Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Bài 6: Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng

a. Dụng cụ thí nghiệm

* Mục đích: Đo được tốc độ tức thời của vật chuyển động

* Dụng cụ:

(1): Đồng hồ đo thời gian hiện số, có sai số dụng cụ 0,001s (Hình 6.1)

(2): Máng định hướng thẳng dài khoảng 1m có đoạn dốc nghiêng (độ dốc không đổi) và đoạn nằm ngang

(3): Viên bi thép

(4): Thước đo độ có gắn dây dọi

(5): Thước thẳng độ chia nhỏ nhất là 1mm

(6): Nam châm điện

(7): Hai cổng quang điện

(8): Công tắc điện

(9): Giá đỡ

b. Tiến hành làm thí nghiệm

Thiết kế phương án:

- Bước 1: Bố trí thí nghiệm như sau (theo gợi ý SGK).

- Bước 2: Xác định được đường kính d của viên bi.

- Bước 3: Chọn thang đo 9,999 s – 0,001 s.

- Bước 4: Chọn chế độ đo MODE A hoặc MODE B.

- Bước 5: Đưa viên bi lại gần nam châm điện sao cho viên bi hút vào nam châm. Ngắt công tắc điện để viên bi bắt đầu chuyển động xuống đoạn dốc nghiêng và đi qua cổng quang điện cần đo thời gian.

- Bước 6: Xác định được thời gian viên bi chuyển động qua cổng quang điện A hoặc cổng quang điện B.

- Bước 7: Sử dụng công thức v = \(\frac{d}{t}\) ta sẽ xác định được tốc độ tức thời của viên bi.

* Báo cáo thí nghiệm

- Tính tốc độ tức thời của viên bi, ghi kết quả vào Bảng 6.2

- Xử lí số liệu để hoàn thành bảng:

Bảng 6.1. Bảng kết quả đo đường kính viên bi

Đường kính trung bình: \(\bar d = \frac{{{d_1} + {d_2} + {d_3} + {d_4} + {d_5}}}{5} = 2,014\,cm\)

Sai số trong mỗi lần đo:

\(\begin{array}{l}
\Delta {d_1} = \left| {2,02 - 2,014} \right| = 0,006\\
\Delta {d_2} = \left| {2,01 - 2,014} \right| = 0,004\\
\Delta {d_3} = \left| {2,01 - 2,014} \right| = 0,004\\
\Delta {d_4} = \left| {2,01 - 2,014} \right| = 0,004\\
\Delta {d_5} = \left| {2,02 - 2,014} \right| = 0,006
\end{array}\)

Sai số tuyệt đối trung bình trong 5 lần đo: \(\overline {\Delta d}  = \frac{{\Delta {d_1} + \Delta {d_2} + \Delta {d_3} + \Delta {d_4} + \Delta {d_5}}}{5} = 0,0048\,cm\)

Do đề bài không nói đến sai số hệ thống nên ta có thể bỏ qua.

Sai số tuyệt đối của phép đo: ∆d = 0,0048 cm

Bảng 6.2. Bảng số liệu thí nghiệm đo tốc độ tức thời

Thời gian trung bình:

\(\bar t = \frac{{{t_1} + {t_2} + {t_3} + {t_4} + {t_5}}}{5} = 0,0444\,s\)

Sai số tuyệt đối trung bình trong 5 lần đo: 

\(\overline {\Delta t}  = \frac{{\Delta {t_1} + \Delta {t_2} + \Delta {t_3} + \Delta {t_4} + \Delta {t_5}}}{5} = 0,00048\,cm\)

Sai số dụng cụ đo thời gian là:

\(\Delta {t_{dc}} = \frac{{0,001}}{2} = 0,0005\left( s \right)\)

Sai số tuyệt đối của phép đo thời gian là:

\(\delta v = \delta d + \delta t = \frac{{\Delta d}}{{\bar d}}.100\%  + \frac{{\Delta t}}{{\bar t}}.100\% \Delta t = \Delta \bar t + \Delta {t_{dc}} = 0,00048 + 0,0005 = 0,00098\left( s \right)\)

Sai số tương đối của tốc độ tức thời là:

\(\begin{array}{l}
\delta v = \delta d + \delta t = \frac{{\Delta d}}{{\bar d}}.100\%  + \frac{{\Delta t}}{{\bar t}}.100\% \\
 = \frac{{0,0048}}{{2,014}}.100\%  + \frac{{0,00098}}{{0,0444}}.100\%  \approx 0,024
\end{array}\)

Sai số tuyệt đối của phép đo tốc độ là:

\(\delta v = \frac{{\Delta v}}{{\bar v}}.100\%  \Rightarrow \Delta v = \frac{{\delta v.\bar v}}{{100\% }} = \frac{{0,024\% .45,36}}{{100\% }} = 0,011\)

- Đồng hồ bấm giây kết hợp với thước: thường dùng để đo tốc độ trung bình của vật chuyển động. Được ứng dụng để đo tốc độ chạy trong lớp thể dục, đo tốc độ rơi tự do từ một độ cao xác định

+ Ưu điểm: Nhanh, đơn giản, dễ thực hiện

+ Nhược điểm: Kém chính xác do phụ thuộc vào phản xạ của người bấm đồng hồ.

- Cổng quang điện kết hợp với thước và đồng hồ đo thời gian hiện số: Thường dùng để đo tốc độ tức thời và tốc độ trung bình của vật chuyển động trong phòng thí nghiệm

+ Ưu điểm: Kết quả chính xác hơn do không phụ thuộc vào người thực hiện

+ Nhược điểm: Lắp đặt phức tạp, chỉ đo được các vật có kích thước phù hợp để có thể đi qua được cổng quang điện

- Súng bắn tốc độ: Đo trực tiếp tốc độ tức thời của các phương tiện giao thông. Thường được cảnh sát giao thông sử dụng trong việc kiểm soát tốc độ của các phương tiện giao thông khi di chuyển trên đường

+ Ưu điểm: Đo trực tiếp tốc độ tức thời với độ chính xác cao

+ Nhược điểm: Giá thành cao

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Nắm được các phương pháp đo tốc độ thông dụng.

- Thiết kế và thực hiện thí nghiệm đo tốc độ.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Chương 2 Bài 6 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Dựa theo đồ thị (d-t) ở hình bên, hãy xác định tốc độ tức thời của vật tại vị trí B.

  

   

  • A. 2 m/s
  • B. 3 m/s
  • C. 4 m/s
  • D. 0 m/s

• Câu 2:

  Lúc 8h sáng một người đi xe khởi hành từ A chuyển động thẳng đều với tốc độ 40 km/h. Người đó sẽ cách A 60 km vào lúc mấy giờ?

  • A. 8h30
  • B. 8h00
  • C. 10h00
  • D. 9h30

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Chương 2 Bài 6 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 36 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Câu hỏi thảo luận 1 trang 36 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Câu hỏi thảo luận 2 trang 36 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Luyện tập trang 37 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Câu hỏi thảo luận 3 trang 38 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Vận dụng trang 39 SGK Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo - CTST

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!