Hình 1: Đồng hồ đo thời gian hiện số Mặt sau của đồng hồ nối với cổng quang điện A và B, nó vừa cấp điện cho cổng quang vừa Mặt trước đồng hồ đo thời gian hiện số gồm: - Màn ng tắc bậ
Trang 1… FzG …
Trang 2Tài liệu học phần: THÍ NGHIỆM VẬT LÝ PHỔ THÔNG
Dùng cho sinh viên Sư phạm Vật lý năm thứ 3
Thời gian học: Buổi sáng: từ 07g30 đến 10g30
Buổi chiều: từ 13g30 đến 16g30
1 Một số yêu cầu:
- Chuẩn bị:
+ Mỗi SV phải có SGK lớp 10, 11, 12 (bộ cơ bản và nâng cao)
+ Sinh viên phải chuNn bị bài vào vở theo yêu cầu trước khi tiến hành buổi thí nghiệm và nộp cho giáo viên vào đầu mỗi buổi N ếu SV không nộp bài chuNn bị hoặc chuNn bị quá sơ sài, có tính đối phó sẽ không đủ điều kiến làm thí nghiệm bài đó và được tính coi như một buổi nghỉ học không có lí do
+ SV nghỉ học phải có giấy xin phép, và phải đi bổ sung cùng nhóm khác N ếu SV
đi muộn quá 10 phút không được vào làm thí nghiệm và tính là 01 buổi nghỉ không lí do + SV chỉ được phép nghỉ tối đa 02 buổi có lí do chính đáng
+ N ếu vi phạm vào các điều trên, SV không đủ điều kiện dự thi kết thúc môn học
- Trong quá trình thí nghiệm
+ Tuân thủ các nội quy phòng thí nghiệm
+ Vận hành các thiết bị theo đúng tài liệu hướng dẫn, nếu có ý kiến khác phải trao đổi với giáo viên hướng dẫn N ếu không tuân thủ, trong quá trình tiến hành TN bị hỏng hóc sẽ phải bồi thường
+ Khi nhận bộ thí nghiệm đầu giờ, SV phải kiểm tra các thiết bị, nếu mất mát, sai hỏng phải báo cáo ngay với giáo viên hướng dẫn
+ Cuối mỗi buổi TN phải tiến hành sắp xếp, đóng gói thiết bị theo đúng yêu cầu
2 Cách thức tổ chức buổi thí nghiệm
Buổi thí nghiệm được chia làm 2 giai đoạn:
- GĐ1: SV tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn, lấy các kết quả số liệu (khoảng
1,5h – 2h)
- GĐ2: SV tập giảng đoạn bài học có sử dụng thí nghiệm đó (theo chỉ định của GV) (khoảng 1h – 1,5h)
3 Thang điểm chấm thi kết thúc học phần
3 điểm N ội dung kiến thức Đảm bảo tính chính xác, logic, đầy đủ,
tính hệ thống của kiến thức
3 điểm Kĩ năng trình bày - Lời nói rõ ràng, mạch lạc
- Trình bày bảng hợp lý, rõ ràng, đẹp
Trang 3- Có ý thức tổ chức, hướng dẫn HS tham gia vào bài học một cách hợp lý
Bài 5 ĐNN H LUẬT BOYLE – MARIOTTE ĐNN H LUẬT CHARLES
Bài 6 DÒN G ĐIỆN TRON G CÁC MÔI TRƯỜN G
Bài 7 THÍ N GHIỆM VỀ ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƯỜN G
Bài 8 THÍ N GHIỆM VỀ LỰC TỪ ĐNN H LUẬT AMPERE
Bài 9 HIỆN TƯỢN G CẢM ỨN G ĐIỆN TỪ DÒN G ĐIỆN PHU CÔ
Bài 10 BỘ THÍ N GHIỆM VỀ HIỆN TƯỢN G TỰ CẢM
Bài 11 BỘ THÍ N GHIỆM QUAN G HÌN H
Tập 2: Các thí nghiệm vật lý 12
Bài 12 THÍ N GHIỆM GHI ĐỒ THN DAO ĐỘN G CỦA CON LẮC ĐƠN
Bài 13 THÍ N GHIỆM VỀ SÓN G N ƯỚC
Bài 14 BỘ THÍ N GHIỆM VỀ SÓN G DỪN G
