BỒI DƯỠNG HSG KHTN PHẦN THỰC NGHIỆM

MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I: CƠ HỌC 5 A: Lý thuyết 5 I. Kiến thức cần nhớ 5 1. Khối lượng riêng và Trọng lượng riêng 5 2. Áp suất trên một bề mặt 9 3. Áp suất chất lỏng 11 4. Áp suất khí quyển 14 5. Lực đẩy Archimedes 19 6. Tác dung làm quay của lực 21 7. Đòn bẩy 22 8. Bổ trợ toán học 23 9. Dụng cụ đo một số đại lượng vật lý 24 II. Phương pháp chung 25 B: Bài tập 26 Dạng 1: Xác định khối lượng của một vật. 26 Dạng 2: Xác định thể tích của một vật. 30 Dạng 3: Xác định chiều dài, đường kính, diện tích của một vật 32 Dạng 4: Xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng của vật đặcrỗng, chất lỏng bằng cânlực kế, bình chia độ... 35 Dạng 5: Xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng của vật được cấu tạo bởi 2 chất 42 Dạng 6: Xác định áp lực, áp suất do chất lỏng gây ra 47 Dạng 7: Xác định chiều cao chất lỏng trong bể bằng lực kế... 47 Dạng 8: Xác định tỉ lệ phần trăm chất chứa trong vật bằng lực kế 51 Dạng 9: Bài toán xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng chất lỏng bằng bình thông nhau 60 Dạng 10: Xác định trọng lượng, trọng lượng riêng của vật, chất lỏng theo nguyên lý đòn bảy 63 Dạng 11: Xác định tốc độ dòng nước 90 Dạng 12: Bài toán sử dụng cân Robecvan 92 Dạng 13: Bài tập giải thích hiện tượng đời sống 93 Dạng 14: Bài toán thực tế 101 PHẦN II: NHIỆT HỌC 120 A: Lý thuyết 120 B: Bài tập 121 Dạng 1: Xác định nhiệt độ của chất 121 Dạng 2: Xác định nhiệt dung riêng của chất 123 Dạng 3: Xác định nhiệt nóng chảy của chất 130 Dạng 4: Xác định nhiệt hóa hơi của chất 133 Dạng 5: Xác định thành phần của vật 134 PHẦN III: QUANG HỌC A: Lý thuyết 137 B: Bài tập 142 dạng 1: Bài toán về sự truyền thẳng ánh sáng 142 Dạng 2: Bài toán về hiện tượng phản xạ ánh sáng 145 dạng 3: Bài toán về hiện tượng khúc xạ ánh sáng 147 dạng 4: Bài toán về gương phẳng 148 Dạng 5: Bài toán về thấu kính 150 PHẦN IV: ĐIỆN HỌC 153 A: Lý thuyết 153 B: Bài tập 158 Dạng 1: Bài toán thực nghiệm xác định chiều dòng điện. 158 Dạng 2. Bài toán xác định cách mắc của các điện trở 162 Dạng 3. Xác định điện trở bằng ampe kế và vôn kế 165 Dạng 4: Xác định chiều dài của dây dẫn và các bài toán điện thực tế 173

CHUYÊN ĐỀ DẠY HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ CẤP TRUNG HỌC CƠ SỞ

BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM, THỰC HÀNH, THỰC TẾ

Dạng 4: Xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng của vật đặc/rỗng,

Dạng 5:Xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng của vật được cấu

Dạng 8: Xác định tỉ lệ phần trăm chất chứa trong vật bằng lực kế 51

Dạng 9: Bài toán xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng chất lỏng

Dạng 10: Xác định trọng lượng, trọng lượng riêng của vật, chất lỏng theo

Dạng 4: Xác định nhiệt hóa hơi của chất 133

PHẦN III: QUANG HỌC

Dạng 4: Xác định chiều dài của dây dẫn và các bài toán điện thực tế 173

PHẦN I: CƠ HỌC

A LÝ THUYẾT

I Kiến thức cần nhớ

1 Khối lượng riêng và Trọng lượng riêng

1.1 Khối lượng riêng

➢ Khối lượng riêng của một chất là đại lượng đặc trưng cho mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích của một chất (hiểu một cách đơn giản là mức độ nặng nhẹ của một chất)

➢ Công thức:

m D V

=Trong đó:

m là khối lượng của vật

V là thể tích của vật

D là khối lượng riêng của chất làm nên vật

➢ Đơn vị khối lượng riêng phụ thuộc vào đơn vị của khối lượng và đơn vị thể tích của vật

Thường dùng đơn vị là kilôgam trên mét khối (kg/m3) hoặc gam trên mét khối (g/m3)

1 g/cm3 == 1 g/mL = 1000 kg/m3

1 kg/m3 = 0,001 g/cm3

Bảng khối lượng riêng của một số chất

1.2 Trọng lượng riêng

➢ Trọng lượng riêng của một chất được xác định bằng trọng lượng của một đơn

vị thể tích (1m3) chất đó

➢ Công thức:

P d V

=Trong đó:

P là trọng lượng của vật (N)

V là thể tích của vật (m3)

d là trọng lượng riêng của chất làm nên vật (N/m3)

➢ Đơn vị của TLR là N/m3 (lưu ý đổi đơn vị thể tích cho phù hợp)

1.3 Mối quan hệ giữa khối lượng riêng và trọng lượng riêng

Mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng là: P= 10.m

Mối quan hệ giữa trọng lượng riêng và khối lượng riêng là:

Trọng lượng riêng = 10.khối lượng riêng

1.4 Xác định khối lượng riêng

a Cơ sở lý thuyết

Muốn xác định khối lượng riêng của một chất ta phải xác định:

- Khối lượng của vật

➢ Bước 1: Xác định khối lượng m của khối hộp 3 lần bằng cân, ghi số liệu vào bảng số liệu Tính khối lượng trung bình 1 2 3

3

tb

➢ Bước 2: Xác định thể tích của khối hộp:

Đo các kích thước 3 lần rồi tính thể tích trung bình của khối hộp

Khối lượng Cân

❖ Cách xác định

➢ Bước 1: Xác định khối lượng m1 của bình chia độ

➢ Bước 2: Thêm nước vào bình, xác định thể tích V n của lượng nước trong bình

➢ Bước 3: Xác định khối lượng m2

Tính khối lượng chất lỏng: m n = m2- m1

➢ Bước 4: Lặp lại thí nghiệm 3 lần và ghi kết quả đo vào bảng số liệu

- Đổ nước vào bình chia độ đọc giá trị V1

- Nhúng ngập viên sỏi và đọc giá trị V2

- Tính thể tích viên sỏi: V s = V2- V1

- Lặp lại thí nghiệm 3 lần và ghi kết quả đo vào bảng số liệu

= điềm vào bảng số liệu

2 Áp suất trên một bề mặt

2.1 Áp lực

➢ Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép

➢ Diện tích bị ép nằm trên phương ngang thì áp lực có độ lớn bằng trọng lượng

của vật

➢ Tác dụng của áp lực lên diện tích bị ép là Áp suất

Ví dụ: Một vật có trọng lượng 500N khi đặt lên mặt sàn nằm ngang sẽ tác dụng

xuống mặt sàn nằm ngang một áp lực 500N

2.2 Áp suất trên một bề mặt

➢ Áp suất sinh ra khi có lực tác dụng lên một diện tích bề mặt

➢ Áp suất được tính bằng độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép

F p s

1

N Pa m

=

Một số đơn vị áp suất khác:

- Atmôtphe (kí hiệu atm): 1 atm = 1,013.105 Pa

- Milimét thủy ngân (kí hiệu mmHg): 1mmHg = 133,3Pa

- Bar: 1 Bar = 105 Pa

2.3 Nguyên tắc tăng, giảm áp suất

▪ Cách tăng áp suất trên một bề mặt bằng một trong những cách sau:

➢ Tăng áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép

➢ Giữ nguyên áp lực và giảm diện tích bề mặt bị ép

➢ Vừa tăng áp lực vừa giảm diện tích bề mặt bị ép

Ví dụ cách làm tăng áp suất

• Trong thực tế, để tăng áp suất của đinh khi đóng vào một vật nào đó người ta làm cho đầu đinh nhọn (giảm diện tích bị ép)

• Vót nhọn cọc tre trước khi cắm xuống đất để tăng áp suất

• Ống hút cắm vào hộp sữa có đầu nhọn làm giảm diện tích bị ép nên áp suất tăng

▪ Cách giảm áp suất trên một bề mặt bằng một trong những cách sau:

➢ Giảm áp lực giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép

➢ Giữ nguyên áp lực và tăng diện tích bề mặt bị ép

➢ Vừa giảm áp lực vừa tăng diện tích bề mặt bị ép

Ví dụ cách làm giảm áp suất

• Kê thêm vật vào dưới chân bàn, chân tủ để giảm áp suất

• Kéo bánh xe đi trên mặt đất mềm không bị lún là tăng diện tích mặt bị ép

• Xe tăng dùng xích có bản rộng để giảm áp suất

3 Áp suất chất lỏng

3.1 Sự tồn tại của áp suất chất lỏng

➢ Thí nghiệm khảo sát tác dụng của chất lỏng lên các vật đặt trong lòng chất lỏng

▪ Chuẩn bị

- Một bình hình trụ có đáy C và các lỗ A, B ở thành bình được bịt bằng một màng cao su mỏng (Hình 16.1)

- Một bình lớn trong suốt chứa nước, chiều cao khoảng 50 cm

▪ Tiến hành thí nghiệm, quan sát và mô tả hiện tượng

- Nhúng bình trụ vào nước ta thấy các màng cao su bị biến dạng (hõm vào

trong)

