CHUYÊN đề 1 THÍ NGHỆM PHẦN cơ học

Cách vẽ đồ thị vật lý Các đại lợng đo trực tiếp và gián tiếp đều có sai số.. Các bớc vẽ một đồ thị thực nghiệm vật lý nói chung nh sau: - Trên giấy kẻ ô li ta vẽ hệ toạ độ vuông góc; trê

ễN THI HỌC SINH GIỎI CÁC BÀI TẬP – CÂU HỎI THÍ NGHIỆM CHUYấN ĐỀ 1 – CÁC THÍ NGHIỆM PHẦN CƠ HỌC

I C ơ sở lý thuyết

1 Cách vẽ đồ thị vật lý

Các đại lợng đo trực tiếp và gián tiếp đều có sai số Do đó cách vẽ một đồ thị vật lý theo kết quả thực nghiệm khác với cách vẽ một đồ thị toán học Các bớc vẽ một đồ thị thực nghiệm vật lý nói chung

nh sau:

- Trên giấy kẻ ô li ta vẽ hệ toạ độ vuông góc; trên trục hoành đặt các giá trị x, còn trên trục tung

đặt các giá trị y(x) tơng ứng Cần để ý trong vật lý trục hoành bao giờ cũng biểu diễn các đại lợng độc lập còn trục tung bao giờ cũng biểu diễn đại lợng phụ thuộc

Phải chọn tỷ lệ xích thích hợp với đồ thị nhất và sao cho khi vẽ, đồ thị chiếm gần toàn bộ khổ giấy, tránh tình trạng các điểm thực nghiệm quá gần nhau, trong khi đó một miền rộng khác của mặt phẳng toạ độ lại trống và nh vậy sẽ khó quan sát đợc quy luật của sự phụ thuộc

- Ta đã biết sai số ngẫu nhiên có thể cho giá trị lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị thực, khoảng sai số gấp đôi giá trị của sai số Vì vậy bớc tiếp theo ta phải vẽ các dấu chữ thập hoặc hình chữ nhật có tâm là các điểm M1(x1; y1), M2(x2; y2 ), Mn(

n

n; y

x ) có các cạnh tơng ứng lần lợt là 2xi và 2yi với i=1,2, n Ô này gọi là ô sai số

Việc vẽ các chữ thập hoặc ô này thờng làm rối hình cho nên có thể không cần vẽ, chỉ khi thực sự cần thiết biết về sai số, ta mới vẽ chúng

- Vẽ đờng biểu diễn y =f(x) là một đờng cong trơn tru

không gãy khúc sao cho nó đi qua hoặc gần với các điểm biểu

diễn sao cho các điểm phân bố đều hai bên đờng cong

- Nếu có điểm Mk nào đó nằm tách bạch sẽ khỏi đờng

cong thì phải kiểm tra lại bằng thực nghiệm

- Nói chung ta cần chọn tỷ lệ xích phù hợp, ngay cả

việc sử dụng hệ trục bán logarit để biểu diễn một đại lợng

tăng nhanh theo đại lợng kia sao cho khi vẽ, đồ thị là đờng

thẳng

Ngoại suy từ đồ thị:

Sau khi vẽ đồ thị thực nghiệm, nếu cần thiết, có thể từ đồ thị

ấy ngoại suy giá trị của một đại lợng nào đó mà ta không thể đo

trực tiếp bằng thực nghiệm Muốn ngoại suy, ta kéo dài đồ thị cắt

đờng thẳng qua điểm biểu diễn đại lợng cần ngoại suy và song song với trục Oy

Cần lu ý là đoạn vẽ thêm phải đợc vẽ bằng nét đứt và sai số của đại lợng tìm đợc có cùng cỡ sai số của đại lợng cùng loại tìm bằng thực nghiệm

2 Sai số của phép đo trực tiếp

a) Sai số tuyệt đối của phép đo trực tiếp

Có 3 loại sai số tuyệt đối của phép đo trực tiếp:

* Sai số tuyệt đối của phép đo riêng biệt: ai = ai - a 

Thực ra sai số tuyệt đối của phép đo riêng biệt phải ánh độ chênh lệch của giá trị đo đợc và giá trị thực a của đại lợng cần đo nhng tuy nhiên ta có thể thay thế a bởi a mà không làm thay đổi ý nghĩa của

nó Ta cần biết rằng a chỉ có giá trị trên lý thuyết chứ trong đo lờng, giá trị quan trọng là a, nó xuất hiện nhiều lần trong biểu thức sai số

* Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo: a =  



n

i i

a

n 1

1

* Sai số tuyệt đối thực của phép đo:  = a - a

Cỏc loại sai số chủ yếu:

1.Sai số ngẫu nhiờn: Là sai số trong cỏc lần đo do thị giỏc, điều kiện mỗi lần đo khụng ổn định Kết quả đo lỳc thỡ lớn hơn, lỳc thỡ bộ hơn giỏ trị thực

Cỏch khắc phục: Đo cẩn thận nhiều lần Xỏc định giỏ trị trung bỡnh theo phương phỏp thống kờ

2.Sai số dụng cụ: Do cỏc linh kiện và cấu tạo của cỏc thiết bị đo

3.Sai số hệ thống: Làm cho kết quả đo luụn lớn hơn hoặc bộ hơn giỏ trị thực

Nguyờn nhõn chủ yếu: Do thực nghiệm chưa cẩn thận hoặc do dụng cụ chưa hiệu chỉnh đỳng Đõy là sai số cú thể khắc phục được

1

M n

y

M1

M2

Mk

M3

2x

1

b) Sai số tơng đối của phép đo trực tiếp:

Để đánh giá mức độ chính xác của phép đo ta đa vào sai số tơng đối (còn gọi là sai số tỉ đối) đợc

định nghĩa nh sau: a = %

a a 100



Và ta viết kết quả đo của đại lợng cần đo là: a = a +  a hoặc a =

a + a.%

3 Sai số của phép đo gián tiếp:

a) Sai số tuyệt đối của phép đo gián tiếp:

- Sai số tuyệt đối của tổng bằng tổng các sai số tuyệt đối của từng số hạng: với X = a + b

a = a + a b = b + b thì X = a + b.

- Sai số tuyệt đối của hiệu bằng tổng sai số tuyệt đối của từng số hạng: với: X = a - b

a = a + a b = b + b thì X = a + b

- Sai số tuyệt đối của tích X = a.b là X = a.b + b.a.

- Sai số tuyệt đối của thơng X =

b

a

là X =

b) Sai số tơng đối của phép đo gián tiếp:

- Sai số tơng đối của tổng X = a + b:

b a

b a X

X













- Sai số tơng đối của hiệu X = a - b:

b a

b a X

X













- Sai số tơng đối của tích X = a.b:

b

b a

a X









- Sai số tơng đối của thơng X =

b

a ,

b

b a

a X









Từ các cách tính sai số của phép đo gián tiếp, ta suy ra các quy tắc tính sai số của phép đo gián tiếp nh sau:

Giả sử đại lợng đo gián tiếp A có giá trị thực là a đợc diễn tả với sự phụ thuộc vào các đại lợng đo trực tiếp x, y, z bằng biểu thức toán học F(x, y, z)

Trong đó:x = x + x , y = y + y , z = z + z

khi ta thay x, y, z trong F(x, y, z) ta sẽ đợc giá trị trung bình a = F(x,y,z)

Sai số  đợc tính theo một trong hai quy tắc sau:a

* Quy tắc 1:

- Lấy vi phân toàn phần hàm A = F(x, y, z), sau đó nhóm các số hạng có chứa vi phân của cùng biến số:

z

F dy y

F dx x

F

















- Lấy các giá trị tuyệt đối của biểu thức đứng trớc dấu vi phân (do ta cha biết rõ dấu của các đạo hàm riêng phần, hơn nữa ta muốn chắc chắn giá trị tìm đợc phải chứa giá trị thực a)

- Thay dấu vi phân “d” bằng dấu gia số “” (cũng là dấu sai số), ta sẽ đợc sai số tuyệt đối  a

- Từ đó ta suy ra sai số tơng đối nếu cần bằng cách lấy sai số tuyệt đối a chia cho giá trị trung bình a

*Thớ dụ:Đo chu kỳ dao động của con lắc đơn:T 2 l

g



 ,trong đú l = ll, g = gg.Hóytỡm T?

Hướng dẫn:

2

2

dl ldg dT



l

g l

g g



Quy tắc 2:Sai số tuyệt đối a đợc tính thông qua sai số tơng đối a theo các bớc sau:

- Lấy logarit nêpe của hàm F(x, y, z)

- Tính vi phân hai vế của hàm F(x, y, z), sau đó nhóm các số hạng có chứa vi phân của cùng một biến số

- Lấy giá trị tuyệt đối của biểu thức đứng trớc dấu vi phân d

-Thay dấu (-) bằng dấu (+) trong cỏc biểu thức vi phõn toàn phần.