Bài 15 THÍ N GHIỆM VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN N ĂN G ĐI
XA
Bài 16 THÍ N GHIỆM VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA
Bài 17 BỘ THÍ N GHIỆM TÁN SẮC ÁN H SÁN G, TIA HỒN G N GOẠI, TIA TỬ
N GOẠI
Bài 18 KHẢO SÁT HIỆN TƯỢN G QUAN G ĐIỆN N GOÀI
Bài 19 BỘ THÍ N GHIỆM MÔ MEN QUÁN TÍN H CỦA VẬT RẮN
Trang 4Tập 1 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ LỚP 10, 11 PHẦN A GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BN THƯỜNG DÙNG
1 Đồng hồ đo thời gian hiện số
Đồng hồ đo thời gian hiện số là thiết bị đo thời gian với độ chính xác rất cao (tới 1/1000 s)
Hình 1: Đồng hồ đo thời gian hiện số
Mặt sau của đồng hồ
nối với cổng quang điện A và B, nó vừa cấp điện cho cổng quang vừa
Mặt trước đồng hồ đo thời gian hiện số gồm:
- Màn
ng tắc bật, tắt để cấp đi
Mặt sau có 3 ổ cắm là A, B, C như sau:
nối với hộp công tắc kép để cấp điện c
nhấn công tắc, nam châm được cấp điện, nó hút trụ sắt Khi nhấn công tắc để ngắt điện, vật được thả rơi
Trang 5- N út RESET để đưa số chỉ đồng hồ về giá trị 0
- N út THAN G ĐO dùng để chọn chế độ đo thời gian nhỏ nhất là 0,001s hoặc 0,01s
- N út chuyển MODE dùng để chọn kiểu làm việc cho đồng hồ đo Các MODE hoạt động như sau:
MODE A hoặc MODE B: đo khoảng thời gian vật chắn sáng đi qua cổng quang điện nối với ổ A và B tương ứng
MODE A + B: Đo khoảng thời gian vật chắn sáng đi qua cổng quang điện A cộng với thời gian vật chắn sáng đi qua cổng quang điện B
MODE A↔B: Đo thời gian vật bắt đầu chắn cổng quang điện A đến khi vật bắt đầu chắn cổng quang điện B (hay đo thời gian vật đi từ cổng A đến cổng B) N ếu nối nam châm điện với ổ A thì MODE này sẽ đo khoảng thời gian từ khi nhấn công tắc ngắt dòng tới khi vật chắn qua cổng quang điện nối với ổ B
MODE T: Đo khoảng thời gian vật bắt đầu chắn cổng quang điện nối với ổ A đến khi vật lại chắn cổng quang điện nối với A lần thứ 2 và tiếp tục cộng dồn với các lần
đo tiếp theo
2 Cổng quang điện
Hình 2: Cổng quang điện
Cổng quang điện gồm 1 điot D1 phát tia hồng ngoại và một điot D2 nhận tia hồng ngoại từ D1 chiếu sang Dòng điện cung cấp cho D1 lấy từ đồng hồ đo thời gian Khi có vật chắn chùm tia hồng ngoại chiếu từ D1 sang D2, D2 sẽ phát tín hiệu truyền theo dây dẫn đi vào đồng hồ đo thời gian, điều khiển nó hoạt động
Chú ý: Không để chùm hồng ngoại từ bên ngoài có cường độ mạnh chiếu trực tiếp
vào điot D1
3 Đệm không khí
Mục đích: N hằm triệt tiêu ma sát trong quá trình vật chuyển động
- Đệm khí và bơm nén khí (220V - 250W)
Trang 6+ Chế độ đo S1: Đo khoảng thời gian
che sáng cửa quang điện của thanh cản
quang
+ Chế độ đo S2: Đo khoảng thời gian
giữa hai lần che sáng cửa quang điện
+ Chế độ đo J: Đếm số lần che sáng
cửa quang điện
+ Chế độ đo T: Đo khoảng thời gian
giữa 3 lần che sáng.(Dùng để đo chu kỳ của
Đệm khí kết hợp với đồng hồ đo thời gian hiện số, cổng quang và các phụ kiện có thể cho phép tiến hành thí nghiệm nghiên cứu về chuyển động thẳng đều, biến đổi đều, các định luật N ewton, định luật bảo toàn động lượng…
Trang 7PHẦN 2 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM CỤ THỂ Bài 1 CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU, CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU
I CHUẨN BN LÝ THUYẾT
Đọc SGK Vật lý 10 N C các bài 2,3,4 và SGK Vật lý 10 cơ bản bài 2,3 để trả lời các
câu hỏi sau:
1 N êu một cách ngắn gọn, chính xác các nội dung kiến thức mới cần xây dựng
được trong từng bài học
2 Tóm tắt logic xây dựng các kiến thức đó trong từng bài học
3 Chỉ ra các dấu hiệu để nhận biết một chuyển động thẳng là chuyển động N DĐ
4 Chứng minh rằng, trong CĐT N DĐ hiệu các độ dời của vật trong những khoảng
thời gian liên tiếp bằng nhau là như nhau
2.1.3 Tiến trình thí nghiệm
a) Bố trí thí nghiệm như hình 1.1
Hình 1.1: Thí nghiệm khảo sát chuyển
động thẳng đều
Trang 8- Gắn hai cổng quang điện vào máng nghiêng, gắn nam châm điện vào đỉnh máng
- Gắn trục φ10 vào đế 3 chân, trục φ6 vào 2 lỗ ở đỉnh máng nghiêng rồi dùng khớp nối gắn máng nghiêng tựa lên trục φ10
- Gắn thước chia độ vào cạnh bên của máng rồi gắn chân chữ U vào cuối máng
- Điều chỉnh để thân máng nằm ngang (dây dọi thẳng đứng, góc 00) Kiểm tra độ nằm ngang của máng bằng cách đặt viên bi lên máng và điều chỉnh để viên bi đứng yên
- Gắn đầu nối cổng quang điện 1 với ổ cắm A, đầu nối cổng quang điện 2 với ổ cắm B của đồng hồ đo thời gian Dùng dây nối nam châm điện với ổ cắm C trên đồng hồ
- Cấp điện và bật công tắc đồng hồ đo thời gian, gắn viên bi vào nam châm điện
- Chỉnh cổng quang điện 1 ở vị trí 10 cm, cổng quang điện 2 ở vị trí 50 cm Đưa đồng hồ làm việc ở chế độ MODE A + B
- Gạt thang đo sang chế độ hiển thị 2 số lẻ Ấn RESET
b) Tiến hành thí nghiệm
* TN1: Minh họa chuyển động thẳng đều của bi bằng đo các khoảng thời gian mà viên bi
đi được quãng đường bằng chính đường kính của nó
- Bấm nút công tắc kép để thả viên bi lăn xuống từ đỉnh máng nghiêng và chuyển động qua 2 cổng quang điện Đọc t1 (thời gian bi đi qua cổng quang điện 1) và t (là tổng thời gian bi đi qua hai cổng quang điện 1 và 2); khi đó, thời gian đi qua cổng quang điện
2 là t2 = t – t1
- So sánh t1 và t2, từ đó kết luận về chuyển động của viên bi trên mặt phẳng ngang (có thể tính
1 1
t
d
v = ,
2 2
t
d
v = )
* TN2: Minh họa chuyển động thẳng đều của bi bằng cách xác định vận tốc trung bình
của viên bi trên các quãng đường khác nhau
- Đặt hai cổng quang điện cách nhau khoảng s1 = 30 cm
- Ấn nút RESET để về 0,000; làm việc ở chế độ MODE A↔B
- Ấn công tắc kép để thả bi, đọc thời gian t1 viên bi đi từ cổng A đến cổng B trên đồng hồ
- Giữ nguyên vị trí cổng quang điện 1, di chuyển cổng quang điện 2 xa dần, mỗi lần
di chuyển thêm 10 cm Với mỗi giá trị của s, lặp lại các bước thí nghiệm trên để ghi lại thời gian t tương ứng
- Tính vận tốc trung bình của bi, từ đó kết luận về chuyển động của bi trên mặt phẳng ngang
2.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động của viên bi trên mặt phẳng nghiêng
2.2.1 Mục đích thí nghiệm
- Minh họa quy luật đường đi của chuyển động thẳng nhanh dần đều s ∼ t2
- Kiểm nghiệm dấu hiệu nhận biết một chuyển động N DĐ: aτ2 = Δs
- Xác định gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều của vật
2.2.2 Dụng cụ thí nghiệm
(như phần 2.1.2)
Trang 92.2.3 Tiến trình thí nghiệm
a) Minh họa quy luật đường đi của chuyển động thẳng NDĐ bằng cách đo thời gian viên
bi đi được những quãng đường định trước
- Lặp lại thí nghiệm với các góc nghiêng khác nhau
b) Kiểm nghiệm dấu hiệu nhận biết chuyển động NDĐ
* Bố trí thí nghiệm
- Đặt máng nghiêng một góc khoảng 50 – 100
- N am châm điện được đặt cố định tại một vị trí trên mặt phẳng ngang và nối qua hộp công tắc đến ổ C của đồng hồ đo thời gian Đồng hồ làm việc ở chế độ MODE A↔B, nối 2 cổng quang điện 1 và 2 và hai ổ A và B của đồng hồ thời gian
- Đặt cổng quang điện 1 cách bi 5 cm, cổng quang điện 2 cách cổng 1 đoạn s1 = 15cm
- Tiếp tục dịch chuyển cổng quang điện 1 đến vị trí cổng quang điện 2 và dịch chuyển cổng quang điện 2 đến vị trí mới cách cổng 1 đoạn s3 = 35 cm, rồi cho viên bi chuyển động từ vị trí ban đầu và đọc thời gian τ3 viên bi đi hết quãng đường này
Trang 10- So sánh τ1, τ2, τ3 và tính gia tốc của viên bi
- Lặp lại thí nghiệm với các góc nghiêng khác nhau
c) Minh họa quy luật đường đi của chuyển động chầm dần đều
- Điều chỉnh độ cao của máng nghiêng sao cho phần đầu thấp hơn phần cuối
- N ới lỏng ốc trên nam châm điện và di chuyển lên phía đỉnh của đoạn nghiêng
- Tiến hành thí nghiệm tương tự như phần a
III BÀI TẬP
1 Ghi lại các kết quả ứng với các thí nghiệm? N êu những chú ý khi tiến hành thí
nghiệm để đảm bảo thành công?
2 Soạn thảo tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm:
- Đoạn bài học: Chuyển động thẳng đều (mục 5, bài 2 – SGKVL10 N C)
- Bài học: Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng (bài 3 - VL10 N C)
1 N êu một cách ngắn gọn, chính xác nội dung các kiến thức mới cần xây dựng
được trong bài học
2 Tóm tắt logic xây dựng các kiến thức đó trong từng bài học
3 Để xây dựng các kiến thức này, cần tiến hành những thí nghiệm nào trong bài
học? Mỗi thí nghiệm có thể được tiến hành dưới hình thức nào?
