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

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 Kho sỏt chuyn ng ri t do. Xỏc nh gia tc ri t do BI THC HNH: I. Mục đích : Đo được thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường s khác nhau, vẽ và khảo sát đồ thị s ~ t 2 , để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do và xác định được gia tốc rơi tự do. II. cơ sở lý thuyết Th một vật ( trụ thép, viên bi ) từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ rơi rất nhanh theo phương thẳng đứng (phương song song với dây dọi ). Trong trường hợp này nh hưởng của không khí không đáng kể, vật chỉ chuyển động dưới 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 đường đi được s sau kho ng thời gian t ( tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động ) được xác định bởi công thức : thị biểu diễn quan hệ gi a s và t 2 có dạng một đường thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc tg = a/2. 2 2 1 ats = 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.Thước 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, đư 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 dưới, được 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 được đặt nằm dưới 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 s 0 của vật. Ghi giá trị s 0 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 dưới cách s 0 một khoảng s = 50 mm . Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0000. 2.ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước 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 dưới, cách vị trí s 0 một khoảng s lần lượt bằng 200mm; 450 mm; 800 mm. ứng với mỗi giá trị của s, thả vật rơi và ghi thời gian t tương ứng vào bảng 1. Lặp lại 3 lần phép đo. Chú ý : * Cổng E chỉ hoạt động đư 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 bước 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 dưới cách s 0 một khoảng s = 0,200 m . ấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0000. 2)ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước 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 dưới, cách vị trí s 0 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 tương ứng vào bảng 1, lặp lại 5 lần . Kết thúc thí nghiệm : Nhấn khoá K , tắt điện đồng hồ đo thời gian hiện số. KÕt luËn : ChuyÓn ®éng r¬i tù do lµ mét chuyÓn ®éng nhanh dần đều s 2 = 4s 1 → t 2 = 2t 1 . s 3 = 9s 1 → t 3 = 3t 1 . KÕt qu¶ cho thÊy : s ~ t 2 . NhËn xÐt : VI. Kết quả thÝ nghiÖm s(mm) Thời gian rơi t (s) 1 2 3 TB 50 0.098 0.097 0.098 0.098 200 0.201 0.200 0.200 0.200 450 0.301 0.302 0.301 0.301 500 0.319 0.319 0.319 0.319 600 0.349 0.349 0.350 0.349 800 0.403 0.402 0.403 0.403 L ầ n đ o Kết luận : Chuyển động rơi tự do là một chuyển động nhanh dn du s 2 = 4s 1 t 2 = 2t 1 . s 3 = 9s 1 t 3 = 3t 1 . Kết quả cho thấy : s ~ t 2 . Nhận xét : Kết quả TN và đồ thị s = s(t) . 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. của chuyển động rơi tự do và xác định được gia tốc rơi tự do. II. cơ sở lý thuyết Th một vật ( trụ thép, viên bi ) từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ rơi