Giáo án môn Vật lí 12 - Tiết 11 - Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Tiết ( PPCT): 11
Ngày soạn: / 09 / 2017
Lớp 12 A1; tiết ( TKB ).; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Lớp 12 A2; tiết( TKB ) .; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Lớp 12 A3; tiết ( TKB ).; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Lớp 12 A4; tiết ( TKB ).; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
BÀI 6
Thực hành: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM 
CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN ( Tiết 2 )
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nhận biết có hai phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lý
+ Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào một thuyết hay định luật đã biết để suy ra định luật mới rồi dùng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn đó
+ Phương pháp thực nghiệm: Dùng một hệ thống thí nghiệm để làm bộc lộ mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng có liên quan nhằm tìm ra định luật mới
- Biết dùng phương pháp thực nghiệm để xác định sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào biên độ dao động của con lắc như thế nào?
- Phát biểu được định luật về chu kì của con lắc đơn dao động nhỏ ( )
2. Kỹ năng:
 - Lựa chọn các con lắc thích hợp để tiến hành thí nghiệm
 - Lựa chọn các đồng hồ đo thời gian và dự tính số lần dao động toàn phần cần thực hiện để xác định chu kì của con lắc đơn với sai số tỉ đối từ 2 % - 4 % 
 - Thành thạo các thao tác làm thí nghiệm
 - Có kĩ năng thu thập và xử lí số liệu	
3. Thái độ
- Nghiêm túc, tuân thủ các quy định về an toàn
II. CHUẨN BỊ CỦA GV VÀ HS
1. Chuẩn bị của GV
- Bộ quả cân có móc treo
- Đồng hồ đo thời gian hiện số
- Tiến hành trước các thí nghiệm cần thiết
2. Chuẩn bị của HS
- Đọc trước bài thực hành
- Trả lời các câu hỏi cuối bài
- Kẻ trước bảng 6.1
III. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY
1. Ổn định lớp
2. Kiểm tra bài cũ: ( Kiểm tra trong quá trình hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm thực hành )
3. Nội dung bài mới
Hoạt động 1: Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng con lắc m đối với chu kì T
Hoạt động của GV- HS
Nội dung
GV: Yêu các đại diện của các nhóm HS nêu các bước tiến hành thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của khối lượng m của con lắc với chu kì T của con lắc đơn thông qua hệ thống câu hỏi
1/ Cần thực hành với con lắc đơn có chiều dài như thế nào trong các lần đo?
Hs: Cá nhân đại diện trả lời
2/ Sử dụng các quả nặng như thế nào?
3/ Hãy xác định số dao động toàn phần mà con lắc thực hiện?
Hs: Thảo luận đưa ra câu trả lời
GV: Quan sát HS tiến hành thí nghiệm, chú ý kĩ năng đo chiều dài con lắc, cách ghi kết quả
? Hãy so sánh TA với TB và TC để rút ra định luật về khối lượng của con lắc đơn?
G/ý: Chu kì dao động có phụ thuộc vào khối lượng con lắc đơn không?
Hs: Thảo luận đưa ra câu trả lời
GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp
2/ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào khối lượng m như thế nào?
-Mắc thêm các quả cân ( m = 50 g , 100g , 150 g )vào con lắc đơn .Cho chiều dài = 50 cm .Mỗi trường hợp ghi bảng kết quả 2.
Bảng kết quả 2 (= 50 cm ; A = 3 cm )
m ( gam)
Thời gian 10 dao động t ( s)
Chu kỳ T ( s )
50g
T1
100g
T2
150g
T3
- So sánh T1 với T2 và T3 rút ra định luật về khối lượng của con lắc đơn 
- Phát biểu địng luật về khối lượng của con lắc đơn doa động với biên độ nhỏ 
( ):
KL: Chu kì T là một hằng số, chứng tỏ chu kì T không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc
Hoạt động 2: Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đối với chu kì T
Gv + Cần thực hành với con lắc đơn có chiều dài như thế nào trong các lần đo? Cách đo chiều dài con lắc?
+ Có thể đo chu kì con lắc đơn với chiều dài con lắc < 10 cm được không?
+ Xác định số dao động toàn phần mà con lắc cần thực hiện?
Hs: Thảo luận nhóm trả lời
Gv + Tính bình phương các chu kì , , và các tỉ số:, , 
Hs: Cá nhân hoàn thành
GV: Quan sát HS làm thí nghiệm, kiểm tra kĩ năng đo chiều dài con lắc
HS làm thí nghiệm theo nhóm
Gv + Vẽ đồ thị nhận xét,
+ Vẽ đồ thị nhận xét 
Hs: Hoàn thành bảng 6.3
Gv ?/ So sánh hai đồ thị để tìm ra định luật về chiều dài con lắc đơn? 
?/ Từ đồ thị đã vẽ hãy tính k?
Hs: Thảo luận nhóm rút ra kết luận
3/ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài con lắc như thế nào
Cho m = 50 g ,chiều dài = 40 cm đo thời gian t thực hiện 10 dao động toàn phần .