(Đường kính 30mm, cao 30mm)
1
Trang 112.3 Tiến hành thí nghiệm
- Gắn một cổng quang điện vào giá thí nghiệm, sau đó gắn nam chậm điện vào đỉnh giá
- Gắn một đầu dây nối của hộp công tắc với nam châm điện, đầu còn lại gắn vào ổ
A của đồng hồ đo thời gian
- Cấp điện và bật công tắc đồng hồ đo thời gian
Hình 2.1: TN rơi tự do
- Đặt mẫu vật rơi (trụ sắt) vào đỉnh nam chậm điện
- Dùng thước đo góc 3 chiều đặt ở đáy vật rơi và
điều chỉnh để đáy vật rơi trùng với vạch số 0 trên thước
dán bên hông của giá thí nghiệm
- Gắn dây dọi vào mặt sau của giá, chỉnh các ốc của
chân đế sao cho giá thí nghiệm thẳng đứng (quả nặng của
dây dọi thẳng với tâm của lỗ tròn)
- Gắn dây nối của cổng quang điện vào ổ B
- Chuyển thang đo ở chế độ A ↔B trên đồng hồ đo
- Chọn chế độ đo hiển thị 3 số lẻ của thời gian hiện số
(0,001 s)
- Chỉnh cổng quang ở 5 cm
- Bấm nút RESET để chuyển thời gian về 0.000
- Bấm nút hộp công tắc để vật rơi (bấm nhanh, dứt
khoát, nhưng phải nhẹ nhàng) Đọc thời gian trên đồng hồ
- Điều chỉnh cổng quang ở các khoảng cách s = 20 cm, 45 cm, 80 cm Làm tương
tự, đoc các thời gian rơi của vật và ghi vào bảng
t (s)
- Đề xuất phương án kiểm tra phương rơi của vật
- Từ các cặp giá trị s – t thu được, rút ra kết luận về quy luật chuyển động của sự rơi
và tính gia tốc rơi tự do g của vật
III BÀI TẬP
1 Ghi lại các kết quả ứng với các thí nghiệm? N êu những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để đảm bảo thành công?
2 Soạn thảo tiến trình dạy học các đoạn 2,3,4 bài: Sự rơi tự do (§6 SGKVL10 N C)
và dạy các đoạn đó; (hoặc mục I.2 bài 4 – SGKVL 10 cơ bản )
Trang 12Bài 3 HAI QUY TẮC TỔNG HỢP LỰC
I CHUẨN BN LÝ THUYẾT
Đọc SGK vật lý 10 N C bài 13, 28 và SGK vật lý 10 cơ bản bài 9, 19 để trả lời các
câu hỏi sau:
1 N êu một cách ngắn gọn, chính xác nội dung các kiến thức mới cần xây dựng
được trong từng bài học
2 Tóm tắt logic xây dựng các kiến thức đó trong từng bài học
II THỰC HÀNH
2.1 Thí nghiệm 1: Quy tắc hợp hai lực đồng quy
2.1.1 Mục đích thí nghiệm
Đo độ lớn của hợp lực F và góc giữa lực F và hai lực thành phần đồng quy, từ đó
tìm ra mối liên hệ giữa hợp lực và hai lực thành phần (quy tắc hợp 2 lực đồng quy)
- Bố trí thí nghiệm như hình a Điều chỉnh cho điểm nối của 3 sợi dây trùng với tâm
của vòng tròn chia độ và phương của lò xo ở vạch
lực kế
- Bỏ hai lực kế ra, dùng một lực kế kéo lò
xo theo phương cũ sao cho điểm nối của hai dây
cũng trùng với tâm của vòng tròn chia độ (hình
b) Đọc giá trị của lực kế F r
- Biểu diễn lên bảng các véc tơ F r 1
,F r 2
và F r
Trang 13theo cùng một tỉ lệ xích Dựa vào hình vẽ, rút ra mối liên hệ giữa F r
2.2 Thí nghiệm 2 Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều
- Gắn tờ giấy lên bảng thép Dùng 2 lò xo 5N móc vào 2 lỗ trên thước
- Treo hai chùm quả nặng P1 (2 quả 50 g) và P2 (4 quả nặng 50g) lên hai phía của thước Dùng thanh định vị đánh dấu vị trí của thước
- Đánh dấu lên giấy các vị trí treo quả nặng (điểm đặt các lực , ) F r1
theo cùng tỉ lệ xích, đo các khoảng cách d1,
d2 từ giá của hai lực đến giá lực tổng hợp Từ đó tìm ra mối liên hệ giữa chúng
- Lặp lại thí nghiệm với các cặp lực F r 1
,F r 2
có độ lớn và điểm đặt khác để từ đó rút ra quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều
III BÀI TẬP
1 Ghi lại các kết quả ứng với các thí nghiệm? N êu những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để đảm bảo thành công?
