Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 6 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

I. Cách đo tốc độ trong phòng thí nghiệm

Hoạt động trang 30 Vật lí 10

Hoạt động 1 trang 30 Vật lí 10: Dùng dụng cụ gì để đo quãng đường và thời gian chuyển động của vật

Phương pháp giải:

Thảo luận nhóm và vận dụng kiến thức đã học.

Lời giải:

Dụng cụ để đo quãng đường: thước thẳng, thước dây,...

Dụng cụ đo thời gian: Đồng hồ bấm giây

Hoạt động 2 trang 30 Vật lí 10: Làm thế nào đo được quãng đường đi được của vật trong một khoảng thời gian hoặc ngược lại?

Phương pháp giải:

Thảo luận nhóm và vận dụng kiến thức đã học.

Lời giải:

+ Để đo được quãng đường đi được của vật chuyển động trong một khoảng thời gian, ta cho xe chuyển động trên một máng thẳng có độ chia quãng đường trên máng

+ Để đo thời gian di chuyển của vật trên một quãng đường, ta sử dụng đồng hồ bấm giây để đo

Hoạt động 3 trang 30 Vật lí 10: Thiết kế các phương án đo tốc độ và so sánh ưu, nhược điểm của các phương án đó.

Phương pháp giải:

Thảo luận nhóm và vận dụng kiến thức đã học.

Lời giải:

Các phương án đo tốc độ

Phương án 1: Tạo một máng thẳng có độ chia các vạch trên máng, dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian

Phương án 2: Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số

So sánh

II. Giới thiệu dụng cụ đo thời gian

Câu hỏi trang 30 Vật lí 10: Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện để đo tốc độ chuyển động có ưu điểm, nhược điểm gì?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học cấp 2 và kết hợp lí thuyết mục II trang 30

Lời giải:

Ưu điểm: Đo thời gian chính xác đến hàng nghìn giây, được điều khiển bằng cổng quang điện

Nhược điểm: Chi phí mua thiết bị đắt, thiết bị đo cồng kềnh

III. Thực hành đo tốc độ chuyển động

Hoạt động trang 31 Vật lí 10

Hoạt động 1 trang 31 Vật lí 10: Làm thế nào xác định được tốc độ trung bình của viên bi khi đi từ cổng quang điện E đến cổng quang điện F? Khi thả cho viên bi chuyển động đi qua chuyển động đi qua cổng quang điện trên máng nhôm. 

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức và kết hợp với thực hành

Biểu thức tính tốc độ: $v=\frac{s}{t}$

Lời giải:

Bước 1: Tính quãng đường EF, lấy số đo trên máng nhôm

Bước 2:  Lấy số đo thời gian trên đồng hồ hiện số, lấy thời gian vật đi qua cổng F trừ đi thời gian đi qua cổng E

Bước 3: Đo thời gian ít nhất 5 lần

Bước 4: Lập bảng, tính tốc độ qua 5 lần đo, tính theo công thức $v=\frac{s}{t}$

Bước 5: Tính tốc độ trung bình: $\overline{v}=\frac{v_1+v_2+v_3+v_4+v_5}{5}$

Hoạt động 2 trang 31 Vật lí 10: Làm thế nào xác định được tốc độ tức thời của viên bi khi đi qua cổng quang điện E hoặc cổng quang điện F? Khi thả cho viên bi chuyển động đi qua chuyển động đi qua cổng quang điện trên máng nhôm.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức và kết hợp với thực hành

Biểu thức tính tốc độ: $v=\frac{s}{t}$

Lời giải:

Tốc độ tức thời là tốc độ được đo trong 1 khoảng thời gian ngắn

Bước 1: Tính quãng đường từ lúc thả vật đến cổng E

Bước 2: Ghi kết quả thời gian hiện trên cổng E

Bước 3: Tốc độ tức thời tại cổng E: $v=\frac{s}{t}$

Tương tự cho cổng F

Hoạt động 3 trang 31 Vật lí 10: Xác định các yếu tố có thể gây sai số trong thí nghiệm và tìm cách để giảm sai số. Khi thả cho viên bi chuyển động đi qua chuyển động đi qua cổng quang điện trên máng nhôm. 

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức và kết hợp với thực hành

Lời giải:

Yếu tố có thể gây sai số: dụng cụ đo thời gian, đo quãng đường

Cách làm giảm sai số: đo nhiều lần, cẩn thận, cải tiến bộ thí nghiệm

Hoạt động trang 32 Vật lí 10: Đo tốc độ trung bình và tốc độ tức thời của viên bi thép chuyển động trên máng nghiêng

Phương pháp giải:

Đọc cách sử dụng thí nghiệm, học sinh làm thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên

Lời giải:

Học sinh tự thực hành.

Hoạt động trang 33 Vật lí 10

Hoạt động 1 trang 33 Vật lí 10: Tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời của viên bi thép và điền kết quả vào Bảng 6.1 và Bảng 6.2.

