Giải Vật lí 10 (Kết nối tri thức) Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

Hoidap.vietjack.com trân trọng giới thiệu: lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 10 Bài 11. Mời các bạn đón xem:

679
  Tải tài liệu

Giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

Khởi động trang 44 Vật Lí 10: Các vật rơi tự do chuyển động rất nhanh, làm thế nào đo được gia tốc rơi tự do của vật?

Lời giải:

Để đo được gia tốc rơi tự do của vật ta đo quãng đường s vật đi được trong khoảng thời gian t rồi tính gia tốc theo biểu thức: g equals a equals fraction numerator 2 s over denominator t squared end fraction.

I. Dụng cụ thí nghiệm

II. Thiết kế phương án thí nghiệm

Hoạt động trang 47 Vật Lí 10: Thảo luận về phương án thí nghiệm dựa trên hoạt động sau: Thả trụ thép rơi qua cổng quang điện trên máng đứng và trả lời câu hỏi.

1. Xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép theo công thức nào?

2. Để xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép cần đo lại các đại lượng nào?

3. Làm thế nào để trụ thép rơi qua cổng quang điện?

4. Cần đặt chế độ đo của đồng hồ ở vị trí nào để đo được đại lượng cần đo?

Lời giải:

1. Xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép theo công thức: g equals a equals fraction numerator 2 s over denominator t squared end fraction.

2. Để xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép cần đo quãng đường s và thời gian t rơi.

3. Để trụ thép rơi qua cổng quang điện cần đặt trụ thép tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện và bị giữ lại ở đó. Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm điện, khi đó trụ thép rơi xuống và chuyển động đi qua cổng quang điện.

4. Cần đặt chế độ MODE của đồng hồ đo thời gian hiện số ở vị trí thích hợp để đo được đại lượng cần đo.

III. Tiến hành thí nghiệm

IV. Kết quả thí nghiệm

Giải Vật lí 10 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Hoạt động trang 48 Vật Lí 10: Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm

1. Hãy tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối của phép đo gia tốc rơi tự do.

2. Tại sao lại dùng trụ thép làm vật rơi trong thí nghiệm? Có thể dùng viên bi thép được không? Giải thích tại sao.

3. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2 trên hệ tọa độ (s – t2).

4. Nhận xét chung về dạng của đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2 rồi rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do.

5. Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm khác để đo gia tốc rơi tự do của trụ thép.

Lời giải:

1. Tham khảo bảng kết quả dưới đây:

Quãng đường (m)

Lần đo thời gian (s)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

0,3

0,247

0,248

0,246

0,245

0,249

0,6

0,351

0,348

0,353

0,346

0,349

0,9

0,427

0,431

0,429

0,432

0,428

1,2

0,496

0,494

0,495

0,492

0,490

1,5

0,554

0,556

0,549

0,558

0,550

Xử lí kết quả với phép đo khi chọn quãng đường s = 0,3 m

Quãng đường (m)

Lần đo thời gian (s)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

0,3

0,247

0,248

0,246

0,245

0,249

 

Gia tốc trong lần đo 1: g subscript 1 equals fraction numerator 2 s over denominator t subscript 1 superscript 2 end fraction equals fraction numerator 2.0 comma 3 over denominator 0 comma 247 squared end fraction equals 9 comma 835 text   end text m divided by s squared

Gia tốc trong lần đo 2: g subscript 2 equals fraction numerator 2 s over denominator t subscript 2 superscript 2 end fraction equals fraction numerator 2.0 comma 3 over denominator 0 comma 248 squared end fraction equals 9 comma 756 text   end text m divided by s squared

Gia tốc trong lần đo 3: g subscript 3 equals fraction numerator 2 s over denominator t subscript 3 superscript 2 end fraction equals fraction numerator 2.0 comma 3 over denominator 0 comma 246 squared end fraction equals 9 comma 915 text   end text m divided by s squared