- Giữ nguyên độ sâu của bình trụ trong nước, di chuyển từ từ bình trụ đến các vị

trí khác, các màng cao su vẫn biến dạng như cũ

- Nhúng bình trụ vào nước sâu hơn (tối thiểu 10 cm), các màng cao su vẫn biến

dạng nhiều hơn (bị hõm sâu hơn)

▪ Nhận xét

✓ Các màng cao su bị biến dạng thì chứng tỏ chất lỏng tác dụng lực lên các màng cao su gọi là áp suất chất lỏng tác dụng lên các vật ở trong lòng nó theo mọi phương

✓ Những vị trí khác nhau ở cùng một độ sâu thì áp suất chất lỏng tác dụng lên bình có giá trị không đổi

✓ Khi đặt bình sâu hơn (từ vị trí P đến Q) thì tác dụng của chất lỏng lên bình lớn hơn

✓ Chất lỏng tác dụng áp suất lên bình theo mọi phương không phải chỉ theo một phương như chất rắn

➢ Do có trọng lượng nên chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó

Ví dụ: Người thợ lặn khi lặn dưới đáy biển sâu phải mặc bộ áo lặn có thể chịu

được áp suất cao do phần nước biển phía trên ép xuống

3.2 Công thức

.

Trong đó: h là chiều cao của cột chất lỏng (độ sâu) (m)

d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

p là áp suất đáy cột chất lỏng (N/m2 hay Pa)

➢ Đơn vị áp suất chất lỏng: N/m2 hay Pa

➢ Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng

Từ thí nghiệm trên ta thấy khi pit – tông (1) có tiết diện lớn gấp hai lần tiết diện của pit – tông (2) và lực tác dụng lên pit – tông (1) gấp 2 lần lực tác dụng lên pit – tông (2) (vì số quả cân đặt lên pit – tông 1 gấp 2 lần số quả cân đặt lên pit tông 2) tức là: S = 2s thì F = 2f và áp suất tác dụng lên hai cột chất lỏng thông nhau là như nhau

Như vậy diện tích S lớn hơn diện tích s bao nhiêu lần thì lực F sẽ lớn hơn lực

f bấy nhiêu lần nhưng áp suất ở hai cột chất lỏng thông nhau là không đổi

Kết luận: Áp suất tác dụng vào chất lỏng sẽ được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng

Trong đời sống và đặc biệt trong kĩ thuật, những đặc điểm của áp suất chất lỏng gây ra do trọng lực được áp dụng rất nhiều Chẳng hạn những người thợ lặn ,

họ phải trang bị rất cẩn thận về áp quần lặn, chúng phải chịu được áp lực lớn, áp suất cao khi lặn sâu Những kiến trúc sư khi thiết kế những bể nước trên cao, họ phải tính toán rất kĩ về kết cấu của đáy và thành bể, để nó có thể chịu được áp suất lớn do trọng lượng nước chứa trong bể gây ra

Trong đời sống, người ta ứng dụng quy tắc bình thông nhua để chế tạo những chiếc bình tưới nước, ấm đun nước, bình trà sao cho chúng có thể chứa lượng nước nhiều nhất

Trong kĩ thuật, người ta cũng lợi dụng quy tắc bình thông nhau để thiết kế mạng ống nước sinh hoạt, do mực chất lỏng trong bình kín (không quan sát được bên trong) hoặc dùng nguyên tắc bình thông nhua để xác định vị trí những điểm có cùng

độ cao

3.4 Máy nén thủy lực

Lưu ý: Một trong những ứng dụng cơ bản của bình thông nhau và sự truyền

áp suất trong chất lỏng là máy thủy lực

Khi tác dụng một lực f lên pittong nhỏ có diện tích s, lực này gây áp suất lên chất lỏng Áp suất này được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng tới pittong lớn có diện tích S và gây ra lực nâng F lên pittong này:

Một số ứng dụng của máy nén thủy lực: nâng vật nặng, ép nén chất lỏng

vào buồng đốt, buồng làm mát động cơ máy bay Theo nguyên lý của máy nén thủy lực người ta còn chế tạo ra các máy nén có sức nén hang vạn tấn được ứng dụng rất hiệu quả trong sản xuất và đời sống

4 Áp suất khí quyển

4.1 Sự tồn tại của áp suất khí quyển

➢ Trái Đất được bao bọc bởi lớp không khí dày hàng ngàn kilomét Lớp không khí này được gọi là khí quyển

➢ Do không khí có trọng lượng nên Trái Đất và mọi vật trên Trái Đất đều chịu áp suất của lớp không khí bao quanh Trái Đất Áp suất này được gọi là áp suất khí quyển

Áp suất khí quyển đặt lên

Mọi phương, mọi vật ở trên địa cầu (Trái Đất)

