí nghiệm dùng treo bé lắc 1-1 có cơ cấu tổ chức điều chỉnh chiều dài của nhỏ lắc đơn.Đồng hồ bấm giây (sai số ± 0,2s) hoặc đồng hồ đeo tay hiện số gồm cổng quang điện.Một thước đo chiều dài khoảng tầm 500mm.Một tờ giấy kẻ ô milimet.III. Triển khai thí nghiệm

1. Chu kì dao động T của nhỏ lắc đơn phụ thuộc vào biên độ dao động như thế nào?Tiến hành:

– Quả nặng trĩu 50g, chiều dài nhỏ lắc đối kháng 50cm; kéo bé lắc lệch ngoài vị trí thăng bằng biên độ A = 3cm.

– Đo thời gian con lắc thực hiện 10 giao động toàn phần (mỗi lần đo thời gian, ta đo lặp lại 5 lần, rồi đem giá trung bình)

– tiến hành phép đo trên với những giá trị khác nhau của biên độ A (A = 3, 6, 9, 18cm)

Ghi tác dụng vào bảng số liệu Bảng 6.1


A (cm)(Sinα = fracAl)Góc lệch (α(^0))Thời gian 10 giao động t(s)Chu kì T(s)
(A_1 = 3,0)0,06(3,44^0)(t_1 = 14,32 ± 0,32)(T_1 = 1,432 ± 0,032)
(A_2 = 6,0)0,12(6,89^0)(t_2 = 14,12 ± 0,20)(T_2 = 1,412 ± 0,020)
(A_3 = 9,0)0,18(10,37^0)(t_3 = 14,54 ± 0,24)(T_3 = 1,454 ± 0,024)
(A_4 = 18)0,36(21,1^0)(t_4 = 15,84 ± 0,31)(T_4 = 1,584 ± 0,031)

Từ bảng số liệu đúc kết định hiện tượng về chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.

Định luật: con lắc đơn xê dịch với biên độ nhỏ tuổi ((α m (g)Thời gian 10 dao động t (s)Chu kì T(s)50(t_A = 14,16 ± 0,26)(T_A = 1,416 ± 0,026)100(t_B = 14,22 ± 0,20)(T_B = 1,422 ± 0,020)150(t_C = 14,36 ± 0,28)(T_C = 1,436 ± 0,028)

Từ bảng số liệu: tuyên bố định pháp luật về khối lượng của con lắc 1-1 dao động nhỏ ((α 10^0)) không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc.

3. Chu kì xấp xỉ T của bé lắc đơn phụ thuộc vào vào chiều lâu năm của bé lắc như thế nào?

– Dùng nhỏ lắc đối chọi có cân nặng là 50g, chiều dài là 50cm, Đo thời hạn 10 dao động để xác định chu kì (T_1)

– đổi khác chiều dài bé lắc đơn, giữ nguyên khối lượng, đo thời gian 10 giao động để tính chu kì (T_2) với (T_3)

Bảng 6.3:


Chiều lâu năm l (cm)Thời gian t = 10T (s)Chu kì T(s)(T^2 (s^2))(fracT^2l (s^2/cm))
(l_1 = 50,0 ± 0,1)(t_1 = 14,29 ± 0,28)(T_1 = 1,429 ± 0,028)(T^2 (s^2))(fracT_1^2l_1 = 0,0408 ± 0,00168)
(l_2 = 45,0 ± 0,1)(t_2 = 13,52 ± 0,24)(T_2 = 1,352 ± 0,024)(T_2^2 = 1,8279 ± 0,0649)(fracT_2^2l_1 = 0,0416 ± 0,00157)
(l_3 = 60,0 ± 0,1)(t_3 = 15,78 ± 0,32)(T_3 = 1,578 ± 0,032)(T_3^2 = 2,4900 ± 0,1010)(fracT_3^2l_1 = 0,0415 ± 0,00175)

– Vẽ thứ thị trình diễn sự nhờ vào của T vào l. Rút ra thừa nhận xét

– Vẽ thứ thị màn biểu diễn sự phụ thuộc của (T_2) vào l. Rút ra dìm xét

– tuyên bố định phương pháp về chiều dài của bé lắc đơn.

