Báo cáo thí nghiệm: Thực hành xác định gia tốc rơi tự do

Bài 12: Thực hành: Xác định gia tốc rơi tự do

Báo cáo thí nghiệm: Thực hành xác định gia tốc rơi tự do

Họ và tên......................... Lớp............. Tổ............

Tên bài thực hành: Xác định gia tốc rơi tự do

I. Mục đích thí nghiệm:

+ Xác định giá trị của gia tốc rơi tự do bằng thực nghiệm.

+ Rèn luyện kỹ năng sử dụng bộ rung và đồng hồ đo thời gian hiện số để đo khoảng thời gian nhỏ… qua đó củng cố các thao tác cơ bản về thí nghiệm và xử lý kết quả bằng tính toán và đồ thị.

+ Củng cố kiến thức về rơi tự do.

II. Cơ sở lý thuyết

- Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

- Đặc điểm:

    + Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.

    + Là chuyển động nhanh dần đều.

    + Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc g.

- Công thức tính gia tốc rơi tự do:

Trong đó: s: quãng đường đi được của vật rơi tự do (m).

t: thời gian vật rơi tự do (s).

- Vận tốc rơi tại thời điểm t: v = 2.S/t.

III. Phương án thí nghiệm

* Dụng cụ thí nghiệm

    + Đồng hồ đo thời gian hiện số.

    + Dụng cụ đo gia tốc rơi tự do (Hình 12.3). Nam châm điện N được lắp trên đỉnh giá đỡ.

    + Cổng quang điện Q được lắp ở dưới, cách N một khoảng s = 0,600m

* Tiến trình thí nghiệm:

    + Chỉnh các vít chân đế và quan sát quả dọi D sao cho hai lỗ tròn của Q và N đồng trục.

    + Đặt vật rơi V (trụ kim loại) dính vào nam châm điện N.

    + Nhấn nút công tắc R cho trụ rơi, đồng thời khởi động đồng hồ đo.

    + Đọc kết quả thời gian rơi trên đồng hồ.

    + Lặp lại thao tác với khoảng cách s là 0,200; 0,300; 0,400; 0,500; 0,600 m.

* Ghi số liệu:

    + Đọc số đo thời gian t ứng với các khoảng cách s khác nhau và lập bảng số liệu thích hợp.

    + Xử lí số liệu.

       - Tính các giá trị cho bảng số liệu.

       - Vẽ đồ thị của v theo t và s theo t².

       - Nhận xét về các đồ thị thu được.

IV. Kết quả thí nghiệm

* Vẽ đồ thị: Dựa vào kết quả trong Bảng, chọn tỉ lệ thích hợp trên các trục tung và trục hoành để vẽ đồ thị s = s(t²).

    + Ta có: s = 1/2 .g.t² = s(t). Như vậy s phụ thuộc vào thời gian là hàm bậc 2 ẩn t, do vậy nếu vẽ đồ thị biểu diễn s qua t thì nó có dạng một đường cong Parabol.

Nhưng bài toán hỏi dạng đồ thị của s theo ẩn (t²), do vậy chúng ta phải cẩn thận.

Từ s = 1/2 .g.t² → s = 1/2 .g.X với X = t², ở đây t là biến nên X cũng là biến.

Ta nhận thấy sự phụ thuộc của s theo ẩn X là một hàm số bậc nhất:

Y = A.X + B (với A = 1/2 .g , B = 0) nên đồ thị s = s(t²) = s(X) có dạng là một đường thẳng. Như vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

* Vẽ đồ thị v = v(t) dựa trên số liệu của bảng, để một lần nữa nghiệm lại tính chất của chuyển động rơi tự do.

Đồ thị v = v(t) có dạng một đường thẳng, tức là vận tốc rơi tự do tăng dần theo thời gian. Vậy chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

* Xác định sai số và các giá trị trung bình.

Giá trị trung bình của g và sai số Δg sau 3 lần đo được xác định như sau:

Giá trị trung bình của g đo được của toàn bài thí nghiệm là:

Giá trị trung bình của Δg đo được của toàn bài thí nghiệm là:

Kết quả của phép đo gia tốc rơi tự do là: