Đo gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn

Thuộc chủ đề Sai số trong phép đo của Vật lí 10 (Chương trình GDPT 2018), gắn với bài thực hành đo gia tốc rơi tự do. Với góc lệch nhỏ, chu kì con lắc đơn T = 2π√(L/g), nên T² = (4π²/g)·L: đồ thị T² theo L là đường thẳng qua gốc có hệ số góc k = 4π²/g. Mô hình coi dây không giãn, khối lượng dây không đáng kể, quả nặng là chất điểm và không có sức cản; chu kì ở biên độ lớn được hiệu chỉnh theo chuỗi T₀(1 + θ²/16 + 11θ⁴/3072). Người đo mô phỏng lệch ngẫu nhiên khi bấm và khi dừng đồng hồ theo phân bố chuẩn với độ lệch σ, đồng hồ đọc tới 0,01 s. Chọn chiều dài L, số dao động cần bấm giờ (1, 10 hoặc 20) và độ lệch phản xạ σ. Tự bấm Bắt đầu bấm giờ khi quả nặng qua vạch mốc rồi Dừng sau N dao động, hoặc dùng Người đo tự động để thu nhiều lần đo nhanh. Mỗi lần đo thêm một điểm lên đồ thị T² theo L và một dòng vào bảng; từ 3 lần đo ở hai chiều dài trở lên, chương trình vẽ đường thẳng khớp bình phương tối thiểu và tính g = 4π²/k kèm sai số từ độ phân tán của các điểm. Tăng biên độ góc lên 30–40° để thấy g đo được nhỏ hơn giá trị thật: đó là sai số hệ thống, đo lặp lại không khử được. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao đo thời gian 20 dao động rồi chia cho 20 cho chu kì chính xác hơn đo một dao động? – Vì sao nên vẽ T² theo L và lấy g từ hệ số góc, thay vì tính g từ một lần đo duy nhất? – Nếu dùng biên độ góc 40°, giá trị g đo được lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị thật? Vì sao?