Bạn hãy thiết lập phương án để đo được tốc độ của xe chuyển động trên máng đỡ bằng các dụng cụ sau đây: Xe kĩ thuật số kèm bộ xử lí số liệu; giá đỡ.
Hãy thảo luận nhóm về các nội dung 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 và ngược lại?
3. Thiết kế các phương án đo tốc độ và so sánh ưu, nhược điểm của các phương án đó.
1.
- Để đo quãng đường: dùng các loại thước: thước thẳng, thước dây, thước cuộn, …
- Để đo thời gian: dùng đồng hồ bấm giờ, đồng hồ đo thời gian hiện số,..
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.
a) Hai phương án để đo tốc độ:
Phương án 1: Dùng 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 tới khi vượt qua vạch đích.
- Dùng công thức \(v=\dfrac{s}{t}\) để tính tốc độ.
Phương án 2: Dùng cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số.
- Đo khoảng cách giữa 2 cổng quang điện (đọc trên thước đo gắn với giá đỡ). Khoảng cách này chính là quãng đường s mà vật chuyển động.
- Bấm công tắc để vật bắt đầu chuyển động.
- Khi vật đi qua cổng quang điện thứ 1 thì đồng hồ bắt đầu đo.
- Khi vật đi qua cổng quang điện thứ 2 thì đồng hồ ngừng đo.
- Đọc số chỉ thời gian hiển thị trên đồng hồ đo thời gian hiện số chính là thời gian của vật chuyển động trên quãng đường.
- Dùng công thức \(v=\dfrac{s}{t}\) để tính tốc độ.
b) So sánh ưu, nhược điểm của hai phương án:
| Ưu điểm | Nhược điểm |
Phương án 1 | Dễ thiết kế, dễ thực hiện. | Sai số lớn do liên quan đến các yếu tố khách quan như thao tác bấm đồng hồ chưa khớp với thời điểm xuất phát hoặc kết thúc, sai số do dụng cụ... |
Phương án 2 | Kết quả đo chính xác, sai số nhỏ. | Chi phí đắt, thiết bị cồng kềnh. |
1.
a) Dựa vào bộ dụng cụ được đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm (trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành) để tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.
b) Tiến hành thí nghiệm khảo sát, ghi lại số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 23.1.
a) Bố trí thí nghiệm như hình vẽ
Các bước tiến hành thí nghiệm:
+ Bước 1: Treo một vật nặng 50 g vào lò xo, ghi lại độ dãn
+ Bước 2: Bỏ vật nặng 50 g ra, đổi thành vật nặng 100 g vào lò xo, ghi lại độ dãn
+ Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các vật nặng 150 g, 200 g, 250 g
=> Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo là: Lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
b) Sau khi khảo sát và đo đạc, ta có bảng số liệu như bảng 23.1
a) Dựa vào bộ dụng cụ được đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm (trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành) để tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.
b) Tiến hành thí nghiệm khảo sát, ghi lại số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 23.1.
a) Bố trí thí nghiệm như hình vẽ
Các bước tiến hành thí nghiệm:
+ Bước 1: Treo một vật nặng 50 g vào lò xo, ghi lại độ dãn
+ Bước 2: Bỏ vật nặng 50 g ra, đổi thành vật nặng 100 g vào lò xo, ghi lại độ dãn
+ Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các vật nặng 150 g, 200 g, 250 g
=> Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo là: Lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
b) Sau khi khảo sát và đo đạc, ta có bảng số liệu như bảng 23.1
3. Dựa vào số liệu, lập luận để trình bày phương án và tiến hành xử lí số liệu để xác định gia tốc rơi tự do và sai số của phép đo.
- Các bước tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 8.2
+ Lắp nam châm điện ở đầu trên của thanh nhôm, nối với cổng A của đồng hồ điện tử thông qua công tắc điện.
+ Cổng quang điện ở dưới, cách nam châm điện một đoạn d và được nối vào cổng B của đồng hồ.
Bước 2: Điều chỉnh cho giá đỡ thẳng đứng bằng các vít ở đế sao cho quả nặng của dây dọi sẽ nằm ở tâm lỗ tròn. Thiết lập đồng hồ thời gian hiện số chế độ A ↔ B để đo thời gian từ lúc thả đến khi vật chắn cổng quang điện.
Bước 3: Đặt vật rơi vào vị trí nam châm điện, dùng êke vuông ba chiều để xác định vị trí ban đầu của vật. Ấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0.000. Nhấn công tắc điện để kích thích vật rơi và khởi động đồng hồ đo thời gian hiện số.
Bước 4: Khi vật rơi và chắn các tia hồng ngoại của cổng quang điện, đồng hồ sẽ dừng. Đọc thời gian rơi trên đồng hồ và ghi số liệu vào bảng.
- Các em tự tiến hành thí nghiệm
1. An, Bình và Long đi đến trường nhưng chỉ có một chiếc xe đạp nên các bạn chọn phương án sau: An chở Bình đi trước còn Long đi bộ. Đi được một quãng thì An để Bình đi bộ đến trường, rồi quay lại đón Long. Ba bạn đến trường cùng một lúc. Tính thời gian đi đến trường. Biết vận tốc xe đạp là 12 km/h, vận tốc đi bộ là 5 km/h, quãng đường đến trường là 10 km.
