Bài giảng Môn Vật lý lớp 10 - Bài 1: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do (tiếp theo)

2. Thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều

 Tìm hiểu kĩ các dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm

 Bước 1. Tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều

 - Gắn hai nam châm lên bảng sắt, sau đó treo thanh kim loại lên hai đế nam châm bằng hai dây cao su (hoặc bằng 2 lò xo).

 - Chọn vị trí 2 móc treo quả nặng ở trên thước (vị trí A và B), các vị trí này có thể lựa chọn bất kì bằng cách trượt các miếng mica trong khe kẹp của thước. Tuy nhiên nên chọn trùng với các vạch chia của thước để tránh sai số khi đo.

 

doc20 trang | Chia sẻ: rimokato | Lượt xem: 2803 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Môn Vật lý lớp 10 - Bài 1: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do (tiếp theo), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
á trị  0. 000.
 Ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi  nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng quang điện E. Ghi thời gian rơi  của vật vào Bảng 8.1. Lặp lại phép đo thêm 4 lần,  ghi vào Bảng 8.1.
 2. Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng  s =  lần lượt bằng 0,200; 0,450; 0,800 m. Ứng với mỗi giá trị của s, thả vật rơi và ghi thời gian t tương ứng vào bảng Bảng 8.1. Lặp lại phép đo thêm 4 lần,  ghi vào Bảng 8.1.
 3. Kết thúc thí nghiệm:  Nhấn khoá K , tắt  điện đồng hồ đo thời gian hiện số.
Hình Minh họa
BÀI BÁO CÁO
KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO. XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO
Họ và tên :……………………………………; Lớp:………., ngày thực hành:………………
1. Trả lời câu hỏi : Sự rơi tự do là gì? Nêu đặc điểm của sự rơi tự do và công thức tính gia tốc rơi tự do. 	
2. Kết quả thực hành:
Bảng 1: Đo thời gian ứng với các khoảng cách s khác nhau. Vị trí ban đầu : s0 =……(mm)
 Lần đo
s(m)
Thời gian rơi
gi = 
Vi = 
1
2
3
4
5
0,05
0,20
0,45
0,80
3. Vẽ đồ thị :
Từ các kết quả của bảng 1, hãy tiến hành vẽ đồ thị của s = s(t2) và v = v(t) 
{ có thể lấy thêm một vài số liệu nửa để kết quả chính xác hơn }
4. Nhận xét – kết luận : 
a. Đồ thị của s = s(t2) có dạng gì? Và em có kết luận như thế nào về chuyển động rơi tự do ?
b. Đồ thị v = v(t) có dạng gì? Em có kết luận gì cho trường hợp này ?
Hãy tính các giá trị , , g và viết kết quả của phép đo gia tốc rơi tự do.
	….	
Với ………………	
Kết quả phép đo: 
5. Câu hỏi :
Câu 1: Khi tính g theo cách nêu trên, ta đã chú ý đến loại sai số nào? Vì sao ?
Câu 2 : Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm khác, với các dụng cụ như trên .
BÀI 2 : XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT
I - MỤC ĐÍCH
- Vận dụng phương pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào vật chuyển động trên máng nghiêng.
- Đo hệ số ma sát trượt, so sánh giá trị thu được với số liệu đã cho trong Bảng 20.1 
-………………………………………………………………………………………………
II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
- Căn cứ vào sự chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng khiα ≥ α0 (α0 là góc nghiêng của máng so với mặt phẳng nằm ngang). Vật chuyển động trượt xuống với gia tốc a, ta có:     
- Độ lớn của a phụ thuộc vào α và μt(hệ số ma sát trượt)
- Ta có công thức hệ số ma sát trượt μt:
- Xác định được α và a ta xác định được μt.
+ Xác định α bằng thước đo. 
+ Đo a nhờ công thức: . 
Đo s bằng thước thẳng, đo t bằng đồng hồ hiện số.
