Hãy tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối của phép đo gia tốc rơi tự do

Hoạt động trang 48 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 không? Giải thích tại sao.

3. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t² trên hệ tọa độ (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

Tham khảo bảng kết quả dưới đây:

Xử lí kết quả với phép đo khi chọn quãng đường s = 0,4 m

Gia tốc trong lần đo 1: g₁ = $\frac{2s}{t_1^2}=\frac{2.0,4}{0,{285}^2}$ = 9,849m/s²

Gia tốc trong lần đo 2: g₂ = $\frac{2s}{t_2^2}=\frac{2.0,4}{0,{286}^2}$ = 9,780m/s²

Gia tốc trong lần đo 3: g₃ = $\frac{2s}{t_3^2}=\frac{2.0,4}{0,{284}^2}$ = 9,919m/s²

Gia tốc trong lần đo 4: g₄ = $\frac{2s}{t_4^2}=\frac{2.0,4}{0,{285}^2}$ = 9,849m/s²

Gia tốc trong lần đo 5: g₅ = $\frac{2s}{t_5^2}=\frac{2.0,4}{0,{286}^2}$ = 9,780m/s²

Gia tốc trung bình:

Sai số tuyệt đối của gia tốc trong các lần đo:

Sai số tuyệt đối trung bình: 

Kết quả: g = 9,835 ± 0,044

Ứng với các quãng đường khác thực hiện phép tính tương tự.

2.

- Trong thí nghiệm, người ta dùng trụ thép làm vật rơi nhằm mục đích khi thả vật rơi thì xác suất phương rơi của vật chắn tia hồng ngoại ở cổng quang điện cao, giúp ta thực hiện thí nghiệm dễ dàng hơn.

- Có thể dùng vật thả rơi là viên bi thép, nhưng xác suất khi thả rơi viên bi có phương rơi không chắn được tia hồng ngoại cao hơn khi dùng trụ thép, nên khi làm thí nghiệm với viên bi ta cần căn chỉnh và thả theo đúng phương của dây rọi.

3. Xử lí số liệu để vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ s và t².

Đồ thị mô tả mối quan hệ s và t²

4. Nhận xét về dạng đồ thị trên: có dạng một đường thẳng hướng lên chứng tỏ s và t² có mối quan hệ tỉ lệ thuận với nhau.

5. Đề xuất một phương án thí nghiệm khác để đo gia tốc rơi tự do của trụ thép.

Ta có thể sử dụng hai cổng quang điện để đo thời gian rơi tự do. Khi trụ thép bắt đầu đi vào cổng quang điện thứ nhất thì đồng hồ bắt đầu đo, khi trụ thép đi qua cổng quang điện thứ hai thì đồng hồ kết thúc đo.

- Dụng cụ

Bộ dụng cụ đo gia tốc rơi tự do gồm:

(1) Nam châm điện                    (2) Trụ thép

(3) Hai cổng quang điện             (4) Công tắc điều khiển

(5) Đồng hồ đo thời gian            (6) Giá

- Tiến hành

Bước 1: Lắp các dụng cụ.

+ Lắp hai cổng quang điện cách nhau một đoạn s.

+ Đặt trụ thép dính vào phía dưới nam châm.

+ Nhấn công tắc cho trụ thép rơi.

+ Đọc số chỉ thời gian rơi trên đồng hồ.

+ Thay đổi vị trí của các cổng quang điện để khoảng cách giữa chúng khác nhau.

Bước 2: Hãy so sánh kết quả tính bằng số liệu đo được trong thí nghiệm mà em đã tiến hành với kết quả tính bằng số liệu ở bảng dưới

Bảng 2.2. Khoảng cách và thời gian rơi của vật

Bước 3: Tính gia tốc trung bình của vật rơi tự do và sai số của phép đo.

Viết kết quả: g = $\overline{g}\pm \Delta g$

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 10: Sự rơi tự do

Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

Bài 12: Chuyển động ném

Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực

Bài 14: Định luật 1 Newton