Trang 142 Vì sao ở thí nghiệm tìm quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy, ta dùng lực kế để đo
lực, còn khi tiến hành tiến hành thí nghiệm tìm quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng
chiều ta lại nên sử dụng các gia trọng để đo lực?
3 Soạn thảo tiến trình dạy học:
- Đoạn 2 bài học: Lực Tổng hợp và phân tích lực (§13 SGKVL10 N C)
- Đoạn 2 bài học: Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song
(§27 SGKVL10 NC)
- Các đoạn 1, 2a bài học: Quy tắc hợp lực song song Điều kiện cân bằng của vật
rắn dưới tác dụng của 3 lực song song (§28 SGKVL10 N C)
Đọc SGK vật lý 10 N C bài 19, 29 và SGK vật lý 10 cơ bản bài 12, 18 để trả lời các
câu hỏi sau:
1 N êu một cách ngắn gọn, chính xác nội dung các kiến thức mới cần xây dựng
được trong từng bài học
2 Tóm tắt logic xây dựng các kiến thức đó trong từng bài học
Trang 15a) Gắn bảng thước đo vào bằng thép sao cho đoạn vạch 0 của thước ngang với đầu dưới của lò xo
- Treo quả nặng 50g vào móc lò xo, đo độ dãn của
lò xo
Hình 4.1: TN về lực đàn hồi
- Lần lượt treo 2 quả nặng, 3 quả nặng… vào lò
xo; đọc các độ dãn tương ứng
- Từ các kết quả đo được, nhận xét mối liên hệ
giữa độ lớn lực đàn hồi với độ biến dạng của lò xo
b) Móc 3 lò xo có cùng chiều dài nhưng khác loại vào
thanh treo gắn lên bảng thép
- Treo vào mỗi lò xo quả nặng 50 g
- So sánh độ biến dạng của mỗi lò xo và cho biết
Khảo sát điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định để rút ra quy tắc
mô men lực và hình thành khái niệm momen của lực đối với trục quay
2.2.2 Dụng cụ thí nghiệm
(xem bảng phần 2.1.2)
2.2.3 Tiến hành thí nghiệm
- Gắn trụ φ10 vào khớp nối sau lưng bảng
thép rồi gắn lên đế 3 chân Điều chỉnh ốc trên
chân đế và khớp nối để mặt bảng thép thẳng
đứng
Hình 4.2: TN về momen lực
- Gắn đĩa momen lên bảng thép, điều chỉnh
cho dây dọi treo tại tâm đĩa nằm song song với
mặt đĩa đi qua vạch O của thước ngang
- Gắn ròng rọc vào bảng thép
- Lần lượt treo sợi dây có buộc môt gia
trọng vào các điểm khác nhau trên đĩa để đi tới
nhận xét: Khi nào lực tác dụng lên đĩa không làm
đĩa quay; khi nào lực tác dụng lên đĩa làm đĩa
quay và quay theo chiều nào?
- Treo đồng thời lên đĩa một sợi dây có
buộc gia trọng (1 quả nặng) tại vị trí cách tâm
đoạn 8cm và sợi dây khác có buộc gia trọng khác
(2 quả nặng) tại các vị trí khác và cuối cùng treo
vào điểm có vắt qua ròng rọc Điều chỉnh vị trí