Xác định hệ số ma sát nghỉ 
 III - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
1. Mặt phẳng nghiêng có gắn nam châm điện, thước đo góc và quả dọi.
Hình 16.1. Ảnh chụp bộ thí nghiệm
Hình 16.2. Ảnh chụp bộ thí nghiệm (loại khác)
2. Hộp công tắc để đóng ngắt dòng điện vào nam châm điện.
3. Giá đỡ mặt phẳng có khớp nối, thay đổi độ cao ủa mặt phẳng nghiêng.
4. Trục kim loại bằng thép: d = 3cm, h = 3cm.
5. Máy đo thời gian hiện số có cổng quang điện E.
Hình 16.3. Ảnh chụp đồng hồ đo thời gian hiện số
6. Thước thẳng chia đến milimet.
7. Ke vuông để xác định vị trí của vật.
IV - LẮP RÁP THÍ NGHIỆM
1. Vệ sinh mặt phẳng nghiêng, trụ thép bằng khăn sạch, khô, kiểm tra lỗ hở cổng quang.
2. Lắp đầu mặt phẳng nghiêng có nam châm điện lên giá đỡ, cắm phích của nam châm vào hộp công tắc và cắm phích của hộp công tắc vào ổ A của đồng hồ, cám phích của cổng quang E vào ổ B của đồng hồ.
3. Điều chỉnh để góc α nhỏ sao cho đặt trụ thép lên không tự trượt được. Điều chỉnh thăng bằng của máng nghiêng nhờ vít ở chân đế sao cho dây dọi song song với băng đo góc.
V - TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1. Xác định góc nghiêng giới hạn α0 để vật bắt đầu trượt và xác định hệ số ma sát nghỉ .
- Đặt trụ thép đứng trên mặt phẳng nghiêng rồi tăng dần α bằng cách nới lỏng hãm.
- Khi vật bắt đầu trượt thì dừng lại rồi đọc và ghi góc α0 vào báo cáo.
- Hệ số ma sát nghỉ .
2. Đo hệ số ma sát trượt
- Đưa đầu mặt phẳng nghiêng lên cao thêm một chút để cho α > α0. Đọc và ghi lại giá trị của α vào báo cáo.
- Chỉnh lại thăng bằng của máng nghiêng.
- Kiểm tra phích cắm rồi cắm phích đồng hồ vào nguồn điện.
- Chuyển đồng hồ đo thời gian làm việc ở MODE AnB thang đo 9,999 rồi ấn khóa K, tiếp đó đặt trụ thép lên mặt phẳng nghiêng sát vào nam châm điện.
- Dùng ke xác định vị trí ban đầu trụ thép So ( đáy trụ thép tiếp xác với MPN). Ghi lại giá trị So.
- Dịch chuyển cổng quang E đến vị trí cách So một khoảng S = 400 mm rồi cố định lại.
- Nhấn RESET trên đồng hồ để đưa về chỉ thị 0000.
- Ấn nút trên hộp công tắc để thả vật trượt trên máng rồi thả nhanh tay khi trụ chưa đến E.
- Đọc và ghi thời gian vào bản báo cáo.
- Tiến hành làm 5 lần để xác định thời gian t1, t2…t5 ghi vào báo cáo.
* Kết thúc thí nghiệm
- Tắt nguồn điện vào đồng hồ, rút phích cắm điện ra khỏi nguồn điện.
- Thu dọn dụng cụ gọn gàng ngăn nắp.
 - Tính toán theo yêu cầu của bản báo cáo.
BÀI BÁO CÁO
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT
Họ và tên :……………………………………; Lớp:………., ngày thực hành:………………
1. Trả lời câu hỏi : Lực ma sát xuất hiện khi nào ? Các loại lực ma sát, công thức tính lực ma sát, hệ số ma sát trượt, hệ số ma sát nghỉ? Trình bày ngắn gọn phương pháp các định hệ số ma sát bằng mặt phẳng nghiêng ?
+ Chứng minh các công thức:
- Hệ số ma sát nghỉ:	
- Hệ số ma sát trượt = tan:	
2. Kết quả thực hành : 
A. Đo hệ số ma sát nghỉ :
a) Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng. Tăng dần góc nghiêng bằng cách đẩy từ từ đầu cao của nó, để máng nghiêng trượt trên thanh của giá đỡ.
b) Khi vật bắt đầu trượt thì dừng lại, đọc và ghi giá trị góc vào bảng 1. Lặp lại thí nghiệm 5 lần
Bảng 1:
Lần đo
1
2
3
4
5
Giá trị trung bình
B. Đo hệ số ma sát trượt :
a) Đưa khớp nối lên vị trí cao hơn để tạo góc ghi vào bảng 2
b) Đồng hồ đo thời gian sử dụng MODE đo AB chọn thang đo 9,999 s. Đặt khối thép và xác định vị trí ban đầu cho khối thép. Nới lỏng vít di chuyển cổng quang E về phía dưới đo s = NE – s0 = 400 mm. Ấn nút RESET để hiển thị số 0000
c) Ấn nút công tắc để vật trượt. lập lại thí nghiệm 5 lần đọc và ghi kết quả bảng 2.
Bảng 2: 
α0 = …………. Α =………±………. s0 = …………. s =………±……….
N
T
Δμt
1
2
3
4
5
Giá trị trung bình
Viết lại kết quả của phép đo :
+ Kết quả: bảng 1: ( hệ số ma sát nghỉ)
=………………………………………………………………………
=…………………………………………………………
Vậy: hệ số ma sát nghỉ đo được: = =……………………………….………………..
+ Kết quả: bảng 2: ( hệ số ma sát trượt )
 =………………………………………………………………………
=……………………………………………………………
Vậy: hệ số ma sát trượt đo được: = =……………………………….………………..
4. Câu hỏi 
1. So sánh giá trị hệ số ma sát trượt đo được bằng thực nghiệm với hệ số ma sát trượt cho trong Bảng 20.1 (SGK Vật lí 10)?
.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2. Trong phép đo này, khi tính sai số phép đo ta đã bỏ qua những loại sai số nào? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………	 
BÀI 3: TỔNG HỢP LỰC
I/MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
- Dùng qui tắc hình bình hành để tổng hợp hai lực đồng qui, sau đó kiểm nghiệm lại bằng thực nghiệm. 
- Dùng qui tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều để xác định lực tổng hợp, sau đó kiểm nghiệm lại bằng thực nghiệm.
- Rèn luyện kĩ năng thực hành, giải các bài toán tổng hợp nhiều lực đồng quy và các lực song song cùng chiều 
II/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT 
Tổng hợp hai lực đồng quy
 Giả sử hai lực đồng quy và tác dụng lên một vật Ta phải xác định lực tổng hợp của các lực thành phần và . Áp dụng quy tắc hình bình hành để xác định lực tổng hợp của hai lực đồng quy và . 
 - Muốn vậy, phải trượt các lực và trên giá của chúng về điểm đồng quy. Bằng quy tắc hình bình hành, dựng véc tơ . 
 2. Tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
 Cho hai lực và song song cùng chiều tác dụng lên thanh AB
 - Hợp của hai lực và song song cùng chiều tác dụng lên thanh AB là một lực song song cùng chiều với hai lực đó. Lực này có độ lớn bằng tổng độ lớn hai lực P = P1 + P2. Giá của lực nằm trong mặt phẳng chứa hai lực và , chia khoảng cách giữa hai lực (chia trong) theo tỉ lệ: 
d1
d2
a
O
A
B
Hình 2: Sơ đồ tổng hợp hai lực song song cùng chiều
 - Kết quả tính toán độ lớn và điểm đặt của lực F trên hình 2 là cơ sở để tiến hành thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
III. Dụng cụ thí nghiệm
1. Dụng cụ thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy.
Hình 3:
Tổng hợp hai lực đồng quy
- Bảng sắt được gắn lên giá có đế 3 chân.
- Thước đo góc, được in trên tấm bìa màu trắng dày 0,15 đến 0,2mm, ép plastic, có kích thước 200x200 mm. Độ chia nhỏ nhất 10.
- Thước đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất 1 mm
- Hai lực kế ống 5N, hai vòng kim loại có đế nam châm xuyến mạ kẽm. Nhờ hai nam châm này, ta có thể định vị hai lực kế trên bảng sắt.
- Lò xo 5N có nam châm để gắn dính lên bảng sắt.
- Một dây chỉ bền và một dây cao su.
- Một đế nam châm để buộc dây cao su.
- Một viên phấn
2. Dụng cụ thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều
 - Hai lò xo xoắn 5N, dài khoảng 60 mm.
 - Ba dây cao su.
- Thanh treo qua nặng, bằng kim loại nhẹ, cứng, dài 400 mm, để treo các quả nặng tổng cộng đến 10N mà không bị biến dạng. Trên thanh có gắn thước 400 mm và 3 con trượt có gắn móc treo, hai đầu có lỗ móc treo 2 lò xo 5N.
- Thanh định vị, bằng kim loại nhẹ, mỏng, dài 300 mm, sơn màu đen, gắn được lên bảng sắt.
- Cuộn dây treo, nhẹ, mềm và có màu tối.
- Hộp các quả nặng có khối lượng bằng nhau 50g.
- Giá đỡ có trục F10 mm, cắm lên đế 3 chân và bảng sắt.
