Học tốt Vật lí 12 bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Thứ năm - 08/08/2019 09:39

Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

A. Cơ sở lí thuyết
1. Con lắc đơn gồm một quả cầu nhỏ treo vào một sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể và chiều dài l rất lớn so với kích thước quả cầu. Chiều dài của con lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định đến trọng tâm của quả nặng.
2. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào biên độ dao động, ta xác định các chu kì dao động của cùng một con lắc với chiều dài 1 không đổi, nhưng có biên độ α thay đổi. Đo thời gian dao động có biên độ α khác nhau.
3. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào chiều dài l của con lắc đơn. Ta xác định các chu kì dao động của cùng một con lắc với khối lượng m không đổi, có chiều dài chọn trước khác nhau. Sau đó dùng phép vẽ đồ thị để tìm mối quan hệ hàm số giữa T và l.
5. Để xác định chu kì T với sai số ΔT = 0,02s khi dùng đồng hồ có kim giây. Ta cần đo thời gian t của n dao động toàn phần. Trong quá trình đo t của đồng hồ kim giây có sai số là 0,2s bao gồm sai số chủ quan khi bấm và sai số dụng cụ nên Δt = nΔT = 0,2 + 0,02 = 0,22s, do đó cần đo số dao động toàn phần n > 1 dao động.

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 6 TRANG 32
1. Dự đoán xem chu kì dao động T của một con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng l, m, α của nó như thế nào? Làm cách nào để kiểm tra từng dự đoán đó bằng thí nghiệm?
Trả lời:
Dự đoán chu kì T của con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng chiều dài 1, khối lượng vật nặng m, biên độ góc α₀.
Để kiểm tra từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm thay đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.

2. Chu kì dao động của con lắc đơn có phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm hay không ? Làm cách nào để phát hiện điều đó bằng thí nghiệm?
Trả lời:
Dự đoán chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm, để kiểm chứng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với con lắc có chiều dài không đổi tại những nơi khác nhau.

3. Có thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài l < 10cm hay không? Vì sao?
Trả lời:
Không thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài nhỏ hơn 10cm vì khi đó kích thước của quả nặng là đáng kể so với chiều dài dây, do đó khó tạo ra dao động với biên độ nhỏ dẫn đến khó đo chu kì T.

4. Dùng con lắc dài hay ngắn sẽ cho kết quả chính xác hơn khi xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm?
Trả lời:
Dùng con lắc dài để xác định gia tốc trọng trường g cho kết quả chính xác
hơn khi dùng con lắc ngắn vì sai số tỉ đối