➢ Trái đất và mọi vật trên Trái đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển theo mọi phương Càng lên cao không khí càng loãng, do đó áp suất khí quyển càng giảm

➢ Ví dụ:

- Sau khi hút hết sữa trong hộp, hút mạnh ở đầu ống hút để rút bớt không khí trong hộp ra Khi được rút bớt, không khí bên trong hộp loãng hơn ngoài hộp nên áp suất không khí trong hộp nhỏ hơn áp suất không khí ngoài hộp Không khí bên ngoài hộp sữa tạo ra áp lực lên mọi mặt của vỏ hộp khiến vỏ hộp sữa bị bẹp vào trong từ nhiều phía

- Thí nghiệm của Ghê – rích thực hiện vào năm 1865 Ông dùng hai bán cầu ghép khít vào nhau rồi rút hết không khí bên trong ra Hình vẽ ở dưới là hai đàn ngựa, mỗi đàn 8 con không kéo nổi hai bán cầu tách ra Nguyên nhân là do khi rút hết không khí ra thì áp suất trong quả cầu bằng không, trong khi đó vỏ quả cầu chịu

áp suất khí quyển từ mọi phía làm cho hai bán cầu ép chặt vào với nhau

Thí nghiệm chứng tỏ áp suất khí quyển tồn tại

TN1: Chuẩn bị: Một cốc thủy tinh; một bình nước; một tấm nylon cứng;

khay đựng dụng cụ thí nghiệm (Hình 16.6)

Tiến hành:

- Rót đầy nước vào cốc, đặt tấm nylon cứng che kín miệng cốc, rồi dùng tay giữ chặt tấm nylon cứng trên miệng cốc và từ từ úp ngược miệng cốc xuống (Hình 16.7)

- Từ từ đưa nhẹ tay ra khỏi miệng cốc, quan sát xem tấm nylon có bị nước đẩy rời khỏi miệng cốc không Giải thích hiện tượng quan sát được

- Kết quả thí nghiệm: Tấm nylon không bị nước đẩy rời khỏi miệng cốc

- Giải thích: Do áp suất khí quyển bên ngoài cốc tác dụng lên tấm nylon lớn hơn áp suất của nước bên trong cốc tác dụng lên tấm nylon

TN2: Sử dụng một ống thủy tinh hở hai đầu và một cốc nước (Hình 16.8)

Nhúng ống thủy tinh vào cốc nước để nước dâng lên một phần của ống, rồi lấy ngón tay bịt kín đầu trên và kéo ống ra khỏi nước Quan sát xem nước có chảy ra khỏi ống hay không Vẫn giữ tay bịt kín đầu trên của ống và nghiêng ống theo các phương khác nhau, khi đó nước có chảy ra khỏi ống hay không? Giải thích hiện tượng

4.2 Độ lớn của áp suất khí quyển

Để đo áp suất khí quyển, người ta dùng ống Tô-ri-xe-li

Lấy một ống thủy tinh, một đầu kín dài khoảng 1m đổ đầy thủy ngân vào Lấy ngón tay bịt miệng ống rồi quay ngược ống xuống Sau đó, nhúng chìm miệng ống vào một chậu đựng thủy ngân rồi bỏ ngón tay bịt miệng ống ra, thủy ngân trong ống tụt xuống, còn lại khoảng h nào đó tính từ mặt thoáng của thủy ngân trong chậu (hình vẽ)

- Độ lớn của áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống ri-xe-li

Tô Đơn vị đo áp suất khí quyển thường dùng là milimét thủy ngân (mmHg) Ngoài ra còn dùng một số đơn vị khác: át mốt phe (atm), paxcan (Pa), torr (Torr)…

1 atm = 101325 Pa

1 Torr = 1 mmHg = 133,3 Pa

1 cmHg = 10 mmHg = 1333 Pa

1 atm = 760 Torr = 760 mmHg = 76 cmHg

- Thông thường áp suất khí quyển ở sát mặt nước biển là 1 atm

- Áp suất khí quyển chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như nhiệt độ, gió, độ cao…

4.3 Một số ảnh hưởng và ứng dụng của áp suất không khí

▪ Sự tạo thành tiếng động trong tai khi thay đổi áp suất đột ngột

- Vòi tai có nhiệm vụ điều hòa và cân bằng áp suất hai bên màng nhĩ

- Thay đổi áp suất đột ngột như khi máy bay cất và hạ cánh có thể làm mất cân bằng áp suất hai bên màng nhĩ

- Tiếng động trong tai hoặc triệu chứng ù tai có thể xảy ra

- Cử động nuốt hoặc ngáp giúp cân bằng lại áp suất, tránh gây ra tiếng động trong tai hoặc bị ù tai

- Ví dụ như khi đi xe ô tô hoặc xe máy khi phóng nhanh, hay khi thang máy lên hoặc đi xuống đều gây nên tiếng động trong tai hoặc triệu chứng ù tai