- Hai đế nam châm để buộc dây cao su.
- Thước đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất 1 mm.
- Một viên phấn
Hình 4: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều
IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 
1. Thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy
 Tìm hiểu kĩ các dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm 
Bước 1. Tổng hợp hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành
- Buộc một đầu của dây cao su vào đế nam châm, đầu kia của dây cao su được thắt vào giữa dây chỉ. Hai đầu dây chỉ được buộc vào móc của hai lực kế.
- Kéo hai lực kế sao cho dây cao su song song mặt phẳng bảng tới vị trí A
- Dùng phấn đánh dấu lên bảng sắt: điểm A của đầu dây cao su, phương của hai lực và do hai lực kế tác dụng vào dây. Ghi các số liệu của chỉ số các lực kế vào bảng số liệu.
- Dựng hình bình hành có cạnh là các lực và theo tỉ lệ xích chọn trước. Dựng véc tơ bằng quy tắc hình bình hành. Đo chiều dài l của véc tơ , tính giá trị của R theo tỉ lệ xích đã chọn, ghi vào bảng số liệu 1.
Bước 2. Kiểm nghiệm lại véc tơ đã dựng được ở trên 
- Dùng một lực kế để kéo dây cao su dãn song song với mặt phẳng bảng cũng tới đúng điểm A nói trên. Đọc giá trị trên lực kế và ghi vào bảng số liệu 1
- Thực hiện lặp lại hai lần bước thí nghiệm này để nhận được các giá trị R2, R3. Ghi lại các giá trị R2, R3 tương ứng vào bảng số liệu, tính giá trị trung bình và sai số .
Bước 3. Tiến hành hai bước thí nghiệm trên ứng với các cặp lực mới và có phương, chiều và độ lớn khác.
- So sánh các kết quả tổng hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận.
2. Thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều
 Tìm hiểu kĩ các dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm 
 Bước 1. Tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều
 - Gắn hai nam châm lên bảng sắt, sau đó treo thanh kim loại lên hai đế nam châm bằng hai dây cao su (hoặc bằng 2 lò xo). 
 - Chọn vị trí 2 móc treo quả nặng ở trên thước (vị trí A và B), các vị trí này có thể lựa chọn bất kì bằng cách trượt các miếng mica trong khe kẹp của thước. Tuy nhiên nên chọn trùng với các vạch chia của thước để tránh sai số khi đo. 
 - Treo các quả nặng vào hai lỗ móc của miếng mica. Vị trí treo các quả nặng là điểm đặt A, B của các lực thành phần , tương ứng.
 - Đặt thước định vị có 2 nam châm phía dưới vào bảng từ (hoặc căng dây cao su), điều chỉnh cho thước định vị (hoặc dây cao su) và thước treo quả nặng song song với nhau ( hoặc trùng khít nhau).
 - Dùng phấn vẽ thanh và hai lực , lên bảng sắt. Áp dụng các công thức của quy tắc hợp lực song song cùng chiều để xác định độ lớn và điểm đặt O (độ dài a của đoạn OA) của hợp lực . Ghi các giá trị P, a vào bảng số liệu 2.
Bước 2. Kiểm nghiệm lại độ lớn, phương chiều của véc tơ đã dựng được ở trên 
 - Móc các quả nặng đã dùng ở trên vào một điểm nào đó trong khoảng AB sao cho vị trí của thanh kim loại trùng với vị trị ban đầu đã được đánh dấu. Đo và ghi vào bảng số liệu (bảng 2) giá trị độ dài a1 từ điểm treo các quả nặng tới A. 
 - Lặp lại bước thí nghiệm này thêm hai lần, tìm a2 và a3 tương ứng và ghi vào bảng số liệu 2.
 - Tính các giá trị và . So sánh kết quả từ thực nghiệm với kết quả tính theo lí thuyết
Bước 3. Tiến hành hai bước thí nghiệm trên trong trường hợp thay đổi số quả nặng treo tại A và B và độ dài AB cũng thay đổi. 
- So sánh các kết quả hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận.