Lời giải:

Bảng 6.1

Quãng đường: s = 0,5 (m)

- Tốc độ trung bình: $\overline{v}=\frac{s}{\overline{t}}=\frac{0,5}{0,778}=0,643(m/s)$

Bảng 6.2

Đường kính của viên bi: d = 0,02 (m); sai số: 0,02 mm = 0,00002 (m)

- Tốc độ tức thời: $\overline{v}=\frac{d}{\overline{t}}=\frac{0,02}{0,032}=0,625(m/s)$

Nhận xét: Tốc độ trung bình gần bằng tốc độ tức thời, vì viên bi gần như chuyển động đều.

Hoạt động 2 trang 33 Vật lí 10: Tính sai số của phép đo s, t và phép đo tốc độ rồi điền vào bảng 6.1 và bảng 6.2. Trong đó

+ $\mathrm{\Delta }$s bằng nửa ĐCNN của thước đo

+ $\mathrm{\Delta }$t theo công thức (3.1), (3.2) trang 18

+ $\mathrm{\Delta }$v tính theo ví dụ trang 18

Lời giải:

- Sai số của tốc độ trung bình:

$\begin{array}{l}\overline{\mathrm{\Delta }t}=\frac{\mathrm{\Delta }{t}_1+\mathrm{\Delta }{t}_2+...+\mathrm{\Delta }{t}_n}{n}=\frac{0,001+0,002+0,002}{3}\approx 0,002(s)\\ \delta t=\frac{\overline{\mathrm{\Delta }t}}{\overline{t}}.100\mathrm{\%}=\frac{0,002}{0,778}.100\mathrm{\%}=0,2\mathrm{\%}\\ \delta s=\frac{\overline{\mathrm{\Delta }s}}{s}.100\mathrm{\%}=\frac{0,0005}{0,5}.100\mathrm{\%}=0,1\mathrm{\%}\\ \delta v=\delta s+\delta t=0,1\mathrm{\%}+0,2\mathrm{\%}=0,3\mathrm{\%}\\ \mathrm{\Delta }v=\delta v.\overline{v}=0,3\mathrm{\%}.0,643=0,002\\ \Rightarrow v=0,643\pm 0,002(m/s)\end{array}$

- Sai số của tốc độ tức thời:

$\begin{array}{l}\overline{\mathrm{\Delta }t}=\frac{\mathrm{\Delta }{t}_1+\mathrm{\Delta }{t}_2+...+\mathrm{\Delta }{t}_n}{n}=\frac{0,001+0+0,00}{3}\approx 0,001(s)\\ \delta t=\frac{\overline{\mathrm{\Delta }t}}{\overline{t}}.100\mathrm{\%}=\frac{0,001}{0,032}.100\mathrm{\%}=2,1\mathrm{\%}\\ \delta s=\frac{\overline{\mathrm{\Delta }s}}{s}.100\mathrm{\%}=\frac{0,00002}{0,02}.100\mathrm{\%}=0,1\mathrm{\%}\\ \delta v=\delta s+\delta t=0,1\mathrm{\%}+2,1\mathrm{\%}=2,2\mathrm{\%}\\ \mathrm{\Delta }v=\delta v.\overline{v}=2,2\mathrm{\%}.0,0032=0,001\\ \Rightarrow v=0,625\pm 0,014(m/s)\end{array}$

Hoạt động 3 trang 33 Vật lí 10: Đề xuất một phương án thí nghiệm để có thể đo tốc độ tức thời của viên bi tại hai vị trí: cổng quang điện E và cổng quang điện F

Lời giải:

Để đo tốc độ tức thời của viên bi ở cả hai cổng quang điện E và F thì ta phải sử dụng hai đồng hồ đo hiện số.

- Xác định được đường kính d của viên bi.

- Kết nối đồng hồ đo hiện số thứ nhất với cổng quang điện E, đồng hồ thứ hai với cổng quang điện F. Chỉnh chế độ các đồng hồ về chế độ đo thời gian vật qua một cổng quang chọn MODE A hoặc MODE B.

- Khi viên bi bắt đầu đi vào cổng quang điện E thì đồng hồ thứ nhất chạy số, sau khi vật đi qua cổng quang E thì đồng hồ đó dừng lại; viên bi tiếp tục đi qua cổng quang điện F thì đồng hồ đo số hai sẽ thực hiện đo thời gian.

- Xác định được thời gian viên bi chuyển động qua cổng quang điện E và cổng quang điện F.

- Sử dụng công thức v = $\frac{d}{t}$ ta sẽ xác định được tốc độ tức thời của viên bi tại hai cổng quang điện E và F.

Em có thể trang 33 Vật lí 10

Em có thể 1 trang 33 Vật lí 10: Mô tả một số phương án đo tốc độ thông dụng và đánh giá ưu, nhược điểm của các phương án đó.

Lời giải:

Phương án 1: Dùng 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 khi vượt qua vạch đích.

- Dùng công thức v = $\frac{s}{t}$ để tính tốc độ.

Phương án 2: Dùng cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số.

- Đo khoảng cách giữa 2 cổng quang điện (đọc trên thước đo gắn với giá đỡ). Khoảng cách này chính là quãng đường s mà vật chuyển động.

- Bấm công tắc để vật bắt đầu chuyển động.

