Giải bài xích Tập thiết bị Lý Lớp 12
Chương I: Dao Động Cơ
Bài 6: Thực Hành khảo sát điều tra Thực Nghiệm những Định dụng cụ Dao Động Của bé Lắc Đơn
Nội dung bài học tập này các em sẽ được ôn lại toàn thể kiến thức lí thuyết về chu kì giao động của con lắc đơn. Cạnh bên đó, giúp các em phát hiển thị một định luật pháp vật lí, và biết phương pháp ứng dụng công dụng để đo vận tốc để khẳng định gia tốc trọng ngôi trường tại chỗ thí nghiệm. Qua bài bác học, các em sẽ tiến hành rèn luyện khả năng thực hành, luyện tập khôn khéo các thao tác, trung thực, từ tin, đam mê tò mò khoa học.
Bạn đang xem: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn
Tóm Tắt Lý Thyết
I. Mục đíchKhảo tiếp giáp thực nghiệm để phát hiện ảnh hưởng của biên độ, khối lượng, chiều nhiều năm của nhỏ lắc đơn so với chu kì giao động T, từ đó tìm ra bí quyết tính chu kì (T = 2πsqrtfraclg) và ứng dụng tốc độ trọng trường g tại địa điểm làm thí nghiệm.
II. Chính sách thí nghiệmGồm:
Bộ ba quả nặng loại 50gSợi dây mảnh không giãn dài khoảng tầm 1mGiá thí nghiệm sử dụng treo bé lắc đơn có tổ chức cơ cấu điều chỉnh chiều lâu năm của nhỏ lắc đơn.Đồng hồ nước bấm giây (sai số ± 0,2s) hoặc đồng hồ đeo tay hiện số có cổng quang đãng điện.Một thước đo chiều dài khoảng 500mm.Một tờ giấy kẻ ô milimet.III. Thực hiện thí nghiệm1. Chu kì giao động T của bé lắc đơn dựa vào vào biên độ dao động như vậy nào?Tiến hành:
– Quả nặng trĩu 50g, chiều dài bé lắc 1-1 50cm; kéo nhỏ lắc lệch ngoài vị trí cân bằng biên độ A = 3cm.
– Đo thời gian con lắc tiến hành 10 xê dịch toàn phần (mỗi lần đo thời gian, ta đo lặp lại 5 lần, rồi đem giá trung bình)
– thực hiện phép đo bên trên với các giá trị không giống nhau của biên độ A (A = 3, 6, 9, 18cm)
Ghi hiệu quả 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 rút định hình thức về chu kì của bé lắc đơn giao động với biên độ nhỏ.
Định luật: con lắc đơn xê dịch với biên độ nhỏ dại ((α
Từ bảng số liệu: tuyên bố định qui định về cân nặng của con lắc đối kháng dao động nhỏ ((α 10^0)) không phụ thuộc vào vào trọng lượng của bé lắc.
3. Chu kì dao động T của bé lắc đơn nhờ vào vào chiều nhiều năm của con lắc như vậy nào?
– Dùng con lắc đối kháng có trọng lượng là 50g, chiều dài là 50cm, Đo thời hạn 10 giao động để xác định chu kì (T_1)
– đổi khác chiều dài nhỏ lắc đơn, không thay đổi khối lượng, đo thời hạn 10 xấp xỉ để tính chu kì (T_2) với (T_3)
Bảng 6.3:
| Chiều dài 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 vật thị biểu diễn sự nhờ vào của T vào l. Rút ra nhấn xét
– Vẽ thứ thị màn biểu diễn sự nhờ vào của (T_2) vào l. Rút ra dìm xét
– phát biểu định dụng cụ về chiều nhiều năm của nhỏ lắc đơn.
4. Kết luận:
a. Trường đoản cú các tác dụng nhận được sống trên suy ra: Chu kỳ xê dịch của nhỏ lắc đơn với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không nhờ vào vào khối lượng và biên độ giao động của bé lắc nhưng tỉ lệ cùng với căn bậc hai chiều lâu năm của con lắc theo công thức: (T = asqrtl)
Trong đó tác dụng thí nghiệm cho ta giá trị a = 2,032
b. Theo công thức lí thuyết về chu kỳ xê dịch của nhỏ lắc đơn xê dịch với biên độ nhỏ:
(T = 2πsqrtfraclg (*))
Trong đó (frac2πsqrtg ≈ 2) (với g lấy bằng (9,8m/s^2))
So sánh tác dụng đo a cho thấy công thức (*) đã có nghiệm đúng.
c. Tính vận tốc trọng trường g tại chỗ làm thử nghiệm theo giá trị a nhận được từ thực nghiệm.
(g = frac4π^2a^2 = frac4π^22,032^2 = 9,561m/s^2)
Báo Cáo Thực Hành Khảo ngay cạnh Thực Nghiệm những Định phép tắc Dao Động Của con Lắc Đơn
I. Mục Đích Thực Hành
Phát hiện ảnh hưởng của biên độ, khối lượng, chiều dài nhỏ lắc đơn so với chu kỳ dao động T. Từ kia tìm ra công thức ()(T = 2π sqrtfraclg) và áp dụng tính gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.