V. Các vấn đề cần chú ý
1. Quá trình tổng hợp hai lực đồng quy.
 Trong quá trình thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy, mức độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc nhiều vào kĩ năng thực hành. Cần chú ý các vấn đề sau:
 - Khi dùng các lực kế để kéo, nếu ống lực không thẳng đứng, lò xo trong ống có thể chạm vào vỏ gây nên ma sat, làm giảm trị số của lực kế
 - Nếu phương của hai lực kế và dây cao su không song song với mặt phẳng bảng sắt, các lò xo trong lực kế cũng chạm vào vỏ làm kết quả thí nghiệm thiếu chính xác
 - Không thực hiện thí nghiệm trong trường hợp dùng lực kéo quá lớn vượt giới hạn đàn hồi của lò xo trong lực kế (vượt chỉ số lớn nhất của lực kế)
2. Quá trình tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
 - Treo các quả nặng vào hai lỗ móc của miếng mica, nên chọn số quả nặng hai bên không như nhau để độ nghiêng của thước bất kì. 
 - Độ chính xác của việc xác định điểm đặt của lực tổng hợp (độ dài a) phụ thuộc nhiều vào kĩ năng dùng phấn để đánh dấu các điểm đặt của các lực và dựng các lực thành phần trên bảng sắt 
BÀI BÁO CÁO
TỔNG HỢP HAI LỰC
Họ và tên :……………………………………; Lớp:………., ngày thực hành:……………
I/MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
1) Kiểm nghiệm lại quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy và quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
2) Rèn luyện kĩ năng sử dụng lực kế.
3)	
II/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT: Trả lời các câu hỏi sau đây: 
Tổng hợp lực là gì? Nêu quy tắc tổng hợp lực đồng quy và song song? Các công thức về tổng hợp lực được áp dụng trong phương án thực hành này?
III/TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: 
1.Tổng hợp hai lực đồng quy:
Phần1:
a) Phối hợp xê dịch lực kế A, B, lò xo và thước đo góc trên bảng từ, điều chỉnh móc lực kế A và B có phương trùng với trục hai lực và hợp với nhau một góc = 600 1200
b) Nhánh móc vào lò xo có phương trùng với phương thẳng đứng và trùng với phương của đường thẳng 0-0 trên thước đo góc.
c) Giao điểm của ba nhánh dây treo trùng với tâm của thước đo góc 0 900
Phần 2: 
a) Dùng giấy A4 biểu diễn các véc tơ và theo thước đo góc giữa 2 véc tơ này theo tỉ lệ xích chọn trước 
b) Dùng thước đo chiều dài đường chéo biểu diễn là l . Tính giá trị R theo tỉ lệ xích đã chọn. ghi vào bảng 1
Bảng 1:
Lần đo
F1 (N)
F2 (N)
Tỉ lệ xích
1 mm ứng với
(từ hình vẽ)
(từ thí nghiệm)
l (mm)
R(mm)
R1
R2
R3
R=
1
……………..N
2
……………..N
3
……………..N
2.Tổng hợp hai lực song song cùng chiều :
Phần1:
a) Móc lần lượt ở hai điểm A và B: 3 quả nặng, 2 quả nặng, dùng thước đánh dấu vị trí này của thước 
b) Móc 5 quả nặng vào một điểm O trong khoảng AB sao cho thanh trùng vị trí đánh dấu. Đo và ghi a = OA. Lặp lại thí nghiệm ghi vào bảng 2
Phần2:
a) Biểu diễn trên giấy A4 các véc tơ và theo tỉ lệ xích chọn trước tính toán giá tri của hợp lực P ghi vào bảng 2
Bảng 2:
Lần đo
P1
(N)
P2
(N)
( từ tính toán)
(từ thí nghiệm)
P(N)
a
(mm)
P(N)
Độ dài của đoạn OA: a = OA (mm)
a1
a2
a3
a = 
1
2
3
IV/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
1.Tính toán các giá trị trung bình và hoàn thiện bảng 1; bảng 2.
2. So sánh các giá trị R được xác định bằng cách áp dụng quy tắc hình bình hành với các giá trị đo được bằng lực kế trong 3 lần thí nghiệm và rút ra kết luận:
3. So sánh các giá trị P được xác định bằng cách tính toán với các giá trị đo được bằng lực kế trong 3 lần thí nghiệm và rút ra kết luận:
	Trả lời các câu hỏi
Gọi G là trọng tâm của vật rắn có khối lượng m. Vật được treo bằng một sợi dây mảnh chịu được lực căng tối đa có giá trị Tmax. Người ta đồng thời tác dụng hai lực và lên vật làm dây treo bị đứt.
 a. Hãy nêu lên các điều kiện của hai lực và để sau khi dây bị dứt, toàn bộ vật chỉ chuyển động tịnh tiến cùng trọng tâm G, nhưng không bị quay, trong quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng.
 b. Trong trường hợp hai lực và như thế nào thì vật vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay.
