🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình thí nghiệm vật lý đại cương - Tập 1
Ebooks
Nhóm Zalo
G I Á O T R Ì N H
THÍ NGHIÊM
VÂT LŸ DAI CÜÖNG • •
G U Y Ê N
C LIÊU
I
H
NHÀ XUÁT BÀN
DAI HOC TH Á INGUYÊN
VÛ T H I H O N G HANII (chu biên), DÀNG T ill H l ONG
G I Á O T R Ì N H
T H Í N G H I Ê M V Â T L Ÿ D A I C Ü O N G • • • T â p l
NIIÀ XUÁT BÂN DAI HOC THAI NGUYÊN
NÄM 2016
- - 0 3 -7 7
MA SO: — —----------
BHTN-2016
4
Lòi nói dàu
MUC LUC
PHÀN I: LY THUYÉT SAI SÓ
PHÀN II: T H IÌC H À N H
Bài 1: Làm quen và sù dyng càc dung cu do dò dai Bài 2: Phép càn chinh xàc
Bài 3: Xàc dinh khòi lugng rièng cùa vàt ràn bang càn phàn ti eh và binh ti trt già tri, mot don vj và dô chinh xàc. Kÿ hiêu “m” cho ta biêt thù nguyên là dp dài, don vi do là mét, sô 5,2 dâc trung cho già tri cùa dai lugng do duoc và dp chinh xàc cùa phép do.
Phép do càc d^i luong Vât lÿ duoc chia thành hai loai: phép do tare tiêp và phép do giàn tiêp.
- Phép do truc tiêp dai luong cân do duoc so sành tare tiêp vói dai luong duoc chpn làm don v¡, kêt quà do duoc doc truc tiêp ngay trên dyng cu do.
Vi du: do chiêu dài bang thuóc mét, do cuòng dò dòng diên bang ampe kê, ..
- Phép do giàn tiêp dai luong cân do duoc xâc djnh thông qua càc dai luong do truc tiêp qua câc công thuc Vât lÿ
Vi du: Vân tôc cùa mot vât chuyên dông thäng dêu duoc xàc dinh
_ s
giàn tiêp thông qua công thuc v ~ ~ trong dô s là quâng duông vât di duoc co thè do tare tiêp bâng thuôc mét và t là thôi gian chuyên dông
cua vat dupe do true tiep bang dong ho bam giay hoac dong ho do thoi gian hi^n so.
1.1.2. Dan vf do lutmg
Ket qua cua mot phep do mot dai luong Vat ly duoc bieu dien boi mpt gia tri bang so kem theo don vi do luong tuong ung.
Vi du: Chieu dai cua canh ban la L - 1,22 m, cupng do dong dien trong mpt doan mach la 1= 0,5 A; ...
Ve nguyen tac ta co the chon dan vj cho tung dai lugng V at ly, nhung do cac dai lugng dugc lien h$ voi nhau bang cac cong thirc, cac djnh lu |t cho nen ta chi can chon don vj cho m pt so dai lupng co ban con don vi do cac dai lupng khac deu co the suy ra tu cac don vj da chpn 6 tren.
Nhung don vj da chon cho cac dai lupng co ban gpi la cac don vi co ban con cac don vj khac goi la don vj dan xuat. Tap hpp tat ca cac dan vi co ban va dan vi dan xuat thanh h£ don vj do luong
Hi£n nay, chung ta dung cac don vj do dupe quy dinh trpng bang don vi do luong hpp phap cua nuoc Vi?t nam dua tren co so cua h^ do luong quoc te SI (System International d ’Unites) bao gom:
- Cac dan vi ca ban .
+ Dp dai - met (m),
+ Khoi luong - kilogram (kg);
+ Thai gian - giay (s);
+ Nhi^t do - Kenvin (K);
+ Cuong dp dong di^n - Ampe (A),
+ Cuong do sang - cadela (Cd);
+ Lupng chat - kilomol (kmol);
+ Don vj phu goc khoi - steradian (Sr)
- Cac dan vi dan xuat van toe - m/s, luc - N, cuong do dien trucrng - V/m, ..
8
Co the noi, hau het don vj cua cac dai luong do gian tiep deu la don vi dan xuat
1.2. Sai so cua phep do cac dai luong Vat ly
1.2.1. Dinh nghla sai so
Khi do cac dai luong Vat ly, vi nhieu ly do khach quan va chu quan ta khong do duoc chinh xac tuyet doi gia tri cua dai luong Vat ly can do. Do sai lech giua gia tri thuc va gia tri do duoc cua dai luong can do goi la sai so.
A X = |X ; - x | ( 1)
Voi: Ax: sai so cua phep do;
xi: gia tri do duoc qua phep do;
x: gia tri thuc cua dai luong can do
1.2.2. Phan loai sai so
Dua tren cac nguyen nhan gay ra sai so ngudi ta chia sai so ra thanh hai loai co ban: sai so he thong va sai so ngau nhien.
1.2.2.1. Sai so he thong
Sai so he thong la sai so gay boi nhung yeu to tac dong nhu nhau len ket qua do, do Ion cua sai so nay khong doi trong cac lan do duoc tien hanh tren cung mQt lo^i dyng cu theo cung mot phuong phap.
Vi du 1 Dung mot qua can co sai so 0,1 g de can vat thi khoi luong cua vat can duoc bao gid cung tang hoac giam mot luong bang sai so do. Vi du 2: Can vat bang luc ke trong khong khi, trong luong cua vat bao gio cung giam di m pt luong bang trong luong cua khoi khong khi bi vat chiem cho (theo dinh luat Archimedes).
Khi tien hanh thi nghiem can co gang loai tru hoac giam toi mire toi da sai so he thong vi vay can phai biet cac loai sai so he thong va cach khii chung. Thuong chia sai so he thong thanh ba nhom:
- Nhom 1: Sai so he thong biet ro nguyen nhan nhung khong bichinh xac gia trj
9
Sai sô mäc phài loai này là do dô chính xàc cûa môi loai dung cu chi dat mot già trj nào dó. Dòi vói môi loai dung cu ta chi bièt già tri lón nhàt cùa sai sô hç thông có thè màc phài, thuòng duoc ghi ngay trèn dung cu do và thuòng duoc goi là do chinh xàc cùa dung cu Loai sai sô này con duoc goi là sai sô dung cu và thuòng duoc ghi ngay trèn dung cu do.
Vi du: Trên thuóc do nhiêt bièu ghi 0,05°, trèn thuóc do chièu dài ghi 0,001 m nghìa là dò chinh xàc cüa nhiêt biêu là 0,05° cùa thuóc là 0,001 m
Khòng thè khù loai sai sô này, chi có thè khàc phuc bàng càch thay dung cu có dò chinh xàc cao hon hoác thay dôi thang do trên dung cu (dôi vói dung cy do diên).
- N hóm 2: Sai sô hê thông biêt chinh xàc nguyên nhàn và dò lòn
Sai sò thuòc nhóm này thông thuòng do su sai lêch ban dâu cùa dung cu do. Chàng han khi chua có dóng diên chay qua, kim cùa Ampe kê khòng chi sò 0 mà dà chi 0,1 A. Càc kêt quà doc trên Ampe kè này dèu phài hièu chinh (trù) mòt luong là 0,1 A.
N hu vày, sai sô hê thông thuóc nhóm này có thè khù duoc bang càch hièu chinh (công hoàc trù) vào kêt quà do mòt luong dùng bang dò lêch ban dàu cùa dung cu
- N hóm 3: Sai sô hê thông do tính chàt vàt do.
Vi du Khi do khôi luong riêng mot chât ran duoc xàc dinh bòi công thùc p = y7 (vói m và V là khôi luong và thê tich cùa chât dô), nêu
bên trong vât có mot khoàng trông nào dô dân dên thè tích V do duoc lón hon thè tich thuc cùa vât thi khôi luong riêng xàc djnh duoc chäc chàn nhô hon khôi luong riêng thuc cùa vât.
Lo^i sai sô hê thông này không thây rô bân chât và dò lón. Nguòi ta khàc phuc loai sai sô này bàng càch do trên nhiêu mâu vât khàc nhau, lây già tri trung binh và loai mâu có sai sô lón.
N hu vây, chi có sai sô hê thông nhóm thù nhât là không khù duoc hoàn toàn. Vi thè sai sô hê thông mäc phài trong phép do it nhât cüng
10
phài bàng sai sô hê thông loai này, nghla là sai sô hê thông nhô nhât cüng phài bang dô chinh xâc (sai sô) cüa dung eu Dô chinh xâc cua dung cil thông thuông dupe xâc dinh bàng giâ tri nho nhât mà dung eu dô cô thê do duoc
Ngoài ra, su xuât hiên sai sô hê thông côn do phuong phâp tiên hành thi nghiêm duoc lira chon chua tôi uu (công thùc dê tinh dai luong cân do chi là công thüc gân dung,. . .).