- Khi vật đi qua cổng quang điện thứ 1 thì đồng hồ bắt đầu đo.

- Khi vật đi qua cổng quang điện thứ 2 thì đồng hồ ngừng đo.

- Đọc số chỉ thời gian hiển thị trên đồng hồ đo thời gian hiện số chính là thời gian của vật chuyển động trên quãng đường.

- Dùng công thức v = $\frac{s}{t}$ để tính tốc độ.

b) So sánh ưu, nhược điểm của hai phương án:

Em có thể 2 trang 33 Vật lí 10: Sử dụng điện thoại thông minh quay video chuyển động của một vật rồi sử dụng phần mềm phân tích video để xác định tốc độ chuyển động của vật đó.

Lời giải:

Học sinh tự thực hiện.

Lý thuyết Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

I. Cách đo tốc độ trong phòng thí nghiệm

Để đo tốc độ chuyển động của một vật, ta cần đo thời gian và quãng đường chuyển động của vật đó.

II. Giới thiệu dụng cụ đo thời gian

1. Đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện

Chức năng của một số nút trên đồng hồ:

+ MODE: Chọn kiểu làm việc cho máy đo thời gian

+ MODE A: Đo thời gian vật chắn cổng quang điện nối với ổ A.

+ MODE B: Đo thời gian vật chắn cổng quang điện nối với ổ B.

+ MODE A + B: Đo tổng của hai khoảng thời gian vật chắn cổng quang điện nối với ôt A và vật chắn cổng quang điện nối với ổ B.

+ MODE $A\leftrightarrow B$: Đo thời gian vật chuyển động từ cổng quang điện nối với ổ A tới cổng quang điện nối với ổ B.

+ MODE T: Đo khoảng thời gian T của từng chu kì dao động.

+ Nút RESET: Đặt lại chỉ số của đồng hồ về giá trị 0.000.

2. Thiết bị đo thời gian bằng cần rung (đồng hồ cần rung)

II. Thực hành đo tốc độ chuyển động

1. Dụng cụ thí nghiệm

(1): đồng hồ đo thời gian hiện số MC964

(2): cổng quang điện

(3): nam châm điện và công tắc sử dụng để giữ/thả viên bi thép.

(4): máng có giá đỡ bằng hợp kim nhôm, có gắn thước đo góc và dây rọi

(5): viên bi thép

(6): giá đỡ có đế ba chân, có vít chỉnh cân bằng và trụ thép

(7): thước cặp để đo đường kính viên bi thép.

2. Thiết kế phương án thí nghiệm

Sử dụng bộ thí nghiệm đo tốc độ chuyển đọng của viên bi thép

3. Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Đo tốc độ trung bình

+ Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 6.6

+ Bước 2: Nới vít hãm và đặt cổng quang điện E cách chân phần dốc của máng nghiêng.

+ Bước 3: Nới hai cổng quang điện E, F với hai ổ cắm A, B ở mặt sau của đồng hồ đo thời gian.

+ Bước 4: Cắm nguồn điện của đồng hồ và bật công tắc nguồn đồng hồ đo thời gian hiện số, đặt MODE ở $A\leftrightarrow B$

+ Bước 5: Nới vít cổng quang điện, dịch chuyển đến vị trí thích hợp và vặn chặt để định vị. Đo quãng đường EF và ghi số liệu

+ Bước 6: Đặt viên bi thép lên máng nghiêng tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện N và bị giữ lại ở đó

+ Bước 7: Nhấn nút RESET của đồng hồ đo thời gian hiện số để chuyển các số hiển thị về giá trị ban đầu 0.000

+ Bước 8: Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm N: viên bi lăn xuống và chuyển động đi qua cổng quang điện E, F trên máng nghiêng

+ Bước 9: Ghi lại các giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ.

+ Bước 10: Thực hiện lại các thao tác 6, 7, 8, 9 ba lần và ghi các giá trị thời gian t tương ứng với quãng đường s

Chú ý: Khi cắm cổng quang điện vào ổ cắm A, B cần chú ý xoay đúng khe định vị, cắm thẳng giắc cắm, không rung, lắc chân cắm.

Thí nghiệm 2: Đo tốc độ tức thời

+ Bước 1: Nới vít cổng quang điện, dịch chuyển đến vị trí thích hợp và vặn chặt để định vị

+ Bước 2: Sử dụng thước cặp đo đường kính viên bi

+ Bước 3: Bật công tắc nguồn đồng hồ đo thời gian hiện số, đặt MODE ở A hoặc B.

+ Bước 4: Đặt viên bi thép lên máng nghiêng tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện N và bị giữ lại ở đó.

+ Bước 5: Nhấn nút RESET cả đồng hồ đo thời gian hiện số để chuyển các số hiển thị về giá trị ban đầu 0.000.

+ Bước 6: Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm N: viên bi lăn xuống và chuyển động đi qua cổng điện trên máng nghiêng.

+ Bước 7: Ghi lại các giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ

+ Bước 8: Thực hiện lại các thao tác 4, 5, 6, 7 ba lần và ghi các giá trị t