4. Kết luận:

a. Từ bỏ các hiệu quả nhận được ngơi nghỉ trên suy ra: Chu kỳ giao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không dựa vào vào cân nặng và biên độ xê dịch của nhỏ lắc cơ mà tỉ lệ với căn bậc nhị chiều lâu năm của bé lắc theo công thức: (T = asqrtl)

Trong đó kết quả thí nghiệm cho ta quý hiếm a = 2,032

b. Theo công thức lí thuyết về chu kỳ xấp xỉ của bé lắc đơn giao động với biên độ nhỏ:

(T = 2πsqrtfraclg (*))

Trong đó (frac2πsqrtg ≈ 2) (với g lấy bởi (9,8m/s^2))

So sánh công dụng đo a cho thấy công thức (*) đã làm được nghiệm đúng.

c. Tính vận tốc trọng trường g tại địa điểm làm xem sét theo cực hiếm a chiếm được từ thực nghiệm.

(g = frac4π^2a^2 = frac4π^22,032^2 = 9,561m/s^2)

Báo Cáo Thực Hành Khảo cạnh bên Thực Nghiệm các Định nguyên tắc Dao Động Của bé Lắc Đơn

I. Mục Đích Thực Hành

Phát hiện tác động của biên độ, khối lượng, chiều dài nhỏ lắc đơn so với chu kỳ xấp xỉ T. Từ kia tìm ra phương pháp ()(T = 2π sqrtfraclg) và áp dụng tính vận tốc trọng ngôi trường g tại vị trí làm thí nghiệm.

II. Cửa hàng Lý Thuyết

1. Nhỏ lắc đơn có kết cấu như nuốm nào? Chiều lâu năm l của bé lắc đối kháng được đo như thế nào?

Trả lời: nhỏ lắc solo có cấu tạo gồm 1 vật bé dại có cân nặng m được treo ngơi nghỉ đầu của một gai dây ko dãn, khối lượng không xứng đáng kể, lâu năm l. Chiều nhiều năm 1 rất lớn so với size quả cầu. Chiều lâu năm của con lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định và thắt chặt đến giữa trung tâm của trái nặng.

Chiều dài l của nhỏ lắc 1-1 được đo bằng thước đo của giá bán thí nghiệm cần sử dụng treo bé lắc đối kháng có tổ chức cơ cấu điều chỉnh chiều dài bé lắc đơn.

2. Phải làm cụ nào nhằm phát chỉ ra sự dựa vào của chu kì giao động T của con lắc đơn xấp xỉ với biên độ nhỏ dại vào biên độ dao động?

Trả lời: biến đổi biên độ dao động không thay đổi các yếu ớt tố khác quan ngay cạnh sự biến đổi chu kì T ( nếu như không biến hóa thì minh chứng T không phụ thuộc vào vào A). Hoặc đề bài cho sự đổi khác của các đại lượng như chiều dài, độ cao, nhiệt độ độ… thì chu kì cụ đổi.

3. Để phát hiện tại sự nhờ vào chu kỳ dao động T của con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ tuổi vào chiều dài con lắc đơn ta điều tra chu kỳ giao động T của bé lắc đối chọi với chiều nhiều năm tăng dần, tất cả 3 trường hợp hoàn toàn có thể xảy ra:

+ l tăng thì T giảm+ l tăng thì T không thay đổi hay không phụ thuộc T+ l tăng thì T tăng

4. Làm bí quyết nào để xác minh chu kì T với sai số ΔT = 0,02s khi dùng đồng hồ thời trang có kim giây? cho thấy thêm sai số lúc dùng đồng hồ này là ± 0,2s (gồm sai số công ty quan lúc biết và sai số dụng cụ).

Trả lời: ko đo thời hạn của một chu kì nữa, mà lại hãy đo thời hạn thực hiện các chu kỳ, càng nhiều càng tốt. Khi đó sai số của một chu kỳ sẽ giảm.

Với trường hợp của bạn, nếu quăng quật qua những loại không đúng số khác (chỉ có sai số do chế độ đo của chúng ta thôi) thì số chu kỳ cần đo trong một đợt là:

(n = fracT_đcT = 10) chu kỳ

Cách khác: Trong quy trình đo t của đồng hồ thời trang kim giây có sai số là 0,2s bao gồm sai số khinh suất khi bấm với sai số dụng cụ phải (Δ_t = n.Δ_T = 0,2 + 0,02 = 0,22s), cho nên vì thế cần đo số dao động toàn phần N > 11 dao động.