- Thay dấu vi phân “d” thành dấu sai số “”

- Tính  a = a a

*Thớ dụ: Đo một đại lượng giỏn tiếp x thụng qua cỏc đại lượng trực tiếp là a, b được liờn hệ với với nhau bởi biểu thức: 2

2

a a x

a b





 , trong đú:a a a b b;  b Xỏc định x?

Hướng dẫn: 2

2

a a x

a b





 ,

2 2

2 2

2

2

2

d x a d a b

a b

a a

da

a a a a









2 ( 1)



2 ( 1)

a a a a

4.Các bớc thiết lập phơng án thí nghiệm

1 Cơ sở lý thuyết: Vận dụng các quy luật, các định luật vật lý từ đó xây dựng đợc biểu thức của

đại lợng cần đo thông qua các đại lợng khác

2 Phơng án tiến hành thí nghiệm: Trình bày đợc cách lắp ráp, bố trí thí nghiệm dựa vào tất cả các

dụng cụ đã cho Vẽ hình minh họa sơ đồ thí nghiệm

Trình bày cách đo các đại lợng cần thiết

3 Xử lý số liệu: Đa các đại lợng đã đo đợc vào các biểu thức đã xây dựng ở bớc 1, nêu cách vẽ đồ

thị, cách hồi quy tuyến tính để tìm đợc đại lợng vật lý mà đề yêu cầu

4 Đánh giá sai số và chỉ ra cách làm giảm sai số(nếu cần): Dùng các công thức sai số, ớc lợng sai

số nêu ra các cách khắc phục để giảm thiểu sai số trong quá trình đo

Trong các cách xử lý số hiệu thu đợc, về phơng pháp ngời ta thờng đa ra các bài toán về tuyến tính (hồi quy tuyến tính) để đơn giản và giảm sai số Điểm mấu chốt của phơng pháp này là ngời ta biến

đổi các phơng trình vật lý về dạng:

y = ax + b.Trong đó x là biến số độc lập biểu diễn trên trục hoành y là biến số phụ thuộc vào biến

số độc lập biểu diễn trên trục tung a và b là các đại lợng chứa biến số mà thí nghiệm cần xác định các đại l-ợng đó thờng đợc tính thông qua hệ số góc của đờng thẳng y = ax + b mà ta vẽ đợc từ các số liệu

Từ đồ thị suy ra:

0

Tg a

y b

 









Thông qua việc lấy Ln hai vế, phép đổi biến, phép lấy

gần đúng ta đa các hàm số đã cho về các hàm bậc nhất theo

biến mới

VD1: Cho hàm số: y aekx

 , đồ thị này là một đờng cong ta tuyến tính hóa nh sau:

Lấy Ln hai vế biểu thức: Lny = lna kx Khi đó đồ thị

với trục tung chia theo Lny, trục hoành chia theo x sẽ trở thành đ-ờng thẳng

VD2: Cho hàm số: 1 2 0

2

y gt v t Đặt x

Y t

 , ta đợc Y =

0

1

2gt v , đây là hàm bậc nhất

3

y



a = tg

y0

Có thể tuyến tính hóa gần đúng: Thí dụ cho hàm I –V của một đi ốt: ( V 1)

S

I I e

  , eVsẽ tăng nhanh theo V, khi V đủ lớn thì: I I e S V

 Lấy Ln hai vế ta đợc: Y = LnI = LnIS +V

Để các phép tính chính xác hơn, ngời ta đa ra phơng

pháp toán học xác định hệ số a và b của đờng thẳng trên y =

ax + b:

a =

2 2

) x ( x n

y x y

x n

i i

i i i

i

b =

n

x a

Các công thức này đợc suy ra trên cơ sở toán xác suất và phơng

pháp xử lý số liệu thực nghiệm nhng thông thờng ta sử dụng các

công thức đó nh là một kết quả đợc công nhận

II CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MINH HỌA

Cõu 1 – HSG 12 tỉnh Long An bảng A 2012-2013: (2 điểm)

Nờu cỏch đo hệ số ma sỏt trượt giữa vật A và mặt phẳng nghiờng mà chỉ dựng lực kế Biết rằng mặt phẳng nghiờng khụng làm vật tự trượt

Câu 2 – HSG Thanh hóa 2013-2014: Để đo gia tốc trọng trường tại một vị trí trên mặt đất với các dụng

cụ gồm: một lò xo nhẹ, thước đo chiều dài, đồng hồ bấm giây, một số vật nhỏ

a Trình bày cơ sở lý thuyết của cách đo

b Nêu sơ lược các bước thực hiện

(2.5

điểm

a Cơ sở lý thuyết :

- Ở con lắc lò xo treo thẳng đứng

k

m

- Khi cân bằng lò xo dãn l  mg k (2) 0.5

2

4 2

T

l g

g

l

b.