- Giải thích: Khi áp suất thay đổi đột ngột thì vòi tai thường không phản ứng kịp làm mất cân bằng áp suất hai bên màng nhĩ, khiến màng nhĩ bị đẩy về phía có

áp suất nhỏ hơn, gây nên tiếng động trong tai hoặc triệu chứng ù tai

Lên cao đột ngột ù tai

Áp suất khí quyển khác sai ít nhiều Nhai kẹo, giải pháp mỹ miều Cân bằng áp suất là điều nên theo

▪ Một số ứng dụng về áp suất không khi trong đời sống

- Bình xịt nước: Sử dụng áp suất không khí để tạo áp lực đối với nước trong

bình và đẩy nước ra ngoài thông qua đường ống nối với vòi phun

Trong thực tế có nhiều dụng cụ hoạt động theo nguyên lí của bình xịt như:

Các loại thuốc xịt chữa bệnh: xịt mũi, xịt họng, xịt hen suyễn, …

Các loại bình xịt tưới nước

Các loại bình xịt diệt côn trùng

Các dụng cụ làm đẹp: Dầu gội/ dầu xả dạng xịt, xịt keo tóc tạo kiểu, chai xịt khoáng, lọ xịt tonner,…

- Tàu đệm: Sử dụng khí nén áp suất cao để nâng tàu khỏi mặt đất hay mặt

nước, giảm ma sát khi tàu di chuyển Các quạt bơm khí công suất lớn được sử dụng

để tăng áp suất không khí trong thân tàu

đầu tiên Hovercraft.

Tàu đệm khí chạy mọi địa hình Arktika.

5 Lực đẩy Archimedes

5.1 Tác dụng của chất lỏng lên vật nhúng chìm trong nó

Một vật nhúng vào chất lỏng, bị chất lỏng đẩy thẳng đứng từ dưới lên với lực

có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ Lực này gọi là lực đẩy Archimedes

Ví dụ: Khi dùng tay nhấn chìm quả bóng xuống nước, ta cảm nhận được lực đẩy của nước tác dụng lên quả bóng

=> Lực đẩy của nước tác dụng lên quả bóng trong trường hợp này được gọi

là lực đẩy Archimedes

5.2 Độ lớn của lực đẩy Archimedes

Công thức tính lực đẩy Archimedes:

FA = d.V Trong đó: d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3)

FA là lực đẩy Archimedes t (N)

Lưu ý:

- V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ cũng chính là thể tích phần chìm của vật chứ không phải là thể tích của vật Muốn tính thể tích phần chìm của vật có nhiều trường hợp:

+ Nếu cho biết Vnổi thì Vchìm = Vvật - Vnổi

+ Nếu cho biết chiều cao h phần chìm của vật (có hình dạng đặc biệt) thì

Vchìm=Sđáy.h

+ Nếu cho biết vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng thì Vchìm = Vvật

5.3 Điều kiện vật nổi, vật chìm

Một vật có trọng lượng P được nhúng vào trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét FA:

+ Vật chuyển động lên mặt chất lỏng khi FA > P

+ Vật chuyển động xuống dưới khi FA < P

+ Vật lơ lửng (nhúng chìm hoàn toàn) trong chất lỏng khi FA = P

Ví dụ: Trọng lượng riêng của tàu nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước nên tàu có thể nổi được trên mặt nước

thì:

+ Vật sẽ chìm xuống khi : dv > dl

+ Vật sẽ lơ lững trong chất lỏng khi : dv = dl

+ Vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng khi : dv < dl

Trung bình của Trọng lượng riêng Lớn hơn chất lỏng thì liền chìm thôi Nhỏ hơn chất lỏng, nổi trôi

Lơ lửng ở giữa, đúng rồi bằng nhau

6 Tác dung làm quay của lực

Khi lực tác dụng vào vật có giá không song song và không cắt trục quay thì

có thể làm quay vật

Tác dụng làm quay của lực gọi là Moment Lực

Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ

Tác dụng làm quay của lực lên một vật quanh một trục hay một điểm cố định được đặc trưng bằng mômen lực

- Quy tắc mômen lực còn được áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục

quay cố định nếu như trong một tình huống cụ thể nào đó ở vật xuất hiện trục quay

- Mômen lực có thể liên hệ với độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực:

+ Lực càng lớn, momen lực càng lớn, tác dụng làm quay càng lớn

+ Giá của lực càng xa trục quay, momen lực càng lớn, tác dụng làm quay càng lớn

- Đòn bẩy loại 2 cho lợi về lực, nhưng có trường hợp không cho lợi về lực khi điểm tựa O nằm gần vị trí của lực F1, được gọi là đòn bẩy loại 3

+ Hình vuông thì S = a2 (a là độ dài của mỗi cạnh hình vuông)

