Khởi động: Làm thế nào để đo được tốc độ chuyển động của vật bằng dụng cụ thí nghiệm thực hành?
Lời giải:
- Để đo được tốc độ chuyển động của vật bằng dụng cụ thí nghiệm thực hành ta cần đo thời gian và quãng đường chuyển động của vật đó.
I. Cách đo tốc độ trong phòng thí nghiệm
Hãy thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi sau:
1. Dùng dụng cụ gì để đo quãng đường và thời gian chuyển động của vật
2. Làm thế nào đo được quãng đường đi được của vật trong một khoảng thời gian hoặc ngược lại?
3. Thiết kế các phương án đo tốc độ và so sánh ưu, nhược điểm của các phương án đó.
Lời giải:
1.
- Dụng cụ để đo quãng đường: thước thẳng, thước dây,...
- Dụng cụ đo thời gian: Đồng hồ bấm giây.
2.
- Để đo được quãng đường đi được của vật chuyển động trong một khoảng thời gian, ta cho xe chuyển động trên một máng thẳng có sẵn vạch chia, sau đó đo khoảng cách từ vị trí vật xuất phát cho đến vị trí vật dừng lại.
- Để đo thời gian di chuyển của vật trên một quãng đường, ta sử dụng đồng hồ bấm giây để đo từ thời điểm vật xuất phát đến thời điểm vật dừng lại.
3. Thiết kế các phương án
- Cách 1 :
+ Đo thời gian chuyển động của vật
+ Đo quãng đường dịch chuyển của vật
=> Sẽ có được vận tốc thông qua công thức v= s/t
+ Ưu điểm : Nhanh, gọn
+ Nhược điểm : Độ chính xác của vận tốc phụ thuộc vào độ chính xác trong khâu bấm thời gian và đo đạc quãng đường
Cách 2 : Dùng vận tốc kế để đo
+ Ưu điểm : Độ chính xác cao
+ Nhược điểm : Chi phí tốn kém
II. Giới thiệu dụng cụ đo thời gian
Câu hỏi: Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện để đo tốc độ chuyển động có ưu điểm, nhược điểm gì?
Lời giải:
- Ưu điểm: Đo thời gian chính xác đến hàng nghìn giây, được điều khiển bằng cổng quang điện
- Nhược điểm: Chi phí mua thiết bị đắt, thiết bị đo cồng kềnh
III. Thực hành đo tốc độ chuyển động
Hoạt động: Thả cho viên bi chuyển động đi qua cổng quang điện trên máng nhôm. Thảo luận nhóm để lập phương án đo tốc độ của viên bi theo các gợi ý sau:
1. Làm thế nào xác định được tốc độ trung bình của viên bi khi đi từ cổng quang điện E đến cổng quang điện F?
2. Làm thế nào xác định được tốc độ tức thời của viên bi khi đi qua cổng quang điện E hoặc cổng quang điện F?
3. Xác định các yếu tố có thể gây sai số trong thí nghiệm và tìm cách để giảm sai số.
Lời giải:
1. Để xác định được tốc độ trung bình của viên bi khi đi từ cổng quang điện E đến cổng quang điện F ta cần:
- Xác định độ dài quãng đường s (chính là khoảng cách giữa 2 cổng quang điện E và F).
- Chỉnh đồng hồ đo về chế độ đo thời gian vật đi qua hai cổng quang chọn MODE A↔B (tức là vật bắt đầu đi vào cổng quang E thì đồng hồ bắt đầu chạy, khi vật đi qua cổng quang F thì đồng hồ dừng lại).
- Đo thời gian viên bi chuyển động từ cổng quang điện E đến cổng quang điện F.
- Sử dụng công thức ta sẽ xác định được tốc độ trung bình của viên bi.
2. Tốc độ tức thời là tốc độ được đo trong 1 khoảng thời gian ngắn
Bước 1: Tính quãng đường từ lúc thả vật đến cổng E
Bước 2: Ghi kết quả thời gian hiện trên cổng E
Bước 3: Tốc độ tức thời tại cổng E:
Tương tự cho cổng F
3. Các yếu tố có thể gây sai số:
- Sai số của các dụng cụ đo.
- Thao tác bấm công tắc của người không dứt khoát.
- Cách đo, đọc giá trị quãng đường, đường kính viên bi của người làm thực hành chưa chính xác.
- Các yếu tố khách quan như gió, …
Cách để làm giảm sai số
- Tiến hành đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình của các lần đo.
- Tắt hết quạt, điều hòa khi tiến hành thí nghiệm.
Hoạt động: Đo tốc độ trung bình và tốc độ tức thời của viên bi thép chuyển động trên máng nghiêng.
Lời giải:
- Học sinh tiến hành thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
Hoạt động trang 33 Vật Lí 10: Xử lí kết quả thí nghiệm
1. Tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời của viên bi thép và điền kết quả vào Bảng 6.1 và Bảng 6.2
2. Tính sai số của phép đo s, t và phép đo tốc độ rồi điền vào Bảng 6.1 và Bảng 6.2. Trong đó
+ ∆s bằng nửa ĐCNN của thước đo.
+ ∆t theo công thức (3.1), (3.2) trang 18.
+ ∆v tính theo ví dụ trang 18.
3. Đề xuất một phương án thí nghiệm có thể đo tốc độ tức thời của viên bi tại hai vị trí: cổng quang điện E và cổng quang điện F.
Lời giải:
1. Số liệu tham khảo:
Thước đo có ĐCNN là 1 mm.
2.
3. Để đo tốc độ tức thời của viên bi ở cả hai cổng quang điện E và F thì ta phải sử dụng hai đồng hồ đo hiện số.
- Xác định được đường kính d của viên bi.
- Kết nối đồng hồ đo hiện số thứ nhất với cổng quang điện E, đồng hồ thứ hai với cổng quang điện F. Chỉnh chế độ các đồng hồ về chế độ đo thời gian vật qua một cổng quang chọn MODE A hoặc MODE B.
- Khi viên bi bắt đầu đi vào cổng quang điện E thì đồng hồ thứ nhất chạy số, sau khi vật đi qua cổng quang E thì đồng hồ đó dừng lại; viên bi tiếp tục đi qua cổng quang điện F thì đồng hồ đo số hai sẽ thực hiện đo thời gian.
- Xác định được thời gian viên bi chuyển động qua cổng quang điện E và cổng quang điện F.
- Sử dụng công thức ta sẽ xác định được tốc độ tức thời của viên bi tại hai cổng quang điện E và F.