Đỗ Hữu Minh Nhựt KHẢO SÁT CÁC THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DỰA TRÊN BỘ DUNG CỤ THÍ NGHIỆM "BÀN KHÔNG KHÍ" Chuyên ngành: Vật lý đại cương LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP VẬT LÝ Giảng viên hướng dẫn: Th.S LÝ DUY NHẤT Thành phố Hồ Chí Minh - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hoàn thành luận văn này, nhận quan tâm giúp đỡ thầy cô giảng viên khoa Vật Lý trường Đại học Sư Phạm TP.HCM bạn bè Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy Lý Duy Nhất – người trực tiếp hướng dẫn đề tài luận văn, hướng dẫn cụ thể cách thực cách tiến hành, cách thực hành truyền đạt kinh nghiệm chuyên môn giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt trình làm luận văn Khoa Vật Lý Trường Đại học Sư Phạm TP HCM tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất cho Quý thầy cô phản biện hội đồng chấm luận văn việc đánh giá đưa ý kiến quý giá luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ hoàn thành luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng năm 2016 Đỗ Hữu Minh Nhựt MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘ DỤNG CỤ “BÀN KHÔNG KHÍ” 1.1 Tìm hiểu số thí nghiệm học giảng dạy phòng thí nghiệm Vật lý đại cương Vật lý phổ thông 1.1.1 Bộ dụng đệm không khí 1.1.2 Bộ rung điện 11 1.1.3 Bộ dụng cụ cổng quang đồng hồ đo số 13 1.2 Giới thiệu dụng cụ “bàn không khí” 17 1.2.1 Các phận - chức 17 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động 19 1.2.3 Ưu điểm dụng cụ “Bàn không khí” 20 CHƯƠNG KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG 21 2.1 Lý thuyết chương động học chất điểm định luật bảo toàn 21 2.1.1 Động học chất điểm 21 2.1.2 Định luật bảo toàn động lượng 26 2.2 Khảo sát thực nghiệm tính chất động học chất điểm – định luật bảo toàn động lượng 29 2.2.1 Chuyển động thẳng 29 2.2.2 Chuyển động thẳng biến đổi 38 2.2.3 Chuyển động tròn 46 2.2.4 Chuyển động phức hợp 56 2.2.5 Bài toán va chạm 76 CHƯƠNG THIẾT KẾ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM MẪU DỰA TRÊN VIỆC KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 95 3.1 Thiết kế thí nghiệm mẫu 95 3.2 Khảo sát thí nghiệm với sinh viên 151 KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT 154 TÀI LIỆU THAM KHẢO 156 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Bộ dụng cụ đệm không khí 10 Hình 1.2 Bộ rung điện 12 Hình 1.3 Bộ dụng cụ cổng quang đồng hồ đo số 15 Hình 2.1 Các thiết bị dụng cụ “Bàn không khí” 17 Hình 2.2 Quỹ đạo chuyển động ném ngang 25 Hình 2.3 Quỹ đạo chuyển động ném xiên 26 Hình 2.4 Quỹ đạo chuyển động chất điểm chuyển động thẳng 30 Hình 2.5 Ký hiệu mốc quỹ đạo chuyển động chất điểm 30 Hình 2.6 Ký hiệu mốc quỹ đạo chuyển động thẳng biến đổi 