II. đại lý Lý Thuyết
1. Nhỏ lắc đối kháng có cấu trúc như chũm nào? Chiều nhiều năm l của con lắc đơn được đo như vậy nào?
Trả lời: nhỏ lắc đơn có cấu tạo gồm một vật bé dại có cân nặng m được treo sinh hoạt đầu của một sợi dây ko dãn, cân nặng không xứng đáng kể, dài l. Chiều dài 1 rất cao so với form size quả cầu. Chiều dài của nhỏ lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo thắt chặt và cố định đến trọng tâm của quả nặng.
Chiều dài l của con lắc đơn được đo bằng thước đo của giá chỉ thí nghiệm cần sử dụng treo nhỏ lắc solo có cơ cấu điều chỉnh chiều dài bé lắc đơn.
2. Yêu cầu làm thay nào để phát hiển thị sự nhờ vào của chu kì giao động T của nhỏ lắc đơn dao động với biên độ bé dại vào biên độ dao động?
Trả lời: đổi khác biên độ dao động không thay đổi các yếu ớt tố không giống quan sát sự đổi khác chu kì T ( nếu không đổi khác thì chứng minh T không phụ thuộc vào vào A). Hoặc đề bài bác cho sự thay đổi của các đại lượng như chiều dài, độ cao, nhiệt độ độ… thì chu kì rứa đổi.
3. Để phát hiện tại sự nhờ vào chu kỳ xấp xỉ T của bé lắc đơn dao động với biên độ bé dại vào chiều dài bé lắc solo ta điều tra chu kỳ xê dịch T của bé lắc solo với chiều nhiều năm tăng dần, có 3 trường hợp có thể xảy ra:
+ l tăng thì T giảm+ l tăng thì T không đổi hay không nhờ vào T+ l tăng thì T tăng
4. Làm giải pháp nào để xác minh chu kì T với sai số ΔT = 0,02s khi dùng đồng hồ đeo tay có kim giây? cho biết thêm sai số lúc dùng đồng hồ này là ± 0,2s (gồm không đúng số nhà quan khi biết và sai số dụng cụ).
Trả lời: ko đo thời hạn của một chu kì nữa, nhưng hãy đo thời gian thực hiện những chu kỳ, càng nhiều càng tốt. Khi đó sai số của một chu kỳ luân hồi sẽ giảm.
Với trường đúng theo của bạn, nếu quăng quật qua những loại sai số khác (chỉ gồm sai số do luật đo của khách hàng thôi) thì số chu kỳ cần đo trong một lần là:
(n = fracT_đcT = 10) chu kỳ
Cách khác: Trong quá trình đo t của đồng hồ đeo tay kim giây tất cả sai số là 0,2s bao hàm sai số chủ quan khi bấm cùng sai số dụng cụ cần (Δ_t = n.Δ_T = 0,2 + 0,02 = 0,22s), vì thế cần đo số xấp xỉ toàn phần N > 11 dao động.
III. Kết Quả
1. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kì T của con 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 vẻ ngoài về chu kì của nhỏ lắc đơn dao động với biện độ nhỏ:
Trả lời: con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ tuổi ((α > 10^0)) thì xem như là dao cồn điều hòa, chu kỳ của con lắc lúc ấy không phụ thuộc vào biên độ dao động.
2. Khảo sát tác động của trọng lượng m bé lắc đối với chu kỳ T
Với độ nhiều năm l = 45(cm) ko đổi:
– nhỏ lắc (m_1= 50g) có chu kỳ (T_1 = 1,31 ± 0.044)
– bé lắc (m_2= 20g) có chu kỳ (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) |
| 50g | 6,55 | (T_1 = 1,31 ± 0,244) |
| 20g | 6,7 | (T_2 = 1,34 ± 0,20136) |
Phát biểu định lao lý về khối lượng của con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ:
Con lắc đơn xấp xỉ với biên độ nhỏ dại ((α
Căn cứ các tác dụng đo với tính được theo bảng 6.3, vẽ trang bị thị màn trình diễn sự phụ thuộc của T với l và đồ thị phụ thuộc của (T^2) vào l.
Nhận xét:
a. Đường màn biểu diễn T = f(l) gồm dạng cong lên cho biết thêm rằng: Chu kỳ xấp xỉ T phụ ở trong đồng biến tỉ lệ thành phần với căn bậc hai độ dài bé lắc đơn.
Đường trình diễn (T^2 = f(l)) bao gồm dạng đường thẳng qua cội tọa độ cho biết thêm rằng: bình phương chu kỳ xấp xỉ (T^2) tỉ lệ cùng với độ dài con lắc solo . (T^2 = kl), suy ra (T = asqrtl).
– phát biểu định chính sách về chiều nhiều năm của nhỏ lắc đơn.
