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

Kh¶o s¸t chuyÓn ®éng r¬i tù do
x¸c ®Þnh gia tèc r¬i tù do


I. Mục đích
o đợc thời gian rơi t của một vật trên nh ng
quãng đờng s khác nhau, vẽ và khảo sát đồ thị
s t2, để rút ra kết luận về tính chất của
chuyển động rơi tự do và xác định đợc gia tốc
rơi tự 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 phơng thẳng đứng (phơng
song song với dây dọi). Trong trờng hợp này
ảnh hởng của không khí không đáng kể,
vật chỉ chuyển động dới tác dụng của
trọng lực, nên có thể coi là vật rơi tự do.
s=

1 2
at
2


Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng
0, chuyển động thẳng nhanh dần đều
với gia tốc a, thỡ quãng đờng đi đợc s sau
khoảng thời gian t (tính từ lúc vật bắt

đầu chuyển động)
1 đ2 ợc xác định bởi
s = at
công thức:
2
ồ thị biểu diễn quan hệ gia s và t2

có dạng một đờng 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 thng 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, ồng hồ thời gian hiện số, độ chia nhỏ nhất
0,001s.
6, Thớc thẳng 800mm gắn chặt vào giá đỡ.
7, Ke ba chiều để xác định vị trí đầu của vật
rơi.
8, Khn vải bông để đỡ vật rơi.


IV. Lắp ráp thí nghiệm:
1, Nam châm điện N lắp trên đỉnh giá đỡ, đợc 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 dới, đợc 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. Khn vải bông đợc đặt nằm dới 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 dới
cách s0 một khoảng s = 50mm. Nhấn nút RESET trên
mặt đồng hồ để đa chỉ thị số về giá trị 0000.
2- ấn nút trên hộp công tắc để thả vật rơi, rồi nhả
nhanh nút trớc 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 dới
cách vị trí s0 một khoảng s = 200mm; 800mm. ứng với
mỗi khoảng cách s, thả vật rơi và ghi thời gian tơng ứng
vào bảng 1, lặp lại 3 lần.


2. o gia tốc rơi tự do:
1-Nới lỏng vít và dịch cổng quang điện
E về phía dới cách vị trí s0 một khoảng s =

0,200m. Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ
đẻ đa chỉ thị số về giá trị 0000.
2- ấn nút trên hộp công tắc để thả vật
rơi, rồi nhả nhanh nút trớc khi vật rơi đến
cổng quang điện E (*). Ghi thời gian rơi của


4-Kết thúc thí nghiệm: Nhấn khoá K, tắt
điện đồng hồ đo thời gian hiện số.
Chú ý:

Cổng E chỉ hoạt động đợc 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? ặc
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)
Ln o
1
s(mm)
50
200
800

Thi gian ri t(s)
2
3

TB


NhËn xÐt:
s2 = 4s1 → t2 = 2t1
s3 = 16s1 → t3 = 4t1
KÕt qu¶ cho thÊy: s ∼ t2.
KÕt luËn: ChuyÓn ®éng r¬i tù do lµ
mét chuyÓn
®éng………………………………….


Bảng 2: Xác định gia tốc rơi tự do:
Vị trí đầu của vật rơi: s0 =
.
(mm)

t
g = 2s / t v = 2 s / t
Ln
Thi gian ri t(s)
t
2

o
s(m)

0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0.700
0.800

1

2

3

4

5

2

2
Theo bảng
2
t ,t
Tính
ứng với mỗi cặp giá trị (s,t)
và ghi vào bảng 2.
Vẽ đồ thị: s = s(t2)
ồ thị: v
=v(t)


ồ thị s = s(t2) có dạng một đờng
., nh vậy chuyển động của
vật rơi tự do là chuyển
động
2. Gia tốc rơi tự do có thể xác định
theo góc nghiêng của đồ thị:
g = 2 tg = ..
3. Khi đã xác định đợc chuyển động


4. Vẽ đồ thị v = v(t) dựa trên các số liệu của
bảng 1, để một lần va nghiệm lại tính
chất của chuyển động rơi tự do:
ồ thị v = v(t) có dạng một đờng
tức là vận tốc rơi tự do theo thời
gian. Vậy chuyển động của vật rơi tự do
là chuyển động

5. Tính

g + g +...+ g
5
g = 1 25

Và

∆g1 = g − g1 ....

Tính

∆g +∆g +...+∆g
5
∆g = 1 25

6. ViÕt kÕt qu¶:
= g ± ∆g
Gia tèc r¬i tù do ®o ®îcglµ:





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 trớc khi vật rơi đến
cổng E?
3. Em có thể đề xuất một phơng 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