Bài 6. Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng trang 36, 37, 38, 39 Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo
Muốn biết chuyển động của một vật nhanh hay chậm tại một thời điểm nào đó, ta cần đo được tốc độ tức thời của chúng. Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng nào và ưu, nhược điểm của chúng ra sao. Tìm hiểu thang đo thời gian và chức năng của các chế độ đo (MODE) trên đồng hồ đo thời gian hiện số. Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thiết kế và thực hiện phương án xác định tốc độ tức thời của viên bi tại vị trí cổng quang điện A (hoặc B)
Câu hỏi tr 36 MĐ
Muốn biết chuyển động của một vật nhanh hay chậm tại một thời điểm nào đó, ta cần đo được tốc độ tức thời của chúng. Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng nào và ưu, nhược điểm của chúng ra sao?
Phương pháp giải:
Liên hệ thực tế.
Lời giải chi tiết:
- Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng là:
+ Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số
+ Sử dụng đồng hồ bấm giây
+ Sử dụng súng bắn tốc độ
- Ưu và nhược điểm
|
Đồng hồ đo thời gian hiện số |
Đồng hồ bấm giây |
Súng bắn tốc độ |
|
|
Ưu điểm |
Sai số dụng cụ ít, tính chính xác cao |
Nhanh, đơn giản, dễ thực hiện |
Đo trực tiếp tốc độ tức thời với độ chính xác cao |
|
Nhược điểm |
Chỉ đo được tốc độ của các vật được thực hiện trong phòng thí nghiệm |
Kém chính xác do phụ thuộc vào phản xạ của người bấm đồng hồ |
Giá thành cao |
Câu hỏi tr 36 CH 1
Tìm hiểu thang đo thời gian và chức năng của các chế độ đo (MODE) trên đồng hồ đo thời gian hiện số (Hình 6.1)
Phương pháp giải:
Quan sát hình vẽ và vận dụng kiến thức đã học trong KHTN 7
Lời giải chi tiết:
- Thang đo: Bên nút thang đo có ghi giới hạn đo (GHĐ) và độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) của đồng hồ là: 9,999 s – 0,001 s và 99,99 s – 0,01 s.
- MODE: Núm này dùng để chọn chế độ làm việc của đồng hồ. Chế độ làm việc A \( \leftrightarrow \) B để đo khoảng thời gian giữa hai điểm A và B. Tại thời điểm A, đồng hồ được cổng quang bật, tại thời điểm B, đồng hồ được cổng quang tắt. Trên mặt đồng hồ xuất hiện số đo thời gian Δt giữa hai thời điểm trên. Cổng C để kết nối với nam châm điện.
Câu hỏi tr 36 CH 2
Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thiết kế và thực hiện phương án xác định tốc độ tức thời của viên bi tại vị trí cổng quang điện A (hoặc B)
Phương pháp giải:
Quan sát hình và vận dụng kiến thức trong SGK trang 37
Lời giải chi tiết:
- Thiết kế phương án thí nghiệm đo tốc độ.
Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 6.2. Điều chỉnh đoạn nằm ngang của máng sao cho thước đo độ chỉ 0 0 . Cố định nam châm điện và cổng quang điện A (đặt cách đoạn chân dốc nghiêng của máng một khoảng 20 cm).
Bước 2: Chọn MODE ở vị trí A (hoặc B) để đo thời gian viên bi chắn cổng quang điện mà ta muốn đo tốc độ tức thời của viên bi ở vị trí tương ứng.
Bước 3: Sử dụng thước kẹp để đo đường kính của viên bi. Thực hiện đo đường kính viên bi khoảng 5 lần và ghi kết quả.
Bước 4: 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 5: Ghi nhận giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ đo.
- Thực hiện phương án thí nghiệm
Học sinh tự thực hành.
Câu hỏi tr 37
Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thảo luận để thiết kế (và thực hiện) phương án tốt nhất để xác định tốc độ trung bình của viên bi khi viên bi di chuyển từ cổng quang điện A đến cổng quang điện B.
Phương pháp giải:
Vận dụng cách đo của câu trả lời thảo luận 2
Lời giải chi tiết:
Thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm như câu trả lời thảo luận 2, lấy kết quả thí nghiệm và áp dụng vào công thức tính tốc độ trung bình của viên bi: \({v_{tb}} = \frac{S}{t}\)
Câu hỏi tr 38
Quan sát Hình 6.3, tìm hiểu và trình bày phương pháp đo tốc độ trung bình và tốc độ tức thời dựa vào những thiết bị trên. Đánh giá ưu và nhược điểm của mỗi phương pháp đo.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tiễn
Lời giải chi tiết:
Phương pháp đo của các thiết bị trên
- Đồng hồ bấm giây:
+ Dùng thước đo độ dài của quãng đường s. Xác định vạch xuất phát và vạch đích
+ Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t từ khi vật bắt đầu chuyển động từ vạch xuất phát tời vạch đích.
+ Dùng công thức \(v = \frac{S}{t}\) để tính tốc độ trung bình và \(v = \frac{d}{t}\) để tính tốc độ tức thời
- Cổng quang điện
+ Lấy quãng đường trên thiết bị đo
+ Khởi động thiết bị và cho vật đi quan cổng quang điện
+ Đọc kết quả thời gian hiên trên thiết bị và sử dụng công thức để tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời
- Súng bắn tốc độ
+ Khởi động súng
+ Thực hiện, trên máy sẽ hiện lên tốc độ
Ưu và nhược điểm của các thiết bị
|
Đồng hồ bấm giây |
Cổng quang điện |
Súng bắn tốc độ |
|
|
Ưu điểm |
Nhanh, đơn giản, dễ thực hiện |
Kết quả chính xác hơn do không phụ thuộc vào người thực hiện |
Đo trực tiếp tốc độ tức thời với độ chính xác cao |
|
Nhược điểm |
Kém chính xác do phụ thuộc vào phản xạ của người bấm đồng hồ |
Lắp đặt phức tạp, chỉ đo được cho các vật có kích thước phù hợp để có thể đi qua được cổng quang điện |
Giá thành cao. |
Câu hỏi tr 39
Hãy tìm hiểu nguyên tắc đo tốc độ tức thời của tốc kế ô tô hoặc xe máy (Hình 4.3)
Phương pháp giải:
Tìm hiểu trên internet
Lời giải chi tiết:
Khi khởi động xe, để tính được vận tốc của xe máy cần đo được tốc độ vòng quay của bánh xe hoặc hộp số thông qua cáp chủ động (gồm nhiều cuộn lò xo cuốn quanh trục tung tâm). Theo đó, khi trục trung tâm quay sẽ kết nối với hộp số và truyền dữ liệu về đồng hồ đo tốc độ.