Giải sgk vật lí 10 – kết nối tri thức bài (12)

Bài 11. Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do
A/ Câu hỏi đầu bài
Câu hỏi trang 44 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?
Trả lời:
Để đo được gia tốc rơi tự do của vật ta đo quãng đường s vật đi được trong khoảng
thời gian t rồi tính gia tốc theo biểu thức: g = a =

2s
.
t2

B/ Câu hỏi giữa bài
I. Dụng cụ thí nghiệm
II. Thiết kế phương án thí nghiệm
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?
Trả lời:
1. Xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép theo công thức: g = a =

2s
.
t2

2. Để xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép cần đo quãng đường s và thời gian t rơi.
3. Để trụ thép rơi qua cổng quang điện cần đặt trụ thép tại vị trí tiếp xúc với nam

châm 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. Cần đặt chế độ MODE của đồng hồ đo thời gian hiện số ở vị trí thích hợp để đo
được đại lượng cần đo.


III. Tiến hành thí nghiệm
IV. Kết quả thí nghiệm

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 khơng? Giải thích tại sao.
3. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2 trên hệ tọa dộ (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.
Trả lời:
1. Tham khảo bảng kết quả dưới đây:
Lần đo thời gian (s)

Quãng
đường (m)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

0,3

0,247

0,248

0,246

0,245

0,249

0,6

0,351

0,348

0,353

0,346

0,349

0,9

0,427

0,431

0,429

0,432

0,428


1,2

0,496

0,494

0,495

0,492

0,490

1,5

0,554

0,556

0,549

0,558

0,550

Xử lí kết quả với phép đo khi chọn quãng đường s = 0,3 m
Lần đo thời gian (s)

Quãng
đường (m)
0,3

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

0,247

0,248

0,246

0,245

0,249

Gia tốc trong lần đo 1: g1 =

2s 2.0,3
=
= 9,835m / s 2
2
2
t1 0,247

Gia tốc trong lần đo 2: g 2 =

2s 2.0,3
=
= 9,756m / s 2
2
2
t 2 0,248

Gia tốc trong lần đo 3: g3 =

2s 2.0,3
=
= 9,915m / s 2
2
2
t 3 0,246

Gia tốc trong lần đo 4: g 4 =

2s 2.0,3
=
= 9,996m / s 2
2
2
t 4 0,245

Gia tốc trong lần đo 5: g 5 =

2s 2.0,3
=
= 9,677 m / s 2
2
2
t 5 0,249

Gia tốc trung bình:
g=

9,835 + 9,756 + 9,915 + 9,996 + 9,677
= 9,8358m / s 2
5

Sai số tuyệt đối của gia tốc trong các lần đo:
g1 = g − g1 = 9,8358 − 9,835 = 0,0008


g 2 = g − g 2 = 9,8358 − 9,756 = 0,0798
g 3 = g − g 3 = 9,8358 − 9,915 = 0,0792

g 4 = g − g 4 = 9,8358 − 9,996 = 0,1602
g 5 = g − g 5 = 9,8358 − 9,677 = 0,1588

Sai số tuyệt đối trung bình: g =

g1 + g 2 + g 3 + g 4 + g 5
= 0,096
5

Kết quả: g = 9,836  0,096 (m/s2)
Ứng với các quãng đường khác thực hiện phép tính tương tự.
2. Dùng trụ thép làm vật rơi trong thí nghiệm vì trong q trình rơi trụ thép chịu tác
dụng của lực cản nhỏ hơn rất nhiều so với trọng lượng nên có thể coi chuyển động
là rơi tự do. Ta hồn tồn có thể thay trụ thép bằng viên bi thép được vì lực cản lên
bi thép cũng rất nhỏ so với trọng lượng bi nên có thể bỏ qua lực cản này để coi
chuyển động là rơi tự do.
3. Xử lí số liệu để vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2.
Quãng

Lần đo thời gian (s)

đường (m)

Lần 1

0,3

0,247

0,061

0,6

0,351

0,122

0,9

0,427

0,184

t2 (s2)


1,2

0,496

0,243

1,5

0,554

0,306

Đồ thị mô tả mối quan hệ s và t2

4. Đồ thị s-t2 có dạng đoạn thẳng nên quãng đường s tỉ lệ với bình phương thời gian,
suy ra chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều.
5. Phương án thí nghiệm khác: Thả rơi 1 vật rồi sử dụng máy quay ghi lại q trình
rơi đó, sau đó sử dụng phần mềm phân tích video để xác định được gia tốc rơi của
vật.
Em có thể trang 48 SGK Vật Lí 10: Sử dụng camera của điện thoại thơng minh và
phần mềm phân tích video để xác định được gia tốc rơi tự do của vật (Hình 11.2)


Trả lời
HS tự thực hiện thí nghiệm ở nhà.