40 Hình 2.7 Xác định bán kính quỹ đạo chuyển động tròn chất điểm 48 Hình 2.8 Xác định hình chiếu quỹ đạo chuyển động ném ngang chất điểm 60 Hình 2.9 Xác định hình chiếu quỹ đạo chuyển động ném xiên chất điểm 62 Hình 2.10 Quỹ đạo chuyển động vật va chạm đàn hồi 79 Hình 2.11 Quỹ đạo chuyển động vật va chạm mềm 81 MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Chuyển động chất điểm thực tế phần nội dung việc nghiên cứu, tìm hiểu môn Vật Lý Chúng ta coi vật chất điểm quãng đường chuyển động vật lớn nhiều so với kích thước vật Tính chất chuyển động chất điểm khái quát dựa kết thực nghiệm thu Những kết luận lý thuyết phần động học chất điểm phải thực nghiệm kiểm tra xác nhận công nhận có giá trị Vì vậy, từ việc làm thí nghiệm, người học lĩnh hội kiến thức dễ dàng hơn, vừa áp dụng kiến thức học vào thực tế Trong học phần thực hành thí nghiệm vật lý đại cương vật lý phổ thông, tiến hành nhiều thí nghiệm khác nhằm khảo sát chuyển động chất điểm vật rắn Trong chuyển động chất điểm, ta quan tâm đến chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi chuyển động tròn Ngoài ra, học, va chạm hai vật, định luật bảo toàn động lượng vấn đề cần kiểm tra Chúng ta có nhiều thí nghiệm với nhiều dụng cụ để khảo sát thí nghiệm phòng vật lý đại cương vật lý phổ thông Qua trình học tập nghiên cứu, ta thấy dụng cụ làm tối đa hai thí nghiệm khảo sát tính chất vật Qua thời gian thí nghiệm, dụng cụ cũ đạt độ chuẩn xác không cao tính tổng quát trình thí nghiệm Ví dụ, ta khảo sát va chạm hai vật phương dụng cụ băng đệm khí thí nghiệm Cơ – Nhiệt Mặt khác, sử dụng nhiều thiết bị để tiến hành nhiều thí nghiệm chiếm diện tích lớn phòng thực hành nhiều thiết bị gây khó khăn quản lí, bảo trì Việc thực hành thí nghiệm chiếm thời gian lớn ta sử dụng nhiều dụng cụ để khảo sát chuyển động chất điểm Nếu ta tìm dụng cụ thực nhiều thực hành giải pháp đơn giản việc thực nghiệm thí nghiệm học Bộ dụng cụ “Bàn không khí” đáp ứng yêu cầu “Bàn không khí” thực nhiều thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn va chạm hai vật, định luật bảo toàn động lượng momen động lượng chuyển động phức hợp với tính tổng quát rộng Với “Bàn không khí”, cần tìm hiểu chức thiết bị dụng cụ “Bàn không khí”, khảo sát tính chất chương động học chất điểm việc thiết kế thí nghiệm mẫu nhằm phục vụ công tác giảng dạy thực hành cho sinh viên khoa Vật lý Đại học Sư phạm TP.HCM Xuất phát từ lý trên, định chọn đề tài cho khóa luận năm là: “Khảo sát thực nghiệm tính chất chương động học chất điểm định luật bảo toàn động lượng dựa dụng cụ “Bàn không khí” “ Mục đích đề tài - Tìm hiểu chức hoạt động thiết bị dụng cụ “Bàn không khí” - Dựa chức đó, thiết kế thí nghiệm dụng cụ “Bàn không khí” thực