Bài 8: Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do

Mục đích : Đo đ ợc thời gian rơi t của một vật trên những quãng đ ờng s khác nhau, vẽ và khảo sát đồ thị s ~ t2 , để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do và xác định đ

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

VÀ THỰC HÀNH: Khảo sát chuyển động rơi tự do

và đo gia tốc rơi tự do

Chương trình lớp 10 ban KHTN

và ban CƠ BẢN

GV thực hiện: Trần Viết Thắng

Trường THPT Chu Văn An

Khảo sỏt chuyển động rơi tự do

Xỏc định gia tốc rơi tự do

BÀI THỰC HÀNH:

I Mục đích :

Đo đ ợc thời gian rơi t của một vật trên

những quãng đ ờng s khác nhau, vẽ và

khảo sát đồ thị s ~ t2 , để rút ra kết luận

về tính chất của chuyển động rơi tự do

và xác định đ ợc gia tốc rơi tự do

II cơ sở lý thuyết

Thả một vật ( trụ thép, viên bi ) từ độ cao s trên mặt đất, …) từ độ cao s trên mặt đất,

vật sẽ rơi rất nhanh theo ph ơng thẳng đứng (ph ơng song

song với dây dọi ) Trong tr ờng hợp này nh h ởng của không ả khí không đáng kể, vật chỉ chuyển động d ới tác dụng của

trọng lực, nên có thể coi là vật rơi tự do

Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, chuyển động thẳng

nhanh dần đều với gia tốc a, thỡ quãng đ ờng đi đ ợc s sau

kho ng thời gian t ( tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động ) đ ợc ả xác định bởi công thức :

thị biểu diễn quan hệ gi a s và t

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa s và t ữa s và t 2 có dạng một đ ờng thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc tg = a/2

2 2

1

at

s 

III Dụng cụ cần thiết

1.Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân vít điều chỉnh thăng bằng

2.Trụ bằng sắt non (bi) làm vật rơi tự do 3.Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt điện để giữ và thả rơi vật

4.Cổng quang điện E

5.Đồng hồ thời gian hiện số , độ chia nhỏ nhất 0.001s

6.Th ớc thẳng 800mm gắn chặt vào giá

đỡ

7.Ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật rơi

8 Khăn vải bông để đỡ vật rơi

IV Lắp ráp thí nghiệm

1.Nam châm điện N lắp trên đỉnh giá đỡ, đ

ợc nối qua công tắc vào ổ A của đồng hồ đo thời gian ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về

Cổng E lắp ở d ới, đ ợc nối với ổ B Sử dụng MODE đo A  B, chọn thang đo 9,999s 2.Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm lỗ tròn T Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng Khăn vải bông đ ợc đặt nằm d ới để đỡ vật rơi

3.Cho nam châm hút giữ vật rơi Dùng

miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 của vật Ghi giá trị s0 vào bảng 1

V Tiến hành thí nghiệm

Khảo sát chuyển động rơi tự do:

1.Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về

phía d ới cách s0 một khoảng s = 50 mm

Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đ a chỉ

thị số về giá trị 0000

2.ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi

nhả nhanh nút tr ớc khi vật rơi đến cổng

quang điện E (*) Ghi thời gian rơi của vật

vào bảng 1 Lặp lại phép đo trên 3 lần ghi

vào bảng 1

3.Nới lỏng vít hãm và dịch cổng quang điện

E về phía d ới, cách vị trí s0 một khoảng s lần

l ợt bằng 200mm; 450 mm; 800 mm ứng với

mỗi giá trị của s, thả vật rơi và ghi thời gian t

t ơng ứng vào bảng 1 Lặp lại 3 lần phép đo

Chú ý : * Cổng E chỉ hoạt động đ

ợc khi nút nhấn trên hộp công tắc nhả Các thao tác không chuẩn xác cho kết quả đo sai cần loại bỏ

và thực hiện

đo lại theo các b ớc a, b

V Tiến hành thí nghiệm

2.Đo gia tốc rơi tự do :

1)Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía d ới cách s0 một khoảng s = 0,200 m ấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đ a chỉ thị số về giá trị 0000

