Báo cáo Thực hành vật lí đại cương

fx = 3.02 x − 3.19 R² = 1Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của số vân giao thoa dịch chuyển Z vào quãng đường dịch chuyển ∆S II, Xác định chiết suất của không khí: 1, Bảng biểu diễn giá trị số v

Hướng dẫn báo cáo môn Thực hành vật lý đại cương( cho khoa ngoài) dành cho sinh viên Đại học Khoa học Tự nhiên Lưu ý các số liệu trong các bài có thể bị sai sót và tài liệu chỉ

mang tính chất tham khảo.

Lớp:

BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 1: KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG VA CHẠM

Công thức tính độ suy hao năng lượng trong va chạm mềm là:

Đo được 53.7 46.7(sai) 50.6 51.8 51.3

p’ 81.1 75.5 105.3 104.7 39.7Năng lượng

Phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm:

- Va chạm đàn hồi là va chạm các vật tách rời nhau, động lượng của hệ và động năng của

hệ được bảo toàn Sau va chạm 2 vật chuyển động với vận tốc riêng biệt v1’;v2’

- Va chạm mềm là va chạm không đàn hồi, động lượng của hệ được bảo toàn, động năngcủa hệ không bảo toàn Sau va chạm 2 vật dính vào nhau và chuyển động với cùng vậntốc

Định luật bảo toàn động lượng không có nghiệm đúng vì trong các thí nghiệm trên hệkhông kín, không lý tưởng.

Định luật bảo toàn năng lượng không được nghiệm đúng vì khi va chạm sẽ mất đi mộtphần năng lượng triệt tiêu nhau để vật đổi chiều chuyển động Khối lượng xe đứng yêncàng lớn thì năng lượng tiêu hao đi càng lớn

Các kết quả tính toán lại cho thấy kết quả gần chính xác với kết quả thực nghiệm vì: hệkhông kín, do sai số thiết bị, do thao tác thực hành chưa chuẩn xác

***

BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 2: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG QUA MỘT KHE VÀ QUA NHIỀU KHE

Với góc φ rất nhỏ ta có: sin φ ≈ tan φ = x/2d

 λ = a 2 d x Với{x :là khoảng cách giữa hai vân cực tiểu bậc 1 a :độ rộng của khe

λ :bước sóng của nguồn sáng

Qua các anh nhiễu xạ ta thấy khi độ rộng khe giảm góc nhiễu xạ φ tăng, từ trung tâm thoảidần về hai phía và chiếm toàn bộ màn quan sát.

a) a = 0,16

b) a = 0,04

c) Với a = 0,08

2 Nhiễu xạ nhiều khe hẹp

a) Nhiễu xạ qua hai khe hẹp với các độ rộng a và khoảng cách giữa các khe d khác nhau

*Kết quả thực nghiệm:

Khoảng cách giữa 2 vân cực đại

bậc ± 1 (mm) Khoảng cách giữa 2 vân cực đại bậc ± 2 (mm)

b) a = 0,04 ; d = 0,5

c) a = 0,08 ; d = 0,25

d) a = 0,08 ; d = 0,5

*Nhận xét: Quan sát đồ thị và qua bảng số liệu ta rút ra được: Với cùng một khoảng cách

d trên cùng đồ thị, độ rộng a càng nhỏ thì các vân sáng (hoặc tối) càng gần nhau (hay khoảng cách giữa hai vân sáng càng nhỏ)

b)Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp với các độ rộng a và khoảng cách giữa các khe d giống nhau.

* Nhiễu xạ hệ gồm 3 khe:

*Nhiễu xạ hệ gồm 4 khe:

*Nhiễu xạ hệ gồm 5 khe:

*Nhận xét:

Sự khác nhau giữa các phổ nhiễu xạ qua 3,4 và 5 khe trên cùng 1 đồ thị có phù hợpvới lý thuyết Theo lý thuyết giữa hai cực đại chính liên tiếp có (N-2) cực đại phụ và (N-1) cực tiểu phụ Trên thực tế đồ thị với N = 3 có giữa hai cực đại chính có đúng 1 cực đại phụ và 2 cực tiểu phụ

