Thực hành lý 12 con lắc đơn

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT CỦA CON LẮC ĐƠN

I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Khảo gần kề thực nghiệm nhằm phân phát hiện tác động của biên độ, khối lượng, chiều dài của nhỏ nhấp lên xuống solo so với chu kì xấp xỉ T, từ kia tìm ra cách làm tính chu kì (T=2pi sqrtfracell g) và vận dụng vận tốc trọng ngôi trường g tại vị trí có tác dụng nghiên cứu.

Bạn đang xem: Thực hành lý 12 con lắc đơn

II. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Chuẩn bị những luật pháp gồm:

Sở ba trái nặng trĩu bao gồm móc treo loại 50 gMột sợi dây mảnh ko giãn dài khoảng 1 mMột giá chỉ thể nghiệm cần sử dụng treo con nhấp lên xuống đơn có tổ chức cơ cấu điều chỉnh chiều lâu năm của con lắc đối chọi.Một đồng hồ thời trang bấm giây (không nên số ± 0,2 s) hoặc đồng hồ thời trang hiện số có cổng quang quẻ điện.Một thước đo chiều lâu năm khoảng tầm 50 0milimet.Một tờ giấy kẻ ô mm.

III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1. Chu kì xê dịch T của con nhấp lên xuống 1-1 phụ thuộc vào biên độ xê dịch như thế nào?

Tiến hành thí nghiệm:

Chọn quả năng có trọng lượng m = 50 g, mắc vào đầu tự do thoải mái của sợi dây mhình họa ko dãn treo bên trên giá.thay đổi chiều dài bé nhấp lên xuống đối chọi đúng bởi 50 cm;Kéo quả nặng trĩu của con lắc lệch ngoài vị trí cân đối một khoảng tầm A = 3 centimet, góc nghiêngα so với phương thẳng đứng rồi thả mang đến nó xê dịch từ do;Đo thời hạn t bé nhấp lên xuống thực hiện 10 dao động toàn phần.Thực hiện nay phép đo trên cùng với những cực hiếm khác nhau của biên độ A (A = 3, 6, 9, 18 cm).Ghi tác dụng vào bảng số liệu Bảng 6.1

m = 50 g, ℓ = 50,0 cm

A (cm)

(sin altrộn =fracAell )

Góc lệch a (°)

Thời gian 10 xấp xỉ t (s)

Chu kì T (s)

A1 = 3,0

0,06

3,44

t1 = 14,32 ± 0,32

T1 = 1,432 ± 0,032

A2 = 6,0

0,12

6,89

t2 = 14,12 ± 0,2

T2 = 1,412 ± 0,02

A3 = 9,0

0,08

10,37

t3 = 14,54 ± 0,24

T3 = 1,454 ± 0,024

A4 = 18

0,36

21.1

t4 = 15,84 ± 0,31

T4 = 1,584 ± 0,031

Rút ra định luật:

Con lắc 1-1 xê dịch cùng với biên độ nhỏ tuổi (α °) thì coi là giao động điều hòa, chu kì của bé nhấp lên xuống lúc đó không phụ thuộc vào biên độ xấp xỉ.

2.Chu kì dao động T của con lắc đơn phụ thuộc vào khối lượng m của con lắc như vậy nào?

Tiến hành thí nghiệm:

Mắc thêm những trái nặng để thay đổi cân nặng của bé lắc đối kháng, thứu tự là: 50; 100, 150 gthay đổi độ dàu dây treo để giữ đến độ lâu năm ℓ của nhỏ rung lắc đối kháng không biến hóa cùng bằng 50,0 cm, Đo thời gian t con nhấp lên xuống tiến hành 10 giao động toàn phần cùng với biên độ đủ bé dại.Ghi tác dụng vào bảng số liệu Bảng 6.2

ℓ = 50,0 cm; A = 3 cm

m (g)

Thời gian 10 xê dịch t (s)

Chu kì T (s)

50

tA = 14,16 ± 0,26

TA = 1,416 ± 0,026

100

tB = 14,22 ± 0,2

TB = 1,422 ± 0,02

150

tC = 14,36 ± 0,28

TC = 1,436 ± 0,028

Phát biểu định cơ chế về khối lượng của nhỏ rung lắc đối kháng giao động bé dại α °: Chu kì của con nhấp lên xuống 1-1 dao động nhỏ tuổi (α °)không nhờ vào vào cân nặng của con lắc.

3.Chu kì xê dịch T của con rung lắc đơn phụ thuộc vào chiều nhiều năm của bé nhấp lên xuống như thế nào?

