Giải Vật lí 10 Bài 6: Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng

Giải Vật lí 10 bài 6 sách Chân trời sáng tạo có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong sách giáo khoa vật lí 10 chân trời sáng tạo. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo.

Vật lí 10 bài 6 trang 36

Mở đầu trang 36 Vật lí 10

Muốn biết chuyển động của một vật là nhanh hay chậm tại một thời điểm nào đó, ta cần đo được tốc độ tức thời của chúng. Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng nào và ưu, nhược điểm của chúng ra sao?

Lời giải

– Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng là:

+ Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện.

+ Sử dụng đồng hồ bấm giây và thước đo.

+ Sử dụng súng bắn tốc độ

– Ưu và nhược điểm

1. Thí nghiệm đo tốc độ

Câu hỏi 1 trang 36 Vật lí 10

 Tìm hiểu thang đo thời gian và chức năng của các chế độ đo (MODE) trên đồng hồ đo thời gian hiện số (Hình 6.1).

Lời giải

– Thang đo: Bên nút thang đo có ghi giới hạn đo (GHĐ) và độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) của đồng hồ là: 9,999 s – 0,001 s và 99,99 s – 0,01 s.

– MODE: Núm này dùng để chọn chế độ làm việc của đồng hồ.

+ Chế độ A: chỉ đo thời gian đồng hồ đi qua cổng quang điện A (chế độ 1 cổng).

+ Chế độ B: chỉ đo thời gian đồng hồ đi qua cổng quang điện B (chế độ 1 cổng).

+ Chế độ A + B: đo tổng thời gian vật đi qua cổng quang điện A và thời gian vật đi qua cổng quang điện B.

+ Chế độ làm việc A ↔ B để đo khoảng thời gian giữa hai cổng quang điện A và B. Khi vật qua cổng quang điện A thì đồng hồ bắt đầu chạy, sau khi đi ra khỏi cổng quang điện B thì đồng hồ dừng đo.

Câu hỏi 2 trang 36 Vật lí 10

Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thiết kế và thực hiện phương án xác định tốc độ tức thời của viên bi tại vị trí cổng quang điện A (hoặc B).

Lời giải

Để xác định tốc độ tức thời của viên bi tại vị trí cổng quang điện A (hoặc B) ta làm như sau:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình trên.

Bước 2: Xác định được đường kính d của viên bi.

Bước 3: Chọn thang đo 9,999 s – 0,001 s.

Bước 4: Chọn chế dộ đo MODE A hoặc MODE B.

Bước 5: Đưa viên bi lại gần nam châm điện sao cho viên bi hút vào nam châm. Ngắt công tắc điện để viên bi bắt đầu chuyển động xuống đoạn dốc nghiêng và đi qua cổng quang điện cần đo thời gian.

Bước 6: Xác định được thời gian viên bi chuyển động qua cổng quang điện A hoặc cổng quang điện B.

Bước 7: Sử dụng công thức \(v\;=\;\frac dt\) ta sẽ xác định được tốc độ tức thời của viên bi.

Báo cáo thí nghiệm trang 37 SGK Vật lý 10 CTST: Tính tốc độ tức thời của viên bi, ghi kết quả vào Bảng 6.2.

Lời giải

Bảng 6.1. Bảng kết quả đo đường kính viên bi

Đường kính trung bình: \(\overline d\;=\;\frac{d_1\;+\;d_2\;+\;d_3\;+\;d_4\;+\;d_5}5\;=\;2,014\;cm\)

Sai số tuyệt đối trung bình trong 5 lần đo:  \(\overline{\triangle d}\;=\;\frac{\triangle d_1\;+\;\triangle d_2\;+\;\triangle d_3\;+\;\triangle d_4\;+\;\triangle d_5}5\;=\;0,0048\;cm\)

Do đề bài không nói đến sai số hệ thống nên ta có thể bỏ qua.

