Bài 8. Thực hành đo gia tốc rơi tự do trang 48, 49 Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo

MĐ

Vào năm 2014, Cơ quan hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA – National Aeronautics and Space Administration) đã thực hiện thí nghiệm thả rơi một quả bóng bowling và những sợi lông vũ trong phòng chân không từ cùng một độ cao. Kết quả cho thấy quả bóng bowling và những sợi lông vũ luôn chạm đất đồng thời như Hình 8.1. Tại sao lại như vậy?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Theo biểu thức tính độ dịch chuyển trong chuyển động biến đổi đều: \(d = \frac{1}{2}.a.{t^2}\)(tọa độ ban đầu bằng 0, vận tốc ban đầu bằng 0), ta có d như nhau, vật thả trong chân không nên a cũng như nhau, vì vậy thời gian rơi của hai vật là như nhau.

CH 1

Thực hiện thí nghiệm thả đồng thời một viên bi và một tờ giấy từ cùng một độ cao.

a) Nhận xét về thời gian di chuyển từ khi bắt đầu thả đến khi chạm đất của hai vật.

b) Hãy dự đoán trong điều kiện nào thì hai vật sẽ chạm đất đồng thời.

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm và đưa ra dự đoán

Lời giải chi tiết:

a) Sau khi thực hiện thí nghiệm, ta thấy viên bi rơi xuống đất nhanh hơn tờ giấy

b) Để hai vật chạm đất đồng thời thì hai vật phải được thả rơi trong môi trường chân không (không có lực cản của môi trường).

CH 2

Dựa vào các kiến thức đã học và bộ dụng cụ gợi ý, các em hãy đề xuất một phương án đo gia tốc rơi tự do khác. Phân tích ưu, nhược điểm của phương án do em đề xuất so với phương án gợi ý

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Phương án đi gia tốc rơi tự do

+ Dụng cụ: 1 máng thép thẳng có rãnh; 1 viên bi; đồng hồ bấm giây.

+ Tiến hành thí nghiệm: Đo khảng cách của máng thép thẳng, sau đó thả viên bi rơi trong máng thép, bấm đồng hồ từ lúc bắt đầu vật rơi cho đến khi vật chạm đất.

Phân tích ưu, nhược điểm giữa phương án gợi ý và phương án đề xuất

CH 3

Dựa vào số liệu, lập luận để trình bày phương án và tiến hành xử lí số liệu để xác định gia tốc rơi tự do và sai số của phép đo.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ, tiến hành thí nghiệm

Lời giải chi tiết:

- Các bước tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 8.2

+ Lắp nam châm điện ở đầu trên của thanh nhôm, nối với cổng A của đồng hồ điện tử thông qua công tắc điện.

+ Cổng quang điện ở dưới, cách nam châm điện một đoạn d và được nối vào cổng B của đồng hồ.

Bước 2: Điều chỉnh cho giá đỡ thẳng đứng bằng các vít ở đế sao cho quả nặng của dây dọi sẽ nằm ở tâm lỗ tròn. Thiết lập đồng hồ thời gian hiện số chế độ A \( \leftrightarrow \) B để đo thời gian từ lúc thả đến khi vật chắn cổng quang điện.

Bước 3: Đặt vật rơi vào vị trí nam châm điện, dùng êke vuông ba chiều để xác định vị trí ban đầu của vật. Ấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0.000. Nhấn công tắc điện để kích thích vật rơi và khởi động đồng hồ đo thời gian hiện số.

Bước 4: Khi vật rơi và chắn các tia hồng ngoại của cổng quang điện, đồng hồ sẽ dừng. Đọc thời gian rơi trên đồng hồ và ghi số liệu vào bảng.

- Các em tự tiến hành thí nghiệm

CH 4

Nêu ra các nguyên nhân gây ra sai số trong phương án thí nghiệm lựa chọn.

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm để tìm ra nguyên nhân

Lời giải chi tiết:

Nguyên nhân gây ra sai số của phép đo:

+ Sai số dụng cụ đo

+ Thao tác thực hiện không đúng

+ Chưa RESET máy đo thời gian hiện số

LT

Dựa vào kết quả thí nghiệm, nhận xét về các tính chất của chuyển động rơi tự do.

Phương pháp giải:

Dựa vào kết quả thực hiện thí nghiệm

Lời giải chi tiết:

Tính chất của chuyển động rơi tự do:

+ Chuyển động thẳng nhanh dần đều

+ Gia tốc của chuyển động bằng gia tốc trọng trường

VD

Hãy tiến hành thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do bằng cách sử dụng đồng hồ bấm giây hoặc các thiết bị khác như điện thoại thông minh. So sánh với kết quả được thực hiện tại phòng thí nghiệm và giá trị chính xác của gia tốc rơi tự do, nêu nhận xét và giải thích kết quả này.

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm và đưa ra nhận xét.

Lời giải chi tiết:

Các em tự tiến hành thí nghiệm và kiểm tra kết quả.