Bài 8. Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do

Khảo sát chuyển động rơi tự do
xác định gia tốc rơi tự do
I. Mục đích
Đo ®­îc thêi gian r¬i t cña mét vËt trªn những qu·ng ®­êng s kh¸c nhau, vÏ vµ kh¶o s¸t ®å thÞ
s  t2, ®Ó rót ra kÕt luËn vÒ tÝnh chÊt cña chuyÓn ®éng r¬i tù do vµ x¸c ®Þnh ®­îc gia tèc r¬i tù do.
II. Cơ sở lý thuyết:

Thả một vật (trụ thép, viên bi,.) từ độ cao s trên mặt đất, vật sẽ rơi rất nhanh theo phương thẳng đứng (phương song song với dây dọi). Trong trường hợp này ảnh hưởng của không khí không đáng kể, vật chỉ chuyển động dưới tác dụng của trọng lực, nên có thể coi là vật rơi tự do.



Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc a, thỡ quãng đường đi được s sau khoảng thời gian t (tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động) được xác định bởi công thức:

Dồ thị biểu diễn quan hệ gi?a s và t2 có dạng một đường thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc tg? = a/2.
III. Dụng cụ cần thiết:

1, Giá đỡ thẳng đứng có dây dọi và ba chân vít điều chỉnh thang bằng.
2, Trụ bằng sắt non làm vật rơi tự do.
3, Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt điện để gi? và thả rơi vật.
4, Cổng quang điện E.
5, Dồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất 0,001s.
6, Thước thẳng 800mm gắn chặt vào giá đỡ.
7, Ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật rơi.
8, Khan vải bông để đỡ vật rơi.
IV. Lắp ráp thí nghiệm:
1, Nam châm điện N lắp trên đỉnh giá đỡ, được nối qua công tắc vào ổ A của đồng hồ đo thời gian. ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về. Cổng E lắp ở dưới, được nối với ổ B. Sử dụng MODE đo A ? B, chọn thang đo 9,999s.
2, Quan sát quả dọi, phối hợp điều chỉnh các vít ở chân giá đỡ sao cho quả dọi nằm đúng tâm lỗ tròn T. Khi vật rơi qua lỗ tròn của cổng quang điện E, chúng cùng nằm trên một trục thẳng đứng. Khan vải bông được đặt nằm dưới để đỡ vật rơi.
3, Cho nam châm hút gi? vật rơi. Dùng miếng ke áp sát đáy vật rơi để xác định vị trí đầu s0 của vật. Ghi giá trị s0 vào bảng 1.
V. Tiến hành thí nghiệm:
1. Khảo sát chuyển động rơi tự do:
1- Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách s0 một khoảng s = 50mm. Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0000.
2- ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng quang điện E (*). Ghi thời gian rơi của vật vào bảng 1. Lặp lại phép đo trên 3 lần ghi vào bảng 1.
3-Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách vị trí s0 một khoảng s = 200mm; 800mm. ứng với mỗi khoảng cách s, thả vật rơi và ghi thời gian tương ứng vào bảng 1, lặp lại 3 lần.
2. Do gia tốc rơi tự do:
1-Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách vị trí s0 một khoảng s = 0,200m. Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ đẻ đưa chỉ thị số về giá trị 0000.
2- ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng quang điện E (*). Ghi thời gian rơi của vật vào bảng 1. Lặp lại phép đo trên 5 lần ghi vào bảng 1.
3-Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện E về phía dưới cách vị trí s0 một khoảng s = 0,300; 0,400; 0,500; 0,600; 0,700; 0,800 m. ứng với mỗi khoảng cách s, thả vật rơi và ghi thời gian tương ứng vào bảng 1, lặp lại 5 lần.
4-Kết thúc thí nghiệm: Nhấn khoá K, tắt điện đồng hồ đo thời gian hiện số.
Chú ý:
Cổng E chỉ hoạt động được khi nút nhấn trên hộp công tắc nhả.
Các thao tác không chuẩn xác cho kết quả đo sai cần loại bỏ và thực hiện đo lại
Báo cáo thực hành
Họ và tên:.....lớp:.....ngày.....
Tên bài thực hành:.............
I. Trả lời câu hỏi: S? rơi tự do là gỡ? Dặc điểm của rơi tự do? Công thức tính gia tốc rơi tự do?
............................................................
II. Kết qủa:
Bảng 1: Khảo sát chuyển động rơi tự do
Vị trí đầu của vật rơi: s0 = ...... (mm)
Nhận xét:
s2 = 4s1 ? t2 = 2t1
s3 = 16s1 ? t3 = 4t1
Kết quả cho thấy: s ? t2.
Kết luận: Chuyển động rơi tự do là một chuyển động..............
Bảng 2: Xác định gia tốc rơi tự do:
Vị trí đầu của vật rơi: s0 = ...... (mm)
Theo bảng 2
Tính ứng với mỗi cặp giá trị (s,t) và ghi vào bảng 2.
Vẽ đồ thị: s = s(t2) Dồ thị: v =v(t)
Đå thÞ s = s(t2) cã d¹ng mét ®­êng ……………., nh­ vËy chuyÓn ®éng cña vËt r¬i tù do lµ chuyÓn ®éng…………………………………
2. Gia tèc r¬i tù do cã thÓ x¸c ®Þnh theo gãc nghiªng  cña ®å thÞ:
g = 2 tg = …………..
3. Khi ®· x¸c ®Þnh ®­îc chuyÓn ®éng r¬i tù do lµ mét chuyÓn ®éng nhanh dÇn ®Òu, ta cã thÓ x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ cña g theo c«ng thøc g = 2s/t2 vµ vËn tèc cña vËt r¬i t¹i cæng F theo c«ng thøc
v =2s/t øng víi mçi lÇn ®o. H·y tÝnh c¸c gi¸ trÞ trªn vµ ghi vµo b¶ng 1.
4. Vẽ đồ thị v = v(t) dựa trên các số liệu của bảng 1, để một lần v?a nghiệm lại tính chất của chuyển động rơi tự do:
Dồ thị v = v(t) có dạng một đường.... tức là vận tốc rơi tự do.... theo thời gian. Vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động ...........
5. Tớnh


V�


Tớnh
6. Viết kết quả:
Gia tốc rơi tự do đo được là:

Câu hỏi
1. Em hãy so sánh kết quả tính g theo các cách ở trên, và cho ý kiến nhận xét? Kết quả nào đáng tin cậy hơn?
2. Vỡ sao sau khi nhấn nút trên hộp công tắc ngắt điện vào nam châm để thả vật rơi và khởi động bộ đếm thời gian, ta lại phải nhả nhanh nút trước khi vật rơi đến cổng E?
3. Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác, vẫn dùng các dụng cụ nêu trên, để đo g đạt kết quả chính xác hơn?

Chúc các em thành công