Lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 6. Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng sách Chân trời sáng tạo 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 Chân trời sáng tạo Bài 6: Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng

1. Thí nghiệm đo tốc độ

Câu hỏi trang 36 Vật lí 10

Mở đầu trang 36 Vật lí 10: Muốn biết chuyển động của một vật 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?

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế.

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

+ Sử dụng đồng hồ bấm giây

+ Sử dụng súng bắn tốc độ

- Ưu và nhược điểm

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)

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ và vận dụng kiến thức đã học trong KHTN 7

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 làm việc A $\leftrightarrow$ B để đo khoảng thời gian giữa hai điểm A và B. Tại thời điểm A, đồng hồ được cổng quang bật, tại thời điểm B, đồng hồ được cổng quang tắt. Trên mặt đồng hồ xuất hiện số đo thời gian Δt giữa hai thời điểm trên. Cổng C để kết nối với nam châm điện.

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)

Phương pháp giải:

Quan sát hình và vận dụng kiến thức trong SGK trang 37

Lời giải:

- Thiết kế phương án thí nghiệm đo tốc độ.

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 6.2. Điều chỉnh đoạn nằm ngang của máng sao cho thước đo độ chỉ 0⁰ . Cố định nam châm điện và cổng quang điện A (đặt cách đoạn chân dốc nghiêng của máng một khoảng 20 cm).

Bước 2: Chọn MODE ở vị trí A (hoặc B) để đo thời gian viên bi chắn cổng quang điện mà ta muốn đo tốc độ tức thời của viên bi ở vị trí tương ứng.

Bước 3: Sử dụng thước kẹp để đo đường kính của viên bi. Thực hiện đo đường kính viên bi khoảng 5 lần và ghi kết quả.

Bước 4: 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 5: Ghi nhận giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ đo.

- Thực hiện phương án thí nghiệm

Học sinh tự thực hành.

Câu hỏi trang 37 Vật lí 10

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.

Phương pháp giải:

Vận dụng cách đo của câu trả lời thảo luận 2

Lời giải:

Thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm như câu trả lời thảo luận 2, lấy kết quả thí nghiệm và áp dụng vào công thức tính tốc độ trung bình của viên bi: $v_{tb}=\frac{S}{t}$

Báo cáo thí nghiệm trang 37 Vật Lí 10: 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: $\overline{d}=\frac{d_1+d_2+d_3+d_4+d_5}{5}=2,014cm$

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

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: 

$\overline{\Delta t}=\frac{\Delta t_1+\Delta t_2+\Delta t_3+\Delta t_4+\Delta t_5}{5}=0,00048cm$

Sai số dụng cụ đo thời gian là:

 $\Delta t_{dc}=\frac{0,001}{2}=0,0005\left(s\right)$

Sai số tuyệt đối của phép đo thời gian là:

$$\begin{gathered} \delta v=\delta d+\delta t=\frac{\Delta d}{\overline{d}}.100\%+\frac{\Delta t}{\overline{t}}.100\%\Delta t=\Delta \overline{t}+\Delta t_{dc} \\ =0,00048+0,0005=0,00098\left(s\right) \end{gathered}$$

Sai số tương đối của tốc độ tức thời là:

$\delta v=\delta d+\delta t=\frac{\Delta d}{\overline{d}}.100\%+\frac{\Delta t}{\overline{t}}.100\%$

$=\frac{0,0048}{2,014}.100\%+\frac{0,00098}{0,0444}.100\%\approx 0,024$%

Sai số tuyệt đối của phép đo tốc độ là:

$$\begin{gathered} \delta v=\frac{\Delta v}{\overline{v}}.100\%\Rightarrow \Delta v=\frac{\delta v.\overline{v}}{100\%} \\ =\frac{0,024\%.45,36}{100\%}=0,011 \end{gathered}$$

3. Một số phương pháp đo tốc độ

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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tiễn

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 tời vạch đích.

+ Dùng công thức $v=\frac{S}{t}$ để tính tốc độ trung bình và $v=\frac{d}{t}$ để tính tốc độ tức thời

- Cổng quang điện

+ Lấy quãng đường trên thiết bị đo

+ Khởi động thiết bị và cho vật đi quan 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

+ Thực hiện, trên máy sẽ hiện lên tốc độ

Ưu và nhược điểm của các thiết bị

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)