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

Bài 8. Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, lu...

Khảo sát chuyển động rơi tự do

xác định gia tốc rơi tự do

I Mục đích

quãng đ ờng s khác nhau, vẽ và khảo sát đồ thị

động rơi tự do và xác định đ ợc gia tốc rơi tự do

II Cơ sở lý thuyết:

2

2

1

at

s 

Thả một vật (trụ thép, viên bi,…) từ độ cao s ) từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ rơi rất nhanh theo ph ơng thẳng

đứng (ph ơng song song với dây dọi) Trong tr ờng hợp này ảnh h ởng của không khí không đáng kể, vật chỉ chuyển động d ới 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 đ

ờng đi đ ợc s sau khoảng thời gian t (tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động) đ ợc xác định bởi công thức:

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa s và t2 có dạng một đ ờng thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc

tg = a/2

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 làm vật rơi tự do

3, Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt điện để

gi và thả rơi vật.ữ

4, Cổng quang điện E

5, ồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s.Đ

6, Th ớc 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, đ 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 d ới,

đ ợc 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

Kh ăn vải bông đ ợc đặt nằm d ới để đỡ vật rơi.

3, Cho nam châm hút gi ữ vật rơi Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi

để xác định vị trí đầu s0 của vật Ghi giá trị s0 vào bảng 1.

V Tiến hành thí nghiệm:

1 Khảo sát chuyển động rơi tự do:

1- Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía d ới cách s 0

một khoảng s = 50mm Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đ

a chỉ thị số về giá trị 0000.

2- ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút tr ớc 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 và dịch cổng quang điện E về phía d ới cách vị trí

s 0 một khoảng s = 200mm; 800mm ứng với mỗi khoảng cách s, thả vật rơi và ghi thời gian t ơng ứng vào bảng 1, lặp lại 3 lần.

2 Đo gia tốc rơi tự do:

1-Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía d

trên mặt đồng hồ đẻ đ a chỉ thị số về giá trị 0000

2- ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả

nhanh nút tr ớc 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 d

ới cách vị trí s0 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 t ơng ứng vào bảng 1, lặp lại 5 lần

4-Kết thúc thí nghiệm: Nhấn khoá K, tắt điện đồng

hồ đo thời gian hiện số

Chú ý:

 Cổng E chỉ hoạt động đ 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

Báo cáo thực hành

Họ và tên:…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s lớp:…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s ngày…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

Họ và tên:…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s lớp:…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s ngày…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s Tên bài thực hành:…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

Tên bài thực hành:…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

rơi tự do? Công thức tính gia tốc rơi tự do?

…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

…) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s

II Kết qủa:

Bảng 1: Khảo sát chuyển động rơi tự do

Vị trí đầu của vật rơi: s 0 = = …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s (mm) (mm)

800

200

50

TB 3

2 1

Thời gian rơi t(s) Lần đo

s(mm)

Nhận xét:

s2 = 4s1  t2 = 2t1

s3 = 16s1  t3 = 4t1 Kết quả cho thấy: s  t2

Kết luận: Chuyển động rơi tự do là một chuyển

Bảng 2: Xác định gia tốc rơi tự do:

Vị trí đầu của vật rơi: s0 = = …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s …) từ độ cao s (mm) (mm)

0.800

0.700

0,600

0,500

0,400

0,300

0,200

5 4

3 2

1 s(m)

Thời gian rơi t(s) Lần đo

Theo bảng 2

Tính ứng với mỗi cặp giá trị (s,t) và ghi vào bảng 2

Vẽ đồ thị: s = s(t2) Đồ thị: v =v(t)

Đồ thị s = s(t 2 ) có dạng một đ ờng ) có dạng một đ ờng ……… ……… , ,

nh vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển

động ………

động………

2 Gia tốc rơi tự do có thể xác định theo góc

nghiêng  của đồ thị:

g = 2 tg = = ………… …………

3 Khi đã xác định đ ợc chuyển động rơi tự do là một chuyển động nhanh dần đều, ta có thể xác

định các giá trị của g theo công thức g = 2s/t 2 và vận tốc của vật rơi tại cổng F theo công thức

v =2s/t ứng với mỗi lần đo Hãy tính các giá trị trên và ghi vào bảng 1.

4 Vẽ đồ thị v = v(t) dựa trên các số liệu của bảng 1,

để một lần v ừ a nghiệm lại tính chất của chuyển

động rơi tự do:

Đ ồ thị v = v(t) có dạng một đ ờng ồ thị v = v(t) có dạng một đ ờng ………… ………… tức là tức là vận tốc rơi tự do ………… theo thời gian Vậy

vận tốc rơi tự do ………… theo thời gian Vậy

chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động

………

5 Tính

Và

Và

6 ViÕt kÕt qu¶:

Gia tèc r¬i tù do ®o ® îc lµ:



1 Em hãy so sánh kết quả tính g theo các cách ở trên, và cho ý kiến nhận xét? Kết quả nào đáng tin cậy hơn?

châm để thả vật rơi và khởi động bộ đếm thời gian, ta lại phải nhả nhanh nút tr ớc khi vật rơi đến cổng E?

3 Em có thể đề xuất một ph ơng án thí nghiệm khác, vẫn dùng các dụng cụ nêu trên, để đo g đạt kết quả chính xác hơn?

Chúc các em thành công