Tương tự với N = 4 và N = 5 cũng đúng với lý thuyết

***

BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 3: GIAO THOA KẾ MICHELSON

I, Xác định bước sóng của ánh sáng laze:

1, Bảng số liệu biểu thị số vân giao thoa Z và quãng đường dịch chuyển tương ứng của gương M1:

f(x) = 3.02 x − 3.19 R² = 1

Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của số vân giao thoa dịch chuyển Z vào quãng đường dịch chuyển ∆S

II, Xác định chiết suất của không khí:

1, Bảng biểu diễn giá trị số vân giao thoa dịch chuyển phụ thuộc vào áp suất trong bình khí:

(inHg)

P(tb)(cmHg)

Áp suất thực tếtrong bình(P=PKQ -

f(x) = − 0.28 x + 21.04R² = 1

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ PHỤ THUỘC CỦA SỐ VÂN GIAO THOA VÀO ÁP SUẤT TRONG BÌNH

P (cmHg)

Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy giá trị của −∆ Z∆ p chính bằng giá trị hệ số góc của đồ thị.

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của chiết suất vào áp suất không khí

1 Phân biệt ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực

+ Anh sáng tự nhiên có thể coi là tập hợp của vô số ánh sáng phân cực toàn phần

2 Vẽ đồ thị

a) Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng I sau khi đi qua kính phân tích vào vị trí

góc x (góc tạo bởi hai trục quang T1 và T2)

*Nhận xét:

Từ đồ thị ta thấy cường độ I của tia ló giảm khi góc x tăng

+ Giá trị I = 0 khi góc x = 900 (khi 2 quang trục của 2 kính vuông góc với nhau)

+ Giá trị I sau đó tăng dần đến giá trị cực đại khi góc x = 1800

+ Sau đó giá trị I lại giảm khi x = 2700, nó đạt giá trị cực đại khi góc x = 3600

b) Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng I sau khi đi qua kính phân tích vào cosx

*Nhận xét:

- Định luật Malus: I = I0.cos2x được nghiệm đúng

- Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng I sau khi đi qua kính phân tích vào cosx

là một đường cong Parabol

c) Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng I sau khi đi qua kính phân tích vàocos2x

*Nhận xét: Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng I sau khi đi qua kính phân tích

vào cos2x là một đường thẳng

⇒ Định luật Malus được nghiệm đúng Vì cường độ ánh sáng I sau khi đi qua kính phân tích

phụ thuộc tuyến tính vào cos2x

***

BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 6: ĐỘNG CƠ NHIỆT STIRLING

- Động cơ nhiệt thực hiện công trong thời gian T và điện áp đốt U là W

+ tần số quay: f = 1/T

+ công suất : P = W/T = W.f

 Đổi 104 hPa*cm3 = 1J => 1 hPa*cm3 = 10-4J

Giản đồ pV với các điện áp đốt khác nhau:

a) Với điện áp : U = 10V, T = 0.34s thì W = 1.3320 (J)

b) Với điện áp U = 12V, T = 0.28s thì W = 1.5190 (J)

c) Với điện áp U = 14V, T = 0.25s thì W = 1.7390 (J)

d) Với điện áp U = 16V , T = 0.21s thì W = 2.0010 (J)

Nhận xét: từ hình ảnh giản đồ pV cho thấy kết quả thực nghiệm khác với lý thuyết.

Hai quá trình đẳng tích theo lí thuyết sẽ là 2 đường thẳng song song với nhau và vuônggóc với trục V, nhưng trên thực tế khác

Giải thích:

+ Do sự hoạt động của piston động cơ chuyển động hình sin nên trạng thái đẳng tíchkhông như trường hợp lí tưởng

+ Một phần nhiệt lượng tỏa ra môi trường và làm nóng động cơ

Bảng 2: Công cơ học W (J) của một vòng, tần số quay và công suất theo điện áp đốt:

Điện áp đốt U(V) Công cơ học W(J) Tần số quay f(Hz) Công suất P(W)

1 Khảo sát sự phụ thuộc của dòng điện vào hiệu điện thế của các dây dẫn có tiết diện khác nhau.

Bảng 1: Các giá trị tương ứng giữa U và I của các dây constantan có cùng chiều dài l =

1 m với các đường kính khác nhau.

f(x) = 1.32 x + 0 R² = 1

f(x) = 0.64 x − 0 R² = 1

Đồ thị U(I) theo các dây dẫn có tiết diện khác nhau

d=1mm, A=0.8mm2 Linear (d=1mm, A=0.8mm2) d=0.7mm, A=0.4mm2 Linear (d=0.7mm, A=0.4mm2) d=0.5mm, A=0.2mm

I(A)

Nhận xét: A càng lớn thì giá trị của I tăng càng chậm khi mà tăng U

Các đồ thị U, I là những đường thẳng có hệ số góc chính bằng giá trị của điển trở R ứngvới các trường hợp (theo định luật Ôm: U = R.I) Ta có bảng sau:

Nhận xét: Độ lớn tiết diệncủa dây dẫn tỉ lệ nghịch vớigiá trị điện trở của dây

Đ th mô t s ph thu c c a R vào 1/A ồ thị mô tả sự phụ thuộc của R vào 1/A ị mô tả sự phụ thuộc của R vào 1/A ả sự phụ thuộc của R vào 1/A ự phụ thuộc của R vào 1/A ụ thuộc của R vào 1/A ộc của R vào 1/A ủa R vào 1/A

d=0.7mm, A=0.4mm2, l=1m Linear (d=0.7mm, A=0.4mm2, l=1m) d=0.7mm, A=0.4mm2, l=2m

 Nhận xét: khi U tăng thì I cũng tăng

Đồ thị U(I) là những đường thẳng có hệ số góc chính bằng giá trị của điển trở R ứng với các trường hợp (theo định luật Ohm: U=R.I)

d = 0,5 mmConstantan

f(x) = 0.1 xR² = 1

Đồ thị U,I phụ thuộc vào các vật liệu dây dẫn khác nhau (d = 0.5 mm)

Linear () dây đồng thau

I/ Thí nghiệm 1: Khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc truyền sóng trên dây vào sức căng của sợi dây (sợi dây màu vàng).

1 Sự phụ thuộc của tần số vào số bụng sóng với m1=100g, L=2.5m

f(x) = 7.18 x − 0.15 R² = 1

f(x) = 5.16 x − 0.24 R² = 1

Đồ thị f phụ thuộc vào n với sức căng khác nhau

m=100g

5 Xử lí số liệu:

Theo lý thuyết đàn hồi, vận tốc truyền song được tính bằng công thức: v=√F ρ (4)

với F = m.P = m.g là lực căng của dây

Ta thấy kết quả thực nghiệm và lý thuyết có sự sai số không đáng kể Nguyên nhân sai

số có thể do thao tác đo chiều dài dây chưa chính xác với yêu cầu bài và chưa chỉnh tần

số đến điểm biên độ đạt cực đại

Kết luận: Vận tốc sóng đứng truyền trên sợi dây tỉ lệ thuận với vật nặng treo vào dây

(hay lực căng dây) Lực căng dây càng lớn thì vận tốc càng lớn và ngược lại.

II Thí nghiệm 2: Khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc truyền sóng trên dây vào chiều dài của dây.

1 Sự phụ thuộc của tần số vào số bụng sóng với m=m1=200g, L=2.2m

f(x) = 8.14 x − 0.23 R² = 1

f(x) = 7.18 x − 0.15 R² = 1

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tần số f vào số bụng sóng n với các dây có chiều dài khác nhau

L=2.5 Linear (L=2.5) L=2.2 Linear (L=2.2) L=1.9 Linear (L=1.9)

Nguyên nhân sai số có thể do thao tác đo chiều dài dây chưa chính xác với yêu cầu bài

và chưa chỉnh tần số đến điểm biên độ đạt cực đại

Lực căng dây và bản chất của dây không đổi thì với các chiều dài dây khác nhau thì

vận tốc truyền sóng trên dây gần như không đổi

Kết luận: Vận tốc sóng đứng truyền trên sợi dây không phụ thuộc vào chiều dài sợi

dây.

III Thí nghiệm 3: Khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc truyền sóng trên dây vào bản

chất của sợi dây.