(Hãy vận dụng kiến thức về tổng hợp các lực đồng quy, hợp các lực song song, và mô men lực để giải thích.)
BÀI 4: ĐO HỆ SỐ CĂNG BỀ MẶT
CỦA CHẤT LỎNG
I -  MỤC ĐÍCH
 - Khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.
 - Xác định hệ số căng bề mặt của nước.
…………………………………………………….
II -  DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
 1. Lực kế 0,1N có độ chia nhỏ nhất 0,001N.
 2. Vòng nhôm có dây treo.
 3. Thước kẹp có độ chia nhỏ nhất: 0,02mm(Hình 40.1).
 4. Giá treo có cơ cấu nâng hạ cốc đựng chất lỏng.
 5. Hai cốc nhựa A, B đựng nước, nối thông nhau bằng một ống cao su Silicon(Hình 40.2).
  6. Giấy lau (mềm). 
III - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
 Mặt thoáng của chất lỏng luôn có các lực căng, theo phương tiếp tuyến với mặt thoáng. Những lực căng này làm cho mặt thoáng của chất lỏng có khuynh hướng co lại đến diện tích nhỏ nhất. Chúng được gọi là những lực căng bề mặt (hay còn gọi là lực căng mặt ngoài) của chất lỏng.
  Có nhiều phương pháp đo lực căng bề mặt. Trong bài này ta dùng một lực kế nhạy (loại 0,1N), treo một chiếc vòng bằng nhôm có tính dính ướt hoàn toàn đối với chất lỏng cần đo.
  Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng. Khi đáy vòng vừa được nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh hướng kéo vòng vào chất lỏng (Hình 40.3). Lực Fc do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên  chu vi ngoài và chu vi trong của vòng (Hình 40.4).
  Do vòng bị chất lỏng dính ướt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng  Fc có  cùng phương chiều với trọng lực P của vòng. Giá trị lực F đo được trên lực kế  bằng tổng của hai lực này:  F = Fc + P
  Đo P và F ta xác định được lực căng bề mặt Fc tác dụng lên vòng.
  Gọi L1 là chu vi ngoài và L2 là chu vi trong của chiếc vòng, ta tính được hệ số căng bề mặt  σ của chất lỏng ở nhiệt độ nghiên cứu theo công thức:
  ở đây D và d là đường kính ngoài và đường kính trong của vòng.
IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO (sgk)
V - TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
  1. Đo lực căng Fc
  a) Lau sạch chiếc vòng bằng giấy mềm. Móc dây treo vòng vào lực kế 0,1N, rồi treo lực kế vào thanh ngang của giá đỡ để đo trọng lượng P của chiếc vòng. Lặp lại phép đo P thêm 4 lần và ghi các giá trị đo được vào Bảng 40.1.
  b) Đặt hai cốc A, B có ống cao su nối thông nhau lên mặt bàn. Đổ chất lỏng cần đo hệ số căng mặt ngoài (nước cất, hoặc nước sạch) vào hai cốc, sao cho lượng nước chiếm khoảng 50% dung tích mỗi cốc (Hình 40.2). Đặt cốc A ngay dưới vòng nhôm đang treo trên lực kế. Đặt cốc B lên mặt tấm đế của giá đỡ (mặt tấm đế cao hơn mặt bàn khoảng 30mm). Sau khi mực nước trong hai cốc ngang bằng nhau, nới vít hãm khớp đa năng để hạ lực kế xuống thấp dần sao cho mặt đáy của chiếc vòng nằm cách mặt nước khoảng 0,5cm. Điều chỉnh dây treo vòng sao cho mặt đáy của vòng song song với mặt nước.
  c) Kéo nhẹ móc treo vật  của lực kế để cho đáy vòng nhôm chạm đều vào mặt nước, rồi buông tay ra. Dưới tác dụng của lực dính ướt và lực căng bề mặt, vòng nhôm bị  màng nước bám quanh đáy vòng giữ lại.
  d) Hạ cốc B xuống mặt bàn để nước trong cốc A lại từ từ chảy sang cốc B. Quan sát vòng và lực kế, ta thấy mặt nước trong cốc A hạ xuống và chiếc vòng bị kéo xuống theo, làm cho số chỉ trên lực kế tăng d

File đính kèm:

  • docVO THUC HANH VAT LY 10NC.doc