Tiến hành thí nghiệm:

Dùng con nhấp lên xuống solo gồm khối lượng là m = 50 g, chiều dài là ℓ1 = 50,0 cm, và đo thời gian 10 xấp xỉ để xác minh chu kì T1.Ttuyệt đổi chiều lâu năm con rung lắc đơn thứu tự là ℓ2 rồi ℓ3, giữ nguyên trọng lượng, đo thời gian 10 xê dịch nhằm tính chu kì T2cùng T3Tính bình phương thơm những chu kì(T_1^2,,T_2^2,,T_3^2)và các tỉ số(fracT_1^2ell _1,,fracT_2^2ell _2,,fracT_3^2ell _3)Ghi kết quả vào bảng số liệu Bảng 6.3

Chiều nhiều năm ℓ (cm)

Thời gian

t = 10T (s)

Chu kì T (s)

T2 (s2)

(fracT^2ell ,left( s^2/centimet ight))

ℓ1 = 50,0 ± 0,1

t1 = 14,29 ± 0,28

T1 = 1,429 ± 0,028

T12 = 2,04đôi mươi ± 0,0800

(fracT_1^2ell _1,= 0,0408 ± 0,00168)

ℓ2 = 45,0 ± 0,1

t2 = 13,52 ± 0,24

T2 = 1,352 ± 0,024

T22= 1,8279 ± 0,0649

(fracT_2^2ell _2,= 0,0416 ± 0,00157)

ℓ3 = 60,0 ± 0,1

t3 = 15,78 ± 0,32

T3 = 1,578 ± 0,032

T23= 2,4900 ± 0,1010

(fracT_3^2ell _3,= 0,0415 ± 0,00175)

Vẽ vật thị màn biểu diễn sự phụ thuộc vào của T vào ℓ. Rút ít ra nhấn xétVẽ đồ gia dụng thị màn biểu diễn sự nhờ vào củaT2vào ℓ. Rút ít ra dìm xétPhát biểu định hình thức về chiều nhiều năm của nhỏ nhấp lên xuống đối kháng.

4. Kết luận

a) Từ các công dụng nhận được ngơi nghỉ trên suy ra: Chu kì xấp xỉ của con rung lắc đối kháng cùng với biên độ nhỏ dại, tại cùng một chỗ, không dựa vào vào trọng lượng cùng biên độ dao động của bé rung lắc mà lại tỉ lệ với cnạp năng lượng bậc hai phía dài của nhỏ lắc theo công thức:(T=2pi sqrtfracell g)

Trong số đó kết quả thể nghiệm mang đến ta cực hiếm a = 2,032

b) Theo phương pháp lí ttiết về chu kì xấp xỉ của con nhấp lên xuống đối kháng xấp xỉ cùng với biên độ nhỏ:

(T=2pi sqrtfracell g(*))

Trong đó(frac2pi sqrtgapprox 2)(với g lấy bởi 9,8 m/s2)

So sánh công dụng đo a cho thấy phương pháp (*) đã làm được nghiệm đúng.

c) Tính tốc độ trọng trường g trên vị trí làm thí nghiệm theo quý hiếm a chiếm được từ thực nghiệm.

(g=frac4pi ^2a^2=frac4pi ^22,032^2=9,561,m/s^2)

BÁO CÁO THỰC HÀNH

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT CỦA CON LẮC ĐƠN

Họ và tên:………………………………………………Lớp:…………… Tổ:……………………

Ngày có tác dụng bài thực hành:……………………………………………………………………………

I - MỤC ĐÍCH THỰC HÀNH

Khảo tiếp giáp thực nghiệm để phân phát hiện nay tác động của biên độ, cân nặng, chiều dài của bé lắc 1-1 đối với chu kì xấp xỉ T, từ đó đưa ra phương pháp tính chu kì (T=2pi sqrtfracell g ) với ứng dụng tốc độ trọng trường g tại nơi làm cho thể nghiệm.

II - TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1.Con lắc đối kháng gồm cấu tạo như vậy nào? Chiều lâu năm ℓ của con nhấp lên xuống đối kháng được đo như thế nào?

Trả lời:

Con lắc đối chọi gồm cấu tạo gồm một vật dụng bé dại có trọng lượng m được treo sống đầu của một tua dây ko dãn, trọng lượng không đáng kể, nhiều năm ℓ. Chiều dài ℓ rất to lớn so với size quả cầu. Chiều nhiều năm của con nhấp lên xuống được xác định bằng phương pháp đo khoảng cách từ bỏ điểm treo cố định và thắt chặt mang đến giữa trung tâm của quả nặng nề.Chiều dài ℓ của nhỏ rung lắc solo được đo bởi thước đo của giá bán thí nghiệm cần sử dụng treo con rung lắc đối kháng có cơ cấu tổ chức kiểm soát và điều chỉnh chiều nhiều năm con lắc đơn.