- Đo chiều dài tự nhiên của lò xo bằng thước mét

- Treo lò xo thẳng đứng vào một điểm cố định, vật m ở dưới, khi m cân bằng

dùng thước mét đo độ dài lò xo, tính độ dãn l

- Kích thích cho vật m dao động theo phương thẳng đứng, dùng đồng hồ bấm

giây đo chu kì dao động T (đo thời gian thực hiện số nguyên lần dao động rồi

tính ra T)

0.5

- Lặp lại các bước trên nhiều lần với nhiều vật rồi lấy các giá trị trung bình của

l

 và T

- Thay vào công thức (3) tính g

- Tính sai số và viết kết quả của phép đo

0.5

Câu 3 - HSG Vĩnh phúc 12 khối THPT 2013-2014: Cho các dụng cụ: Một khẩu súng và một viên đạn khối lượng m, một mẩu gỗ khối lượng M, một sợi dây mảnh không dãn, một thước đo chiều dài Hãy trình bày phương án thí nghiệm đo vận tốc của viên đạn khi rời nòng súng

5

Chọn chiều dương là chiều chuyển động Chiếu lên chiều dương

- Kéo vật lên thẳng đều:

cos sin

l

F P  P  (1)

- Kéo vật xuống thẳng đều:

cos sin

x

F P  P  (2)

Từ (1)(2) suy ra:

l

l

F

sin os 1

(F )

1

c

c







 2 2

4

F F

- Dùng lực kế kéo vật trượt lên đều xác định Fl

- Kéo vật trượt xuống đều xác định Fx

- Móc vật xác định P

Từ đó suy ra 

0,25đ 0,25đ

0,5đ

0,25đ 0,25đ

0,5đ

Phần hình vẽ của học sinh có hay không vẫn tính điểm

Mỗi ý 0,25đ

Thiếu một trong ba đại lượng không cho điểm

)

Treo mẩu gỗ vào sợi dây mảnh và treo vào một điểm cố định

Bắn viên đạn theo phương ngang vào mẩu gỗ để đạn ghim vào gỗ

Viên đạn va chạm mềm và chui sâu vào mẩu gỗ làm cho mẩu gỗ chuyển động

lên được độ cao cực đại H so với vị trí ban đầu

0,25

Áp dụng ĐLBT động lượng cho hệ gồm

viên đạn và mẩu gỗ ngay trước và sau va

chạm ta có:

mv0 =(M+m)v (1)

Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ ngay sau

va chạm và khi lên độ cao lớn nhất ta có:

(m+M)v2/2 = (M+m)gH  v2=2gH (2)

Thay v từ (1) vào (2) ta được:

2 2 0

m ( ) v

M+m

m



Dùng thước ta đo được H từ đó xác định được vận tốc v0 của viên đạn ngay

trước khi va chạm với mẩu gỗ (gần bằng tốc độ viên đạn khi ra khỏi nòng

súng)

0,25

Câu 4 – HSG Long AN 2011-2012 (2 điểm)

Cho các dụng cụ sau: Một cuộn chỉ, một vật nhỏ có khối lượng 20g, một đồng hồ Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định gần đúng diện tích lớp học của bạn Coi lớp học gần đúng là hình chữ nhật

(2 điểm)

Tạo con lắc đơn: lấy vật nhỏ làm quả nặng và sợi chỉ làm dây

Dùng đồng hồ đo chu kì con lắc đơn, rồi tìm ra độ dài dây treo

Dùng cuộn chỉ đo độ dài các cạnh a, b của lớp học, rồi so sánh

Nếu độ dài các cạnh a, b không là số nguyên của thước dây ban đầu thì phải cắt phần không nguyên đó và tạo thành con lắc để