+ Hình chữ nhật thì S = a.b (a và b lần lượt là chiều dài và chiều rộng của hình chữ nhật)

+ Hình tròn thì S =Πr2 (với r là bán kính của hình tròn)

▪ Công thức tính thể tích

9 Dụng cụ đo một số đại lượng vật lý

Đo độ dài: Các loại thước

Đo lực: Các loại lực kế

Đo thể tích các vật rắn không thấm nước, chất lỏng: Bình chia độ, bình tràn

Đo khối lượng: Các loại cân

II Phương pháp chung

+ Bước 1: Định hướng giải: Xác định bài toán liên quan đến dạng bài toán định

lượng nào

+ Bước 2: Xác định cơ sở lý thuyết: Xác định các công thức, kiến thức vật lý cần

sử dụng, các phép biến đổi toán học để đưa đến biểu thức tính các đại lượng cần xác

định mà dựa trên các dụng cụ bài cho có thể đo được

+ Bước 3: Trình bày các bước tiến hành thí nghiệm: Thực hiện các bước đo các

đại lượng vật lý thông qua các dụng cụ bài cho, trên cơ sở phân tích lý thuyết đã

trình bày trên

+ Bước 4: Biện luận sai số

- Sai số khách quan: Do dụng cụ đo

- Sai số chủ quan: Do cách sử dụng dụng cụ đo, cách đọc kết quả, cách tiến hành thí nghiệm

+ Hoặc dùng điều kiện cân bằng của đòn bẩy

* Nhắc lại điều kiện cân bằng của đòn bẩy và lực đàn hồi của lò xo

a Đòn bẩy

- Biến đổi về phương, chiều và độ lớn của lực

- Đòn bẩy cân bằng khi các lực tác dụng tỉ lệ nghịch với cánh tay đòn:

- Lực đàn hồi xuất hiện khi lò xo bị biến dạng

- Độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo, tức là F đh =k.x (trong đó k

là hệ số, x là độ biến dạng)

- Ứng dụng của lò xo: dùng làm lực kế đo trọng lượng của vật Ở trong không khí

số chỉ của lực kế là trọng lượng của vật Ở trong môi trường có lưcj đẩy Acsimet thì

số chỉ lực kế là F đh =P-F A

II Bài tập ví dụ

Bài 1: Đo khối lượng khối gỗ với các dụng cụ sau:

+ Giá thí nghiệm

+ Đòn bẩy có chia chiều dài theo mm

+ Lực kế có giới hạn đo nhỏ hơn trọng lượng khối gỗ?

Hướng dẫn giải

+ Móc khối gỗ vào một đầu đòn bẩy, móc lực kế vào dầu còn lại

+ Điều kiện cân bằng 𝑃 = 𝐹.𝑙2

+ Đặt thước trên nêm, xê dịch thước sao cho thước nằm thăng bằng, đánh dấu

vị trí trọng tâm thước tại G (điểm đặt trọng lượng thước)(hình a)

+ Đặt quả cân lên một đầu thước Xê dịch thước để xác định vị trí điểm tựa O sao cho khi đó thước nằm cân bằng,

+ Dùng thước đo khoảng cách từ O đến tâm quả cân là l1, đo khoảng cách từ

𝑙1𝑙

Trong đó mc là khối lượng quả cân, mt là khối lượng của thước

Bài 3: Đo khối lượng chiếc bút bi (gần đúng) Cho dụng cụ gồm:

+ Cân thăng bằng và quả cân 10g

+ Bao diêm đầy chứa các que diêm có khối lượng gần như bằng nhau

Hướng dẫn giải Bước 1:

+ Đặt quả cân 10g lên đĩa bên phải, lấy các que diêm(x que) bỏ lên để bên trái đến khi hai đĩa cân thăng bằng

+ Tính khối lượng 1 que diêm 𝑚0 =10

Hướng dẫn giải

+ Lấy 1 thanh đồng chất, hình dạng đều, có trọng lượng nhỏ so với trọng lượng của vật để làm đòn bẩy

+ Vạch lên thanh các đoạn dài như nhau

+ Cách xác định trọng lượng của vật như hình vẽ Theo đó 𝑃 = 𝐹.𝑙2

𝑙1

Bài 5: Trình bày cơ sở lí thuyết và cách tiến hành đo khối lượng của đĩa cân Cho dụng cụ gồm: quả cân 10g, lò xo, thước nhựa, đĩa cân cần xác định khối lượng

+ Treo đĩa cân vào lò xo, khi đó lò xo dài thêm đoạn x2

+ Dựa vào công thức 𝑚2 = 𝑚1.𝑥2

𝑥1 (với m2 là khối lượng đĩa cân cần xác định)

Bài 6: Xác định khối lượng trung bình của một hạt thóc Với dụng cụ gồm: một ống nghiệm chia độ, một hình hình trụ đựng nước, một nắm thóc

