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

1. Nguyên tắc đo tốc độ

• Đo quãng đường s và khoảng thời gian t, sau đó tính tốc độ trung bình.

$$v_{\mathrm{tb}}=\frac{s}{t}$$

• Muốn ước lượng tốc độ tức thời, đo thời gian vật đi qua một đoạn rất ngắn có chiều dài đã biết.

2. Dụng cụ đo thời gian

2.1. Đồng hồ hiện số và cổng quang điện

• Cổng quang điện phát hiện thời điểm vật che hoặc rời tia sáng.

Cấu tạo cổng quang điện

• Đồng hồ hiện số đo thời gian với độ phân giải cao.

Đồng hồ đo thời gian hiện số

Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số MC964

2.2. Đồng hồ cần rung

• Đồng hồ cần rung đánh dấu các chấm cách nhau những khoảng thời gian bằng nhau trên băng giấy.

3. Bố trí thí nghiệm

• Máng nghiêng, viên bi hoặc xe, thước đo, đồng hồ hiện số, nam châm điện và các cổng quang điện.

Bố thí thí nghiệm đo tốc độ chuyển động của viên bi thép

4. Đo tốc độ trung bình

• Đo khoảng cách giữa hai cổng quang điện; đo thời gian vật đi từ cổng thứ nhất đến cổng thứ hai; lặp lại nhiều lần.

$$v_{\mathrm{tb}}=\frac{s}{t_2-t_1}$$

5. Đo tốc độ tức thời gần đúng

• Gắn tấm chắn hoặc dùng viên bi có kích thước d đã biết; đo thời gian Δt vật che cổng quang điện.

$$\text{v ≈}\frac{d}{\mathrm{\Delta t}}$$

6. Xử lí kết quả và đánh giá sai số

• Tính giá trị trung bình của các lần đo; ghi kết quả với đơn vị và số chữ số phù hợp.

• Sai số có thể do đo khoảng cách, lắp cổng chưa đúng, ma sát, thả vật không lặp lại và độ phân giải thời gian.

II. GIÚP HIỂU SÂU

Vì sao cần lặp lại phép đo?

Các lần thả có thể khác nhau và thời gian có dao động nhỏ; đo lặp giúp giảm ảnh hưởng ngẫu nhiên.

Đo tốc độ tức thời chỉ là gần đúng

Vật vẫn thay đổi vận tốc trong thời gian che cổng. Đoạn chắn càng ngắn thì giá trị càng gần tốc độ tại vị trí cổng.

Khoảng cách phải được đo đúng điểm chuẩn

Phải thống nhất đo giữa tâm cổng, mép cổng hoặc vị trí tia sáng theo hướng dẫn.

Thiết bị số không tự loại bỏ mọi sai số

Độ phân giải cao không bù được việc lắp lệch, đo sai chiều dài hoặc thả vật không đúng.

Cần giữ điều kiện thí nghiệm ổn định

Giữ nguyên độ nghiêng, vị trí thả, vật đo và cách lắp để các lần đo có thể so sánh.

III. LƯU Ý CHO HỌC SINH

- Không đổi vị trí thả giữa các lần đo.

- Không nhầm chiều dài tấm chắn với khoảng cách giữa hai cổng.

- Đặt cổng quang điện vuông góc với hướng chuyển động.

- Kiểm tra chế độ đo và đặt lại đồng hồ trước mỗi lần.