- 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 0⁰ . 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.

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: \(v_{TB}=\dfrac{s}{t}\)

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: \({v_{tb}} = \frac{S}{t}\)

*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.

Để xác định được vận tốc tức thời, ta cần đo được độ dịch chuyển trong những khoảng thời gian ngắn bằng nhau.

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.

Để xác định được vận tốc tức thời, ta cần đo được độ dịch chuyển trong những khoảng thời gian ngắn bằng nhau.

- Ta có độ dịch chuyển cố định, thí nghiệm cho biết được thời gian nên ta có thể xác định được vận tốc tức thời của xe.

- Lưu ý về dấu của vận tốc tức thời:

+ Nếu khối lượng của vật 1 va chạm vào vật 2 lớn hơn, hệ hai vật chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động của vật 1 thì vận tốc tức thời lớn hơn 0

+ Nếu hệ hai vật chuyển động ngược chiều với chiều ban đầu của vật 1 thì vận tốc tức thời nhỏ hơn 0

- Giá trị trung bình thời gian của viên bi chuyển động từ A đến B là:

+ AB = 10 cm: \(\overline t  = \frac{{0,292 + 0,293 + 0,292}}{3} \approx 0,292(s)\)

+ AB = 20 cm: \(\overline t  = \frac{{0,422 + 0,423 + 0,423}}{3} \approx 0,423(s)\)

+ AB = 30 cm: \(\overline t  = \frac{{0,525 + 0,525 + 0,525}}{3} = 0,525(s)\)

+ AB = 40 cm: \(\overline t  = \frac{{0,609 + 0,608 + 0,609}}{3} \approx 0,609(s)\)

+ AB = 50 cm: \(\overline t  = \frac{{0,609 + 0,608 + 0,609}}{3} \approx 0,609(s)\)

- Sai số của phép đo thời gian viên bi chuyển động từ A đến B:

+ AB = 10 cm:

\(\begin{array}{l}\Delta {t_1} = \left| {0,292 - 0,292} \right| = 0\\\Delta {t_2} = \left| {0,293 - 0,292} \right| = 0,001\\\Delta {t_3} = \left| {0,292 - 0,292} \right| = 0\\ \Rightarrow \overline {\Delta t}  = \frac{{0,001}}{3} \approx 3,{33.10^{ - 4}}(s)\end{array}\)

Tương tự cho các đoạn còn lại, ta có:

+ AB = 20 cm: \(\overline {\Delta t}  = 3,{33.10^{ - 4}}(s)\)

+ AB = 30 cm: \(\overline {\Delta t}  = 0\)

+ AB = 40 cm: \(\overline {\Delta t}  = 3,{33.10^{ - 4}}(s)\)

+ AB = 50 cm: \(\overline {\Delta t}  = 0\)

- Giá trị trung bình và sai số của thời gian chắn cổng quang điện tại B:

+ AB = 10 cm: \(\overline t  = 0,031;\overline {\Delta t}  = 0\)

+ AB = 20 cm: \(\overline t  = 0,022;\overline {\Delta t}  = 3,{33.10^{ - 4}}\)

+ AB = 30 cm: \(\overline t  = 0,018;\overline {\Delta t}  = 0\)

+ AB = 40 cm: \(\overline t  = 0,016;\overline {\Delta t}  = 3,{33.10^{ - 4}}\)

+ AB = 50 cm: \(\overline t  = 0,014;\overline {\Delta t}  = 3,{33.10^{ - 4}}\)

- Tốc độ tức thời tại B:

+ AB = 10 cm: \(\overline {{v_B}}  = \frac{d}{{\overline {{t_B}} }} = \frac{{10}}{{0,031}} \approx 322,58(cm/s)\)

+ AB = 20 cm: \(\overline {{v_B}}  = \frac{d}{{\overline {{t_B}} }} = \frac{{20}}{{0,022}} \approx 909,09(cm/s)\)

+ AB = 30 cm: \(\overline {{v_B}}  = \frac{d}{{\overline {{t_B}} }} = \frac{{30}}{{0,018}} \approx 1666,67(cm/s)\)

+ AB = 40 cm: \(\overline {{v_B}}  = \frac{d}{{\overline {{t_B}} }} = \frac{{40}}{{0,016}} = 2500(cm/s)\)

+ AB = 50 cm: \(\overline {{v_B}}  = \frac{d}{{\overline {{t_B}} }} = \frac{{50}}{{0,014}} \approx 3571,43(cm/s)\)

- Vẽ đồ thị: