Giải Vật lí 10 trang 47 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

Giải Vật lí 10 trang 47 Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do sách Kết nối tri thức có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong sách giáo khoa vật lí 10 KNTT. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo

Vật lí 10 trang 47 bài 11

Khởi động trang 47 SGK Vật lí 10

Các vật rơi tự do chuyển động rất nhanh, làm thế nào đo được gia tốc rơi tự do của vật?

Lời giải

Ta sẽ đo gia tốc rơi tự do qua phương pháp đo gián tiếp:

– Đo thời gian rơi tự do của vật.

– Đo quãng đường từ lúc vật bắt đầu rơi cho đến khi dừng chuyển động rơi đó.

Sử dụng công thức tính: \(g\;=\;\frac{2s}{t^2}\) để tìm gia tốc rơi tự do.

Hoạt động trang 47 SGK Vật lí 10

Thảo luận về phương án thí nghiệm dựa trên hoạt động sau: Thả trụ thép rơi qua cổng quang điện trên máng đứng và trả lời câu hỏi.

1. Xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép theo công thức nào?

2. Để xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép cần đo lại các đại lượng nào?

3. Làm thế nào để trụ thép rơi qua cổng quang điện?

4. Cần đặt chế độ đo của đồng hồ ở vị trí nào để đo được đại lượng cần đo?

Lời giải:

1. Xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép theo công thức: \(g\;=\;\frac{2s}{t^2}\;(m/s^2)\)

2. Để xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép cần đo đại lượng:

– Quãng đường rơi của trụ thép.

– Thời gian rơi.

3. Để trụ thép rơi qua cổng quang điện cần đặt trụ thép tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện điện và bị giữ lại ở đó. Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm điện, khi đó trụ thép rơi xuống và chuyển động đi qua cổng quang điện.

4. Chọn chế độ đo MODE A ở đồng hồ đo thời gian hiện số để đo được đại lượng cần đo.

Vật lí 10 trang 48 bài 11

Hoạt động trang 48 SGK Vật lí 10

Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm

1. Hãy tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối của phép đo gia tốc rơi tự do.

2. Tại sao lại dùng trụ thép làm vật rơi trong thí nghiệm? Có thể dùng viên bi thép được không? Giải thích tại sao.

3. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2 trên hệ tọa độ (s – t2).

4. Nhận xét chung về dạng của đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2 rồi rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do.

5. Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm khác để đo gia tốc rơi tự do của trụ thép.

Lời giải:

Tham khảo bảng kết quả dưới đây:

Xử lí kết quả với phép đo khi chọn quãng đường s = 0,4 m

Gia tốc trong lần đo 1: \(g_1\hspace{0.278em}=\hspace{0.278em}\frac{2s}{t_1^2}\hspace{0.278em}=\frac{2\hspace{0.278em}.\hspace{0.278em}0,4}{0,285^2}\hspace{0.278em}=\hspace{0.278em}9,849\hspace{0.278em}m/s^2\)

Gia tốc trong lần đo 2: \(g_2\hspace{0.278em}=\hspace{0.278em}\frac{2s}{t_2^2}\hspace{0.278em}=\hspace{0.278em}\frac{2\hspace{0.278em}.\hspace{0.278em}0,4}{0,286^2}\hspace{0.278em}=\hspace{0.278em}9,780\hspace{0.278em}m/s^2\)

Gia tốc trong lần đo 3: \(g_3\;=\;\frac{2s}{t_3^2}\;=\;\frac{2\;.\;0,4}{0,284^2}\;=\;9,919\;m/s^2\)

Gia tốc trong lần đo 4: \(g_4\;=\;\frac{2s}{t_4^2}\;=\;\frac{2\;.\;0,4}{0,285^2}\;=\;9,849\;m/s^2\)

Gia tốc trong lần đo 5: \(g_5\;=\;\frac{2s}{t_5^2}\;=\;\frac{2\;.\;0,4}{0,286^2}\;=\;9,780\;m/s^2\)

Gia tốc trung bình: \(\overline g\;=\;\frac{9,849\;+\;9,780\;+\;9,919\;+\;9,849\;+\;9,780}5\;=\;9,835\;m/s^2\)

Sai số tuyệt đối của gia tốc trong các lần đo:

Sai số tuyệt đối trung bình: \(\overline{\triangle g}\;=\;\frac{\triangle g_1\;+\;\triangle g_2\;+\;\triangle g_3\;+\;\triangle g_4\;+\;\triangle g_5}5\;=\;0,044\)

Kết quả: g = 9,835 ± 0,044

Ứng với các quãng đường khác thực hiện phép tính tương tự.

2.

– Trong thí nghiệm, người ta dùng trụ thép làm vật rơi nhằm mục đích khi thả vật rơi thì xác suất phương rơi của vật chắn tia hồng ngoại ở cổng quang điện cao, giúp ta thực hiện thí nghiệm dễ dàng hơn.

– Có thể dùng vật thả rơi là viên bi thép, nhưng xác suất khi thả rơi viên bi có phương rơi không chắn được tia hồng ngoại cao hơn khi dùng trụ thép, nên khi làm thí nghiệm với viên bi ta cần căn chỉnh và thả theo đúng phương của dây rọi.

3. Xử lí số liệu để vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t².

Đồ thị mô tả mối quan hệ s và t²

4. Nhận xét về dạng đồ thị trên: có dạng một đường thẳng hướng lên chứng tỏ s và t² có mối quan hệ tỉ lệ thuận với nhau.

5. Đề xuất một phương án thí nghiệm khác để đo gia tốc rơi tự do của trụ thép.

4. Nhận xét về dạng đồ thị trên: có dạng một đường thẳng hướng lên chứng tỏ s và t2 có mối quan hệ tỉ lệ thuận với nhau.

5. Đề xuất một phương án thí nghiệm khác để đo gia tốc rơi tự do của trụ thép.

Bước 3: Tính gia tốc trung bình của vật rơi tự do và sai số của phép đo.

Viết kết quả: \(g\;=\;\overline g\;\pm\;\triangle g\)

Em có thể trang 48 SGK Vật lí 10

Sử dụng camera của điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video để xác định được gia tốc rơi tự do của vật (Hình 11.2)

Lời giải

Học sinh có thể tự thực hiện bằng điện thoại đã cài sẵn phần mềm.