1.2.2.2. Sai sô ngâu nhiên
Sai sô ngâu nhiên gây bôi nhüng nguyên nhân chù quan và khâch quan rât khâc nhau, tâc dông mot câch ngâu nhiên lên kêt quà do Sai sô ngâu nhiên cô dô lôn khâc nhau trong câc lân do. Nôi câch khâc nô làm cho kêt quà do khi thi lôn hon, khi thi nhô hon giâ tri thirc cûa dai luong cân do.
Vi du: Dùng dông hô bâm giây dê do nhiêu lân chu kÿ cüa con lac don hoàc con làc Vât lÿ. Do bâm, ngât dông hô không dûng lue, do giô ânh huông tôi su dao dông cüa con lâc dân dên mot sô câc kêt quà do sè cô giâ tri lôn hon, mot sô kêt quà khâc lai cô giâ tri nhô hon chu kÿ dao dông thyc cüa con làc.
Vôi sai sô ngâu nhiên, khi câc dai luong cân xâc dinh cô sô lân do dû lôn thi chüng ta tuân theo quy luât thông kê cüa câc hiên tuong ngâu nhiên.
Vôi cüng mpt phuong phâp do, theo phân bô Gauss, sai sô ngâu nhiên cô câc tinh chât sau:
- N hüng sai sô ngâu nhiên bàng nhau vc dû lün và liai dâu eu *ùc suât xây ra nhu nhau.
- N hüng sai sô ngâu nhiên cô giâ trj tuyêt dôi càng lôn thi xâc suât xây ra càng nhô.
- Tri tuyçt dôi cüa sai sô ngâu nhiên không vuot quà mot giôi han xâc djnh
Ngoài hai loai sai sô co bàn nêu trên, côn mot loai sai sô nüa: Sai so loi lâm. Nguôn gôc cüa nô là do nguôi làm thi nghiêm không thân trong trong khi làm viêc. Nêu do nhiêu lân cô mot giâ tri không theo quy
luât, khác xa vói các già tri con lai ta cân loai trù hoäc tôt hon nên do thêm mòt vài lân nûa vi trong quà trinh do có thè dà màc sai sô loi lâm. Tóm lai: Khi làm thi nghiêm chimg ta cân biêt câch xâc âinh haï loai sai sô là sai sô ngâu nhiên cùa phép do va sai sô dung cu.
1.3. Xû' lÿ so liçu trong phép do truc tiêp
1.3.1. Sai so ngâu nhiên (AA„)
Già sù dai luong cân do là F có già tri thuc là A. Khi tiên hành do dai luong này n lân trong cùng mot diêu kiên, vói cùng mot phuong phâp ta thu duoc càc già tri A/, A 2, /l„khàc vói già tri A, nghîa là môi lân do dêu có sai sô. Loai sai sô này tuân theo quy luât thông kê dôi vói hiên tuong ngâu nhiên: nêu ta do nhiêu lân (n là sô Ion) thi câc già tri Aj, A2.
A„ duoc phân bô dêu dàn vê cà hai phia lân cân già tri thuc cùa A. Khi
dó già tri trung binh so hoc (go¡ tat là già tri trung binh) kÿ hiêu là A së gân dùng vói già tri thyc A. Già tri trung binh xâc djnh theo còng thùc:
7 _ A\ + A 2 + A3 + --- + An __ 1 «
n n ,=1
Sai sô ngâu nhiên duoc tinh theo câc buóc sau.
- Tinh sai sô tuyêt dói cùa dai luong cân do trong môi lân do (AA¡)=|.4j - A sai sô tuyêt dói cùa lân do thù nhât
A^n = ~ ^ sa' sô tuyêt dôi cùa lân do thù n
- Tinh sai sô tuyêt dôi trung binh AA
AA. + A/L, + A/L + ... + AA„ 1 n
AA = — 2 ------ 2 -------- 1. = _ £ Aa
n n i= 1 (3)
Sai sô tuyêt dôi trung binh chinh là sai sô ngâu nhiên cùa phép do. 1.3.2. Sai so dung cu (X ijJ
Sai sô hê thông nhô nhât bang dò chinh xàc (hay sai sô) cùa dung cu Dò chinh xâc cùa dung cu là già tri nhô nhât cùa dai luong cân do mà dung cu dó có thè do duoc
12
- Thòng thuóng dò chinh xàc cùa mòi dung cu do duoc ghi ngay trèn dung cu
Vi du 1 T huóc kep có dò chinh xàc là 0,1 mm (duoc ghi ò trèn th u ó c) thi chi có thè dùng thuóc dó do duoc kich thuóc cùa càc vàt > 0,1 mm
Vi du 2: Càn phàn ti eh có dò chinh xàc là 0,001 g (1 mg) thi chi có thè dùng càn dó xàc duoc khòi luong cùa càc vàt > 1 mg.
- Truòng hop dung cy khòng ghi rò dò chinh xàc, sai sò dung cu duoc lày bang già tri mòt dò chia nhò nhàt cùa dung cu N hung nèu dò chia nhò nhàt cùa dung cy nào dó có kich thuóc lón hon nhièu so vói khà nàng phàn giài cùa màt nguói làm thi nghièm thi có thè lày sai sò dung cu bang 1/2 dò chia nhò nhàt cùa dung cy dó.
Vi d u: N hièt kè có dò chia là 1° C mà khoàng càch giùa 2 vach lièn tièp khà lón (hon 1 mm) sai sò dung cu cùa nhièt kè dó se duoc lày là 0,5° C.
- Dòi vói càc dòng hò do dièn (ampe kè, vòn kè . ), sai sò hè thòng duoc xàc dmh dya trèn cap chinh xàc cùa dung cu và duoc ghi rò trèn dòng hò cùa dyng cy. Càp chinh xàc cùa dung cu khàc vói dò chinh xàc cùa dung cy. Càp chinh xàc cùa dyng cy bièu thi sai sò tuong dòi, duoc tinh ra phàn tram cùa già tri cyc dai Amax mà thang dó do duoc.
Trong truòng hop này sai sò cùa dung cu duoc tinh tlieo còng thirc: M Hr=5.A max (4)
Vi du M òt miliampe kè có càp chinh xàc ó = 1 và thang do sù dung có già tri cyc dai lmax = 300 mA, thi sai sò tuyèt dòi cùa bàt ky già tri nào mà nó do duoc trèn thang này cùng có già tri bang:
M , = 1 %,300 = 0,01.300 = 3 mA
ac
Nèu thang do có 100 vach chia thi dò chia nhò nhàt trèn thang do cùa miliampe kè có già tri bang 3 mA. Trong truòng hop này sai sò tinh theo càp chinh xàc bang sai sò dung cu lày theo già tri dò chia nhò nhàt. Nèu thang do có 150 vach chia thi dò chia nhò nhàt trèn thang do có già
13
tri bang 2 mA. Khi dó khöng dupe phép läy sai so dung cu bäng mót do chia nhó nhát trén thang do cúa miliampe ké (2 mA) má phäi lay sai sö dung cu bäng 3 mA.
- Sai sö dung cu cúa các thiét bi do hién so duoc xác dinh bängtöng cúa sai so duoc tinh theo cäp chính xác vá tuy thuöc váo thang do nhu döi vói döng hö do dien (cöng thúc (4)) cong vói nguyén n län möt don vj cúa chü so có cáp nhó nhát hién trén mán hinh
Vi du M ót von ké hién so có cáp chính xác ó = 1, dúng thang do có giá tri cue d^i Umax = 10 V vá n = 1 Giá tri hiéu dién thé hién trén man hinh lá 5,7 V nén mót don vi cúa chü so cuói cúng (so 7) tuong úng vói 0,1 V. Sai so dung cu bäng:
\ U dc= 1%. 10 + 0,1 = 0,2 V
1.3.3. Sai so tuy^t doi cüa phép do (\A )
Sai so tuyét doi cúa phép do truc tiép AA duoc xác dinh bäng töng cúa sai só tuyét doi trung binh cúa các lán do ¿A4 vá sai so dung cu AAjc
AA = AA + AA^ (don vj)
(5)
1.3.4. Sai so tuong doi cúa phép do (sai só %)
Sai só tuong döi (sai só ti döi) cúa phép do duoc djnh nghTa bäng ti só giüa sai só tuyét doi AA vói giá tri trung binh A :
¿ = ^ (%)
A (6)
Sai só tuong döi cho phép dánh giá do chính xác cúa phép do. Trong thí nghiém, sai só tuong doi 5 cáng nhó phép do cáng chính xác.