1 Sự phụ thuộc của tần số vào số bụng sóng với m=m1=200g, L=2.5m ( sợi dây màu

trắng)

f(x) = 7.18 x − 0.15 R² = 1

Đồ thị f phụ thuộc vào n với dây có bản chất khác nhau

Ta thấy kết quả thực nghiệm và lý thuyết có sự sai số không đáng kể Nguyên nhân sai

số có thể do thao tác đo chiều dài dây chưa chính xác với yêu cầu bài và chưa chỉnh tần

số đến điểm biên độ đạt cực đại

Ta có thể thấy vận tốc truyền sóng của dây trắng (có µ nhỏ hơn) có vận tốc lớn hơn.

Kết luận: Vận tốc sóng đứng truyền trên sợi dây phụ thuộc vào bản chất của dây.

***

BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 9: VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG ÂM TRONG KHÔNG KHÍ

1 Khảo sát sự phụ thuộc của chiều dài ống cộng hưởng vào thứ tự lần cộng hưởng

a) Với tần số của nguồn f = 500 Hz

Bảng 1: Sự phụ thuộc của chiều dài cột khí vào thứ tự lần cộng hưởng với f = 500Hz

b) Với tần số của nguồn f = 600Hz

Bảng 2: Sự phụ thuộc của chiều dài cột khí vào thứ tự lần cộng hưởng với f=600Hz

c) Với tần số của nguồn f = 700Hz

Bảng 3: Sự phụ thuộc của chiều dài cột khí vào thứ tự lần cộng hưởng với f=700Hz

0 2 4 6 8 10 12 0

50 100 150 200 250 300

f(x) = 25.2 x − 18.15 R² = 1

f(x) = 29.27 x − 20.37 R² = 1

f(x) = 34.4 x − 20.56 R² = 1

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của chiều dài cộng hưởng vào thứ tự lần cộng hưởng với tần số f cho trước

f=500H z Linear (f=500 Hz) f=600H z

v = λ.f = 0,5 700 = 350 m/s

*Nhận xét: Tần số càng lớn thì vấn tốc càng lớn Tuy nhiên trong quá trình đo đạt, có

thể xảy ra sự di chuyển của ống dây dẫn xê dịch bộ sensor âm thanh, làm sai lệch giá trị

đo đi đôi chút, cũng có thể là do trong quá trình đo, giá trị Ln chưa chính xác hoàn toàn

mà nằm ở điểm lân cận nó.

2 Khảo sát sự phụ thuộc của tần sô cộng hưởng vào thứ tự lần cộng hưởng :

a) Với chiều dài ống L = 1.36 m

Bảng 4: Sự phụ thuộc của tần số vào thứ tự lần cộng hưởng vs chiều dài ống là 1,36m :

Bảng 5 : Sự phụ thuộc của tần số vào thứ tự lần cộng hưởng vs chiều dài ống là 1,66m :

c) Với chiều dài ống L = 1.96 m

Bảng 6 : Sự phụ thuộc của tần số vào thứ tự lần cộng hưởng vs chiều dài ống là 1,96m :

f(x) = 95.18 x + 52.99 R² = 0.99

f(x) = 113.66 x − 42.3 R² = 0.99

f(x) = 125.46 x − 11.64 R² = 1

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tần số vào thứ tự lần cộng hưởng với chiều dài ống xác định

L=1.

36m Lin- ear (L=1 36m ) L=1.

Nguyên nhân:

+) Sai số từ các phép đo trong quá trình thực nghiệm

+) Trong quá trình đo sensor âm thanh chưa đặt sâu trong lòng ống; trong khi trao đổilàm thí nghiệm làm âm bị nhiễu

+) Loa không được đặt nghiêng chính xác 45º so với ống

I Nhận xét dạng suất điện động cảm ứng theo I:

Trong đồ thị ta thấy đường màu đen là đường biểu diễn dòng điện I, còn đường màu đỏ là đường chỉ suất điện động cảm ứng U

Khi cường độ trong cuộn dây solenoid biến thiên thì trong cuộn dây cảm ứng ta đo được giá trị hiệu điện thế xác định