Hướng dẫn giải

+ Cho n hạt thóc (khoảng từ 50 đến 100 hạt) vào ống nghiệm chia độ rồi thả vào bình hình trụ chứa nước, xác định xem ống nghiệm chìm đến vạch nào của vạch chia độ

+ Vớt ống nghiệm ra và đổ hết thóc ra rồi đổ nước vào ống nghiệm cho ống nghiệm chìm đến vạch cũ

+ Xác định thể tích nước V trong ống nghiệm

+ Tính khối lượng nước m=Dn.V chính là khối lượng của n hạt thóc

+ Khối lượng trung bình của 1 hạt thóc: 𝑚0 =𝑚

𝑛

+ Thể tích bên trong cốc chính là thể tích nước chứa đầy cốc

+ Dùng cân xác định khối lượng m1 của chiếc cốc, m2 của cốc chứa đầy nước

Ta có khối lượng nước trong cốc: m = m2 – m1

+ Tính thể tích: 𝑉 = 𝑚

𝐷 = 𝑚2 −𝑚1

𝐷

(với D: là khối lượng riêng của nước, D = 1g/cm3)

Bài 9: Hãy đo thể tích của quả cân với các dụng cụ có sẵn sau: Lực kế, quả cân, cốc nước

Hướng dẫn giải

+ Móc quả cân vào lực kế trong không khí, xác định trọng lượng P của quả cân

+ Nhúng quả cân và lực kế vào cốc nước, lực kế chỉ giá trị P1

+ Trọng lượng của quả cân:

P1 = P - FA  P1 = P – 10.Dn.V (V là thể tích quả cân) + Thể tích của quả cân: V = 𝑉 = 𝑃− 𝑃1

10.𝐷𝑛

Bài 10: Xác định thể tích và bán kính viên bi Cho dụng cụ gồm: Bình chia độ, dầu hỏa, một số bi xe đạp cần xác định thể tích và bán kính Biết thể tích V của vật hình cầu và bán kính R của nó liên hệ nhau theo công thức: 𝑉 = 4

3𝜋𝑅2

Hướng dẫn giải

+ Thả n viên bi vào bình dầu dâng lên có thể tích V2

DẠNG 3: ĐO CHIỀU DÀI, ĐƯỜNG KÍNH, DIỆN TÍCH

I Phương pháp giải

Đo chiều dài:

+ Dụng cụ đo độ dài là thước đo, thước kẻ, thước dây, thước mét

+ Giới hạn đo (GHĐ) của thước là độ dài lớn nhất ghi trên thước

+ Độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) là độ dài của hai vạch chia liên tiếp trên thước

Chú ý khi đo chiều dài cần ước lượng trước chiều dài để chọn thước đo cho thích hợp; đặt thước và mắt nhìn đúng cách; đọc và ghi kết quả đúng quy định

▪ Trường hợp 2: Đo diện tích hình phẳng dùng giấy kẻ ô vuông

Đặt vật muốn đo lên giấy kẻ ô vuông, mỗi ô có diện tích 1cm2

Dùng bút chì kẻ đường viền trên bề mặt kẻ ô vuông

å ô vuông = S (vật phải tìm)

▪ Trường hợp 3: Xác định diện tích bằng cân

Vật có khối lượng phân bố đều, có bề dày không đổi

0 0

+ Đo khối lượng mảnh bìa m0 bằng cân

+ Đặt chiếc lá lên mảnh bìa, vẽ đường viền của lá, sau đó cắt bìa thành hình giống chiếc lá, xác định khối lượng m mảnh bìa vừa cắt bằng cân

+ Vì cùng là mảnh bìa đồng chất nên ta có: 0 0

0 0

Bài 14: Xác định diện tích nước Việt Nam trên bản đồ Việt Nam có ghi tỉ lệ xích,

so sánh kết quả tìm được với diện tích được ghi trên sách địa lí Giải thích về sự sai lệch giữa hai số liệu trên? Cho dụng cụ; Thước có chia tới mm, một cái kéo, môt bản

đồ Việt Nam in trên tờ giấy có ghi tỉ lệ xích

Hướng dẫn giải

+ Dùng cân đo khối lượng tờ giấy là m0

+ Dùng thước đo diện tích tờ giấy là S0

+ Dùng cân đo khối lượng mảnh giấy được cắt theo hình bản đồ m1

Bài 16: Xác định đường kính của bút chì Cho dụng cụ: Một bút chì, một sợ chỉ, một thước chia mm

Hướng dẫn giải

+ Dùng sợi dây chỉ quấn các vòng sát nhau xung quanh bút chì cho đến khi quấn kín quanh bút chì

+ Tháo dây chỉ ra đo chiều đai dây đã quấn, đó là chu vi của bút chì

Bài 17: Xác định đường kính và chu vi của quả bóng bàn Dụng cụ gồm: một sợi chỉ, một thước chia mm, một băng giấy và hai hộp diêm

