Giải Vật Lí 10 Bài 8: Thực hành đo gia tốc rơi tự do
Câu hỏi Mở đầu trang 48 SGK Vật lý 10
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? Gợi ý đáp án
Do quả bóng và những sợi lông vũ rơi trong phòng chân không sẽ hầu như không chịu lực cản
của không khí nên chúng được coi là sự rơi tự do.
Thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do Câu hỏi 1 trang 48
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. Gợi ý đáp án
a) Thời gian di chuyển từ khi bắt đầu thả đến khi chạm đất của tờ giấy lớn hơn thời gian của viên bi.
b) Để hai vật chạm đất đồng thời thì phải coi sự chuyển động của hai vật là sự rơi tự do tức là
sự rơi sẽ không chịu tác dụng của lực cản không khí. Ta sẽ thả hai vật trong môi trường chân không. Câu hỏi 2 trang 48
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. Gợi ý đáp án
Ta có thể sử dụng hai cổng quang điện để đo thời gian rơi tự do. Khi trụ thép bắt đầu đi vào
cổng quang điện thứ nhất thì đồng hồ bắt đầu đo, khi trụ thép đi qua cổng quang điện thứ hai
thì đồng hồ kết thúc đo. - Dụng cụ
Bộ dụng cụ đo gia tốc rơi tự do gồm: (1) Nam châm điện (2) Trụ thép (3) Hai cổng quang điện
(4) Công tắc điều khiển
(5) Đồng hồ đo thời gian (6) Giá - Tiến hành
Bước 1: Lắp các dụng cụ.
+ Lắp hai cổng quang điện cách nhau một đoạn s.
+ Đặt trụ thép dính vào phía dưới nam châm.
+ Nhấn công tắc cho trụ thép rơi.
+ Đọc số chỉ thời gian rơi trên đồng hồ.
+ Thay đổi vị trí của các cổng quang điện để khoảng cách giữa chúng khác nhau.
Bước 2: Hãy so sánh kết quả tính bằng số liệu đo được trong thí nghiệm mà em đã tiến hành
với kết quả tính bằng số liệu ở bảng dưới.
Bảng 2.2. Khoảng cách và thời gian rơi của vật. Thời gian rơi (s) Lần đos (m) 1 2 3 0,400 ? ? ? 0,600 ? ? ? 0,800 ? ? ?
Bước 3: Tính gia tốc trung bình của vật rơi tự do và sai số của phép đo. Viết kết quả: g = ± Δg
Phân tích ưu và nhược điểm
- Ưu điểm: Độ chính xác cao hơn
- Nhược điểm: Thiết kế cồng kềnh hơn Câu hỏi 3 trang 49
Dựa vào bảng 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. Gợi ý đáp án
Tham khảo bảng số liệu dưới: Thời gian rơi t (s) Độ dịch Gia tốc Thời gian rơi Sai số thời chuyển rơi tự do trung bình gian rơi ∆t Lần Lần Lần Lần Lần d (m) (s) (s) g (m/s2) 1 2 3 4 5 0,4
0,285 0,286 0,284 0,285 0,286 0,285 0,6
0,349 0,351 0,348 0,349 0,350 0,349 0,8
0,404 0,405 0,403 0,404 0,403 0,404 Thời gian rơi trung bình:
- Độ dịch chuyển 0,4 (m):
- Độ dịch chuyển 0,6 (m):
- Độ dịch chuyển 0,8 (m):
Sai số tuyệt đối trung bình:
- Độ dịch chuyển 0,4 (m):
- Độ dịch chuyển 0,6 (m):
- Độ dịch chuyển 0,8 (m):
Ta chọn thang đo 9,999 s – 0,001 s thì ta có sai số dụng cụ ∆tdc = 0,0005s
Sai số tuyệt đối của phép đo ở mỗi độ dịch chuyển được tính theo công thức:
- Độ dịch chuyển 0,4 (m): ∆t = 1,1.10-3s
- Độ dịch chuyển 0,6 (m): ∆t = 1,3.10-3s
- Độ dịch chuyển 0,8 (m): ∆t = 1,1.10-3s
Gia tốc rơi tự do trung bình:
- Độ dịch chuyển 0,4 (m): = ≈ 9,85 m/s2
- Độ dịch chuyển 0,6 (m): = ≈ 9,85m/s2
- Độ dịch chuyển 0,8 (m): = ≈ 9,80m/s2 Câu hỏi 4 trang 49
Nêu ra các nguyên nhân gây ra sai số trong phương án thí nghiệm lựa chọn. Gợi ý đáp án
Nguyên nhân gây ra sai số: - Sai số do dụng cụ đo.
- Do thao tác bấm chưa đúng với thời điểm chuyển động.
- Do điều kiện khách quan (nơi thực hiện thí nghiệm). Luyện tập trang 49
Dựa vào kết quả thí nghiệm, nhận xét về các tính chất của chuyển động rơi tự do. Gợi ý đáp án
Tính chất của chuyển động rơi tự do:
- Chuyển động thẳng, nhanh dần đều.
- Luôn có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
- Có gia tốc rơi tự do bằng với gia tốc trọng trường nơi thực hiện thí nghiệm.