III. Kết Quả

1. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động so với chu kì T của bé lắc đơn.

– Chu kì (T_1 = fract_110 = 1,432s ; T_2 = fract_210 = 1,412s; T_3 = fract_310 = 1,454s)

– tuyên bố định phương tiện về chu kì của con lắc đơn dao động với biện độ nhỏ:

Trả lời: nhỏ lắc đơn dao động với biên độ nhỏ dại ((α > 10^0)) thì xem là dao hễ điều hòa, chu kỳ luân hồi của nhỏ lắc lúc đó không phụ thuộc vào vào biên độ dao động.

2. Khảo sát tác động của cân nặng m bé lắc so với chu kỳ T

Với độ nhiều năm l = 45(cm) ko đổi:

– con lắc (m_1= 50g) có chu kỳ luân hồi (T_1 = 1,31 ± 0.044)

– nhỏ lắc (m_2= 20g) có chu kỳ luân hồi (T_2 = 1.34 ± 0.00136)

Bảng kết quả: (m = 50g, m= 20g)


m (gam)Thời gian 5 giao động t (s)Chu kỳ T (s)
50g6,55(T_1 = 1,31 ± 0,244)
20g6,7(T_2 = 1,34 ± 0,20136)

Phát biểu định nguyên tắc về cân nặng của nhỏ lắc đơn giao động với biên độ nhỏ:

Con rung lắc đơn dao động với biên độ nhỏ dại ((α Chiều lâu năm l (cm)Thời gian t = 5TChu kì T (s)(T^2 (s^2))(fracT^2l(s^2cm))(l_1 = 45cm)(t_1 = 6,55 ± 1,22)(T_1 = 1,31 ± 0,244)(T_1^2 = 1,716 ± 0,06)(0,038 ± 1,3.10^-3)(l_2 = 40cm)(t_2 = 6,3 ± 1,02)(T_2 = 1,26 ± 0,204)(T_2^2 = 1,588 ± 0,042)(0,0397 ± 1,05.10^-3)(l_3 = 35cm)(t_3 = 5,87 ± ,024)(T_3 = 1,174 ± 0,2048)(T_3^2 = 1,378 ± 0,042)(0,0394 ± 1,2.10^-3)

Căn cứ các hiệu quả đo và tính được theo bảng 6.3, vẽ vật thị màn trình diễn sự phụ thuộc của T với l cùng đồ thị phụ thuộc vào của (T^2) vào l.

*

*

Nhận xét:

a. Đường biểu diễn T = f(l) gồm dạng cong lên cho thấy rằng: Chu kỳ dao động T phụ thuộc đồng biến tỉ trọng với căn bậc nhị độ dài nhỏ lắc đơn.

Đường màn biểu diễn (T^2 = f(l)) tất cả dạng đường trực tiếp qua nơi bắt đầu tọa độ cho thấy thêm rằng: bình phương chu kỳ xê dịch (T^2) tỉ lệ với độ dài con lắc 1-1 . (T^2 = kl), suy ra (T = asqrtl).

– tuyên bố định chính sách về chiều nhiều năm của con lắc đơn.

“Chu kỳ xấp xỉ của con lắc đơn xấp xỉ với biên độ nhỏ , tại thuộc một khu vực ,không nhờ vào vào khối lượng với biên độ xấp xỉ của nhỏ lắc mà tỉ lệ với căn bậc hai của độ lâu năm của bé lắc, theo công thức:

(T = asqrtl), cùng với (a = sqrtk), trong số ấy a là hệ số góc của đường trình diễn (T^2 = f(l)).

b. Công thức kim chỉ nan về chu kì giao động của bé lắc đơn xấp xỉ với biện độ (gốc lệch) nhỏ:

(T = 2πsqrtfraclg)

đã được nghiệm đúng, với tỉ số: (frac2πsqrtg = a ≈ 1,98)

Từ kia tính được vận tốc trong trường tại vị trí làm thí nghiệm:

(g = frac4π^2a^2 = 10 (m/s^2))

