II. Thiết bị dạy học và học liệu
1. Hƣớng dẫn thực hiện nhiệm vụ
* Mụ hỡnh húa chuyển động rơi tự do bằng phần mềm MS. Excel:
● Điền cỏc thụng số cho trước: gia tốc, khối lượng, độ cao ban đầu: Khối lượng(kg) G1:fx= 1 Gia tốc (m/s2 ) G2: fx=10 Độ cao thả rơi(m) K1: fx=50 Cỏc cụng thức: t = t0 + 0,1 2 0 1 2 y y gt vgt Wđ = 1 2 2mv Wt = mgy W = Wđ + Wt
Nhập cỏc thụng số lờn phần mềm MS. Excel: C5: fx=0; C6: fx:C5+0,1 D5: fx=50; D6: fx=-($G$2/2)*C5^2+$K$1 E5: fx=$G$2*C5 F5: fx=0.5*$G$1*E5^2 G5: fx=$G$1*$G$2*D5 H5: fx=F5+G5
Bụi đen cỏc cột t, y,Wđ, Wt, W và kộo thả xuống dưới, ta được một loạt cỏc giỏ trị tương ứng.
● Dựng chức năng Insert để vẽ đồ thị Wđ, Wt, W theo thời gian. - Bụi đen 3 cột Wđ, Wt, W và chọn nỳt Insert trờn thanh cụng cụ. - Trong mục Chart chọn Line.
● Quan sỏt đồ thị thu được và rỳt ra giả thuyết: Cơ năng của vật được bảo toàn.
* Mụ hỡnh húa chuyển động rơi tự do bằng phần mềm Coach 6:
● Bước 1: Thiết lập cỏc hằng số g = 9.8 (m/s2) yo = 50 (m) m = 1 (kg)
● Bước 2: Thiết lập cỏc biến
- Biến trạng thỏi y: initial value = yo
- Đạo hàm y’ = v1
- Động năng K = 0.5*m*v1^2
- Thế năng U = m*g*y - Cơ năng E = K + U
● Bước 3: Chạy mụ phỏng.
● Bước 4: Vẽ đồ thị cơ năng theo thời gian, rỳt ra kết luận.
* Phõn tớch video chuyển động của con lắc đơn bằng phần mềm Coach 6:
Bƣớc 1: Mở và chạy video.
Để mở một video, nhấp phải chuột vào cửa sổ Data-Video và chọn Open ->Video option.
Bƣớc 2: Thiết lập video
Thiết lập khoảng cỏch
1. Nhấn vào biểu tượng Scaling trờn thanh cụng cụ. 2. Chọn mục Same scale in all directions.
3. Một thước ngang (mặc định cú màu đỏ) và trục tọa độ (mặc định cú màu vàng) xuất hiện trờn màn hỡnh của video.
4. Di chuyển và khớp thước đỏ với thước thẳng đứng hiển thị trờn màn hỡnh của video (khớp vào 0.5m đầu tiờn trờn thước).
5. Chỉ định trong hộp thoại Scale Settings giỏ trị chiều dài 0.5m. 6. Nhấp vào nỳt OK khi em đó thực hiện xong.
Thiết lập thời gian
Tựy chọn này dựng để xỏc lập tốc độ khung hỡnh trong việc ghi video. Thụng thường, thụng tin này sẵn cú trong tập tin video.
1. Nhấn vào biểu tượng Data Video Settings trờn thanh cụng cụ. -> Chọn mục Time.
2. Video này được ghi ở tốc độ 30 khung hỡnh trờn giõy (cú thể đọc trong phần Properties của tập tin video). Thụng tin này được sử dụng để xỏc định số khung hỡnh tương ứng với thời gian (giõy) ngay sau khi em lựa chọn khung hỡnh tương ứng với thời gian t=0. Giỏ trị t=0 tương ứng với khung hỡnh đầu tiờn em chọn. 3. Nhấp vào nỳt OK khi em đó thực hiện xong.
Bƣớc 3: Xỏc định cỏc điểm thực nghiệm và khung hỡnh của video sẽ tiến hành đo điểm hoạt nghiệm Những điểm hoạt nghiệm là những điểm đƣợc thu thập ở mỗi khung hỡnh trong quỏ trỡnh đo đạc bằng video.
1. Trong phần Data Video Settings, chọn mục Points.
2. Em sẽ chỉ cần xỏc định 1 điểm hoạt nghiệm trong mỗi khung hỡnh của video. 3. Đi tới phần Markers and colors của hộp thoại và chọn màu sắc và hỡnh khối đỏnh dấu phự hợp cho cỏc điểm hoạt nghiệm.
Khung hỡnh
Một phộp đo video thủ cụng thường được tiến hành với việc chọn một số lượng vừa phải cỏc khung hỡnh cần thiết.
1. Trong phần Data Video Settings, chọn mục Frames.
2. Cú 4 tựy chọn cho việc lựa chọn cỏc khung hỡnh dựng để đo đạc. Trong vớ dụ này, chọn From 18 to 58 step size 1 (Lựa chọn cỏc khung hỡnh cỏch đều nhau 1 khung một từ số 18 tới số 58, khung được chọn đầu tiờn là khung số 18). Nếu em sử dụng tớnh năng Point Tracking (đo đạc video tự động), hóy chọn tất cả cỏc khung hỡnh.
Bƣớc 4: Hiển thị và thu thập số liệu.
Hiển thị số liệu
Coach 7 cho em khả năng chuẩn bị những đồ thị trước khi tiến hành đo.
1. Để hiển thị một đồ thị dữ liệu đo đạc, trong Menu phải chuột chọn mục Display as a Diagram và nhấp chuột vào cửa sổ làm việc trống ở phần phớa trỏi bờn dưới. 2. Để xem giỏ trị dữ liệu dưới dạng bảng, trong Menu phải chuột em chọn mục Display as a Table và nhấp chuột vào một cửa sổ.
Thu thập dữ liệu
1. Bắt đầu đo đạc bằng cỏch nhấp vào nỳt Start màu xanh.
2. Coach sẽ tự động hiển thị khung hỡnh đầu tiờn được chọn của video. 3. Di chuyển chuột lờn trờn video để định vị vật dao động.
4. Nhấp chuột để xỏc định và lưu điểm thực nghiệm đầu tiờn.
5. Video sẽ tự động chuyển sang khung hỡnh tiếp theo, tiếp tục nhấp chuột vào vật dao động để xỏc định điểm thực nghiệm tiếp theo.
6. Tiếp tục nhấp chuột vào vật dạo động trong mỗi khung hỡnh được chọn cho tới khung
Bƣớc 5: Phõn tớch dữ liệu thu đƣợc
1. Tại cửa sổ Data table, để tạo thờm bảng số liệu về cỏc thụng số khỏc của vật, nhấp chuột phải chọn Add a new variable -> into Data series -> Formula. Sau đú lần lượt điền Label, unit, formula cho vận tốc v, động năng Wđ, thế năng Wt, và cơ năng W.
2. Biểu diễn Wđ, Wt, W theo thời gian trờn cựng một đồ thị. Nhấp chuột phải chọn Analyze/Process ->Function Fit để tỡm đường cong hồi quy cho cỏc giỏ trị trung bỡnh của Wđ, Wt, và W.