Sai số tuyệt đối của phép đo: ∆d = 0,0048 cm

Bảng 6.2. Bảng số liệu thí nghiệm đo tốc độ tức thời

Thời gian trung bình:

\(\overline t\;=\;\frac{t_1\;+\;t_2\;+\;t_3\;+\;t_4\;+\;t_5}5\;=\;0,0444s\)

Sai số tuyệt đối trung bình trong 5 lần đo:

\(\overline{\triangle t}\;=\;\frac{\triangle t_1\;+\;\triangle t_2\;+\;\triangle t_3\;+\;\triangle t_4\;+\;\triangle t_5}5\;=\;0,00048\;cm\)

Vật lí 10 bài 6 trang 37

Luyện tập trang 37 Vật lí 10

Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thảo luận để thiết kế (và thực hiện) phương án tốt nhất để xác định tốc độ trung bình của viên bi khi viên bi di chuyển từ cổng quang điện A đến cổng quang điện B.

Lời giải

Để xác định tốc độ trung bình của viên bi khi viên bi di chuyển từ cổng quang điện A đến cổng quang điện B, ta làm như sau:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình trên

Bước 2: Xác định được đường kính d của viên bi.

Bước 3: Chọn thang đo 9,999s – 0,001 s.

Bước 4: Chọn chế độ MODE A ↔ B.

Bước 5: Đưa viên bi lại gần nam châm điện sao cho viên bi hút vào nam châm. Ngắt công tắc điện để viên bi bắt đầu chuyển động xuống đoạn dốc nghiêng và đi qua cổng quang điện. Xác định quãng đường chính là khoảng cách từ cổng quang điện A tới cổng quang điện B.

Bước 6: Xác định được thời gian viên bi chuyển động qua từ cổng quang điện A tới cổng quang điện B trên màn hình hiển thị.

Bước 7: Sử dụng công thức \(v_{tb}\;=\;\frac st\) ta sẽ xác định được tốc độ trung bình của viên bi.

Thực hiện thí nghiệm nhiều lần để có kết quả chính xác hơn.

2. Một số phương pháp đo tốc độ

Vật lí 10 bài 6 trang 38

Câu hỏi 3 trang 38 Vật lí 10

Quan sát Hình 6.3, tìm hiểu và trình bày phương pháp đo tốc độ trung bình và tốc độ tức thời dựa vào những thiết bị trên. Đánh giá ưu và nhược điểm của mỗi phương pháp đo.

Lời giải

Phương pháp đo của các thiết bị trên

– Đồng hồ bấm giây:

+ Dùng thước đo độ dài của quãng đường s. Xác định vạch xuất phát và vạch đích.

+ Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t từ khi vật bắt đầu chuyển động từ vạch xuất phát tới vạch đích.

+ Dùng công thức \(v_{tb}\;=\;\frac st\) để tính tốc độ trung bình và \(v\;=\;\frac dt\) để tính tốc độ tức thời.

– Cổng quang điện

+ Đo quãng đường mà vật di chuyển theo mục đích đo (dùng 1 cổng quang điện hay dùng 2 cổng quang điện).

+ Khởi động thiết bị và cho vật đi qua cổng quang điện

+ Đọc kết quả thời gian hiên trên thiết bị và sử dụng công thức để tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời.

– Súng bắn tốc độ

+ Khởi động súng

+ Đưa súng hướng về phía vật chuyển động và thực hiện thao tác bấm

+ Thực hiện, trên máy sẽ hiện lên tốc độ

Ưu và nhược điểm của các thiết bị

Vật lí 10 bài 6 trang 39

Vận dụng trang 39 Vật lí 10

Hãy tìm hiểu nguyên tắc đo tốc độ tức thời của tốc kế ô tô hoặc xe máy (Hình 4.3).

Lời giải

Khi khởi động xe, để tính được vận tốc của xe máy cần đo được tốc độ vòng quay của bánh xe hoặc hộp số thông qua cáp chủ động (gồm nhiều cuộn lò xo cuốn quanh trục tung tâm). Theo đó, khi trục trung tâm quay sẽ kết nối với hộp số và truyền dữ liệu về đồng hồ đo tốc độ.