2.Trên một đoạn đường có ba người cùng bắt đầu chuyển động. Một người đi xe máy với vận tốc 30 km/h, một người đi xe đạp với vận tốc 20 km/h và một người chạy bộ. Ban đầu, người chạy bộ cách người đi xe đạp một khoảng bằng một phần tư khoảng cách từ người đó đến người đi xe máy. Giả thiết chuyển động của ba người là những chuyển động thẳng đều. Hãy xác định vận tốc của người chạy bộ để sau đó cả 3 người cùng gặp nhau tại một điểm ?
Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm, hãy thiết kế và thực hiện phương án để đo tốc độ truyền âm trong không khí.
*Mục đích thí nghiệm: Đo được tốc độ truyền âm trong không khí
* Dụng cụ:
– Ống cộng hưởng (1) trong suốt bằng nhựa, dài 70 cm, đường kính 40 mm, có gắn thước thẳng.
– Pit-tông bằng kim loại bọc nhựa (2), đường kính 38 mm, có vạch chuẩn xác định vị trí.
– Dây treo pit-tông (3) dài 1,5 m, một đầu có móc treo, vắt qua ròng rọc có đường kính 40 mm.
– Hệ thống giá đỡ gồm trụ thép đặc (4), dài 75 cm, đường kính 10 mm và để ba chân bằng thép. – Loa điện động (4 Ω – 3 W) (5), lắp trong hộp bảo vệ có cán bằng trụ thép và lỗ cắm điện.
– Máy phát tần số (0,1 Hz – 1 kHz) (6), tín hiệu hình sin, điện áp ra cực đại 14 V.
– Bộ hai dây nối mạch điện (7), dài 50 cm, hai đầu có phích cắm.
* Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.3. Đặt loa điện động gần sát đầu hở của ống cộng hưởng.
Bước 2: Dùng hai dây dẫn điện cấp điện cho loa từ máy phát tần số.
Bước 3: Điều chỉnh thang do trên máy phát sang vị trí 100 Hz – 1 kHz. Điều chỉnh tần số sóng âm cho phù hợp. Bước 4: Điều chỉnh biên độ để nghe được âm phát ra từ loa vừa đủ to.
Bước 5: Kéo dẫn pit-tông lên và lắng nghe âm phát ra. Xác định vị trí thứ nhất của pit-tông khi âm nghe được to nhất và xác định chiều dài cột khí l1 tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.
Bước 6: Tiếp tục kéo pit-tông lên và xác định vị trí thứ hai của pit-tông khi âm nghe được lại to nhất và xác định chiều dài cột khí l2 tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.
Bước 7: Cho pit-tông về lại sát miệng ống, lặp lại các bước 5 và 6 thêm 4 lần nữa. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.
Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm, hãy thiết kế và thực hiện phương án để đo tần số của sóng âm.
Mục đích thí nghiệm: Đo được tần số của sóng âm.
* Dụng cụ:
– Nguồn âm (1)
+ Loa điện động được kết nối với máy phát tấn số.
+ Âm thoa, búa và âm thoa gắn trên hộp cộng hưởng (Hình 10.1b).
– Micro (2) để chuyển dao động âm thành dao động điện.
– Dao động kí điện tử (3).
* Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2.
Bước 2: Sử dụng nguồn âm là loa điện động, đặt loa gần micro (chú ý đảm bảo không có nguồn âm khác ở gần).
Bước 3: Bật micro và dao động kí ở chế độ làm việc.
Bước 4: Bật máy phát tần số
Bước 5: Điều chỉnh dao động kí để ghi nhận tín hiệu. Lặp lại bước 2 đến bước 5 khi sử dụng nguồn âm là âm thoa.
Em hãy lựa chọn các cụ đo phù hợp để đo thời gian cho mỗi hoạt động sau và giải thích chọn đó.
a) Một người đi xe điểm A đến điểm B.
b) Một viên bi sắt động trên máng nghiêng.
a) quãng đường đủ lớn nên ta sẽ chọn sử dụng đồng hồ bấm giây
b) quãng đường viên bi chuyển động không khá lớn nên ta sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số
Thảo luận, xây dựng phương án thực hành để xác định động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm. Vì sao lại chọn cho các xe đó chuyển động trên giá đỡ nằm ngang?
Phương án thực hành:
+ Đặt hai xe có khối lượng bằng nhau trên giá đỡ nằm ngang.
+ Cho hai xe va chạm vào nhau. Sau va chạm hai xe chuyển động rời xa nhau
+ Đọc và ghi kết quả của từng xe trước và sau va chạm. Từ đó tính và đánh giá động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm.
Chọn các xe chuyển động trên giá đỡ nằm ngang vì khi các xe chuyển động trên giá đỡ nằm ngang thì thế năng của các xe không thay đổi, vì vậy ta chỉ cần xác định tốc độ của các vật trước và sau khi va chạm.