Khi I đạt đến giá trị cực đại thì suất điện động cảm ứng đạt giá trị cực tiểu và khi I đạt giá trị cực tiểu thì suất điện động cảm ứng đạt giá trị cực đại

Sự biến thiên của U(t) và I(t) phù hợp với lý thuyết vì theo đồ thị, khi I biến thiên,

ta thấy suất điện động cảm ứng không đổi Do đường biểu diễn I là y= ax + b Và dI dt = y’= a là 1 hằng số nên suất điện động cảm ứng không thay đổi

II Đồ thị U(A), U(N), U(dI/dt):

1 Đo biên dộ U theo tiết diện A của cuộn dây

Bảng 2 Biên độ U theo tiết diện A của cuộn dây

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U vào tiết diện A

*Nhận xét: Biên độ U tỉ lệ thuận với tiết diện A của cuộn dây cảm ứng

Kết quả này phù hợp với lý thuyết

Vì theo lý thuyết U = µ0.N2

L A.N1.dI dt (U tỉ lệ thuận với A)

2 Đo U theo số vòng N1 của cuộn dây

Bảng 3 Biên độ U theo tiết diện N 1 của cuộn dây

50 100 150 200 250 300 350 0

0.05

0.1 0.15

0.2 0.25

0.3

f(x) = 0 x + 0 R² = 1

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U vào số vòng dây

*Nhận xét: Biên độ U đo được tỉ lệ thuận với số vòng dây của cuộn N1

Kết quả này phù hợp với lý thuyết

Vì theo lý thuyết U = µ0.N2

L A.N1.dI dt (U tỉ lệ thuận với N1)

3 Đo U theo dI/dt

Bảng 4 Biên độ U, giá trị dI/dt theo I max

0 0.5 1 1.5 2 2.5 0

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U vào dI/dt

dI/dt

*Nhận xét: Biên độ U đo được tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên dI/dt

Kết quả này phù hợp với lý thuyết

Vì theo lý thuyết U = µ0.N2

L A.N1.dI dt (U tỉ lệ thuận với dI/dt)

4 Hệ số góc của các đường thẳng U(A), U(N), U(dI/dt):

Hệ số góc của đường thẳng U(A) chính là tích a = dI dt.µ0.N1.N2

(Lưu ý: để xđ dI/dt cần quan tâm đến 2 giá trị Imax và chu kì biến đổi T của I ở bảng 2)

Nhận xét: Các giá trị thực nghiệm so với các giá trị lý thuyết có khoảng sai số nhỏ Do

đó phương pháp xác định này một cách gần đúng có thể coi như phù hợp với lý thuyết

***

BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 12: KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI ĐIỆN NĂNG THÀNH NHIỆT NĂNG

1, Quy luật biến đổi nhiệt độ của nhiệt lượng kế nhôm nhỏ theo năng lượng cung cấp cho hệ :

Bảng 4: Sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt vào năng lượng điện của nhiệt lượng kế nhôm nhỏ.

T( o C) E el (Ws) T-T o ( o K) E th (J)

f(x) = 1.17 x + 31.78 R² = 1

T phòng < 0 Linear (T phòng < 0)

T phòng > 0 Linear (T phòng > 0)

Điện năng cung cấp cho hệ (Ws)

Hệ số góc tại nhiệt độ dưới nhiệt độ phòng = 1,1747

Hệ số góc tại nhiệt độ trên nhiệt độ phòng = 0,5837

2, Quy luật biến đổi nhiệt độ của nhiệt lượng kế nhôm lớn theo năng lượng điện cung cấp cho hệ:

Bảng 5: Sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt vào năng lượng điện của nhiệt lượng kế nhôm lớn.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0

f(x) = 1.36 x + 45.68 R² = 0.99

T phòng < 0 Linear (T phòng < 0)

T phòng > 0 Linear (T phòng > 0)

Điện năng cung cấp cho hệ (Ws)

Hệ số góc tại nhiệt độ dưới nhiệt độ phòng = 1,3641

Hệ số góc tại nhiệt độ trên nhiệt độ phòng = 0,6485

Eth = c.(T-To)

Với: c là nhiệt dung của hệ.

E th là nhiệt lượng mà hệ nhận được.

T và T o là nhiệt độ.

***