-Làm TN tưong tự với = 50 cm ; = 60 cm 
-Tính T12 ; T22 ; T32 và các tỉ số : Ghi vào bảng kết quả 3
Bảng kết quả 3:
Chiều dài
( cm )
Thời gian
t = 10T
Chu kỳ T (s)	
T2 ( s2 )
 ( s2 /cm )
 = 40 cm
t1 =
T1 = 
T12 = 
 = 50 cm
t2 =
T2 = 
T22 =
 = 60 cm
t3 = 
T3 = 
T32 = 
-Vẽ đồ thị của T theo chiều dài .Rút ra nhận xét ?
-Vẽ đồ thị của T2 theo chiều dài .Rút ra nhận xét ?
-Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn :
+ Không thể đo chu kì con lắc với chiều dài con lắc < 10 cm vì: khi đó kích thước quả nặng đáng kể so với chiều dài dây; khó tạo ra dao động với biên độ nhỏ; chu kì T nhỏ khó đo
+ Từ đồ thị T không tỉ lệ với 
+ Từ đồ thị T tỉ lệ với 
 Từ đồ thị, ta có với bằng độ dốc của đường biểu diễn
KL: Chu kì T của con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài của con lắc.
Hoạt động 3: Xác định công thức về chu kì dao động của con lắc đơn
Gv: Bằng việc tiến hành thí nghiệm tại nhiều nơi có gia tốc rơi tự do khác nhau với con lắc có chiều dài không đổi thì thấy rằng 
?/ Hãy xây dựng biểu thức tính T dựa vào chiều dài con lắc và gia tốc trọng trường g?
Hs: Thảo luận nhóm trả lời
G/ý: 
Gv ? Từ công thức trên có thể rút ra kết luận gì?
?/ Từ kết quả thu được hãy tính giá trị của gia tốc trọng trường?
Hs: Thảo luận nhóm trả lời
4/ Kết luận
Vì 
Ta có: 
Dựa vào đồ thị có k xấp xỉ bằng 4
Từ công thức:
4. Củng cố, vận dụng
- Yêu cầu HS nộp báo cáo thực hành theo mẫu sau. 
HỌ VÀ TÊN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Lớp . . . . . . . 
Ngày làm thí nghiệm : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
I- MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH 
. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. 
II- CƠ SỞ LÍ THUYẾT 
1. Con lắc đơn có cấu tạo như thế nào? chiều dài của con lắc được đo như thế nào?
2. Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ 
nhỏ vào biên độ dao động ?
3. Cần làm thế nào để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ 
nhỏ vào chiều dài con lắc đơn ?
III- KẾT QUẢ 
1-Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kỳ T con lắc đơn .
-Chu kỳ T1 = = ... 	T2 = = ...	T3 = = ...
-Phát biểu định luật về chu kỳ của con lắc đơn dao động vời biên độ nhỏ :
. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . 
2- Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng m con lắc đối với chu kỳ T 
	-Con lắc m1 = 50 g có chu kỳ T1 = 
	-Con lắc m2 = 100 g có chu kỳ T2 = 
	-Con lắc m3 = 150 g có chu kỳ T3 = 
-Phát biểu định luật về khối lượng của con lắc đơn :
. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . 
3-Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn đối với chu kỳ T 
-Vẽ đồ thị của T phụ thuộc và đồ thị của T2 phụ thưộc vào :
0
T(s)
0
T2(s2)
NHẬN XÉT :
a) Đường biểu diễn T = f () có dạng . . . . . . . . . . cho thấy rằng : Chu kỳ dao động T . 
với độ dài con lắc đơn.
Đường biểu diễn T2 = f () có dạng . . . . . . . . . . . . cho thấy rằng : bình phương chu kỳ dao động T2 . . . . . . . . với độ dài con lắc đơn .T2 = k , suy ra T = a.
Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn .
“Chu kỳ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ , tại cùng một nơi ,không phụ thuộc vào . . . . . . . .
 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .mà tỉ lệ với . . . . . . . . . .. . . . của con lắc , theo công thức :
T = a. với a = , trong đó a là hệ số góc của đường biểu diễn T2 = f ().
b) Công thức lý thuyết về chu kỳ dao động của con lắc đơn : T = đã được nghiệm đúng ,
với tỉ số : . . . . . . . . Từ đó tính gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm :
	 . . . . . . . . . . . . . . . . (m/s2 )
4- Xác định công thức về chu kỳ dao động của con lắc đơn 
	Từ các kết quả thực nghiệm suy ra : Chu kỳ dao động của con lắc đơn dfao động với biên độ nhỏ không phụ thưộc vào . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . mà tỉ lệ . . . . . . . . . . . . . . .. của chiều dài con của lắc đơn 
và tỉ lệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. của gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm , hệ số tỉ lệ bằng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. T = . . . . . . . . . .
- Kiểm tra lại dụng cụ thí nghiệm
5. Hướng dẫn tự học
- Ôn lại kiến thức về dao động điều hòa, các khái niệm liên quan đến dao động điều hòa