Giáo án môn Vật lý 12 - Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Tiết 10 và 11 : 	
Bài 6 : THỰC HÀNH : KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH
LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN.
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
	- Nhận biết có 2 phương pháp dùng để phát hiện ra một định luật vật lí.
	- Phương pháp suy diễn toán học: Dựa vào một thuyết hay một định luật đã biết để suy ra định luật mới rồi dùng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của nó.
	- 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:
	- Chu kì dao động T của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ khi biên độ dao động nhỏ, không phụ thuộc khối lượng, chỉ phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự do của nơi làm thí nghiệm.
	- Tìm ra bằng thí nghiệm , với hệ số a » 2, kết hợp với nhận xét tỉ số với g = 9,8m/s2, từ đó nghiệm lại công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn. Ứng dụng kết quả đo a để xác định gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.
2. Kĩ năng
	- Lựa chọn được các độ dài l của con lắc và cách đo đúng để xác định l với sai số nhỏ nhất cho phép.
	- Lựa chọn được các loại đồng hồ đo thời gian và dự tính hợp lí 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% đến 4%.
	- Kĩ năng thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm: Lập bảng ghi kết quả đo kèm sai số. Xử lí số liệu bằng cách lập các tỉ số cần thiết và bằng cách vẽ đồ thị để xác định giá trị của a, từ đó suy ra công thức thực nghiệm về chu kì dao động của con lắc đơn, kiểm chứng công thức lí thuyết về chu kì dao động của con lắc đơn, và vận dụng tính gia tốc g tại nơi làm thí nghiệm.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
	- Nhắc HS chuẩn bị bài theo các nội dung ở phần báo cáo thực hành trong Sgk.
	- Chọn bộ 3 quả cân có móc treo 50g.
	- Chọn đồng hồ bấm giây hiện số có độ chia nhỏ nhất 0,01s, cộng thêm sai số chủ quan của người đo là 0,2s thì sai số của phép đo sẽ là Dt = 0,01s + 0,2s = 0,21s. Thí nghiệm với con lắc đơn có chu kì T » 1,0 s, nếu đo thời gian của n = 10 dao động là t » 10s, thì sai số phạm phải là: 
. Thí nghiệm cho . Kết quả này đủ chính xác, có thể chấp nhận được. Trong trường hợp dùng đồ hồ đo thời gian hiện số với cổng quang điện, có thể đo T với sai số £ 0,001s.
2. Học sinh
	- Đọc kĩ bài thực hành để định rõ mục đích và quy trình thực hành.
	- Trả lời các câu hỏi cuối bài để định hướng việc thực hành.
	- Chuẩn bị một tờ giấy kẻ ô milimét để vẽ đồ thị và lập sẵn các bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk.
3. Dụng cụ: 
	Mỗi lớp 6 bộ dụng cụ, mỗi bộ gồm: 3 quả nặng 50g, 100g, 150g. Một số sợi dây mảnh. Một giá trí nghiệm chắc chắn. Một đồng hồ bấm giây. Một thước 300 mm. Giấy vẽ đồ thị hoặc giấy kẻ ô. Mẫu báo cáo thực hành.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
( Tiết 1 )
Hoạt động 1 (15 phút) : Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan đến bài thực hành.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi trong sgk.
Nêu cấu tạo của con lắc đơn.
Cho biết cách đo chiều dài của con lắc đơn.
Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào biên độ dao động.
 Nêu cách làm thí nghiệm để phát hiện ra sự phụ thuộc của chu kì dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ vào chiều dài con lắc.
 Nêu cách làm thí nghiệm để xác định chu kì T với sai số Dt = 0,02s khi dùng đồng hồ bấm dây có sai số là ±0,2s.
Hoạt động 2 (15 phút) : Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào biên độ.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50g, l = 50cm.
 Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động của con lắc đơn với các biên độ khác nhau: A1 = 3cm, A2 = 6cm, A3 = 9cm, A4 = 18cm.
 Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và biên độ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
 Chọn, lắp ráp con lắc đơn theo yêu cầu.
 Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng 6.1.
 Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và biên độ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
Hoạt động 3 (15 phút) : Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc đơn vào khối lượng.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Yêu cầu học sinh chọn con lắc với l = 50cm và khối lượng lần lượt là 50g, 100gvà 150g.
 Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động của các con lắc đơn có khối lượng khác nhau.
 Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
 Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu.
 Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng 6.2.
 Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và khối lượng của vật nặng của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
(Tiết 2)
Hoạt động 3 (20 phút) : Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của chu kỳ dao động vào chiều dài con lắc.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Yêu cầu học sinh chọn con lắc với m = 50g, và chiều dài lần lượt là 40cm, 50cm và 60cm.
 Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm đo chu kì dao động của các con lắc đơn có chiều dài khác nhau.
 Yêu cầu học sinh vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T2 vào l và rút ra nhận xét.
 Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và chiều của con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
 Chọn, lắp ráp từng con lắc đơn theo yêu cầu.
 Với mỗi trường hợp cho con lắc đơn thực hiện 10 lần dao động, đo thời gian, tính toán và ghi kết quả vào bảng 6.1.
 Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T2 vào l và rút ra nhận xét.
 Rút ra định luật về mối liên hệ giữa chu kì và chiều của con lắc đơn khi con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
Hoạt động 4 (25 phút) : Rút ra các kết luận, làm báo cáo thực hành.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Yêu cầu học sinh rút ra định luật về mối liên hệ giữa T với A (S0, a0), m, l trong dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ.
 Yêu cầu học sinh so sánh kết quả đo a trong công thức T = avà giá trị với g = 9,8m/s2 và rút ra kết luận về công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.
 Yêu cầu học sinh dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm.
 Yêu cầu học sinh làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk.
 Rút ra định luật về mối liên hệ giữa T với A (S0, a0), m, l trong dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ.
 So sánh kết quả đo a trong công thức T = avà giá trị với g = 9,8m/s2. Rút ra kết luận về công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.
 Dựa vào kết quả thí nghiệm, tính gia tốc trọng trường nơi làm thí nghiệm.
 Làm báo cáo thí nghiệm theo mẫu như sgk.
3.Củng cố, tổng kết: (10’) + Trả lời phiếu học tập.
+ Làm các bài tập 1 đến SGK.
4. Bài tập về nhà:	 Làm các bài tập: trong SBT
Rút kinh nghiệm:
Sở GD– ĐT Quảng Trị
MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Trường THPT Vĩnh Định
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT LÝ.
Nội dung
chấm
Nội
qui
Nguyên
Tắc
Thao
tác
Kết
quả
TN
Tổng cộng
Điểm
tối đa
1
2
3
4
10
Điểm
cho
––––@&?––––
Nhóm :. Lớp :
 TT
Họ Và Tên
Bài  : KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN
I. Mục đích  
II. Cở sở lý thuyết và phương pháp:
III. Bảng số liệu, đồ thị nhận xét:
1/ Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kì T của con lắc đơn : 
Chu kì :  ;  ; 
Phát biểu định luật về chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ :
2/ Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng con lắc m đối với chu kì dao động T : 
	Con lắc có khối lượng mA có chu kì TA = ..±  (s).
Con lắc có khối lượng mB có chu kì TB = ..±  (s).
	Con lắc có khối lượng mC có chu kì TC = ..±  (s).
T(s)
l(m)
O
T2(s)
l(m)
O
	Phát biểu định luật về khối lượng của con lắc đơn : 
3/ Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn l đối với chu kì dao động T : 
	Đồ thị T = f(t)	Đồ thị T2 = f(t)
Nhận xét :	
4/ Xác định công thức về chu kì dao động của con lắc đơn.