7. Dự kiến cấu trúc luận văn
2.3.4.3.Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm về vật lý gồm các bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng.
Bài tập thí nghiệm định tính là bài tập yêu cầu học sinh phải thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ vật lý hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra, loại bài tập này không có các thao tác đo đạc, tính toán về mặt định lượng.
Bài tập thí nghiệm định lượng là loại bài tập mà HS cần phải đo đạc đại lượng vật lý, minh họa lại quy luật vật lý bằng thực nghiệm. Giải bài tập dạng này cần phải giải thích xem kết quả đo có phù hợp với thực tế hay không, các sai số có nguyên nhân nào không, có lý giải được hợp lý không, làm thế nào giảm bớt được sai số đó. Sau đây là một số bài tập cụ thể về dạng này:
Bài 9: Dùng một lực kế xác định khối lượng của một vật có trọng lượng lớn hơn giới hạn đo của lực kế nhưng không quá gấp đôi. Cho dụng cụ và vật liệu: lực kế, vật nặng, dây treo. [ ]18
* Định hướng tư duy
- Dùng hai dây treo vật nặng, một đầu buộc vào lực kế, lúc đó giá trị của lực kế có liên quan với đại lượng nào hay không?
- Tìm điều kiện thỏa mãn?
* Hướng dẫn giải
- Phải treo vật nặng bằng hai sợi dây, trong đó lực kế được buộc vào một sợi. Khi đó số chỉ của lực kế sẽ bằng:
2
mg
F =
- Khi điều kiện mg ≤2Fmaxđược thỏa mãn, ta đo được F và sau đó tìm
g F
m= 2
Bài 10: Xác định hệ số ma sát lăn giữa lớp xe và mặt đường.
* Định hướng tư duy
- Xác định biểu thức mối liên hệ giữa lực ma sát và gia tốc của xe. - Trong biểu thức đó, những đại lượng nào ta có thể xác định được.
* Hướng dẫn giải
- Xét trường hợp: Xe đang chuyển động với vận tốc vothì ta tắt máy và thả trớn.
- Đo quãng đường s từ lúc tắt máy đến khi dừng lại. - Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe.
Gia tốc của xe xác định theo công thức động học:
s v a o 2 2 − =
Gia tốc của xe được xác định theo công thức động lực học:
g m mg m F a= − ms =−µ =−µ sg v s v g o o 2 2 2 2 = → − = →µ µ
Bài 11: Làm thế nào xác định hệ số ma sát giữa miếng gỗ và một bàn quay.
* Định hướng tư duy
- Xác định các lực tác dụng lên miếng gỗ.
- Lực nào là lực hướng tâm giúp miếng gỗ chuyển động tròn?
- Lực hướng tâm liên hệ với lực ma sát như thế nào? Từ đó xác định những đại lượng cần đo.
* Hướng dẫn giải (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Quay bàn sao cho miếng gỗ chuyển động tròn đều với bàn
- Miếng gỗ lúc này chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực P, phản lực N
, lực ma sát nghỉ.
- Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm giúp cho miếng gỗ chuyển động tròn đều. Độ lớn lực hướng tâm: R mv Fht 2 = Tg R PR mv R mv P R mv N F Fmsn = ht →µ = 2 →µ = 2 →µ = 2 =4π2 →
- Đo khoảng cách từ miếng gỗ đến tâm bàn quay để xác định R. - Dùng đồng hồ xác định chu kỳ T.
Bài 12: Em hãy đứng vào giữa 2 chiếc bàn đặt gần nhau, mỗi tay đặt lên một bàn rồi dùng sức chống tay để nâng người lên khỏi mặt đất. Em hãy làm lại như thế vài lần, mỗi lần đẩy hai bàn ra xa nhau một chút. Hãy báo cáo kinh nghiệm mà em thu được. [ ]3
* Định hướng tư duy
- Khi người chống tay lên được, thì công thức tính lực như thế nào? - Xác định lực mà hai tay ta phải chống phụ thuộc như thế nào vào góc giữa hai tay?
- Chúng ta cảm thấy mệt hơn, điều đó có nghĩa là tay ta chống là lớn hơn hay bé hơn ?
* Hướng dẫn giải:
- Khi ta chống tay lên được và ở trạng thái cân bằng thì lực được tính theo công thức: α cos 2 0 1 2 2 1 P F F P F F + + = → = = . Trong đó α là góc hợp bởi
phương của P và F(lực chống của tay)
- Chúng ta làm lại như thế vài lần chúng ta cảm thấy mệt hờn, điều đó có nghĩa là mỗi lần chúng ta đẩy bàn ra xa thì phải dùng sức nhiều hơn để lực chống của hai tay lớn hơn mới nâng người lên được.
Chúng ta có thể giải thích điều này như sau: Mỗi lần đẩy bàn ra xa, góc giữa hai lực chống của tay tăng dần. Nếu ta vẫn giữa lực chống như cũ thì hợp lực của hai lực sẽ nhỏ đi, nên không thể nhắc người lên được.