Giáo án thực hànhBài 12. THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DOI. MỤC TIÊU1. Kiến thức- Củng cố kiến thức về chuyển động dưới tác dụng của trọng trường- Xác định giá trị của gia tốc rơi tự do bằng thực nghiệm- Biết nguyên lý hoạt động của dụng cụ đo thời gian.2. Kỹ năng- Biết cách dùng bộ cần rung và đồng hồ đo thời gian để đo khoảng thời giannhỏ- Biết cách sử dụng các dụng cụ đo và bố trí được thí nghiệm, lắp ráp được cácthiết bị thí nghiệm theo sơ đồ.- Nâng cao kỹ năng làm thí nghiệm, phân tích số liệu, vẽ đồ thị và lập báo cáothí nghiệm đúng thời hạn.- Rèn luyện năng lực tư duy thực nghiệm; biết phân tích ưu nhược điểm của cácphương án lựa chọn; khả năng làm việc theo nhóm.II. CHUẨN BỊ1. Giáo viên- Dụng cụ thí nghiệm theo SGK, phòng thí nghiệm, bàn ghế và các phụ kiện - Tiến hành làm hai phương án trước khi lên lớp, dự định một số số liệu cầnthiết.- Chuẩn bị một số đoạn video về việc hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm, hoặclàm thí nghiệm mẫu.- Chuẩn bị một số thí nghiệm ảo về đo gia tốc rơi tự do.- Chuẩn bị một số câu hỏi trắc nghiệm có liên quan đến bài học.2. Học sinh- Đọc trước SGK, tìm hiểu cơ sở lý thuyết của hai phương án thí nghiệm- Chuẩn bị, tìm kiếm một số dụng cụ đơn giản theo yêu cầu của GV.- Chuẩn bị giấy để viết báo cáo theo mẫu.- Xem lại bài “sai số trong thí nghiệm thực hành”.III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌCHoạt động 1 : Cơ sở lý thuyết và xây dựng phương án tiến hành thí nghiệm.Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh- Quy luật rơi tự do không có vận tốcban đầu với các công thức :2gts2= , 2svt=- Nghe giáo viên giới thiệu về các dụng cụ đo, ghi chép những điều cần thiết.- Nhớ lại hoạt động của đồng hồ cần Ôn Văn Nghĩa Trang 1Giáo án thực hành- Giới thiệu tất cả các dụng cụ đã có theo yêu cầu và đã được chuẩn bị trước, giới thiệu sơ lược về hoạt động và cách sử dụng các dụng cụ đó.- Nêu yêu cầu của bài thực hành.- Nêu câu hỏi: Bằng một số dụng cụ đãcho và các kiến thức đã học hãy đưa racác phương án tiến hành thí nghiệm đáp ứng yêu cầu của bài thực hành.- Gợi ý, dẫn dắt HS dùng các phương án khả thi.- Nêu kết luận về các phương án khảthi.rung và đồng hồ hiện số.- Ghi nhớ yêu cầu của bài thực hành.- Trình bày các ý tưởng cá nhân.- Thảo luận.+ Phương án 1: Đo gia tốc rơi tự do bằng đồng hồ cần rung.+ Phương án 2: Đo gia tốc rơi tự do bằng đồng hồ hiển thị số.- Thống nhất các phương án khả thi.Hoạt động 2 : Tiến hành làm bài thực hành.Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh- Tổ chức hoạt động nhóm.- Giao nhiệm vụ cụ thể cho từngnhóm.- Quan sát học sinh tiến hành làm thínghiệm.- Giải đáp các thắc mắc khi cần thiết.- Bao quát toàn bộ lớp học, theo dõihọc sinh làm thí nghiệm.- Hỗ trợ những nhóm học sinh kỹnăng, thao tác yếu.- Kiểm tra toàn bộ dụng cụ thí nghiệm.- Giải đáp các thắc mắc khi cần thiết.- Hoạt động nhóm.- Nhận nhiệm vụ.- Làm thí nghiệm theo nhóm:* Phương án 1+ Lắp ráp bộ cần rung đo thời gian,treo quả nặng vào dây treo nối vớibăng giấy, luồn băng giấy qua đồng hồcần rung, kẹp băng giấy lại. Đặt bộ cầnrung ra mép bàn, tẩm mực cho đầu cầnrung. Nối bộ cần rung với nguồn điệnxoay chiều 220V – 50Hz. Kiểm tra cáchoạt động của bộ cần rung.+ Tiến hành đo: Thả cho quả nặng rơitự do, băng giấy chuyển động. Trênbăng giấy thu được quãng đường đitrong những khoảng thời gian 0,02s.Lặp lại thí nghiệm vài lần với các vật Ôn Văn Nghĩa Trang 2Giáo án thực hành- Bao quát toàn bộ lớp học, theo dõiHS làm thí nghiệm.- Hỗ trợ những nhóm học sinh kỷ năngthao tác yếu.- Kiểm tra toàn bộ dụng cụ thí nghiệm.nặng khác nhau, lấy một số kết quả ghirõ nét.+ Ghi kết quả thí nghiệm: Thu thập cácbăng giấy, dùng thước đo các khoảngcách giữa các chấm trên băng giấy.- Xử lư ý kết quả tạm thời: Tính giatốc rời tự do theo công thức SGK.- Làm thí nghiệm xong, thu dọn dụngcụ thí nghiệm.* Phương án 2+ Lắp nam châm điện N trên đỉnh giáđỡ, cổng quang điện Q ở dưới và cáchN 0,8m.+ Điều chỉnh chân giá đỡ, quan sát dâyrọi + Đặt vật nặng bằng kim loại vào namchâm điện N.+ Nhấn nút rơle cho cần rơi. Đọc kếtquả trên đồng hồ hiển thị số, ghi sốliệu.+ Lặp lại thí nghiệm vài lần với cáckhoảng cách NQ khác nhau.+ Xử lư ý số liệu và tính gia tốc rơi tựdo.- Làm thí nghiệm xong, thu dọn dụngcụ thí nghiệm.Hoạt động 3 : Vận dụng, củng cố.Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh- Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi a,bphần 5 trong SGK.- Nhận xét câu trả lời của học sinh.- Đánh giá, nhận xét kết quả giờ làmthực hành.- Suy nghĩ và trình bày câu trả lời.- Trả lời câu hỏi a,b phần 5 SGK.- Nhận xét câu trả lời của bạn. Ôn Văn Nghĩa Trang 3Giáo án thực hànhHoạt động 4 : Hướng dẫn về nhà.Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh- Yêu cầu HS về nhà viết báo cáo thínghiệm, thông báo thời hạn nộp báocáo- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau- Ghi kết quả thí nghiệm, ghi nhớ yêucầu của giáo viên.- Những sự chuẩn bị cho bài sau. Ôn Văn Nghĩa Trang 4
Hướng dẫn giải Bài 8. Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do sgk Vật Lí 10.
LÍ THUYẾT
I – Mục đích
Đo thời gian rơi t trên những đoạn đường s khác nhau để vẽ đồ thị s ~ t2, rồi từ đó suy ra tính chất của chuyển động. Ngoài ra, với số liệu đó ta xác định được gia tốc rơi tự do.
II – Cơ sở lý thuyết
1. Mối quan hệ giữa quãng đường rơi tự do và thời gian rơi
Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc a, thì quãng đường đi được s sau khoảng thời gian t [tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động] được xác định bởi công thức:
\[s = \frac{1}{2}g.{t^2}\]
2. Vẽ đồ thị f [s, t2]
Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa s và t2 có dạng một đường thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc:
\[\tan \alpha = \frac{g}{2}\]
III – Lắp ráp thí nghiệm
– Nam châm điện N lắp trên đỉnh giá đỡ, được 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 dưới, được nối với ổ B. Sử dụng MODE đo A↔B, chọn thang đo 9,999 s.
– Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá để 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. Khăn vải bông được đặt nằm dưới để để vật rơi .
– Cho nam châm hút giữ vật rơi. Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 của vật.
Bảng 8.1 : Khảo sát chuyển động rơi tự do
– Ghi giá trị số vào Bảng 8.1 [có ở mẫu báo cáo].
IV – Tiến trình thí nghiệm
– Đo thời gian rơi ứng với các khoảng cách s khác nhau.
– Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng s = 0,050 m. Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0. 000.
– Ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng quang điện E. Ghi thời gian rơi của vật vào Bảng 8.1. Lặp lại phép đo thêm 4 lần, ghi vào Bảng 8.1.
– Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng s = lần lượt bằng 0,200; 0,450; 0,800 m. Ứng với mỗi giá trị của s, thả vật rơi và ghi thời gian t tương ứng vào bảng Bảng 8.1. Lặp lại phép đo thêm 4 lần, ghi vào Bảng 8.1.
– Kết thúc thí nghiệm: Nhấn khoá K , tắt điện đồng hồ đo thời gian hiện số.
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Họ và tên:……………………; Lớp:……………; Ngày:……………….
