Title CHỦ ĐỀ 11 - THỰC HÀNH ĐO GIA TỐC RƠI TỰ DO - HS.docx ✅

Chủ đề 11 : ĐO GIA TỐC RƠI TỰ DO I – TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Sự rơi tự do 1. Định nghĩa Sự rơi tự do là chuyển động của một vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực, không có lực cản nào khác tác động lên nó (như lực cản của không khí). 2. Đặc điểm Trong rơi tự do:  Vật bắt đầu từ trạng thái nghỉ hoặc đang chuyển động.  Tốc độ của vật tăng dần theo thời gian  Quỹ đạo của vật là đường thẳng đứng hướng từ trên xuống. 3. Ví dụ a. Thí nghiệm rơi tự do của nhà bác học Galileo tại Tháp nghiêng Pisa nước Ý. b. Hình ảnh năm 1971, nhà du hành vũ trụ người Mỹ David Scott đã đồng thời thả rơi trên Mặt Trăng một chiếc lông chim và một chiếc búa ở cùng một độ cao. c. Sự rơi tự do trong phòng thí nghiệm vật lý, với quả cầu kim loại và lông vũ được thả cùng lúc trong một buồng chân không.
4. Gia tốc rơi tự do (gia tốc trọng trường) a. Trong môi trường chân không, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc, gọi là gia tốc rơi tự do (gia tốc trọng trường). Ký hiệu là g. Thông thường người ta hay lấy giá trị gần đúng là 9,8 m/s 2 hoặc 10 m/s 2 . b. Các yếu tố ảnh hường đến gia tốc rơi tự do - Độ cao (càng lên cao gia tốc càng giảm) - Vĩ độ (Ở các vị trí khác nhau trên trái đất gia tốc rơi tự do của các vật ở cùng độ cao là khác nhau) - Tại một nơi gần mặt đất mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc. II. Đo gia tốc rơi tự do 1. Mục đích thực hành Đo gia tốc rơi tự do của vật tại một nơi trên mặt đất. 2. Phương án đo: Đo gián tiếp thông qua công thức: 2 2h g = t 2.1. Phương án 1: Thả rơi một vật nhỏ khối lượng m từ một độ cao h so với mặt đất. Dùng thước đo h và dùng đồng hồ bấm giờ để đo thời gian rơi t từ lúc thả đến khi chạm đất.  Ưu điểm: Dễ thiết kế, ít tốn chi phí  Nhược điểm: Sai số cao do phụ thuộc người đo 2.2. Phương án 2: Sử dụng thước đo có độ chia các vạch, dùng đồng hồ đo thời gian hiện số có gắn cổng có thiết bị cảm biến (cổng quang điện).  Ưu điểm: Sai số thấp, kết quả đo chính xác hơn phương án 1  Nhược điểm: Chi phí cao, cồng kềnh. 3. Dụng cụ thí nghiệm - Máng đứng, có gắn dây dọi (1). - Vật bằng thép hình trụ (2). - Nam châm điện N, dùng giữ và thả trụ thép (3). - Cổng quang điện E (4). - Giá đỡ có đế ba chân, có vít chỉnh cân bằng và trụ thép (5). - Đồng hồ đo thời gian hiện số (6). - Công tắc kép (7).
4. Tiến hành đo gia tốc rơi tự do 4.1. Các bước tiến hành thí nghiệm Lắp và bố thí thí nghiệm như Hình 1. - Bước 1: Cắm nam châm (3) điện vào ổ A và cổng quang (4) vào ổ B ở mặt sau của đồng hồ đo thời gian hiện số (6) như Hình 1. - Bước 2: Đặt MODE đồng hồ đo thời gian hiện số ở chế độ A B - Bước 3: Đặt trụ thép tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện N và bị giữ lại ở đó. - Bước 4: Nhấn nút RESET của đồng hồ để chuyển các số hiển thị về giá trị ban đầu 0,000. - Bước 5: Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm điện (Trụ thép rơi xuống và chuyển động đi qua cổng quang điện). - Bước 6: Ghi lại các giá trị thời giân hiển thị trên đồng hồ vào bảng trong báo cáo thực hành. - Bước 7: Dịch chuyển cổng quang điện ra xa dần nam châm. Thực hiện lại các bước 3,4,5,6 bốn lần nữa. Ghi các giá trị thời gian t tương ứng với quãng đường S vào bảng trong báo cáo thực hành. 4.2. Các bước xử lý kết quả đo thí nghiệm - Bước 1: Tính sai số phép đo quãng đường rơi (quãng đường S) và thời gian rơi t của trụ thép. Trong đó: + ΔS bằng nửa ĐCNN của thước đo. + Δt theo công thức bảng dưới đây: Bảng 1: Đại lượng Lần đo Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 S (m) S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 t 1 1S1t 1S2t 1S1t 1S1t 1S1t t 2 2S1t 2S2t 2S1t 2S1t 2S1t t 3 3S1t 3S2t 3S1t 3S1t 3S1t t 1S12S13S1 S1 ttt t= 3  1S22S23S2 S2 ttt t= 3  1S32S33S3 S3 ttt t= 3  S4t S5t Δt S11S1S12S1S13S1S1ttttttΔt = 3  S21S2S22S2S23S2 S2 tttttt Δt = 3  S31S3S32S3S33S3 S3 tttttt Δt = 3  S4Δt S5Δt δt S1 S1 S1 Δt δt t S2 S2 S2 Δt δt t S3 S3 S3 Δt δt t S4δt S5δt 2 2S g = t 1 S12 S1 2S g = t 2 S22 S2 2S g = t 3 S32 S3 2S g = t S4g S5g
- Bước 2: Tính sai số phép đo gia tốc rơi tự do theo công thức bảng dưới đây và ghi vào báo cáo thực hành. Gia tốc rơi tự do của mỗi phép đo trong các lần đo Giá trị trung bình mỗi lần đo Lần đo 1 1 12 1S1 2S g = t 1 22 2S1 2S g = t 1 32 3S1 2S g = t 123 S1 g+g+g g = 3 Lần đo 2 2 12 1S2 2S g = t 2 22 2S2 2S g = t 2 32 3S2 2S g = t 123 S2 g+g+g g = 3 Lần đo 3 3 12 1S3 2S g = t 3 22 2S3 2S g = t 3 32 3S3 2S g = t 123 S3 g+g+g g = 3 Lần đo 4 4 12 1S4 2S g = t 4 22 2S4 2S g = t 4 32 3S4 2S g = t 123 S4 g+g+g g = 3 Lần đo 5 5 12 1S5 2S g = t 5 22 2S5 2S g = t 5 32 3S5 2S g = t 123 S5 g+g+g g = 3 + Giá trị trung bình phép đo gia tốc rơi tự do: S1S2S3S4S5g+g+ggg g = 5  + Sai số tỉ đối phép đo: δg = δS + 2δt + Sai số phép đo: Δg δg = Δgg.δg g - Bước 3: Viết kết quả đo gia tốc rơi tự do của viên bi thép vào báo cáo thực hành: Ghi chú:  Để giảm thiểu sai số, cần thực hiện nhiều lần và đảm bảo rằng dụng cụ được hiệu chỉnh chính xác.  Nên ghi lại các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả như nhiệt độ, độ cao thực tế, và các sai số dụng cụ. ggg