2.Cần có tác dụng ra làm sao để vạc chỉ ra sự phụ thuộc vào của chu kì xấp xỉ T của nhỏ nhấp lên xuống đơn xấp xỉ với biên độ nhỏ với biên độ dao động?

Trả lời:

Để phân phát hiện sự nhờ vào của chu kì giao động T của con rung lắc 1-1 xấp xỉ với biên độ nhỏ vào biên độ xấp xỉ, ta xác định các chu kì giao động của và một nhỏ lắc với chiều nhiều năm ℓ ko đổi, nhưng có biên độ A biến đổi. Đo thời hạn xê dịch tất cả biên độ A không giống nhau.

Xem thêm:

3. Cần làm ra làm sao nhằm phạt chỉ ra sự phụ thuộc vào của chu kì giao động T của con lắc đơn xê dịch cùng với biên độ bé dại cùng chiều nhiều năm ℓ của nhỏ rung lắc đơn?

Trả lời:

Để phát hiện sự phụ thuộc chu kì giao động T của con lắc đối kháng xê dịch với biên độ nhỏ tuổi vào chiều nhiều năm nhỏ rung lắc đối chọi ta khảo sát chu kì dao động T của nhỏ lắc đơn với chiều nhiều năm tăng dần, có 3 ngôi trường phù hợp có thể xảy ra:

ℓ tăng thì T giảmℓ tăng thì T không thay đổi xuất xắc ℓ không dựa vào Tℓ tăng thì T tăng

4.Làm biện pháp làm sao để xác minh chu kì T với không đúng sốΔT = 0,02 s khi sử dụng đồng hồ thời trang có kim giây? Cho biết sai số khi dùng đồng hồ đeo tay này là± 0,2 s (bao gồm sai số chủ quan Khi bấm và không đúng số dụng cụ).

Trả lời:

Để xác minh chu kì T với sai số ΔT = 0,02s khi dùng đồng hồ đeo tay có kyên giây. Ta nên đo thời gian t của N xê dịch toàn phần.Trong quy trình đo t của đồng hồ thời trang klặng giây tất cả không đúng số là 0,2s bao hàm không nên số chủ quan khi bnóng cùng sai số vẻ ngoài yêu cầu Δt = n.ΔT = 0,2 + 0,02 = 0,22s, cho nên vì thế cần đo số giao động toàn phần N > 11 xấp xỉ.

III - KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1.Khảo giáp ảnh hưởng của biên độ dao động so với chu kì T của nhỏ rung lắc 1-1.

Chu kì(T_1=fract_110=1,432,s;,,T_2=fract_210=1,432,s;,,T_3=fract_310=1,412,s;,,T_4=fract_410=1,454,s;)Phát biểu định điều khoản về chu kì của con lắc solo dao động với biên độ nhỏ: Con lắc đơn giao động với biên độ bé dại (α °)thì xem như là xê dịch điều hòa, chu kì của nhỏ nhấp lên xuống lúc ấy ko dựa vào vào biên độ giao động.

2.Khảo giáp tác động của khối lượng của nhỏ rung lắc m so với chu kì xê dịch T.

Con nhấp lên xuống trọng lượng mAgồm chu kì TA= 1,416 ± 0,026Con nhấp lên xuống trọng lượng mBcó chu kì TB= 1,422 ± 0,020Con rung lắc trọng lượng mCtất cả chu kì TC= 1,436 ± 0,028Phát biểu định lý lẽ về cân nặng của bé nhấp lên xuống đơn:Phát biểu định phương tiện về khối lượng của con rung lắc đối chọi xê dịch bé dại α °: Chu kì của con lắc đơn xấp xỉ nhỏ tuổi (α °)không phụ thuộc vào vào cân nặng của nhỏ rung lắc.

3.Khảo gần kề tác động của chiều dài nhỏ lắc đơn l so với chu kì xấp xỉ T

Căn cứ những tác dụng đo với tính được theo bảng 6.3, vẽ đồ thị màn trình diễn sự phụ thuộc vào của T vào ℓ cùng thứ thị của T2vào ℓ:

*

Nhận xét:

a) Đường biểu diễn T = f(ℓ) có dạngcong lêncho thấy thêm rằng: Chu kì giao động Tdựa vào đồng biếncùng với độ dài nhỏ rung lắc 1-1.