Tên bài thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do
1. Trả lời câu hỏi trang 49 Vật Lý 10
Sự rơi tự do là gì ? Nếu đặc điểm của chuyển động rơi tự do và viết công thức tính gia tốc rơi tự do?
Trả lời:
– Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
– Đặc điểm:
+ Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
+ Là chuyển động nhanh dần đều.
+ Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc g.
– Công thức tính gia tốc rơi tự do: \[g=\dfrac{2s}{t}\]
Trong đó:
+ s: quãng đường đi được của vật rơi tự do [m].
+ t: thời gian vật rơi tự do [s].
2. Kết quả
Bảng 8.1 Khảo sát chuyển động rơi tự do: Đo thời gian rơi ứng với các khoảng cách s khác nhau.
Vị trí đầu của vật rơi: \[s_0 = 0 [mm]\].
Trong đó: \[\overline {{t_i}} = \dfrac{{{t_1} + {t_2} + .. + {t_5}}}{5}\]
Vẽ đồ thị: Dựa vào kết quả trong Bảng 8.1, chọn tỉ lệ thích hợp trên các trục tung và trục hoành để vẽ đồ thị \[s = s[t^2]\].
a] Nhật xét:
Ta có: \[s = \dfrac{gt^2}{2} = s[t]\].
Như vậy s phụ thuộc vào thời gian là hàm bậc 2 ẩn t, do vậy nếu vẽ đồ thị biểu diễn s qua t thì nó có dạng một đường cong Parabol.
Nhưng bài toán hỏi dạng đồ thị của s theo ẩn \[[t^2]\], do vậy chúng ta phải chú ý.
Từ \[s =\dfrac{gt^2}{2} \to s = \dfrac{g.X}{2}\] với \[X = t^2\], ở đây t là biến nên X cũng là biến.
Ta nhận thấy sự phụ thuộc của s theo ẩn X là một hàm số bậc nhất:
\[Y = A.X + B\] [với \[A = \dfrac{g}{2}, B = 0\]] nên đồ thị \[s = s[t^2] = s[X]\] có dạng là một đường thẳng.
Như vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
b] Khi đã xác định được 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 \[g=\dfrac{2s}{t^2}\] và vận tốc của vật rơi tại cổng E theo công thức \[v=\dfrac{2s}{t}\] ứng với mỗi lần đo. Hãy tính các giá trị trên và ghi vào bảng 8.1
c] Đồ thị \[v = v[t]\] có dạng một đường thẳng, tức là vận tốc rơi tự do tăng dần theo thời gian. Vậy chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
d] Ta có:
\[\begin{array}{l}\overline g = \dfrac{{{g_1} + {g_2} + {g_3} + {g_4}}}{4}\\ = \dfrac{{6,757 + 7,391 + 10,227 + 9,581}}{4} \\= 8,489m/{s^2}\end{array}\]
\[\begin{array}{l}\Delta {g_1} = \left| {\overline g – {g_1}} \right| = 1,732\\\Delta {g_2} = \left| {\overline g – {g_2}} \right| = 1,098\\\Delta {g_3} = \left| {\overline g – {g_3}} \right| = 1,738\\\Delta {g_4} = \left| {\overline g – {g_4}} \right| = 1,092\end{array}\]
e] Kết quả:
\[g = \overline g \pm {\left[ {\Delta g} \right]_{max}} = 8,489 \pm 1,738\left[ {m/{s^2}} \right]\]
CÂU HỎI
1. Giải bài 1 trang 50 Vật Lý 10
Khi tính $g$ theo cách nêu trên, ta đã quan tâm chủ yếu đến loại sai số nào và bỏ qua không tính đến loại sai số nào? Vì sao?
Trả lời:
Khi tính $g$ theo cách nêu trên, ta đã quan tâm chủ yếu đến sai số dụng cụ, sai số ngẫu nhiên.
Trong kết quả phép đo $g$ có liên quan tới ${\Delta g}_{max}$ và $\Delta g’$, do đó quan tâm tới hai loại sai số đã nêu.
2. Giải bài 2 trang 50 Vật Lý 10
Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác, vẫn dùng các dụng cụ nêu trên, để đo $g$ đạt kết quả chính xác hơn
Trả lời:
Phương pháp sử dụng bộ thí nghiệm nêu trên, nhưng việc đặt vị trí rơi của vật có thay đổi, tức là đặt vật ở gần giữa thước đo trước khi thả rơi…
Bài trước:
- Giải bài 1 2 3 trang 44 sgk Vật Lí 10
Bài tiếp theo:
- Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 58 sgk Vật Lí 10
Xem thêm:
Trên đây là phần Hướng dẫn Bài 8. Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!
“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“