Hướng dẫn giải

+ Đặt 2 vỏ bao diêm tiếp xúc tiếp xúc với hai bên quả bóng bàn và song song với nhau Dùng thước đo khoảng cách giữa 2 bao diêm →đường kính của quả bóng bàn + Dùng băng giấy quấn 1 vòng theo đường hàn giữa 2 nữa quả bóng, đánh dấu độ dài một vòng trên băng giấy dùng thước xác định → chu vi của quả bóng bàn

DẠNG 4: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG, TRỌNG LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT ĐẶC/RỖNG, CHẤT LỎNG BẰNG CÂN/LỰC KẾ, BÌNH CHIA

ĐỘ

I Phương pháp giải

➢ Cách 1: Xác định khối lượng riêng của vật cần xác định khối lượng m

và thể tích V của vật theo công thức D m

V

=

➢ Cách 2: Xác định khối lượng riêng qua trọng lượng riêng ta xác định

trọng lượng P và thể tích V của Vật theo công thức

II Bài tập ví dụ

Bài 18: Trong tay em có một cái cân, một bình chia độ, một viên bi (có thể bỏ lọt vào bình chia độ) Hãy tìm cách xác định trọng lượng riêng của viên bi đó?

Hướng dẫn giải

▪ Dùng cân để xác định khối lượng m của viên bi

▪ Suy ra trọng lượng của viên bi: P = 10m

▪ Dùng bình chia độ để xác định thể tích V của viên bi

- Xác định lượng nước trong bình chia độ là V1

- Thả viên bi vào bình chia độ đã có nước, đọc giá trị V2

- Treo vật vào lực kế, lực kế chỉ giá trị P

- Khối lượng của vật m P

P F V

P F V

-Bài 20: (Giải giống bài 2) Cho các dụng cụ:

+ Một mẩu kim loại có thể tích khoảng 10cm3

+ Một cốc đựng nước đủ dùng

+ Dây treo nhẹ đủ dài

+ Lực kế có giới hạn đo phù hợp

Khối lượng riêng của nước là Do đã biết, bỏ qua khối lượng riêng của không khí trong thí nghiệm Hãy đề xuất một phương án đơn giản để đo khối lượng riêng của kim loại

Bài 21: (Giải giống bài 2) Treo một vật kim loại vào một lực kế Trong không khí lực kế chỉ P1, khi nhúng vật vào nước thì lực kế chỉ P2 Cho biết khối lượng riêng của không khí là D1, khối lượng riêng của nước là D2 Tính khối lượng và khối lợng riêng cuả vật kim loại đó

Bài 22: a Có một bình tràn, một bình chứa, một lực kế, một ca nước, dây buộc, một vật nặng có móc treo và chìm trong nước Hãy nêu các bước tiến hành thí nghiệm xác định độ lớn lực đẩy Ác-si-mét

b Có 1 cốc thủy tinh không có vạch chia độ và chưa biết khối lượng, một cái cân Rôbécvan và hộp quả cân có số lượng và khối lượng của các quả cân hợp lý, một chai nước đã biết khối lượng riêng của nước là Dn và khăn lau khô và sạch Hãy nêu các bước tiến hành thí nghiệm xác định khối lượng riêng của một chất lỏng X

Hướng dẫn giải

a - Móc vật vào lực kế, đo trọng lượng của vật ngoài không khí P1

- Buộc dây vào ca chứa và móc vào lực kế, ca có trọng lượng P2

- Đổ nước vào bình tràn cho đến điểm tràn, rồi hứng ca chứa vào bình tràn

- Móc vật vào lực kế và nhúng chìm vật trong bình tràn, khi đó lực kế chỉ F

- Độ lớn lực đẩy Ác-si-mét: FA = P1 - F

- Đo trọng lượng ca nước là P3

- Trọng lượng nước bị vật chiếm chỗ là: P = P3 - P2

- So sánh P và FA , rồi rút ra nhận xét

b - Cân khối lượng cốc thủy tinh: m1

- Đổ đầy nước vào cốc rồi đem cân: m2

Vậy khối lượng của nước là: m = m2 - m1

Bài 23: Cho một bình chia độ hình trụ rỗng, một cân đòn có một hộp quả cân, một

bình nước, một gói muối tinh khô, một quả trứng, một que nhỏ Hãy tìm ít nhất hai

cách để xác định khối lượng riêng của trứng

Hướng dẫn giải

Cách 1

▪ Xác định khối lượng của quả trứng m bằng cân,

▪ Xác định thể tích của nó V bằng bình chia độ

- Xác định lượng nước trong bình chia độ là V1

- Thả viên bi vào bình chia độ đã có nước, đọc giá trị V2

- Thể tích viên bi V = V2 - V1

▪ Tính ra khối lượng riêng của trứng là D= m