2)ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút tr ớc

khi vật rơi đến cổng quang điện E Ghi thời gian rơi của vật vào

bảng 1 Lặp lại phép đo trên 5 lần ghi vào bảng 1

3) Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía d ới, cách vị trí

s0 một khoảng s = 0,300 ; 0,400 ; 0,500 ; 0,600; 0,700 ; 0,800 m

ứng với mỗi khoảng cách s , thả vật rơi và ghi thời gian t ơng ứng vào bảng 1, lặp lại 5 lần

Kết thúc thí nghiệm : Nhấn khoá K , tắt điện đồng hồ đo thời

gian hiện số

s(mm) t1 t2 t3 t4 t5 tTB s/s1 t/t1 (t/t1)2

200 0.201 0.199 0.201 0.2 0.201 0.2004 4 2.0491 4.1987

600 0.347 0.347 0.348 0.348 0.348 0.3476 12 3.5542 12.632

700 0.377 0.376 0.377 0.377 0.378 0.377 14 3.8548 14.86

800 0.403 0.402 0.403 0.403 0.402 0.4026 16 4.1166 16.946

Kết luận : Chuyển động rơi tự do là một

chuyển động nhanh dần đều

s2 = 4s1  t2 = 2t1

s3 = 9s1  t3 = 3t1 Kết quả cho thấy : s ~ t2

Nhận xét :

VI Kết quả thí nghiệm

s(mm)

Thời gian rơi t (s)

Lần đo

Kết luận : Chuyển động rơi tự do là một

chuyển động nhanh dần dều

s2 = 4s1  t2 = 2t1

s3 = 9s1  t3 = 3t1 Kết quả cho thấy : s ~ t2

Nhận xét :

s t1 t2 t3 t4 t t2 g=2s/t2 v=2s/t 0.2 0.198 0.199 0.199 0.201 0.199 0.04 10 2.01 0.3 0.247 0.247 0.246 0.247 0.247 0.061 9.836 2.429 0.4 0.283 0.284 0.285 0.285 0.284 0.081 9.877 2.817 0.5 0.318 0.318 0.319 0.318 0.318 0.101 9.901 3.145 0.6 0.349 0.348 0.35 0.349 0.349 0.122 9.836 3.438 0.7 0.379 0.379 0.38 0.378 0.379 0.144 9.722 3.694

9.862

0.199 0.2

0.247 0.3

0.284 0.4

0.318 0.5

0.349 0.6

0.379 0.7

s=s(t)

0 0.2 0.4 0.6 0.8

t

s S

Kết quả TN và đồ thị s = s(t)

s t1 t2 t3 t4 t t2 g=2s/t2 v=2s/t 0.2 0.198 0.199 0.199 0.201 0.199 0.04 10 2.01 0.3 0.247 0.247 0.246 0.247 0.247 0.061 9.836 2.429 0.4 0.283 0.284 0.285 0.285 0.284 0.081 9.877 2.817 0.5 0.318 0.318 0.319 0.318 0.318 0.101 9.901 3.145 0.6 0.349 0.348 0.35 0.349 0.349 0.122 9.836 3.438 0.7 0.379 0.379 0.38 0.378 0.379 0.144 9.722 3.694

9.862

t2 s

0.04 0.2

0.061 0.3

0.081 0.4

0.101 0.5

0.122 0.6

0.144 0.7

s=s(t2)

0 0.2 0.4 0.6 0.8

t2 s s

Kết quả TN và đồ thị s = s(t2)

s t1 t2 t3 t4 t t2 g=2s/t2 v=2s/t Dg 0.2 0.198 0.199 0.199 0.201 0.199 0.04 10 2.01 0.138 0.3 0.247 0.247 0.246 0.247 0.247 0.061 9.836 2.429 0.026 0.4 0.283 0.284 0.285 0.285 0.284 0.081 9.877 2.817 0.015 0.5 0.318 0.318 0.319 0.318 0.318 0.101 9.901 3.145 0.039 0.6 0.349 0.348 0.35 0.349 0.349 0.122 9.836 3.438 0.026 0.7 0.379 0.379 0.38 0.378 0.379 0.144 9.722 3.694 0.14

t v=2s/t

0.199 2.01

0.247 2.429

0.284 2.817

0.318 3.145

0.349 3.438

0.379 3.694

v=v(t)

0 2 4

t

v

Kết quả TN và đồ thị v = v(t)