đo phần chiều dài đó Từ đó tính diện tích S = a.b 0,50 đ

Câu 5- Hà nội Amsterdam 2008-2009 (1,0đ)

Chỉ sử dụng thước đo chiều dài, hãy nêu phương án xác định hệ số ma sát giữa một thanh cứng, nhẹ với một tấm tôn

HƯỚNG DẪN

Đặt tấm tôn nằm cố định trên mặt phẳng ngang Dựng thanh thẳng đứng trên tấm tôn Tác dụng lực F vào đầu kia của thanh theo phương thẳng đứng xuống Thay đổi phương của lực F một chút cho thanh từ

từ ngả xuống Đến khi góc giữa thanh và phương ngang bằng  thì thanh bắt đầu trượt, ta có:







cos

F



  cot



Do độ cao của đầu thanh khi đó bằng h, chièu dài thanh bằng l ta được:

h

h

l2 2







Câu 6 - Chọn đội tuyển thi HSG Quốc gia tỉnh Phú thọ 2010: Có một cây nỏ và một số mũi tên tre

cùng độ dài và cùng khối lượng Hãy nêu một phương án có thể thực hiện được với các điều kiện của phòng thí nghiệm phổ thông để xác định vận tốc của mũi tên khi rời cung

Phương án thực hành (2,0 điểm)

Học sinh có thể trình bày một trong hai phương án:

a Phương án 1:

H

Dùng con lắc thử đạn: con lắc có khối lợng lớn gấp hàng trăm lần khối lợng mũi tên

b Phương ỏn 2:

Đo thời gian để tên đi trên một đoạn đờng x đặt hai đồng hồ điện ghi tự động thời gian chính xác tới 1/100s Trên đờng bay đặt hai lá nhôm mỏng cách nhau x, mỗi lá trên mạch của một đồng hồ đo điện

và cho khởi động đồng thời Khi tên bay hai lá nhôm lần lợt bị đứt Hai đồng hồ dừng lại và chỉ t1 và t2:

v = x/(t1-t2)

Cõu 7 - HSG THPT Súc Sơn Hà Nội 2017-2018 (5 điểm) Cho cỏc dụng cụ sau: lực kế, một mẩu gỗ,

mặt phẳng nghiờng cú gúc nghiờng khụng đổi và chưa biết giỏ trị gúc nghiờng Biết độ nghiờng của mặt phẳng khụng đủ lớn để cho mẩu gỗ tự trượt xuống Bằng cỏc dụng cụ trờn hóy trỡnh bày phương ỏn thớ nghiệm xỏc định:

a Gúc nghiờng của mặt phẳng nghiờng.

b Hệ số ma sỏt trượt giữa mẩu gỗ với mặt phẳng nghiờng.

ĐÁP ÁN:

Cõu 7

a Vẽ hỡnh, phõn tớch lực khi vật kộo lờn

Viết pt: F1 = Psinα + àPcosα (1)Pcosα (1)

Vẽ hỡnh, phõn tớch lực khi vật kộo xuống

Viết pt: F2 = Psinα - àPcosα (1)Pcosα (2) (1) - (2) cú F1 - F2 = 2 Psinα (3) Chỉ ra được đo F1; F2; P bằng lực kế, Thay số liệu đo được vào (3) được gúc nghiờng

0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ

1 đ 0,5 đ 0,5 đ

b Biết số đo F1, P và gúc àPcosα (1) tớnh được trờn thay vào (1) hoặc (2) tớnh

Cõu 8 – Olimpic chuyờn Thỏi Bỡnh 2007-2008 : (3,5 điểm)Xác định tỉ số các khối lợng riêng của 2

chất lỏng cho trớc.( Nêu phơng án tiến hành, các công thức cần thiết và một số nguyên nhân có thể gây

ra sai số trong quá trình thí nghiệm)

Dụng cụ :+ Hai bình chứa các chất lỏng khác nhau

+ Một thanh cứng, dài, trên thanh có chia các vạch mm Thanh có thể quay dễ dàng quanh trục

cố

định đi qua điểm giữa của thanh

+ Hai quả nặng có khối lợng bằng nhau

+ Giá đỡ có khớp nối, các dây treo

HƯỚNG DẪN GIẢI:

* Phơng hớng: So sánh khối lợng riêng của các chất lỏng khác nhau dựa trên sự phụ thuộc của lực Acsimet vào khối lợng riêng của chất lỏng

* Bố trí thí nghiệm : Nhúng 1 trong 2 vật vào trong chất

lỏng rồi tìm lại vị trí của vật kia trên thớc để hệ cân

bằng Đo các cánh tay đòn l1 và l2

* Công thức tính:

FA1 = 1Vg ; FA2 = 2Vg =>

2

1 2

1

F

F







áp dụng công thức cân bằng momen:

(mg – F1).l = mgl1 ; (mg – F2).l = mgl2

=>

2

1 2

1 2

1

l l

l l F

F













* Sai số: Do ma sát ở trục quay dẫn đến thiết lập cân bằng

cha chính xác

Đo chiều dài, nhìn vạch chia cánh tay đòn cha

chính xác

Ghi chú : Nếu thí sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa

Cõu 9 - (Phương ỏn thớ nghiệm) (2điểm)

1 Cho dụng cụ gồm:

7

l O l1 O

1

2

O O1

- Một hỡnh trụ rỗng cú khối lượng và bỏn kớnh trong chưa biết.

- Mặt phẳng nghiờng cú gúc nghiờng thay đổi được, nối tiếp với một mặt phẳng ngang

- Đồng hồ

- Thước chia độ

- Ống thăng bằng

- Thước kẹp

2 Yờu cầu:

a Xỏc định hệ số ma sỏt lăn của hỡnh trụ

b Xỏc định bỏn kớnh trong của hỡnh trụ bằng cỏch cho nú lăn trờn hai mặt phẳng

ĐÁP ÁN

a Thả cho hỡnh trụ bắt đầu lăn xuống từ đỉnh A của mặt phẳng nghiờng, hỡnh trụ lăn xuống B rồi tiếp tục đi trờn mặt ngang và dừng lại ở C

(0,25đ)

Ta cú: EA = mgh

EC = 0

EA – EC = Ams= .mg(s1+s2) ( gúc  đủ nhỏ 

cos  1) (0,25đ)

mgh = .mg(s1+s2) 

2

1 s s

h





(0,25đ)

b Chọn mốc thế năng ở mặt phẳng ngang

Cơ năng tại B cú giỏ trị bằng cụng của lực ma sỏt trờn đoạn đường BC:

2 2

2

1

2

1

s mg I

Cú

R

V B

 và  2 2

2

1

r R m

Với: R: bỏn kớnh ngoài của hỡnh trụ

r: bỏn kớnh trong của hỡnh trụ

2 2 2

2

2

1 2

1

s mg R

V r R

m



2 2

2 2

2 4 . . . 3R

V

R s g r

B





Mặt khỏc trờn đoạn đường s1 ta cú:

1

2 1

2

1

at v at

1

1

2t

s

v B 

Từ (1), (2) và (3):

2 1

2 2

1

2 1









s s

s s

t h g R

Cõu 10 HSG Qu nh l u 4 Ngh An 2014-2015(2 ) – HSG Quỳnh lưu 4 Nghệ An 2014-2015(2đ) ỳnh lưu 4 Nghệ An 2014-2015(2đ) ưu 4 Nghệ An 2014-2015(2đ) ệ An 2014-2015(2đ) đ) : Hãy trình bày một ý tởng đo vận tốc đầu của

đầu đạn có khối lợng nhỏ khi bắn đạn ra khỏi nòng súng bằng phơng pháp va chạm

(2,0 điểm):

+ Bắn trực tiếp vào một con lắc cát đủ dày Coi va chạm là mềm thì

0,5đ

0,5đ

C

A

B

VB VC = 0

s2

s1 h

VA = 0



Theo định luật bảo toàn năng lượng và cơ năng:

mu0 = (M + m)V

(M + m)V2/2 = (M + m)gl(1 - cos)

+ Ta có: 0   2gl(1 cos)

m

m M u

+Biểu thức này cho phép thực hiện

và đo đạc để tính vận tốc ban đầu u0 của đạn

0,5đ

0,5đ

Cõu 11: Dụng cụ: Cho hai chiếc bỡnh trong suốt được làm bằng cựng một vật liệu (thủy tinh), một xụ

đựng nước, và một cỏi bỡnh đong Hóy nờu phương ỏn thớ nghiệm để xỏc định tỷ số khối lượng giữa hai chiếc bỡnh (khi để rỗng)

Giải:

* Dựng bỡnh đong rút nước từ từ vào một trong hai bỡnh sao cho khi thả bỡnh này vào xụ nước thỡ

nú ngập tới miệng bỡnh (nhưng khụng bị chỡm) Điều kiện nổi của bỡnh khi đú:

0 1 0 0 0 0 0

1 d V d V d V d V tt

Trong đú: P1 là trọng lượng bỡnh; d0 là trọng lượng riờng của nước; V0 là thể tớch nước trong bỡnh; V1 là thể tớch phần bỡnh khụng cú nước; Vtt là thể tớch của thủy tinh làm ra bỡnh Gọi d1 là trọng lượng

1 0

1 1

1

1 1 0 1

0 1

d d

V P

d

P V d V V d



























* Xỏc định V1 bằng cỏch dựng bỡnh đong rút thờm nước cho đến khi nước đầy bỡnh

* Làm thớ nghiệm tương tự với bỡnh thứ hai, ta nhận được: 1 1 .

1 0

2 2

d d

V P





Do đú, tỷ số khối lượng giữa cỏc bỡnh: .

2

1 2

1 2

1

V

V P

P m

m





Trong đú V1 và V2 được xỏc định bằng bỡnh đong qua hai lần thớ nghiệm

Cõu 12: Xỏc định đường kớnh trong của cỏi kim tiờm.

Dụng cụ: Một xilanh tiờm của y tế cú kim tiờm, 1 cốc nước, 1 cỏi thức dài 1m và 1 cỏi đồng hồ cú kim giõy

Giải:

Mụ hỡnh lý thuyết:

Khi đẩy pistụn của xilanh chuyển động đều để cho nước

phun ra theo phương ngang, giả sử thời gian đẩy hết nước là ,

vận tốc nước phun ra là v, tiết diện trong của kim tiờm là S thỡ

thể tớch nước trong xi lanh là:

) 1 (



Sv

V 

9

h

l v

Khi tia nước phun ra theo phương ngang thỡ độ cao của nú là:

) 2 ( 2

2

gt

h 

Tầm xa của nú là:

) 3 (

vt

l 

Trong đú t là thời gian chuyển động của mỗi hạt nước từ khi ra khỏi kim đến khi chạm đất Từ (2)

và (3) tớnh được vận tốc v:

) 4 (

2h

g l

v 

Từ (1) và (4), ta tớnh được tiết diện trong của kim tiờm:

) 5 (

2

g

h l

V S





Gọi đường kớnh trong của kim tiờm là d thỡ tiết diện trong của kim cũng được tớnh:

) 6 ( 4

2

d

S

Từ (5) và (6) cho ta cụng thức để xỏc định đường kớnh trong của kim:

) 7 ( 2 4

g

h l

V d





Như vậy để xỏc định được đường kớnh trong của kim ta cần đo: tầm xa của tia nước l, thời gian nước chảy ra hết khỏi pistụn , độ cao của xilanh h và thể tớch V của nước được đọc theo độ chia trờn xilanh

Chỳ ý khi tiến hành thớ nghiệm:

* Thớ nghiệm phải được tiến hành nhiều lần để tớnh l cho mỗi một thời gian , sau đú cần tớnh sai

số tương đối vấi số tuyệt đối của đường kớnh d:

; 2 2

1

d d h

h l

l V

V d

d

d































* Kết quả đo cần được nghi vào bảng sau:

V=5.10-6m3; g=9,8m/s2; h=0,76m

0,75

0,64 0,70 0,65

0,55 0,60

)

(m

* Trong cỏc lần thớ nghiệm thỡ nước phải được đẩy ra đều

* Kết quả thớ nghiệm phải được ghi: d d d; cụ thể: d (0,80 0,08).10 3m



Câu 12 – HSG Nghệ An bảng A 2008-2009 (3,0 điểm) Xác định hệ số ma sát nhớt  của dầu. Cho các dụng cụ: Một ống hình trụ (kích thớc và chiều cao đủ lớn), can lớn đựng đầy dầu nhớt, các viên

bi xe đạp nhỏ, thớc kẹp (Panme), thớc dài, đồng hồ bấm giây, các vòng dây đàn hồi Biết khối lợng riêng thép là  và dầu nhớt là 0, gia tốc rơi tự do g Lực cản lên bi đợc tính bởi biểu thức fC = 6Rv trong

đó:  là hệ số ma sát nhớt, R là bán kính viên bi, v là vận tốc viên bi

Yêu cầu và xây dựng phơng án thí nghiệm:

-Trình bày cơ sở lý thuyết

-Cách bố trí thí nghiệm