4. Khẳng định công thức về chu kỳ xê dịch của bé lắc đơn

Từ các công dụng thực nghiệm suy ra: Chu kỳ giao động của con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ không phụ thuộc vào khối lượng cùng biên độ xê dịch của bé lắc cơ mà tỉ lệ với căn bậc hai của chiều nhiều năm l con lắc solo và tỉ lệ nghịch cùng với căn bậc hai của tốc độ rơi tự chính do nơi làm cho thí nghiệm, hệ số tỉ lệ bằng: (frac2πsqrtg)

Vậy (T = 2πsqrtfraclg)

Câu Hỏi Và bài bác Tập

Bài 1 (trang 32 SGK trang bị Lý 12): dự đoán xem chu kì giao động T của một bé lắc đơn dựa vào vào phần nhiều đại lượng đặc trưng l, m, α của nó như thế nào? Làm bí quyết nào để khám nghiệm từng dự đoán đó bằng thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đoán chu kì T của bé lắc đơn phụ thuộc vào hầu hết đại lượng đặc thù chiều lâu năm l, trọng lượng vật nặng trĩu m, biên độ góc (α_0).

Để chất vấn từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm chuyển đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.

Bài 2 (trang 32 SGK vật Lý 12): Chu kì xấp xỉ của nhỏ lắc solo có nhờ vào vào nơi làm thí nghiệm giỏi không? Làm phương pháp nào để phát hiện điều ấy bằng thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đoán chu kì dao động của con lắc đơn nhờ vào vào chỗ làm thí nghiệm, để kiểm chứng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với bé lắc tất cả chiều nhiều năm không thay đổi tại đều nơi không giống nhau.

Bài 3 (trang 32 SGK đồ Lý 12): rất có thể đo chu kì bé lắc đối kháng có chiều lâu năm l Chú ý:

– Vẽ thứ thị: địa thế căn cứ vào tác dụng đo cần chọn tỉ lệ xích phù hợp để vẽ đồ gia dụng thị cho bao gồm xác.

– Tính không nên số và ghi kết quả:

+ không nên số của l là Δl = 1mm = 0,1cm = 0,001m (với 1 chữ số tức là 1), đề xuất chiều nhiều năm l đề nghị lấy bậc thập phân tương ứng, ví dụ l: 40cm ghi quý giá là l = 40,1cm giỏi 0,400m…

+ Nếu dùng máy đếm thời gian hiện số thì không nên số của t là Δt = 0,01s (khi cần sử dụng thang đo 99,99s)

(Nếu dùng đồng bấm giây thì không đúng số của t là Δt = 0,21s (tức là đem hai chữ số tức là 21), nên thời gian t cần lấy bậc thập phân tương xứng (2 chữ số thập phân), lấy một ví dụ t = 10,125… s ghi là 10,12s))

+ sai số của chu kì T là (ΔT = fracΔtn), giả dụ n = 1 (đo thời gian một dao động) thì ΔT = Δt = 0,01s. Khi tính ΔT rước 1 chữ số có nghĩa là T cũng mang bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: ghi T = 1,33s.

+ không đúng số của (T^2) là (Δ(T^2) = T^2(2fracΔTT) = 2T.ΔT), lúc tính sai số của (T^2) lấy 1 chữ số có nghĩa với tính (T^2) cũng đem bậc thập phân tương ứng. Ví dụ, lúc (T = 1,33s ⇒ T^2 = 1,7689s^2) với tính sai số (Δ(T^2) = 0,0266s^2) thì ghi tác dụng là: (Δ(T^2) = 0,02s^2, T^2 = 1,76s^2). Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3.

+ sai số của (fracT^2l) là (Δ(fracT^2l) = fracT^2l(frac2ΔTT + fracΔll) ≈ frac2T.ΔTl = fracΔ(T^2)l) (vì (fracΔll) khôn cùng nhỏ, ta vứt qua), lúc tính sai số của (fracT^2l) đem 1 chữ số có nghĩa với tính (fracT^2l) cũng lấy bậc thập phân tương ứng.

Xem thêm: Kkkk Là Gì ? Kkkk Là Viết Tắt Của Từ Gì? Kkkk Là Gì

Ví dụ: lúc (T = 1,33s, l = 0,450m ⇒ fracT^2l = 3,9308s^2/s) và (Δ(fracT^2l) = 0,0591s^2/m) thì chỉ ghi tác dụng là: (Δ(fracT^2l) = 0,05s^2/m) cùng (fracT^2l = 3,93s^2/m) sai số này cũng ghi vào bảng 6.3.