chuyển động chất điểm, va chạm hai vật, định luật bảo toàn động lượng Đối tượng nghiên cứu - Các tính chất chất điểm chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn đều, chuyển động phức hợp ném ngang – ném xiên - Định luật bảo toàn động lượng hai vật va chạm vào Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: - Nhiệm vụ 1: tìm hiểu phận chức dụng cụ thí nghiệm “Bàn không khí” - Nhiệm vụ 2: khảo sát tính chất chuyển động thẳng thực nghiệm tìm vận tốc vật suốt quãng đường chuyển động - Nhiệm vụ 3: khảo sát tính chất chuyển động thẳng biến đổi thực nghiệm tìm gia tốc vật suốt quãng đường chuyển động - Nhiệm vụ 4: khảo sát chuyển động phức hợp cách tìm vận tốc vật theo phương ngang gia tốc vật theo phương thẳng đứng vật chuyển động ném ngang, ném xiên - Nhiệm vụ 5: khảo sát chuyển động tròn chất điểm cách tìm vận tốc góc, bán kính quỹ đạo tròn - Nhiệm vụ 6: khảo sát va chạm vật nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng cách tìm vận tốc vật sau va chạm, thay đổi phương chuyển động sau va chạm vật - Nhiệm vụ 7: xây dựng thí nghiệm mẫu, mẫu báo cáo thí nghiệm, khảo sát thí nghiệm mẫu với sinh viên phục vụ cho công tác giảng dạy vật lý Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Lý thuyết chương động học chất điểm, định luật bảo toàn lý thuyết sai số - Thực nghiệm vật lý: Khảo sát thực nghiệm tính chất chất điểm chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn đều, chuyển động phức hợp định luật bảo toàn động lượng toán va chạm dụng cụ “Bàn không khí” CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘ DỤNG CỤ “BÀN KHÔNG KHÍ” 1.1 Tìm hiểu số thí nghiệm học giảng dạy phòng thí nghiệm Vật lý đại cương Vật lý phổ thông 1.1.1 Bộ dụng đệm không khí Mục đích thí nghiệm Khảo sát trình va chạm xuyên tâm hai vật chuyển động băng đệm khí để nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng trình va chạm đàn hồi va chạm mềm Cấu tạo Băng đệm khí có chân vít điều chỉnh thăng bằng, Hai xe trượt X , X , Hộp phụ tùng, gồm: Hai chắn sáng chữ U, Bộ tạo va chạm đàn hồi, Bộ tạo va chạm mềm, Hai lò xo tạo dao động điều hòa, Bộ gia trọng chữ nhật, Bộ vòng đệm kê chân vít, Cốc nhựa nhỏ đựng gia trọng trong, Ròng rọc nhỏ có chân kim, gia trọng nhỏ (1g; 2gx2; 5g), Bơm nén khí ống dẫn khí nén, Máy đo thời gian số MC – 964 có hai thang đo 9.999s 99.99s, với độ chia nhỏ tương úng 0.001s 0.01s, Hai cổng quang điện E, F, Giá đặt đồng hồ đo thời gian số, Time box (dùng nối với giao diện) Cách hoạt động Điều chỉnh băng đệm khí cân nằm ngang Đặt xe trượt X gần môt đầu hộp H phía hai cổng quang E, F; Hình 1.1 Bộ dụng cụ đệm không khí Bấm nút “RESET” máy đo thời gian MC – 964 để số hiển thị cửa sổ thời gian trở trạng thái 0.000; Đẩy