Gia tốc trong lần đo 4: g subscript 4 equals fraction numerator 2 s over denominator t subscript 4 superscript 2 end fraction equals fraction numerator 2.0 comma 3 over denominator 0 comma 245 squared end fraction equals 9 comma 996 text   end text m divided by s squared

Gia tốc trong lần đo 5: g subscript 5 equals fraction numerator 2 s over denominator t subscript 5 superscript 2 end fraction equals fraction numerator 2.0 comma 3 over denominator 0 comma 249 squared end fraction equals 9 comma 677 text   end text m divided by s squared

Gia tốc trung bình:

g with bar on top equals fraction numerator 9 comma 835 plus 9 comma 756 plus 9 comma 915 plus 9 comma 996 plus 9 comma 677 over denominator 5 end fraction equals 9 comma 8358 text   end text m divided by s squared

Sai số tuyệt đối của gia tốc trong các lần đo:

capital delta g subscript 1 equals open vertical bar g with bar on top minus g subscript 1 close vertical bar equals open vertical bar 9 comma 8358 minus 9 comma 835 close vertical bar equals 0 comma 0008

capital delta g subscript 2 equals open vertical bar g with bar on top minus g subscript 2 close vertical bar equals open vertical bar 9 comma 8358 minus 9 comma 756 close vertical bar equals 0 comma 0798

capital delta g subscript 3 equals open vertical bar g with bar on top minus g subscript 3 close vertical bar equals open vertical bar 9 comma 8358 minus 9 comma 915 close vertical bar equals 0 comma 0792

capital delta g subscript 4 equals open vertical bar g with bar on top minus g subscript 4 close vertical bar equals open vertical bar 9 comma 8358 minus 9 comma 996 close vertical bar equals 0 comma 1602

capital delta g subscript 5 equals open vertical bar g with bar on top minus g subscript 5 close vertical bar equals open vertical bar 9 comma 8358 minus 9 comma 677 close vertical bar equals 0 comma 1588

Sai số tuyệt đối trung bình: stack capital delta g with bar on top equals fraction numerator capital delta g subscript 1 plus capital delta g subscript 2 plus capital delta g subscript 3 plus capital delta g subscript 4 plus capital delta g subscript 5 over denominator 5 end fraction equals 0 comma 096

Kết quả: g equals 9 comma 836 plus-or-minus 0 comma 096 (m/s2)

Ứng với các quãng đường khác thực hiện phép tính tương tự.

2. Dùng trụ thép làm vật rơi trong thí nghiệm vì trong quá trình rơi trụ thép chịu tác dụng của lực cản nhỏ hơn rất nhiều so với trọng lượng nên có thể coi chuyển động là rơi tự do. Ta hoàn toàn có thể thay trụ thép bằng viên bi thép được vì lực cản lên bi thép cũng rất nhỏ so với trọng lượng bi nên có thể bỏ qua lực cản này để coi chuyển động là rơi tự do.

3. Xử lí số liệu để vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2.

Quãng đường (m)

Lần đo thời gian (s)

t2 (s2)

Lần 1

0,3

0,247

0,061

0,6

0,351

0,122

0,9

0,427

0,184

1,2

0,496

0,243

1,5

0,554

0,306

Đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2

Giải Vật lí 10 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do - Kết nối tri thức (ảnh 1)

4. Đồ thị s-t2 có dạng đoạn thẳng nên quãng đường s tỉ lệ với bình phương thời gian, suy ra chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều.

5. Phương án thí nghiệm khác: Thả rơi 1 vật rồi sử dụng máy quay ghi lại quá trình rơi đó, sau đó sử dụng phần mềm phân tích video để xác định được gia tốc rơi của vật.

Em có thể trang 48 Vật Lí 10: Sử dụng camera của điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video để xác định được gia tốc rơi tự do của vật (Hình 11.2)

Giải Vật lí 10 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Lời giải:

HS tự thực hiện thí nghiệm ở nhà.

679
  Tải tài liệu