“Chu kỳ dao động của bé lắc đơn dao động với biên độ nhỏ , tại cùng một địa điểm ,không phụ thuộc vào khối lượng và biên độ dao động của con lắc mà tỉ lệ với căn bậc hai của độ nhiều năm của bé lắc, theo công thức:
(T = asqrtl), cùng với (a = sqrtk), trong các số ấy a là thông số góc của đường biểu diễn (T^2 = f(l)).
b. Công thức triết lý về chu kì giao động của nhỏ lắc đơn dao động 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 khu vực làm thí nghiệm:
(g = frac4π^2a^2 = 10 (m/s^2))
4. Xác minh công thức về chu kỳ xấp xỉ của con lắc đơn
Từ các công dụng thực nghiệm suy ra: Chu kỳ giao động của bé lắc đơn giao động với biên độ bé dại không nhờ vào vào khối lượng với biên độ xấp xỉ của bé lắc mà tỉ lệ với căn bậc hai của chiều lâu năm l bé lắc đơn và tỉ lệ nghịch cùng với căn bậc hai của vận tốc rơi tự chính bởi nơi có tác dụng thí nghiệm, thông số tỉ lệ bằng: (frac2πsqrtg)
Vậy (T = 2πsqrtfraclg)
Câu Hỏi Và bài xích Tập
Bài 1 (trang 32 SGK thứ Lý 12): dự đoán xem chu kì xấp xỉ T của một bé lắc đơn phụ thuộc vào đa số đại lượng đặc trưng l, m, α của nó như thế nào? Làm biện pháp nào để soát sổ từng dự đoán đó bởi thí nghiệm?
Lời giải:
Dự đoán chu kì T của bé lắc đơn phụ thuộc vào đầy đủ đại lượng đặc trưng chiều nhiều năm l, trọng lượng vật nặng trĩu m, biên độ góc (α_0).
Để đánh giá từng dự đoán đó, ta cần thực hiện thí nghiệm biến đổi một đại lượng cùng giữ không đổi hai đại lượng còn lại.
Bài 2 (trang 32 SGK vật dụng Lý 12): Chu kì xê dịch của bé lắc đơn có dựa vào vào chỗ làm thí nghiệm tốt không? Làm giải pháp nào nhằm phát hiện điều đó bằng thí nghiệm?
Lời giải:
Dự đoán chu kì xê dịch của nhỏ lắc đơn phụ thuộc vào vào khu vực làm thí nghiệm, nhằm kiểm chứng dự kiến đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với con lắc gồm chiều dài không thay đổi tại phần đa nơi không giống nhau.
Bài 3 (trang 32 SGK trang bị Lý 12): rất có thể đo chu kì nhỏ lắc đơn có chiều lâu năm l Chú ý:
– Vẽ đồ gia dụng thị: căn cứ vào tác dụng đo cần chọn tỉ lệ xích phù hợp để vẽ đồ gia dụng thị cho chủ yếu 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), nên chiều nhiều năm l nên lấy bậc thập phân tương ứng, lấy ví dụ l: 40cm ghi giá trị là l = 40,1cm xuất xắc 0,400m…
+ Nếu cần sử dụng máy đếm thời gian hiện số thì không nên số của t là Δt = 0,01s (khi dùng thang đo 99,99s)
(Nếu dùng đồng bấm giây thì không đúng số của t là Δt = 0,21s (tức là lấy hai chữ số có nghĩa là 21), nên thời gian t nên lấy bậc thập phân tương xứng (2 chữ số thập phân), lấy một ví dụ t = 10,125… s ghi là 10,12s))
+ không nên số của chu kì T là (ΔT = fracΔtn), ví như n = 1 (đo thời gian một dao động) thì ΔT = Δt = 0,01s. Khi tính ΔT đem 1 chữ số tức là T cũng lấy 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 không đúng số của (T^2) lấy 1 chữ số có nghĩa với tính (T^2) cũng mang bậc thập phân tương ứng. Ví dụ, khi (T = 1,33s ⇒ T^2 = 1,7689s^2) và tính sai số (Δ(T^2) = 0,0266s^2) thì ghi hiệu quả là: (Δ(T^2) = 0,02s^2, T^2 = 1,76s^2). Không đúng số này cũng ghi vào bảng 6.3.
+ không nên số của (fracT^2l) là (Δ(fracT^2l) = fracT^2l(frac2ΔTT + fracΔll) ≈ frac2T.ΔTl = fracΔ(T^2)l) (vì (fracΔll) vô cùng nhỏ, ta quăng quật qua), khi tính không đúng số của (fracT^2l) lấy 1 chữ số có nghĩa với tính (fracT^2l) cũng mang bậc thập phân tương ứng.
Xem thêm: Trách Nhiệm Của Học Sinh Với Nhiệm Vụ Bảo Vệ An Ninh Tổ Quốc Phòng
Ví dụ: khi (T = 1,33s, l = 0,450m ⇒ fracT^2l = 3,9308s^2/s) cùng (Δ(fracT^2l) = 0,0591s^2/m) thì chỉ ghi kết quả là: (Δ(fracT^2l) = 0,05s^2/m) và (fracT^2l = 3,93s^2/m) không nên số này cũng ghi vào bảng 6.3.