xe trượt X qua hai cổng quang E, F với vận tốc đủ lớn (ví dụ, nên chọn vận tốc ứng với độ rộng Δx = 30 mm cho thời gian chắn tia hồng ngoại C quan hai cổng quang E, F Δt = 100 ÷150 ms) Khi số đo khoảng thời gian chắn tia hồng ngoại Δt hai máy đo thời gian số MC – 964 (hoặc chênh 0.001 s) coi chuyển động xe trượt X đệm không khí thẳng đệm không khí cân thẳng ngang giữ nguyên vị trí cân băng đệm khí suốt trình thí nghiệm Khảo sát trình va chạm đàn hồi Đặt xe trượt X không mang gia trọng nằm gần đầu hộp H phía hai cổng quang E, F Đặt xe trượt X mang gia trọng 2m’ nằm mặt hộp H hai cổng quang E, F gần F Gắn thêm vào đầu đối diện hai xe trượt X X đầu va chạm đàn hồi có vòng lò xo 10 Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị bàn không khí • Đặt bàn bề mặt ổn định, dải kẹp đối diện người làm thí nghiệm • Lau bề mặt kính vật giấy cồn • Đặt cuộn giấy ghi vị trí (4), kéo cuộn giấy trải mượt bề mặt kính cố định lại dải kẹp phía đối diện • Đặt dẫn điện (10) vào ổ cắm (5.4) công tắc (8) vào ổ cắm (7) Điều chỉnh mặt bàn nằm ngang • Điều chỉnh nút vặn chân đế vị trí hình vẽ nằm mặt bàn làm việc (số 2) • Sử dụng thước thủy cân đặt mặt kính bàn thí nghiệm, tiến hành điều chỉnh nút vặn dụng cụ để giọt nước thước thủy nằm • Tiến hành cắm dây điện (11) vào vật (12) thông qua nút ổ cắm (12.1) đặt bàn thủy tinh • Cắm dây điện dụng cụ vào nguồn 220 V bật công tắc nguồn • Quan sát tự chuyển động vật mặt bàn thủy tinh tinh chỉnh nút vặn sau cho vật đứng yên mặt bàn (Đây bước quan trọng thí nghiệm, phải điều chỉnh mặt bàn thí nghiệm cho vật không chuyển động để thí nghiệm có độ xác cao nhất.) KHẢO SÁT VA CHẠM ĐÀN HỒI CỦA VẬT Bước 1: tiến hành thí nghiệm khảo sát va chạm đàn hồi • Gắn vòng (14) vào vật (12) (2 vật đánh dấu thứ tự (1) (2)), đồng thời gắn dây (11) vào ổ cắm (12.1) để vật hoạt động bàn làm việc Kiểm tra nút gạt (12.2) (12.4) vị trí ON • Gạt cần điều chỉnh tần số (5.1) sang vị trí 50 Hz 143 • Cố định vật (2) đứng yên Vật (1) đẩy để va chạm đến vật đứng yên với vận tốc đủ lớn Ấn giữ công tắc (8) suốt trình vật chuyển động va chạm • Tiến hành quan sát quỹ đạo vật sau va chạm Thực thí nghiệm nhiều lần thấy rõ khoảng cách chấm quỹ đạo vật sau va chạm Bước 2: lấy kết đo • Đo khoảng cách 11 điểm liên tiếp quỹ đạo vật trước sau va chạm thước milimet góc hợp α quỹ đạo vật sau va chạm thước đo góc s2 s2 s1 s1 α s1 s2 s’1 s’1 s’1 Trước va chạm Sau va chạm • Đo lần 2, lần tương tự lần điền kết vào bảng • Ta có thời gian 𝜏𝜏̅ =10T = 0.2 s BẢNG Thời gian 𝜏𝜏̅ = 10T = 0.2 s Lần s1 s1’ s2’ (mm) (mm) (mm) ′ ����⃗′ , ����⃗ 𝛂𝛂 = (𝒗𝒗 𝟏𝟏 𝒗𝒗𝟐𝟐 ) (độ) 144 Trung bình KHẢO SÁT VA CHẠM MỀM CỦA VẬT Bước 1: tiến hành thí nghiệm khảo sát va chạm mềm • Gắn vòng (15) vào vật (12), đồng thời gắn dây (11) vào ổ cắm (12.1) để vật hoạt động bàn làm việc Kiểm tra nút gạt (12.1) (12.4) vị trí ON • Gạt cần điều chỉnh tần số (5.1) sang vị trí 50 Hz • Ta gạt nút (12.4) vật (2) sang vị trí OFF Gắn thêm cho vật (2) vòng tăng trọng (13) cố định vật (2) đứng yên • Vật (1) đẩy để va chạm đến vật (2) với vận tốc lớn vận tốc vật (1) va chạm đàn hồi (có thể thấy rõ khoảng cách hai chấm nhỏ liên tiếp) Lưu ý sau va chạm hai vật dính vào chuyển động • Ấn giữ nút công tắc (8) suốt trình vật chuyển động va chạm - Bước 2: lấy kết đo • Đo khoảng cách 11 điểm liên tiếp quỹ đạo vật trước sau va chạm thước milimet s s s Trước va chạm s’ s’ s’ Sau va chạm • Đo lần 2, lần tương tự lần điền kết vào bảng 145 BẢNG Thời gian 𝜏𝜏̅ = 10T = 0.2 s Lần 𝒔𝒔𝟏𝟏 = 𝒔𝒔 (mm) 𝒔𝒔′𝟏𝟏 = 𝒔𝒔′𝟐𝟐 = 𝒔𝒔′ (mm) Trung bình Câu hỏi Câu Phân biệt trình va chạm đàn hồi va chạm mềm hai vật Câu Trước tiến hành thí nghiệm, cần phải điều chỉnh mặt bàn làm việc nằm cần thẳng ngang? 146 Báo cáo thí nghiệm mẫu KHẢO SÁT CÁC QUÁ TRÌNH VA CHẠM GIỮA HAI VẬT Điểm Ngày làm thí nghiệm:……………………………………… Lớp:………………………………………………………… Họ & tên:…………………………………………………… Mục đích thí nghiệm I ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… II Kết thí nghiệm VA CHẠM ĐÀN HỒI BẢNG Thời gian 𝜏𝜏̅ = 10T = 0.2 s Lần s1 s1’ s2’ (mm) (mm) (mm) ′ ����⃗′ , ����⃗ 𝛂𝛂 = (𝒗𝒗 𝟏𝟏 𝒗𝒗𝟐𝟐 ) (độ) Trung bình 𝑣𝑣1 = ��� ��� 𝑣𝑣1′ = ���2′ = 𝑣𝑣 ��� 𝑠𝑠1 𝜏𝜏� ��� 𝑠𝑠1′ 𝜏𝜏� ��� 𝑠𝑠2′ 𝜏𝜏� =……………………………………………………………………………… =……………………………………………………………………………… =……………………………………………………………………………… ���⃗1′ ����⃗ ���⃗1′ , 𝑣𝑣 ����⃗2′ ) = ……………………………………………… 𝑉𝑉 = 𝑣𝑣1′2 + 𝑣𝑣2′2 + 2𝑣𝑣 𝑣𝑣2′ cos(𝑣𝑣 147 m = 1000 ± g v = m/s Thời gian 𝜏𝜏̅ = 10T = …… s � 𝒑𝒑�′ = 𝒎𝒎𝑽𝑽 � = 𝒎𝒎𝒗𝒗 ���𝟏𝟏 𝒑𝒑 (kg.m/s) (kg.m/s) |𝒑𝒑 � − 𝒑𝒑�′ | 𝜹𝜹 = � 𝒑𝒑 (%) m = 1000 ± g v = m/s ���� 𝑾𝑾đ = Thời gian 𝜏𝜏 = 10T = …… s 𝟏𝟏 �𝟐𝟐𝟏𝟏 𝒎𝒎𝒗𝒗 𝟐𝟐 (J) ���� 𝑾𝑾′đ = 𝟏𝟏 𝟏𝟏 ���′ 𝟐𝟐 + 𝒎𝒎𝒗𝒗 ���′ 𝟐𝟐 𝒎𝒎𝒗𝒗 𝟏𝟏 𝟐𝟐 𝟐𝟐 𝟐𝟐 (J) ����đ − ���� �𝑾𝑾 𝑾𝑾′đ � 𝜹𝜹 = ����đ 𝑾𝑾 (%) VA CHẠM MỀM BẢNG Thời gian 𝜏𝜏̅ = 10T = 0.2 s Lần 𝒔𝒔𝟏𝟏 = 𝒔𝒔 (mm) 𝒔𝒔′𝟏𝟏 = 𝒔𝒔′𝟐𝟐 = 𝒔𝒔′ (mm) 148 Trung bình Trước va chạm 𝑣𝑣̅ = 𝑠𝑠̅ 𝜏𝜏� =……………………………………………………………………………… Sau va chạm �= 𝑣𝑣′ � 𝑠𝑠′ 𝜏𝜏� = ……………………………………………………………………………… m = 1500 ± g m = 1000 ± g v = m/s Thời gian𝜏𝜏̅ = 10T = …… s � 𝒑𝒑�′ = (𝒎𝒎𝟏𝟏 + 𝒎𝒎𝟐𝟐 )𝒗𝒗′ � = 𝒎𝒎𝟏𝟏 𝒗𝒗 � 𝒑𝒑 (kg.m/s) (kg.m/s) 𝜹𝜹 = |𝒑𝒑 � − 𝒑𝒑�′ | � 𝒑𝒑 (%) m = 1500 ± g m = 1000 ± g v = m/s ����đ = 𝑾𝑾 Thời gian 𝜏𝜏̅ = 10T = …… s 𝟏𝟏 �𝟐𝟐 𝒎𝒎 𝒗𝒗 𝟐𝟐 𝟏𝟏 (J) ���� 𝑾𝑾′đ = 𝟏𝟏 𝟐𝟐 (𝒎𝒎𝟏𝟏 + 𝒎𝒎𝟐𝟐 )𝒗𝒗�′ 𝟐𝟐 (J) ����′ � ����đ − 𝑾𝑾 �𝑾𝑾 đ 𝜹𝜹 = ���� 𝑾𝑾đ (%) 149 III Nhận xét IV Trả lời câu hỏi 150 3.2 Khảo sát thí nghiệm với sinh viên Khảo sát thí nghiệm mẫu với sinh viên Sư phạm năm 4, năm thực hành thí nghiệm vật lý đại cương Kết Chuyển động thẳng � 𝒗𝒗 ∆𝒗𝒗 𝜺𝜺 (mm/s) (mm/s) (%) Lần 158.0 8.4 5.3 Lần 187.0 9.5 5.1 Chuyển động thẳng biến đổi � 𝒂𝒂 ∆𝒂𝒂 𝜺𝜺 (m/s2) (m/s2) (%) Lần 0.765 0.065 8.5 Lần 0.785 0.065 8.3 Chuyển động tròn � 𝝋𝝋 �𝒂𝒂��𝒏𝒏� ∆𝒂𝒂𝒏𝒏 𝜺𝜺 (độ) (m/s2) (m/s2) (%) Lần 50.4 0.73 0.07 9.1 Lần 54.8 0.76 0.05 6.8 Chuyển động phức hợp ���𝒙𝒙 𝒗𝒗 ∆𝒗𝒗𝒙𝒙 𝜺𝜺𝒙𝒙 ���𝒚𝒚 𝒂𝒂 ∆𝒂𝒂𝒚𝒚 𝜺𝜺𝒚𝒚 (m/s) (m/s) (%) (m/s2) (m/s2) (%) Ném ngang 0.158 0.004 2.5 0.284 0.017 5.9 Ném xiên 0.153 0.005 3.0 0.311 0.016 5.1 151 Khảo sát va chạm � 𝒑𝒑′ � 𝒑𝒑 (kg.m/s) (kg.m/s) (%) Va chạm đàn hồi 0.3715 0.3492 6.0 Va chạm mềm 0.398 0.366 8.0 𝜹𝜹 Nhận xét • Quá trình thí nghiệm Phần lý thuyết chuyển động đơn giản, dễ hiểu học từ trung học phổ thông lên đại học Phần xác định chức dụng cụ thực hành phức tạp có nhiều thiết bị nhiều chức khác Sinh viên cần phải xác định rõ dụng cụ cần cho thí nghiệm tiến hành thí nghiệm tốn khoảng thời gian để xác định dụng cụ cần thiết Các bước thực hành đơn giản, dễ dàng nhiên cần lưu ý thao tác cân chỉnh mặt bàn thí nghiệm nằm ngang giữ bề mặt thí nghiệm nằm ngang, tránh chống tay đặt vật nặng lên bề mặt bàn làm việc để thí nghiệm xác • Kết thí nghiệm Các sinh viên xác định kết thí nghiệm khoảng sai số cho phép kết gần giống với kết khảo sát người làm thí nghiệm Tuy nhiên, lần đầu thực hành, sinh viên chưa nắm rõ cách thực hành cho xác nên kết sai số lớn so với kết khảo sát người làm thí nghiệm Kết luận 152 Sinh viên cần nghiên cứu thật kỹ phần thực hành, công dụng thiết bị lựa chọn thiết bị trước thực hành Sinh viên cần làm thí nghiệm nhiều lần để có kinh nghiệm việc đẩy vật, cho vật va chạm cách lấy số liệu thí nghiệm để kết thí nghiệm xác Bộ thí nghiệm xác, hoàn toàn cho sinh viên, học sinh sử dụng việc nghiên cứu tính chất chương học chất điểm định luật bảo toàn 153 KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT KẾT LUẬN Với đề tài này, tác giả hoàn thành công việc sau: - Nghiên cứu lý thuyết chương động học chất điểm định luật bảo toàn - Tìm hiểu công dụng dụng cụ “Bàn không khí” - Lựa chọn thiết bị thích hợp để khảo sát thực nghiệm thành công tính chất chương động học chất điểm chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn đều, chuyển động phức hợp định luật bảo toàn dựa va chạm hai vật - Thiết kế thí nghiệm mẫu dựa khảo sát thực nghiệm tính chất chương động học chất điểm, định luật bảo toàn mẫu báo cáo thí nghiệm - Tiến hành cho sinh viên làm quen tiến hành thí nghiệm khảo sát dụng cụ “Bàn không khí”, quan sát, lắng nghe góp ý, rút kinh nghiệm hoàn thiện thí nghiệm mẫu báo cáo thí nghiệm ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong việc khảo sát tính chất chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động vật rơi tự chuyển động thẳng biến đổi vật Vì vậy, ta xác định gia tốc trọng trường sử dụng sơ đồ sau: Bàn làm việc Quả nặng 154 Ròng rọc (20) gắn với kim loại (6) qua cổng kết nối (7) Vật treo nặng có khối lượng 100 g trở lên nối với vật (12) thông qua dây (17) vắt qua ròng rọc (20) Dựa vào sơ đồ hệ vật trên, ta xác định gia tốc trọng trường thông qua việc xác định gia tốc hệ kiểm tra cách thay nặng có khối lượng khác Mặt khác, kim ghi vẽ quỹ đạo bề mặt giấy phủ lớp kim loại nên ta cần tìm loại giấy khác để phục vụ công tác nghiên cứu, khảo sát giấy cung cấp làm thí nghiệm dụng cụ “Bàn không khí” hết 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Văn Phúc, Phạm Viết Trinh (1990) Cơ học Nhà xuất Giáo dục Việt Nam [2] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker (2013) Cơ Sở Vật Lí Nhà xuất Giáo dục Việt Nam [3] Lương Duyên Bình (2011) Vật Lí Đại Cương Nhà xuất Giáo dục Việt Nam [4] Nguyễn Thị Lan Hương (2015) Khảo sát thực nghiệm tính chất hệ dao động tắt dần – dao động cưỡng Luận văn tốt nghiệp vật lý Đại học Sư phạm Tp HCM [5] Tổ vật lý (2015) Thực hành vật lý đại cương Cơ – Nhiệt Bộ môn Vật Lý trường Đại Học Sư Phạm Tp HCM [6] Tổ vật lý (2015) Thực hành vật lý phổ thông Bộ môn Vật Lý trường Đại Học Sư Phạm Tp HCM 156 Xác nhận chủ tịch hội đồng Xác nhận giáo viên hướng dẫn Nguyễn Lâm Duy Lý Duy Nhất 157 [...]... của bộ dụng cụ Bàn không khí : - Thiết bị dựa trên sự tự động hóa, độ chính xác rất cao, - Có thể thực hiện nhiều thí nghiệm trên cùng một bộ dụng cụ, - Chiếm không gian ít hơn so với các bộ thí nghiệm đang thực hiện, - Giúp người thực hành có được sự đa dạng trong việc lựa chọn thiết bị để tiến hành làm thí nghiệm, - Có tính tổng quát cao (chất điểm có thể chuyển động theo mọi phương) 20 CHƯƠNG 2 KHẢO... dưới hình vẽ cùng nằm trên mặt bàn làm việc (số 1 và 2) • Sử dụng thước thủy cân bằng đặt trên mặt kính thí nghiệm, tiến hành điều chỉnh 4 nút vặn trên bộ dụng cụ để các giọt nước trên thước thủy nằm ở chính giữa • Tiến hành cắm dây điện vào vật và đặt trên bàn thủy tinh • Cắm dây điện bộ dụng cụ vào nguồn 220 V và bật công tắc nguồn • Quan sát sự tự chuyển động của vật trên mặt bàn thủy tinh và tinh... và ghi nhận các số liệu thời gian khi tấm C 1 đi qua cổng quang F Ưu điểm - Thí nghiệm rõ ràng, thao tác dễ thực hiện - Việc vận tốc và tăng khối lượng cho hai xe dễ thực hiện Nhược điểm - Bài thí nghiệm không có tính tổng quát cao: chỉ khảo sát sự va chạm va chạm xuyên tâm của hai vật trên một phương - Sai số do thiết bị thí nghiệm: các cổng quang hoạt động không chính xác, các nút bấm trên đồng hồ... gia tốc rơi tự do Nhược điểm - Phải chuẩn bị các băng giấy dài và giấy than để làm thí nghiệm - Lực của kim ghi tác dụng lên giấy than đôi lúc chưa đủ lớn, không thể ghi được các chấm trên băng giấy trong quá trình chuyển động của vật - Chiếm không gian lớn trong phòng thí nghiệm 1.1.3 Bộ dụng cụ cổng quang và đồng hồ đo hiện số Mục đích thí nghiệm Khảo sát chuyển động rơi tự do – xác định gia tốc... khoảng cách nhất định Nhấn nút công tắc cho nam châm thả vật rơi, đồng hồ bắt đầu đếm Số chỉ đồng hồ là khoảng thời gian vật rơi trên quãng đường s Ưu điểm - Thao tác thí nghiệm dễ thực hiện - Sai số thí nghiệm không lớn Nhược điểm - Chiếm diện tích lớn trong phòng - Đồng hồ hiện số đôi khi hoạt động không chuẩn xác - Nam châm điện đôi lúc không hoạt động 16 1.2 Giới thiệu bộ dụng cụ bàn không khí ... 1.2.1 Các bộ phận - chức năng 4 Hình 2.1 Các thiết bị trong bộ dụng cụ Bàn không khí (1) – (7) Bàn làm việc (79cm x 67cm x 130cm, 18kg), với bề mặt kính (60cm x 55cm) được phủ một lớp giấy kim loại để làm bề mặt làm việc (phần rìa được giới hạn bởi dây cao su) 17 (1) Nơi đặt điểm hỗ trợ và là chân đế cho mặt bàn (2) Các nút vặn để điều chỉnh mặt bàn nằm ngang (3) Các nút vặn để điều chỉnh mặt bàn nằm... động của vật trên mặt bàn thủy tinh và tinh chỉnh 4 nút vặn sau cho vật đứng yên trên mặt bàn (Đây là bước quan trọng nhất trong thí nghiệm, phải điều chỉnh mặt bàn thí nghiệm cho vật không còn chuyển động để thí nghiệm có độ chính xác cao nhất.) - Bước 3: tiến hành khảo sát chuyển động thẳng đều của vật • Ta đẩy vật trên mặt bàn thủy tinh nhằm cung cấp vận tốc ban đầu cho vật Sau đó thả tay để cho vật... 60.0 ± 0.5 g (15) Vòng va chạm mềm (số lượng 2) để khảo sát va chạm mềm, khối lượng 60.0 ± 0.5 g (16) Vòng đôi đặt hai vật (12), khối lượng 120 ± 1g, với một lỗ cắm dây (18) tạo thành kim ghi phụ (17) Sợi dây cao su dài 3m dùng để giới hạn bề mặt thí nghiệm trên bàn không khí (đã được gắn trên bề mặt làm việc) (18) Kim ghi phụ dùng để gắn vào các lỗ trên các vòng (14), (15), (18), với một đầu được gắn... quả nặng, đầu còn lại luồn qua hai khe của bộ rung điện rồi treo thẳng đứng Dùng khay đựng giấy để dựng quả nặng khi quả nặng rơi xuống đất Đóng công tắc cho bộ rung điện hoạt động rồi thả cho vật rơi tự do kéo theo băng giấy Cần rung sẽ gõ những chấm trên băng giấy Chú ý làm lại thí nghiệm sao cho các chấm trên băng giấy thẳng hàng Ưu điểm - Bộ dụng cụ thí nghiệm phổ thông, dễ thực hiện - Có thể đo... trên đồng hồ bị mai một theo thời gian, các vật gia trọng bị gỉ sét… - Việc điều chỉnh băng đệm khí cân bằng nằm ngang phải thực hiện qua nhiều thao tác - Sai số thí nghiệm lớn hơn 10% 1.1.2 Bộ rung điện Mục đích thí nghiệm Xác định gia tốc của một vật chuyển động nhanh dần đều bằng cách vận dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều 11 Cấu tạo 1 Bộ rung điện là nam châm điện sử dụng dòng