Đường màn trình diễn T2= F(ℓ) bao gồm dạngcon đường thẳng qua cội tọa độcho thấy thêm rằng: Bình pmùi hương chu kìxấp xỉ T2tỉ lệvới độ dài con lắc solo. T2= k.ℓ, suy ra(T=asqrtell )

– Phát biểu định nguyên lý về chiều nhiều năm của bé rung lắc đơn: “Chu kì xê dịch của con lắc đơn cùng với biên độ nhỏ, tại và một địa điểm, không phụ thuộc vàocân nặng với biên độ xê dịch của nhỏ lắcmà tỉ trọng vớicnạp năng lượng bậc hai chiều dàicủa con lắc theo công thức:(T=asqrtell ) với(a=sqrtk) trong số ấy a là thông số góc của mặt đường màn trình diễn T2= F(ℓ)

b) Công thức lí tmáu về chu kì dao động của nhỏ lắc đối chọi giao động cùng với biên độ nhỏ:(T=2pi sqrtfracell g)

Đã được nghiệm đúng, với tỉ số(frac2pi sqrtgapprox 2,032)

Từ đó tính được vận tốc trọng ngôi trường g trên vị trí làm cho thí nghiệm:(g=frac4pi ^2a^2=frac4pi ^22,032^2=9,561,m/s^2)

4. Xác định phương pháp về chu kì xê dịch của nhỏ rung lắc đơn

Từ những kết quả thực nghiệm suy ra: Chu kì xê dịch của con nhấp lên xuống đối chọi dao động cân bằng với biên độ nhỏ ko phụ thuộc vào vàokhối lượng và biên độ dao độngcủacon lắccơ mà tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài ℓ của bé rung lắc solo cùng tỉ lệnghịch cùng với cnạp năng lượng bậc haicủa tốc độ rơi tự chính bới khu vực có tác dụng thử nghiệm, thông số tỉ lệ bằng(frac2pi sqrtg: T=2pi sqrtfracell g)

B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Bài 1 (trang 32 SGK Vật Lí 12): Dự đoán xem chu kì dao động T của một bé nhấp lên xuống solo nhờ vào vào đầy đủ đại lượng đặc thù ℓ, m, α của chính nó như vậy nào? Làm giải pháp như thế nào nhằm khám nghiệm từng dự đoán kia bởi thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đoán thù chu kì T của nhỏ nhấp lên xuống 1-1 phụ thuộc vào hầu hết đại lượng đặc trưng chiều dài ℓ, khối lượng đồ vật nặng m, biên độ gócα0.Để bình chọn từng dự đoán thù đó, ta phải triển khai thí điểm chuyển đổi một đại lượng và duy trì ko đổi nhì đại lượng sót lại.

Bài 2 (trang 32 SGK Vật Lí 12): Chu kì xê dịch của con lắc solo có phụ thuộc vào chỗ làm thể nghiệm xuất xắc không? Làm phương pháp như thế nào để phạt hiện điều ấy bởi thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đân oán chu kì dao động của nhỏ rung lắc đơn nhờ vào vào vị trí có tác dụng nghiên cứu.Để kiểm chứng dự đoán kia, ta đề xuất triển khai phân tích cùng với con nhấp lên xuống bao gồm chiều nhiều năm không đổi tại phần đa khu vực khác nhau.

Bài 3 (trang 32 SGK Vật Lí 12): Có thể đo chu kì nhỏ nhấp lên xuống đối kháng có chiều dài ℓ

Lời giải:

Không thể đo chu kì bé nhấp lên xuống đối chọi gồm chiều lâu năm bé dại rộng 10 cmVì lúc ấy kích thước của quả nặng là đáng kể đối với chiều lâu năm dây, vì vậy cực nhọc tạo nên xấp xỉ với biên độ nhỏ dại dẫn mang đến cạnh tranh đo chu kì T.

Xem thêm: Myetherwallet Là Gì? Hướng Dẫn Tạo Ví Myetherwallet Cách Chuyển Và Nhận Tiền

Bài 4 (trang 32 SGK Vật Lí 12): Dùng nhỏ nhấp lên xuống lâu năm xuất xắc ngắn sẽ mang đến công dụng đúng đắn rộng lúc xác minh gia tốc rơi tự do thoải mái g trên địa điểm có tác dụng thí nghiệm?

Lời giải:

Dùng con lắc lâu năm để khẳng định gia tốc trọng trường g mang đến tác dụng chính xác hơn khi sử dụng bé nhấp lên xuống nđính bởi vì không nên số tỉ đối (fracDelta gg=frac2Delta TT+fracDelta ell ell )có mức giá trị siêu nhỏ dại.