Mở đầu trang 36 Vật lí 10: Muốn biết chuyển động của một vật nhanh hay chậm tại một thời điểm nào đó, ta cần đo được tốc độ tức thời của chúng. Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng nào và ưu, nhược điểm của chúng ra sao?

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế.

Lời giải:

- Trong thực tiễn, có những phương pháp đo tốc độ tức thời thông dụng là:

+ Sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số

+ Sử dụng đồng hồ bấm giây

+ Sử dụng súng bắn tốc độ

- Ưu và nhược điểm

I. Thí nghiệm đo tốc độ

Câu hỏi 1 trang 36 Vật lí 10: Tìm hiểu thang đo thời gian và chức năng của các chế độ đo (MODE) trên đồng hồ đo thời gian hiện số (Hình 6.1)

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ và vận dụng kiến thức đã học trong KHTN 7

Lời giải:

- Thang đo: Bên nút thang đo có ghi giới hạn đo (GHĐ) và độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) của đồng hồ là: 9,999 s – 0,001 s và 99,99 s – 0,01 s.

- MODE: Núm này dùng để chọn chế độ làm việc của đồng hồ. Chế độ làm việc A $\leftrightarrow$ B để đo khoảng thời gian giữa hai điểm A và B. Tại thời điểm A, đồng hồ được cổng quang bật, tại thời điểm B, đồng hồ được cổng quang tắt. Trên mặt đồng hồ xuất hiện số đo thời gian Δt giữa hai thời điểm trên. Cổng C để kết nối với nam châm điện.

Câu hỏi 2 trang 36 Vật lí 10: Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thiết kế và thực hiện phương án xác định tốc độ tức thời của viên bi tại vị trí cổng quang điện A (hoặc B)

Phương pháp giải:

Quan sát hình và vận dụng kiến thức trong SGK trang 37

Lời giải:

- Thiết kế phương án thí nghiệm đo tốc độ.

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 6.2. Điều chỉnh đoạn nằm ngang của máng sao cho thước đo độ chỉ 00 . Cố định nam châm điện và cổng quang điện A (đặt cách đoạn chân dốc nghiêng của máng một khoảng 20 cm).

Bước 2: Chọn MODE ở vị trí A (hoặc B) để đo thời gian viên bi chắn cổng quang điện mà ta muốn đo tốc độ tức thời của viên bi ở vị trí tương ứng.

Bước 3: Sử dụng thước kẹp để đo đường kính của viên bi. Thực hiện đo đường kính viên bi khoảng 5 lần và ghi kết quả.

Bước 4: Đưa viên bi lại gần nam châm điện sao cho viên bi hút vào nam châm. Ngắt công tắc điện để viên bi bắt đầu chuyển động xuống đoạn dốc nghiêng và đi qua cổng quang điện cần đo thời gian.

Bước 5: Ghi nhận giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ đo.

- Thực hiện phương án thí nghiệm

Học sinh tự thực hành.

Giải vật lí 10 trang 37 Chân trời sáng tạo

Luyện tập trang 37 Vật lí 10: Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thảo luận để thiết kế (và thực hiện) phương án tốt nhất để xác định tốc độ trung bình của viên bi khi viên bi di chuyển từ cổng quang điện A đến cổng quang điện B.

Phương pháp giải:

Vận dụng cách đo của câu trả lời thảo luận 2

Lời giải:

Thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm như câu trả lời thảo luận 2, lấy kết quả thí nghiệm và áp dụng vào công thức tính tốc độ trung bình của viên bi: $v_{tb}=\frac{S}{t}$

Giải vật lí 10 trang 38 Chân trời sáng tạo

II. Một số phương pháp đo tốc độ

Câu hỏi 3 trang 38 Vật lí 10: Quan sát Hình 6.3, tìm hiểu và trình bày phương pháp đo tốc độ trung bình và tốc độ tức thời dựa vào những thiết bị trên. Đánh giá ưu và nhược điểm của mỗi phương pháp đo.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tiễn

Lời giải:

Phương pháp đo của các thiết bị trên

- Đồng hồ bấm giây:

+ Dùng thước đo độ dài của quãng đường s. Xác định vạch xuất phát và vạch đích

+ Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t từ khi vật bắt đầu chuyển động từ vạch xuất phát tời vạch đích.

+ Dùng công thức $v=\frac{S}{t}$ để tính tốc độ trung bình và $v=\frac{d}{t}$ để tính tốc độ tức thời

- Cổng quang điện

+ Lấy quãng đường trên thiết bị đo

+ Khởi động thiết bị và cho vật đi quan cổng quang điện

+ Đọc kết quả thời gian hiên trên thiết bị và sử dụng công thức để tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời

- Súng bắn tốc độ

+ Khởi động súng

+ Thực hiện, trên máy sẽ hiện lên tốc độ

Ưu và nhược điểm của các thiết bị

Giải vật lí 10 trang 39 Chân trời sáng tạo

Vận dụng trang 39 Vật lí 10: Hãy tìm hiểu nguyên tắc đo tốc độ tức thời của tốc kế ô tô hoặc xe máy (Hình 4.3)

Phương pháp giải:

Tìm hiểu trên internet

Lời giải:

Khi khởi động xe, để tính được vận tốc của xe máy cần đo được tốc độ vòng quay của bánh xe hoặc hộp số thông qua cáp chủ động (gồm nhiều cuộn lò xo cuốn quanh trục tung tâm). Theo đó, khi trục trung tâm quay sẽ kết nối với hộp số và truyền dữ liệu về đồng hồ đo tốc độ.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 5: Chuyển động tổng hợp

Bài 7: Gia tốc - Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 8: Thực hành đo gia tốc rơi tự do

Bài 9: Chuyển động ném

Lý thuyết Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng

1. Thí nghiệm đo tốc độ

Mục đích: Đo được tốc độ tức thời của vật chuyển động

Dụng cụ:

(1): Đồng hồ đo thời gian hiện số

(2): Máng định hướng thẳng dài khoảng 1m có đoạn dốc nghiêng (độ dốc không đổi) và đoạn nằm ngang

(3): Viên bi thép

(4): Thước đo độ có gắn dây dọi

(5): Thước thẳng độ chia nhỏ nhất là 1mm

(6): Nam châm điện

(7): Hai cổng quang điện

(8): Công tắc điện

(9): Giá đỡ

2. Một số phương pháp đo tốc độ

- Đồng hồ bấm giây kết hợp với thước: thường dùng để đo tốc độ trung bình của vật chuyển động. Được ứng dụng để đo tốc độ chạy trong lớp thể dục, đo tốc độ rơi tự do từ một độ cao xác định

Ưu điểm: Nhanh, đơn giản, dễ thực hiện

Nhược điểm: Kém chính xác do phụ thuộc vào phản xạ của người bấm đồng hồ.

- Cổng quang điện kết hợp với thước và đồng hồ đo thời gian hiện số: Thường dùng để đo tốc độ tức thời và tốc độ trung bình của vật chuyển động trong phòng thí nghiệm

Ưu điểm: Kết quả chính xác hơn do không phụ thuộc vào người thực hiện

Nhược điểm: Lắp đặt phức tạp, chỉ đo được các vật có kích thước phù hợp để có thể đi qua được cổng quang điện

- Súng bắn tốc độ: Đo trực tiếp tốc độ tức thời của các phương tiện giao thông. Thường được cảnh sát giao thông sử dụng trong việc kiểm soát tốc độ của các phương tiện giao thông khi di chuyển trên đường

Ưu điểm: Đo trực tiếp tốc độ tức thời với độ chính xác cao

Nhược điểm: Giá thành cao