1.3.5. Viét các két quá cúa phép do
Két quá cúa phép do duoc viét duói dang:
A = ( A + A/4 ) (don vi) ^
14
Công thúc (7) dupe hiêu là già tri cùa dai lirgng cân do (A) së näm trong khoàng:
A - M < A < A + M
1.3.6. Nguyên täc làm iron sô
1.3.6.1. Bâc cùa môl sô
Trong hê thâp phân, mot sô A bât kÿ cô thê viêt duôi dang: A = a. l(f' (trong dò 1 < a <10, n là sô nguyên duong, âm hoâc bâng 0). Ta nói A cô bâc n và dà duoc viêt duôi dang chuân hoâ
Vi du sô 1250 = 1,25.103 cô bâc 3, sô 9,21 = 9,2110° cô bâc 0, ... 1.3.6.2. Nhùng nguyên lac làm trou sô
Trong thuc hành, khi tinh sai sô tuyêt dôi cùa phép do hoâc giâ tri trung binh cùa câc kêt quà do chùng ta có thè nhân duoc nhùng con sô gôm nhiêu chu sô khi dô chùng ta phài làm trôn sô Viêc làm trôn sô phâi tuân theo câc nguyên täc và quy täc sau:
- Nguyên täc làm trôn sô:
+ Sai sô tuyêt dôi cùa phép do truc tiêp không thè chinh xàc hon sai sô cùa dung cu. Bòi vây, khi tinh sai sô ta chi giù lai nhùng chù sô cô bâc bäng hoâc lón hon bâc cùa sai sô dung cu và goi càc chù sô dô là càc chù sô cô nghïa. Câc chù so cô bâc nhô hon bâc cùa sai sô dung cu goi là càc chù sô không tin cây nên duoc bô di. Viçc bô nhùng chù sô không tin cây (nhùng chù sô o cuòi con sô) duoc goi là viêc làm trôn sô.
+ Già tri trung binh cùa dai luong cân do phai quy tron den chù sô cô nghïa cùng bâc vói sai sô tuyêt dôi cùa nô.
- Quy täc làm trôn sô:
+ Nêu chù sô bò di lón hon 5 (tù 6 dên 9) thi sau khi bò di ta phâi täng chù sô liên truóc nó lên 1 don vi. Vi du 1,26 làm trôn thành 1,3
+ Nêu chù sô bi bô di nhô hon 5 (tù 1 dên 4) thi bò di binh thuông không thêm bót gì cho chù sô liên truóc nò Vi du 1,24 làm trôn thành 1,2.
15
+ Nêu chü sô bi bô di là 5 thi nêu sô ngay truóc sô bò di là sô lé thi ta bò di sô 5 và công thêm 1 dan vi vào sô liên truóc nô, nêu sô ngay truóc sô 5 là so chân thi ta bô di mà không thay dôi gì chu sô liên truóc nó Nhu vây nêu chu so bô di là 5 thi chù sô giù lai cuòi cùng luôn là sô chân
Vi du: 1,75 sè viêt thành 1,8
1,65 sè viêt thành 1,6.
1.3.7. Vi du vê tinh sai so cùa phép do truc tiêp
Dùng thuôc kçp cô dô chinh xàc là 0,1 mm do 5 lân duông kinh ngoài D cùa mot ong hinh try kim loai, ta duoc càc kêt quà trong Bàng 1. Xàc djnh sai so và viêt két quà phép do duông kinh D.
Bàng 1
Lân do 1 2 3 4 5 D (mm) 21,5 21,4 21,4 21,6 21,5
- Già tri trung binh cùa duông kinh D tính theo công thùc (2):
- 21,5 + 21,4 + 21,4 + 21,6 + 21,5 „o
D = -------------------- --------------------- = 21,48mm » 21,5 mm - Sai sô tuyêt doi cùa tùng lân do (AD¡) tinh theo công thùc (1):
/ D i = D\ D = 21,5
to
II
O
/ D 2 = D2 D = |21,4 21,5| = 0 ,1 mm
/ d 3 = D3 D = |21,4 21, 5| = 0,1 mm,
/ D 4 = D4 D = 21,6 21, 5| = 0,1 mm
/ d 5 = D5 D = 21,5 21,5| = 0 mm
Sai sô tuyêt doi trung binh AD tinh theo công thùc (3):
/ ñ 7 D\ + / D 2 + / D 3 + / ° 4 + / ^ 5 0 + 0, 1+ 0, 1+ 0, 1+0 n ] . , / D - ---- !-------- ------- ------- ------- - = ------ ------------------ * 0,1 (mm) 5 5
16 i w'J.u 1
Sai sô tuyêt dôi cúa phép do xàc djnh theo công thùc (5): / D = / D . + / D = 0,1 + 0,1 = 0,2 (mm)
- Sai sô tuong dôi cùa phép do tinh theo công thùc (6):
S=0,2
21,5= 0,0093 - > £ = 0,009 = 0,9%
- Kêt quà cùa phép do: D = 21,5 ± 0 ,2 (mm)
Vây, già tri thyc cùa duông kinh D näm trong khoàng già tri: 21,3 mm < D < 21,7 mm
1.4. X ir lÿ so liçu trong phép do gián tiêp
Già su dai luong cân do gián tiêp y liên hê vói các dai luong do truc tiêp X|,X2,..., x„ theo hàm sô: Y = f (xi,x2, ,xn) (*)
Sai sô cùa phép do dai luong Y duoc tính bang các phirong pháp sau:
1.4.1. Phu An - 0,01 => — = ------= 0,0032 chua nho hon n 3,14
1/10 cùa 0,0086. Vày truò An - 0,001 = >---- = -------- = 0,00032 nho n 3,141
hon 0,0086 là 10 làn do dò có thè bó qua A n. Vày lày /r = 3 ,141 và 5 = 0,0086 = 0,86%.
21
Thê tich trung binh cùa hinh try là:
- 3,141 3 3 3 V = - -----.60,42.50,1 = 143522,3538 mm = 143,5 10 mm 4
Sai sô tuyçt dôi cùa hinh tru là:
AV = Ô.V = 0,0086.143,5.103 * l,2 .1 0 3 w /n3
Viêt kêt quà: V = V ± AF = (l4 3 ,5 ± 1, 2) 103m/«3
1.5. Biêu dien ket quà phép do bâng dô thi
1.5.1. M ue dtch và ÿ nghîa
Trong phép do câc dai luprig, dù do truc tiêp hay do giân tiêp thi dêu cô sai sô, do dô càch vè mot dô thi Vât lÿ theo kêt quà do duoc bâng thuc nghiêm khâc voi câch vè mot dô thi toân hoc. Phuong phâp biêu diên kêt quà câc phép do bâng dô thi duoc ùng dung rông rài trong thi nghiçm Vât lÿ. Phuong phâp này cho phép:
- Thé hiên mot câch tryc quan su phy thuge hàm sô cùa mot dai lugng Vât lÿ này vào mpt d ( * ,)] = min
Ta se tim duoc các hê sô ao, ai, . , an, khi giài hê các phuong trinh - o
Khi àp dyng viêc tim P(x) nên chon bâc cùa da thúc tù thâp dên cao. H ôi quy tuyén tinh là mot truông hop riêng cüa phuong phàp binh phirang c\rc tiêu mà kêt quà là tim ra phuang trinh cùa duàng thâng (bàc cùa da thúc P(x) bang 1) sao cho duông thâng dó khóp nhât vói các diêm thuc nghiêm.
Già sú duông thâng phù hop vói các diêm thuc nghiêm cô dang: y - m x + b
Dô dóc m và häng sô b duoc tinh theo chuân binh phucrng eue tiêu nhu sau
26
A = -
I > N
L * 2-( I » (13) N
N
Dé dánh giá múc dó phú hop giüa các sö lieu thuc nghiém vói duöng höi quy tuyén tinh, ta düng hé sö tuong quan R
Sx
R = m
S y
vói ö x ,ö y lá sai phuong taing binh theo x vá y
S x =I * ! - Í S f i !
N
(14)
N - 1vá =W - l(15)
Lúe náy sai só cüa phép do có thé duoc tính báng:
<5 = 2(1 - R ) (16)
Hé so tuong qua R cáng lón thi múc do phú hop cáng cao, khi dó các diém thyc nghiém cáng ít bj phán tán ra khói duóng tháng
Vi dy R = 1 thi do chinh xác lá 100%, sai so lá 0%
R = 0,9 do chinh xác lá 80%, sai só 20%....
Vi du: Mót nhiél dién tro bán dán có giá tri dién tro R tuán theo
£t_
cáng thúc: R = R^e2117.
Vói: E g : Dó róng viing cám cua bán dán (eV)
k: Häng só Boltzmann k = 1,38.1023 —K
T: Nhiét dó (K).
27
Do dò ròng vùtig cam Eg la Ihn dime bàng sô liêu:
T(K) 360 370 380 390 400 R(Q) 309 233,6 178,5 139,0 109,4 Tinh Eg và sai so cùa nò?
Giäi:
Theo bài: R = Rfíe2kT => LnR = LnRi)-\-----— 2kT
y = LnR
b = LnR„
Dät m _ __g_ => = b + w.x
2 k
X - —
T
Lâp bàng sô liçu mói:
7 \K ) 360 370 380 390 400 R ( Q) 309 233,6 178,5 139,0 109,4 je = 1 / 7’ 2,78.1o"5 2,7. IO’3 2,63. IO'3 2,56. IO'3 2,5. IO'3 jv = /,« /? 5,73 5,45 5,18 4,93 4,695
£ ^ = 68,62.10*
£ j c = 1J,17.1U J; ^ ■ x'! = 34>74 lü "°
£> > = 25,99; = 135,70
Tatinhduoc: w = 3400 E = 2mk = 0 ,59 (eV)
Tinh sai sô:
Ö X
hê sô tuong quan: Æ = m — = 0,95897
¿ y
Sai sô ti dôi.
28
/ E
£ = — - = 2.(1 R) = 8% => / E = E 8% = 0,05(eV) = 0 ,5 9 ± 0 ,0 5 (eV)
29
CÂU H Ô I VÀ KIÉM TRA
1. N guôi ta phân loai sai sô dya trên co sò nào? Cô mây loai sai sô? Trinh bày các cách lo?i trù sai sô trong phép do m ot dai luong vât li bang thyc nghiçm?
2 . Tai sao trong thuc nghiçm, khi do mot già tri cùa mot dai luong Vât lÿ nào dô ta phài do nhiêu lân?
3. Nêu các quy tac xâc dinh sai sô cùa phép do gián tiêp mot dai luong Vât lÿ. Kêt quà tinh duoc viêt theo quy tàc nhu thê nào?
4 Dô thi Vât lÿ khàc dô thi toân hoc nhu thê nào? Khi vè dô thj Vât lÿ cô nhùng chù ÿ gì? Dô thi Vât lÿ cô tâc dyng gi trong thuc nghiçm và nghiên ciru Vât lÿ?
5. Tuyên tinh hoâ dô thi là gi? Tai sao phài tuyên tinh hoà dô thi? Làm thê nào dê tuyên tinh hoâ dô thi? Lây vi du minh hoa.
6 . Tim công thùc sai sô tuyêt dôi và sai sô tuong dôi cùa câc dai luong do giân tiêp sau:
V = y, ± Av -) o o o
at ,. — a s = v t h------voi t = t ±A t
° 2a = â ± Aa
m = m ± Am
b. E = mgh + ------ vói 30
V = V ± Av h — h ± Ah g - const
P H À N II
T H y ’C HÀNH
Bài 1. LÀM QUEN VÀ SU' DÇNG CÁC D^JNG CV DO DÒ DÀI 1.1. Mue dich thi nghiçm
- Làm quen và sù dyng mot so dyng cy do dò dài nhu thuóc kçp, panme, câu kê dè do kich thuóc cùa các vât rän.
- Hiêu duge nguyên tàc nâng cao dô chinh xâc cùa phép do dô dài. - Hiêu dupe eau tao cùa mot so dyng cy do dô dài cô câp chinh xâc cao.
- Xâc dinh thê tich cùa mot sô vât ràn cô hinh dang dôi xûng và xâc dinh bân kinh cong cùa chôm câu.
1.2. Dung cy thi nghiçm
1.2.1. Thành phàn thiêt bj
- Thuóc kçp 0 h- 150 mm, chinh xâc 0,02 mm; vông dông (khôi try rông); - Panme 0-H25mm, chinh xâc 0,01mm; viên bi thép (khôi câu);
- Câu kê (Spherometer) chinh xâc 0,01 mm; bân thùy tinh phàng dùng làm mât phàng chuân; mau v |t thùy tinh hinh chôm câu
1.2.2. Cau tçio và hogt dçng
a. Thuàc kçp
(Hinh 1.1)
Thuóc kçp là
dyng cy do dô dài
chinh xác hon thuóc
milimet. Dp chia
nhô nhât cùa nô cô
thè dat toi 0,1 mm,
0,05 mm; 0,02 mm.
* Câu tao cùa Hinh 1.1. Thuàc kçp
31
tnuóc kep gôm câc phân chinh duói dây:
- Mçt thuóc chinh dang chù T, thân thuóc dupe khàc câc dp chia cô gâ tri a = 1 mm.
- Mçt thuóc T nhô han ôm lây thân thuóc chinh T và cô thê trupt dpc theo thân thuóc chinh gçi là du xich. Du xich T dupe khâc thành N ich).
Suyra: k a ~ ^ = ~jÿ = ^ ^ ^
Dai lupng A chinh là dp chia nhô nhât (hay dp phân giài) cùa thuóc Içp, cho biét dp dài nhô nhât thuóc có thê do dupe chinh xâc.
Thuóc kep sù dung trong bài thuc hành có: gi&i han do 0 - 150 mm; /= 1, N = 50 nên A = 0,02 mm.
Dâu dp cùa thuóc chinh T gàn vói hàm kçp cô djnh cô hai dâu do Y2 Dâu do cùa du xich T gàn vói hàm kçp di dpng có hai dâu do 1 -2 . lai dâu do 1-1 dùng do kich thuóc ngoài cùa vât, hai dâu do 2-2 dùng O kich thuóc trong cùa vât. Khi hàm kçp di dpng 1 - 2 âp sât hàm kçp ci Jinh 1 - 2 thi v^ch sô 0 cùa du xich trùng vói v^ch sô 0 cùa thuóc ciinh : dó là vi tri sô 0 cùa thuóc kçp
* Cùcli du dQ dài bàng thuùc kçp
Muón do duong kinh ngoài D cùa chiêc vông V, ta kéo du xich tuçt trên thân thuóc chinh và kçp chiêc vông vào giùa hai dâu do 1-1’ ua hai hàm kçp rôi vàn nhç vit 3 dê giù cô dinh vi tri cùa du xich. Khi ó v^ch so 0 cùa du xich trugt sang phài, vugt qua v^ch thù m trên thuóc oirh T. Nhu vây ta xâc dinh duge phân nguyên cùa duóng kinh D là m rilimet; con phân lé cùa D duge xâc djnh bàng câch quan sât hai day ve h dôi diên trên du xich và trên thuóc chinh, nêu vach thù n trên du
xich trùng hoàc gân sát nhât vói mot vach trên thuóc chinh thi phiàn é cùa D có già tri bang n. A milimet Kèt quà là:
D = m + n.A (mm) (1.3
Vi du: theoHình 1.1 (trang31)tacó A = 0,1 mmvà m= 13,« = 7 Nén ta tính duoc D = 13,7 mm.
Còng thùc (1.2) cüng áp dyng dè xàc dinh dò dài cùa mç>t vàt d> bàng thuóc kçp, vói sai sô dyng cy lày bang già tri dò chia nhò nhât A.
b. Patirne (Hình 1.2)
Panme là dung cu do dò dài có giói han do 0 +25 mm, dò chita uhi nhât 0,01mm.
1 V 2 T
* Câu tao cùa panme gôm càc bp phàn chinh duói dày: Mòt thuóc hinh chu U, mpt dàu gàn chàt vói dàu tya co dinh 1, dàu con 1; duoc làp mpt thàn thuóc chinh T có dang ông try
Dpc theo duòng sinh bèn ngoài thàn thuóc chinh nguói ta vach me duóng chuàn ngang, ó hai bèn duòng chuàn này có khàc hai day vac chia dp nàm so le nhau 0,50 mm. Dày vach phia trên duòng chuàn m vói càc so do 0, 1 ,2 ,... 25 mm con dày vach phia duói duòng chuàn in vói càc so do 0,5; 1,5; 2,5;. .. 24,5 mm. Phàn bèn trong òng tru trònoù thàn thuóc chinh dupc ren chinh xàc vói buóc ren 0,50 mm.
3
M qî dâu do di dông 2 là mot truc ren có cùng buôc ren 0,50 mm, ö dâu bên phài cùa nó có gän mot ong thuóc tròn T có núm quay 3. Doc theo chu vi mép bên trài óng thuóc tròn, nguòi ta khäc 50 dò chia, mòi dò chia úng vói so 0,01 mm.
Vói cáu tao nhu trên, khi thuóc tròn quay duoc m ot vóng (úng vói 50 dò chia trên thuóc tròn) thì dâu do 2 gän chät vói nó tièn hoäc lui mot buóc ren bäng 0,50 mm. Nhu vây khi thuóc tròn quay duoc mot dò chia so vói duòng chuàn ngang thì dâu do dich chuyên mot doan bäng:
/ = ^ = 0,01 mm (1.3)
50
Dai luong này chinh là dp chia nhò nhát (dòphän giài) cùa thuóc panme. Dò chinh xàc cùa buóc ren quyèt dinh dò chính xàc cùa panme.
Dê bâo vç cáu trúc ren, trành bi lue vàn manh làm hòng, nguòi ta khòng gän cúng núm quay 3 vào truc ren mà thòng qua mot co câu li hop kiêu ma sât trugt. Khi vân núm quay 3 dê dich chuyên dâu do 2 dên tiêp xùc vói dâu tua 1 nêu nghe thây tiéng “lâch tàch” thì ngúng lai. Tai vi tri này, so
0 cùa thuóc tròn näm trùng duòng chuàn ngang và mép thuóc tròn näm sât vói vjch so 0 cùa thuóc chinh: dò là vi tri so 0 cùa thuóc panme.
Chù ÿ: Truóc khi do kich thuóc cùa mot vât bäng panme cân kiêm tra vi tri so 0 cùa panme. Dùng khân mêm lau sach hai mât chuân cùa dâu tua 1 và dâu do 2. Vän núm quay 3 dê mât chuân cùa dâu do 2 tiên sât mât chuân cùa dâu tua 1 cho dên khi nghe thây tiêng “lâch tàch” thì ngùng lÿi Quan sât vi tri so 0 cùa thuóc tròn de hiçu chinh (neu mep thuóc tròn näm sât vach so 0 trên thuóc chinh và vach “0” cùa thuóc tròn näm duói duòng chuân n v^ch thì kèt quà do phài trù di 0,01.« (mm) và nguoc lçù). Chi khi thât cân thiêt mói yêu câu giâo viên huóng dân chinh lai vi tri so 0 dé trânh làm hòng panme.
* Càch do dç dài häng panm e
M uón do duòng kinh D cùa viên bi ta dät viên bi àp sàt dâu tua cô dinh 1 rôi vân nhç nùm quay 3 dê dâu do di dông 2 tiên dên tiêp xûc vói viên bi chq dên khi nghe thây tiêng “lâch tâch” thì ngùng lai. Xoay nhe cân gat 4 dê hàm cô djnh dâu do di dông 2
34
So do duong kinh D cua bi tliep tren thuoc panme tinh theo milimet (mm) duoc xac dinh theo vi tri cua mep thuoc tron nhu sau:
- Neu mep thuoc tron nam sat ben phai vach chia thir m (so voi vach so 0) cua thuoc chinh 6 phia tren duong chuan ngang va duong chuan nay nam sat vach thir n cua thuoc tron thi:
D = /w + 0 , 01.« (1.4a)
- Neu mep thuoc tron nam sat ben phai vach chia chia thir m (so voi vach so 0) cua thuoc chinh d phia duoi duong chuan ngang va duong chuan nay nam sat vach thir n cua thuoc tron thi:
D - m + 0,5 + 0, 01.n (1.4b)
Vi dy: Theo hinh 1.2 (trang 33) ta co A = 0,01 mm, tren thuoc doc duoc m — 5 (phia tren duong chuan ngang) va n = 8,
nen theo (1.4b) ta co: D c. Cau ke (Hinh 1.3)
Cau ke la dyng cy
do ban kinh cong R cua m£t cau
* Cau tao
- M ot m jt de tron
nho D phang ngang co ba chan thang dirng giong nhau. Cac dau nhon Ai, A2, A3 cua ba chan nay nam t^i ba dinh cua tam giac deu A 1A2A3 tren ciing mot mat phang ngang.
= 5,08 mm
Hinh 1.3. Cau ke
- M ot dong ho m icrom et co gioi han do 0 + 1 0 mm voi do chia nho nhat 0,01 mm. Dau do M cua dong ho nay duoc cam doc theo true thang dirng Oz cua mat de tron D Vi tri cua dau do M tren true Oz duoc xac dinh boi hai kim chi thi quay tron tren mat hai thang do cua dong ho:
35
Z = m + 0 , 01/7 (1.5)
Trong do m là sô nguyên lân cùa milimet (mm) chi bòi kirn ngàn và n là so nguyên lân cúa phân trâm milimet (0,01 mm) chi bòi kim dài. * Cách do bán kính cong bang câu kê:
Khi dât câc dâu nhon Ai, A2, A3 cùa câu kê näm trên mât bàn thùy tinh phàng P (dùng làm mât phâng chuân) thi dâu do M nâm tai tâm I cùa tam giâc dêu Ai A2 A3 trên mât phâng chuân và câc kim cùa dông hô micromet chi vi tri ban dâu Zo (vi tri này không nhât thiêt phài trùng vói'
sô không trên mât dông hô). Dât tiêp câc dâu nhpn Ai, A2, A3 cùa câu kê nâm trên chôm câu thùy tinh Khi dô dâu do M duoc dây lên cao trùng vói dinh S cùa chôm câu (hinh 1.3), kim dông hô microm et chi vi tri Z cùa dâu do nâm t^i dinh S. Nhu vây, chiêu cao cùa chôm câu giói han bòi mât phàng Ai A2 A3tinh bàng:
h = SI - Z - Z 0 (1.6)
hay h = (/w + 0, 01.«)-(/w0 + 0,01.«o)
Vi du: Neu m = 4, « = 35, m0 =2, «o = 21,
thi h= 4,35-2,21= 2,14mm.
Trong thi nghiçm này, ta dùng lo^i câu kê có giói han do O h- 10 mm, dô chia nhô nhât 0,01 mm và bàn kinh ngoai tiêp tam giâc Ai A2 A3 là r = 19,40 ± 0,02 (mm).
1.3. Co- sô- lÿ thuyét
1.3.1. Do kich thir&c và xàc dinh thê tich cùa câc vât ràn có hinh dang doi Yirng häng Ih ¡rác kçp vn panm e
Hinh 1.4
36
Thè tich khôi try rông (Hình 1 4a) có duóng kinh ngoài D, duòng kinh trong d và chièu cao h diroc tinh theo còng thùc:
(1.7)
Thè tich khôi câu (Hinh 14b) có
duòng kinh D duoc tinh theo còng
thùc:
V = - tt.D 3
6( 1.8)
1.3.2. Do bán kinh cong cüa chòm
câu bang câu ké
Xét mât câu tâm O, bán kinh R
(Hình 1.5).
Gqí h = SI là chièu cao cua chòm
câu dinh tai S, dáy là duòng tròn tâm I
nàm vuòng góc vói SI và có bán kinh r = AI. Àp dung dinh ly Pitago cho tam giàc vuòng OAI, ta có:
R 2= r2 + (R - h f
r 2 + h2
suy ra : R2 h(1.9)
1.4. 1 rình tu thi nghiem
1.4.1. Do kich thir&c và xàc dinh thè tich cita khôi tru rông
- Kiém tra v¡ tri so 0 cùa thuóc kçp. Dùng thuóc kep do làn luot duòng kinh ngoài D, duòng kinh trong d và chièu cao h cùa chièc vòng dòng (thuc hièn 5 làn dói vói mòi phép do). Ghi già tri cùa D, d, h trong mòi làn do vào Bàng 1.1
- Dua vào kèt quà cùa càc phép do D, d, h dè xàc dinh thè tich V cùa vòng dòng theo còng thùc (1.7)
37
1.4.2. i)o kích thir&c va xác dinh thè tich cúa khôi câu
- Kiêm tra vi tri so 0 cúa panme. Dùng thuóc panme do duóng kính D cúa viên bi thép nhó (thuc hién phép do 5 lán tai các vi tri khác nhau cúa viên bi). Ghi già tri cúa D trong môi lán do váo Báng 1.2.
- Dya vào két quà phép do duóng kính D nêu trén, xác dinh thè tích V cúa viên bi thép theo cóng thúc (1.8).
1.4.3. Xác dinh bán kính cong cúa chôm câu
- Dùng câu kê thuc hiçn phép do Z0, Z tai 5 vi tri khác nhau cùa mât phâng chuân và chôm câu). Ghi kêt quà vào Bàng 1.3.
- D ya vào kêt quà phép do h, xác dinh bán kính cong cùa chôm câu theo công thùc (1.9).
1.5. Câu hôi kiêm tra
1. Trong phép do kích thuóc hinh try rông, kích thuóc khôi câu và chiêu cao chôm câu ta gàp phâi nhùng loai sai sô nào? Câch khâc phuc?
2. Xây dyng công thùc tinh sai sô ti dôi cùa phép do thê tich khôi câu, khôi try rông, bân kính cong cùa chôm câu.
3. Cô thé dùng câu kê dê do bân kính cong cùa mât câu lôm không? Câch thuc hiçn phép do này nhu thê nào?
38
HUONG DÄN VIET BAO CAO THI NGHIEM
LÄM QUEN VA SÜ* DUNG CAC DUNG CU DO DO DAI
Ho vä te n ........................................................................................................ I.dp hoc phän.................................................................................................. I. Muc dich, yeu cau thi nghiem
II. Ket quä thi nghiem
A. Bang so lieu
Bang 1.1. Do kich thut'rc cüa chiec vbng dong
Dp chia nhö nhät cüa thuöc kep : .........................(mm)
Län doD (mm)
1
2
3
4
5
Trung
binh
AD, (mm)
d
(mm)
Ad,
(mm)
h
(mm)
A h, (mm)
Bang 1.2. Do kich thrn'rc cüa hi thep
Dp chia nhö nhät cüa thuöc panme : .........................(mm) Län do 1 2 3 4 5 Trung binh D (mm)
ADi
(mm)
39
Bäng 1.3. Do chiêu cao chöm câu
--------------------------------------T-----; 1 ---- Dò chinh xác cùa câu kê : .............................................(mm)
Bán kính duóng trón ngoai tiép tam giác A 1A2A3 : r (mm) Lán do 1 2 3 4 5 Trung binh Z0 (mm)
Z (mm)
- c
II
N
I
A h,
(mm)
B. Kêt quä thi nghiêm
1. Do kích thuóc và xác djnh thè tích cúa vién bi thép a. Tính sai sô tuyêt âôi phép do D
AD = (AD)Jc + AD =. (mm)
b. Xác dinh thè tích V
np< , • i .. , 1. _ AV A71 ^A D - Tinh sai so ti aoi: 5 = - = - = -+ 3 ^ - = .. (%) V ti D
- Tinh già tri trung binh: V = —7iD = (mm1) 6
- Tinh sai sô tuyçt dôi: A V = Ö V — ...{nini) - Viêt kêt quà phép do: V = V ±AV —...(min3) 2. Do kich thuóc và xác djnh thè tích cua chiec vòng dòng a. Tinh sai sô tuyèt âôi và viêt kêt quà càc phép do D, d, h
AD = (AD)dc+AD = ....A d = (A d)dc+ A d = ....
> )
Ah = (Ah)dc+ Ah = ...
b. Xác dinh thè tích V
40
T . . • x ., **. c AF An _ D.AD + d.Ad Ah Tinh sai so ti doi: 5 = = ----- + 2 ------------- -— + ^ = ...(%) V rt D - d h
- Tinh gia tri trung binh : V = —^D —d j h = ...(m m 3)
- Tinh sai so tuyet doi: AV~5V = ...(n u n ) - Viet ket qua phep do: V = V ± AV = ...(m m 3)
3. Xac djnh ban kinh cong R ciia chom cau loi
- Tinh sai so ti doi:
AR Ah 2(r.Ar + hA h)
S = ^ r = - r + -2 —2 = -(% ) R h r + h
- 2 - 2
— r + h
- Tinh gia tri trung binh: R = =— = ...(nun)
2 h
- Tinh sai so tuyet doi: AR — S.R = ...(n im ) - Viet ket qua phep do: R = R± AR = ...(m m ) III. Tra loi cau hoi kiem tra
41
Bài 2. PHÉP CÀN CHÌNH XÀC
2.1. Muc dich thi nghiéni
- Bièt sù dyng càn phàn ti eh xàc dinh khòi luong cüa vàt, vói dò chinh xàc cao bang phuang phàp càn thuòng và phuang phàp càn Medeleev.
- Xàc dinh khói luong cùa bòng hoa kim loai bang phuang phàp càn thuòng và phuang phàp càn Medeleev.
2.2. Dung cu
2.2.1. Cau tao cüa càn phàn tich
Càn phàn tich dùng trong thi nghièm này có giòi han do 0+200g vói dò chinh xàc 10'3g (Hình 2.1).
Cau t^o cùa càn gòm
dòn càn O 1O2 bàng hop
kim cùng và nhe, trèn dò có
khàc 10 dp chia bàng nhau
vói vach sò 0 ó chinh giùa
và hai phia cùa nò có ghi
càc v^ch tù 1 dèn 10.
Thàng phia duói v^ch so 0
này có mpt con dao O hình
läng tryi häng chia
Khôi lurrug cân thiêt dât lên mot bën dîa cân dê kim lêch khôi vi tri cân bâng 1 dô chia goi là giâ tri mot dô chia, kÿ hiêu là y. Goi M là khôi luong dât lên 1 dîa cân (dîa bên kia không cô vât nào), An là vi tri cân bâng Cüa kim, ao là sô không thuc, thi:
M
y - : (mg/dô chia) (2.2)
Vi cân phân tich rât nhay, chi cân dât 1 mg lên 1 dîa cân, kim dâ lêch di khoàng 1 vach, vi vây m uôn cô M không thê dùng câc quâ cân khôi luong lôn (hon 10 mg)
dât lên câc dîa cân (kim E sè lêch khôi bàng G) mà phài sir dyng con ma dât lên câc vj tri 2, 3, 4... ta sè cô khôi luong tuong irng 2 mg, 3 mg, 4 mg ... Kim E sè cân bàng tai vi tri An moi, xâc dinh An tuong tu nhu xâc djnh ao.
c. Bu&c 3: PhuoTtg phdp cân thuàng
Hinh 2.2
Trong phép cân thuông, khi dàt vât cân cân (bông hoa kim loai) lên dîa cân bên trâi, câc quâ cân cô khôi luong mi lên dîa cân bên phài. Nêu kim E cân bâng à Qy thi khôi lurp'ng vât bâng khôi luong câc quâ cân Song thyc tê, viêc thêm bôt câc quâ cân dê kim E vê dûng ao là mât thôi gian và rât khô khàn.
Ta goi vi tri cân bàng môi là am. Nêu am ô bên phài ao (Hinh 2.2a) nghïa là dôn cân lçch vê phia vât thi tir dinh nghîa giâ trj mot dô chia, ta suy ra khôi luong cüa vât lôn hon khôi luong mi cüa câc quâ cân là y. |am_a0| và khôi luong cüa vât sè là:
m = ml +y\am_a0\
45
Neu vi tri can bang am 6 ben trai ao ( Hinh 2.2b) ta co:
m = ml - y \ a m_a0\
Vay phuong phap can thuong, khoi luong m lien h voi khoi luong mi cac qua can ben dTa ben kia theo cong thuc:
m = ml ± y \ a m_a0\ (2.3)
(L Bu&c 4: Hi^u chinh lire dtiy A csim et
Phep can vat dupe thuc hi$n trong moi truong khong khi. Vi the cac qua can, vijit can, deu chiu luc day Acsimet cua khong khi, cong thuc (2.3) thu dupe khi khong ke den luc day nay. Vi vay khoi luong vat tinh theo (2.3) chi la bieu kien. M uon co khoi luong thuc cua vat ta can hieu chinh luc day Acsimet cua khong khi.
Goi m0 la khoi luong thuc cua vat duoc can trong chan khong. V, D la the tich va khoi luong rieng cua vat can can,
v, p la the tich va khoi luong rieng cua cac qua can;
e la khoi luong rieng cua khong khi o dieu ki£n lam thi nghi^m, g la gia toe trong truong.
Tac dung len v jt 6 dTa trai co trong luc cua vat (co gia tri m0g) huong xuong, luc day Acsim et (co gia tri Veg) huong len:
C' TJ m 0 / I e \ Fi = mog - Veg = mo g - ~ eg = mo (! - — )
Tuong tu, luc tac dung len cac qua can:
171 C
Fi = m xg ~ Veg = - ^ e g = m l( l - — )
(klioi luyng mi dot Ucn cac qua can cliinli la kli6i luong Uiuc cua chung). Khi kirn E can bang o vi tri ao nhu tren da biet, co the coi hai nira
» c c
don can bang nhau, nen: Fj= F 2 hay — = —
(1 - - )
Suy ra: m0 = mx------—
46
e &
Vi — va — nho nen:
D p
,1 e N / 1 K m0 * ^ ( 1 ---- )(1 + — ) » /n , +/w1(— --------)e
p D D p
Khi kim can bang d ao. Theo (2.3) m = /w/. Vay khoi luong thuc cua vat lien h£ voi khoi lupng bieu kien theo cong thuc:
w 0 = w + m (— ----- )e (2.4)
D p
So hang thu 2 trong ve phai (2 4) xuat hi$n do su hieu chinh lye day Acsimet cua khong khi. Neu D ~ p , vi^c hieu chinh nay tro nen khong can thiet va m0 * m.
2.3.2. Phuongphdp can Mendeleev (phuong phap trong tai khong doi)
Phuong phap can nay gom 2 lan can. Trong tai cua can trong 2 lan deu nhu nhau vi the goi la phuong phap trpng tai khong doi
Lan can th u nhat: Dat len dla trai mot qua can khoi lugng M (uoc luong Ion hon khoi luong cua vat chut it) goi la bi (trong bai ta su dung mieng nhom hinh chu nhat), dat len dla phai cac qua can nho co khoi luong tong cong mi sao cho kim can bang tai vi tri am nao do trong bang G. Goi h , I2 la canh tay don ben trai va ben phai cua can. Khi can bang ta co (cong thuc mo men luc):
M gl, = mtg l2 hay M lt = m j2 (2 5)
Lan can th u hai: Giu nguyen bi, dat vat (van la vat trong phuong phap can thudng) va cac qua can co tong khoi luong m2 len dTa phai sao cho kim E lai can bang 6 vi tri am. Luc nay dieu kien can bang la:
Mg\ =(m2+ m)gl2
Trong do m la khoi luong cua vat, ta suy ra:
Mll=(m2+ m)l2 (2.6)
47
So sành (2.5) và (2.6) ta có.
m = m x- m 2 (2.7)
Phuong phàp này giup ta càn nhanh chóng và chinh xàc, màc dù hai nùa dòn càn khòng bang nhau.
2.4. Trình tu’ thi nghièm
2.4.1. Kiém tra su càn bàng cùa càn (doc ky nhùng qui dinh khi càn) 2.4.2. Càn vài bàng phuong phàp càn thuòng
- Xàc djnh "sò khòng thirc cùa càn" (3 làn). Ghi kèt quà vào Bàng 2.1.
- Xàc dinh già tri mpt dò chia (3 làn). Ghi kèt quà vào Bàng 2.1 (chpn M = 2 mg, 3 mg, 4 mg)
- Càn vàt theo phuong phàp càn thuòng (3 làn). Ghi kèt quà vào Bàng 2.1.
2.4.3. Càn vgit bàng phuong phàp càn M endeleev
Càn vàt (bòng hoa kim loai) nhò 2 làn càn, trong tài khòng dòi. Bì là mièng nhòm hình chù nhàt. Vj tri a„, trong 2 làn càn nhu nhau. Muòn xàc dinh a™ khòng càn chò kim dùng hàn, chi càn kim dao dpng dèu vè hai phia cùa a™ là dupc.
Xàc dinh khoi lupng vàt càn càn 3 làn Ghi kèt quà vào bàng 2.2. 2.5. Càu hòi kiém tra
1. Càn phàn tich làm vièc dya trèn su vàn dyng phàn kièn thùc nào uong cu hyc? Trinh bay tom tàt npi dung phàn kién thuc do.
2. Vi sao trong phuong phàp càn này phài xàc dinh so "khòng" thuc và già tri mpt dò chia?
3. Trong hai phuong phàp càn sù dung trong bài phuong phàp nào càn nhanh và chinh xàc hon? Tai sao?
48
HU'ÔNG DÀN VIÉT BÀQ CAO THI NGHIÈM
P H É P CÂN CH ÎN H XÂC
Ho t ê n ................................................................................
Lôp hpc phân.....................................................................
I. Mue dich, yêu câu thi nghiêm
II. Ket quà thi nghiêm
A. Bàng sô lieu
Bâng 2.1. Phirumg phdp cân thuàng
- Dp chinh xâc cüa cân : ................("')
Lân do 1 2 3 Trung binh ao .....................( dô chia) A a 0i .....................( dô chia) An .................... ( dô chia) y ...............(mg/dô chia) mi (mg) A m u .............................(mg) .....................( dô chia)
A ami .....................( dô chia) 49
Bâng 2.2. Phutmg pháp cân Mendeleev
- Dq chính xác cùa cân: (mg)
Lân do mi (mg) m2(mg) m (mg) Am, (mg)
Trung
binh
B. Ket qua
1. Xác dinh khói luong cùa vât bang phuong pháp cân thucrng a. Già tri trung bình cùa phép do khôi luong vàt
m = m] ± y - a r
(Tùy theo vi tri a™ so vói ao mà lây dàu (+) hay (-) trong còng thùc trèn) b. Tinh sai so tuyçt dói phép do khôi luong vât (bòng hoa kim loai). Am » AWj + y ( A a m + Aùt0 ) = ........(m g )
Trong dó:
Am, = Am {+ A m lJc ; Aam= Aam + A a mdc ; Aa0= Aa0 + Aaodc c.Tinh sai sô tuong dói cùa phép do khôi lugng vât.
Am
m
d. V iêt kèt quà cùa phép do khôi luong vât:
m — m ± Ani = .. ..(mg)
2. Xác djnh khói luong cùa vât bang phuang pháp câM endeleev
a. Già tri trung binh cùa phép do khôi luong vât
m = ... (m g )
50
b. Sai sô tuyçt dôi cùa phép do
Am = Am + AmJc = ........... (mg)
c. Tinh sai so tuong dôi cùa phép do khôi luQng vât
Í . 4 S - . . . W
m
d. Viêt kêt quà cùa phép do khôi luong vât :
m - m ± Am - ...(m g)
IV. Trà loi câu hôi kiêm tra
51
Bài 3. XÁC DINH KHÓI L l/O N G RIÊNG CÜA VÀT RÁN BÀNG CÂN PHÂN TÍCH VÀ BÌNH TÎ TRQNG
3.1. Muc dich tiri nghiçm
- Biêt xác dinh khôi luçng riêng cùa vât ràn bang cân phân tich và binh ti trçng.
- Xác dinh khôi lugng riêng cùa các viên bi thép bàng cân phân tich và binh tÿ trçng.
3.2. G ioì thiêu dung cu thi nghiçm
3.2.1. Thành phân thiet bj
- Cân kÿ thuât có giói h^n do 0 h- 200 g vói dô chính xác 20. IO'3 g (Hinh 3.1).
- Binh ti trong dung tich 50 ml.
- Hpp quà cân gôm có: 1 quà 100 g, 1 quà 50 g, 2 quà 20 g, 1 quà 10 g, 1 quà 5 g, 2 quà 2 g, 1 quà lg, 1 quà 500 mg, 2 quà 200 mg, 1 quà 100 mg, 1 quà 50 mg, 2 quà 20 mg, 1 quà 10 mg, 1 cài kçp.
- Bi thép: 5 viên
3.2.2. Hu&ng dân sù dung
dung cu do
3.2.2.1 Cchi ky ihucit
a. Càu tao
Cân kÿ thuât thuông là
loai cân quang, có tryc hàm
cân, nhàm làm cho cân không
dao dông gây ma sàt vô ich
khi không cân thiêt. Khi sù
dung cân cân kiêm tra cân dà
ó vi tri näm „gang chua bäng Hlnh J r ^ k_ ^ 52
quá doi läp trên cân Trên dày cân hoàc quang cân có dành sô, khi kiêm tra cân läp dúng bên, tránh nhâm lân Dê diêu chinh cân thâng bang, ta chinh các ôc vit ó duôi dê cân sao cho "quà doi" nâm thâng góc. Các quá cân dät trong hôp có kep gap các quà cân
b. Các qui dinh can thuc hién
- Hiéu chinh vi tri phäng ngang cua cân bang cách, vän nhe vit Vi và V2 phia duói dê cân sao cho "quà doi" ò trên mât dê cân nâm thâng góc. Tránh làm dich chuyên cân khòi vi tri dà hiêu chinh.
- Không câm truc tiêp các quà cân bang tay. Phài dùng chiêc kep dê gàp các quà cân. Các quà cân lây ra khòi dTa phài dät ngay vào dûng vi tri cùa chùng trong hôp quà cân. Dê thuân tien hôp quà cân dät bên phài nguài cân.
- Môi khi cho thêm vào hoàc bò bót vât hay các quà cân ra khòi día cân, phài dät dòn cân à vi tri "ham" bàng cách van núm quay N vê tân cùng bên trái.
- Thêm các quà cân thich hop theo thú tu tù lón dên nhò (bót ra thi làm nguoc lai).
- Khi can xong, phài dät dòn cân ó vi tri “hàm” và dät các quà cân vào dúng vi tri cùa chùng trong hôp quà cân. Lây vât ra khòi dìa cân.
3.2.2.2. Bình li trong
Bình ti trong là mòt bình thuÿ tinh
có thè tich xàc dinh (50 mi), co nùt dày
bình dupc mài nhàm và có òng mao dàn
nâm dpc bên trong. Khi dò nuóc dày
bình và dây nùt vùa khit miçng, nuóc
trong bình dàng qua òng mao dàn tràn ra
ngoài. Nèu dùng giày tham nuóc ó dàu
trên cùa nùt cho tói khi m ùc nuóc trong
Óng tut xuóng tói ngang vach dau aa trên m n h J 2 Bmh t¡ trçn g
thân nùt (Hình 3.2), thì thè tich V cùa khòi nuóc càt hoàc khòi chât lòng chúa trong bình dúng bäng thè tich ghi trên thành bình.
53
3.3. Ctf so lÿ thuyét
3.3.1. Dinh nghîa
Khoi lugng riêng cùa mpt chât ràn nào dô là khôi lugng cüa mot don vi thé ti ch chât ràn dô.
m (31)
P ~ V
Trong dô p , m, V là khoi lugng riêng, khôi lugng và thê tich cùa vât. Vi thê tich V phy thuôc vào nhiçt dô và âp suât noi làm thi nghiçm nên khôi lugng riêng P cüng phu thuôc vào nhiçt dô và âp suât. 3.3.2. Phuong phàp xâc dinh khôi luçmg riêng cüa vât rân Tù công thüc (3.1), muôn xâc dinh khôi lugng riêng p ta cân xâc dinh khôi lugng m và thê tich V cùa vât (câc viên bi). Thê tich V cùa vât dugc do bang câch thà v |t vào binh tÿ trong chua dây nuôc. Thê tich nuôc trong binh trào ra chinh là thê tich cùa vât.
Néu biêt khoi lugng riêng cùa nuôc là d , dùng cân kÿ thuât xâc dinh dugc khoi lugng nuôc m cùa thê tich nuôc dô ta tinh dugc V : v = nr_ (3.2)
~ d
Nhu vây ta sê tinh dugc p khi xâc dinh dugc khôi lugng m cüa vât và khôi lugng m cüa nuôc trào ra.
Ta xâc dinh m và m' bang phép cân Mendeleev nhu sau: - Bât mot quà cân cô khôi lugng M làm bi ô dîa cân bên trâi. - Tien dîa cân bên phâi:
b)
Hînh 3.3. Bô tri câc vât trên dîa cân
54
+ Lan thir nhat: dat 1q nude day co khoi luong M v a cac qua can c6 khoi luang (Hinh 3 3a).
+ Lan thir 2: Dat lo nude day, vat can xac dinh khoi luong rieng la cac vien bi (co khoi luong m) va cac qua can co khoi luong m2 (Hinh 3.3b).
+ Lan thir 3: Tha vat can xac dinh khoi luong rieng vao binh ty trong, mot phan nude trong binh c6 khoi luong m trao ra ngoai. Day nut, lau kho xung quanh binh. Dat binh ty trong co nude day va vat d trong cung cac qua can m3 (Hinh 3.3c).
Tir ba phep can tren, de dang suy ra:
- Vat ran the tich V co khoi luong bieu kien:
m = rr\ - m 2 (3 J )
- Khoi nude bi trao ra khoi binh co the tich bang the tich V ciia vat ran va co khoi luong bieu kien:
m ’ = m3 - m2 (3.4)
Suy ra khoi luxmg rieng bieu kien cua vat ran bang :
m m. - m 2 ,
p = — d = -+--------- d (3.5)
m' m 3 ~ m 2
Khoi luong rieng d cua nude cat trong khoang nhiet do 0 -h 100°C duoc cho trong Bang 3.1.
Mtion xac dinh khoi h/xmg rieng thirc ciia vat ran. ta phai hieu chinh ket qua cua cac phep can bang cach tinh them lire day Archimede Fa cua khong khi tac dyng len cac vat dat tren cac dia can.
3.4. T rin h tu th i nghiem
- Tim hieu cau tao cua can va nhirng quy dinh can thuc hi^n. Biet cach thuc hi?n phep can Mendeleev.
- Rira sach binh ty trong. Do nude vao binh Day nut nham va xoay nhe no vira dii khit vdi mieng binh, nude trong binh se trao ra ngoai qua ong mao dan. Dung giay tham hoac khan de hut bdt nude d dau phia tren
55
cüa nút sao cho myc nuóc trong ông giàm tói vach chuân aa. Lau khô mât ngoài cûa binh và không dê nuóc ra dîa cân. Chon quà cân cô khôi lugng M = 100 g làm bi và dât nô lên día cân bên trâi, tiên hành lân luot câc phép cân 1, 2, 3. Ghi kêt quà vào Bâng 3.1
- Doc nhiçt dò phòng và khôi luong riêng cùa nuóc úng vói dô phông trong phu lyc 2 . Tinh p theo công thùc (3.5).
3.5. Câu hôi kiêm tra
1. Trong phép do khôi luong riêng cùa chât ran gap phài nhöng loai sai sô nào? Càch khâc phyc?
2 . T^i sao trong thi nghiçm không sù dung 1 viên bi mà dùng tât cà câc viên bi?
3. Tai sao nút cùa câc binh tÿ trong thuông dupe mài nhâm và cô ông mao dân ? nêu không mài nhâm và nút binh không cô ông mao dân lên trên thi trong bài thi nghiêm xàc dinh khôi lupng riêng cùa vât ran bâng cân phân tich và binh tÿ trpng sè gâp thêm câc sai sô nào ?
4. So sânh phuong phâp xàc djnh khôi luong riêng trong bài vói phuong phâp do khôi lupng và kich thuôc càc viên bi Phuong phâp nào sai so nhiêu hon? T^i sao?
5. Trình bày phuong phàp xàc dinh khôi lupng riêng cùa chât ran bang binh tÿ trpng và cân phân tich?
56
HUONG DÀN VIÉT BAO CÁO THÍ NGHIEM
XÁC DINH K H Ó I LLTQÍNG R IÊN G CÜA VÀT RÁN BÀNG CÂN PHÂN T ÍC H VÀ BÌNH TÍ TR O N G
Ho và tê n ............................................ Xác nhân cûa GV Lôp hoc phân...................................... ............................. ............... Ngày thirc hành..................................
I. Mue dich, yêu càu thi nghiêm
II. Ket quà thi nghiçm
A. Bâng so liçu:
Bang 3.1: Ket quà do khoi luong bi và khôi luong nuôc tuong un g
- Nhiçt dò trong phông thi nghiçm : tu = ................. (°C) - Dò chính xác cúa cân phân tich : Am = ............. 10'b (kg)
Lân do
1
2
3
TB
m,
(mg)
m2
(mg)
m3
(mg)
m
(mg)
Ain, (mg)
m
(mg)Am¡(mg) 57
B. Ket qua
1. Tinh sai so tuong dói cùa phép do khói luong riêng viên bi thép
Am = Am + Amdc =..., Am = Am + Am dc -... (Anhdc = Am2dc = Amdc = Am dc)
„ An Am Am Ad
=> S = -^ £ - = - = - + - ^ + — = ...
p m m d
2. Tinh già tri, trung binh
p - = .d = ....................(kg/m3)
m
3. Tinh sai so tuyçt dói cúa phép do
— 3> Ap = 5.p = ........................(kg/ m )
4. Viét két qua phép do khói luçiig riêng cúa viên bi thép p - p ±Ap - .................................(kg / m )
III. Trä lòi câu hôi kiêm tra
58
Bài 4. NGHIÉN CÙU CÀC TÌNH CHAT CÙA CHUYÈN DÓNG NHÓ MAY ATWOOD
4.1. Muc dich thi nghiem
- Khao sat cac qua trinh dong luc hoc tren may Atwood
- Nghiem lai cac dinh luat ^
Newton, dinh luat bao toan co nang.
- Biet phucmg phap hi, ± A/j, = (mm)
Län do (/) t(s) A t,(s) h2(mm) Ah 2, (mm) 1
2
3
4
5
T aing binh
78
B. Kêt qua
1. Tinh lue ma sát h l.d
- Tính sai sô tuong dôi:
/ m g /j, + /^ (A/ = (A/)¿c + À/ =...)
+ 2.Aí/ A/t
79
Tinh già tri trung bình:
7 - K I = m g — — —
V f t + Ä , ) 2 /
- Tinh sai sô tuyçt dói:
M = 5.7 = ............
- Viêt kèt quà phép do:
/ = 7 ± A/ = .................. ± .
III. Tra Ieri càu hòi kiém tra 80
= ....(kg.m2)
. ( kg.m2 )
(kg n i1)
Bài 6. KHÀ O SÀT DAO DÒN G CÙA CON LÀC VÀT LY XÀC DINH GIÀ T O C TR O N G TR U Ò N G
6.1. Muc dich thi nghièm
Van dung ly thuyèt vé chuyèn dòng quay cùa vàt ràn quanh mòt true cò dinh và khài nièm mò men quàn tinh dè khao sàt dao dòng quanh vi tri càn bang cùa con làc vàt ly tai hai dièm treo Oi và 0 2 cùa nó. Khào sàt thuc nghièm ành huòng cùa su phàn bò khòi luong già trong dén chu kì dao dòng cùa con làc vàt ly nhàm thièt làp trang thài thuàn nghjch dè tu dò xàc dinh chinh xàc già toc trong truòng tai noi làm thi nghièm
6.2. Giói thiéu dung cu thi nghièm
6.2.1. Thành phàn thièt hi
- Con làc Vàt ly
- Mày do thòi gian hièn sò MC
963A (xem lai muc 5.2.2 bài sò 5)
- Già treo con làc
- Còng quang dièn hòng ngoai
- Thiróc kep cò giói han do 0 -h 250
mm, dò chinh xàc 0,1 mm (xem lai muc
5.2.3 bài sò 5, muc 2.2.2 bài sò 2)
- Giày ve do thi ke ò li
6.2.2. Ilm'ntg dàin sii dung dung cu do
Con làc Vàt ly sù dung trong bài này
gòm mòt thanh kim loai 6, trèn dó gàn hai
con dao cò dinh 1 và 2 nàm càch nhau mòt
khoàng L = 0 i 0 2 khòng dòi (Hình 6.1).
Canh cùa dao 1 hoàc 2 làn luot duoc dàt tua trèn màt kinh phàng nàm ngang cùa
Hình 6.1
gòi dò 5. Quà nàng 3 gàn cò dinh trèn thanh kim loai 6 Già trong C cò dang mòt dai òc làp trèn thàn ren 4 có thè dich chuyèn bang càch vàn
11