BÀI 6: THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 6 THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ CỦA VẬT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG
Mở đầu
Nội dung bài học
- Thiết kế và thực hiện thí nghiệm đo tốc độ. - Các phương pháp đo tốc độ thông dụng.
Khởi động
Muốn biết chuyển động của một vật là 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?
Thí nghiệm đo tốc độ
Thảo luận 1
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).
Ảnh
Trả lời
Một đồng hồ đo thời gian hiện số có cấu tạo gồm các bộ phận như sau: 1. Một nút gạt để chọn thang đo thời gian là 9,999s hoặc 99,99s. 2. Một núm vặn MODE được dùng để chọn 1 trong 5 chế độ đo thời gian: A, B, A + B, A ↔ B và T. 3. Một ô màn hình LED "Thời gian" dùng hiển thị số đo thời gian. 4. Một nút nhán RESET dùng để đưa số chỉ thời gian trên màn hình về 0.0000. 5. Mặt sau có công tắc ON-OFF dùng đóng ngắt điện cấp cho đồng hồ và ba ổ cắm A, B, C (có thể ở mắt trước của đồng hồ).
Vận dụng
Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm được gợi ý, thảo luận để thiết kế (và thực hiện) phương án tốt nhát để xác định tốc độ trung bình của viên bi di chuyển từ cổng quang điện A đến cổng quang điện B.
Lời giải
- Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 6.2 SGK. Điều chỉnh đoạn nằm ngang của máng sao cho thước đo độ chỉ giá trị latex(0circ). Cố định nam châm điện và cổng quang điện A (đặt cách đoạn chân dốc nghiên của máng một khoảng 20cm), vị trí cổng quang điện B chọn tùy ý. - Bước 2: Chọn MODE A ↔ B để đo khoảng thời gian viên bi đi từ A đến B - Bước 3: 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 dốc nghiêng và đi qua hai cổng quảng điện. - Bước 4: Ghi nhận giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ đo và đọc khoảng cách giữa hai cổng quang điện A và B. Thực hiện đo thời gian 3 lần ứng với mỗi giá trị quãng đường và điền vào bảng số liệu.
Mốt số phương pháp đo tốc độ
Thảo luận 2
Quan hát 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.
Ảnh
Trả lời
- Đồng hồ bấm giây: Tốc độ trung bình của vật được đo thông qua quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian hiển thị trên đồng hồ. + 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: Có thể xác định được tốc độ tức thời hoặc tốc độ trung bình của vật. Tùy vào cách bố trí thí nghiệm mà ta có thể xác định được giá trị tốc độ tức thời hay tốc độ trung bình tương ứng. + Ưu điểm: Kết quả chính xác hơn không phụ thuộc vào người thực hiện + Nhược điểm: Lắp đặt phức tạp, chỉ đo được cho các vật có kích thước phù hợp để có thể đi qua được cổng quang điện.
Trả lời (tiếp)
- Súng bắn tốc độ: Đối với máy bắn tốc độ sử dụng sóng âm. Phương pháp đo tốc độ dưa trên sự chênh lệch tần số sóng phát ra và sóng phản xạ quay về máy trong khoảng thời gian ngắn (đến nano giây) để đo tốc độ tức thời của phương tiện. + Ưu điểm: Đo trực tiếp tốc độ tức thời với độ chính xác cao. + Nhược điểm: Giá thành cao.
Vận dụng
Hình vẽ
Tìm hiểu nguyên tắc đo tốc độ tức thời của tốc kế ô tô hoặc xe máy (Hình 4.3).
Trong hầu hết các xe hiện nay, tốc kế gắn trên xe cho ta biết được tốc độ nhanh chậm tức thời của xe. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này dựa trên tốc độ vòng quay của hộp số thông qua cáp chủ động để xác định tốc độ tức thời của xe: - Khi động cơ hoạt động, trục chuyển động quay làm cho bánh xe quay tròn. Đồng thời làm quay cáp đồng hồ tốc độ. - Chuyển động quay của cáp kéo theo chuyển động liên tục của nam châm vĩnh cửu bên trong cốc tốc độ theo cùng một chiều với cùng tốc độ quay của cáp. - Nam châm quay làm sinh ra dòng điện Fourcault tring cốc tốc độ.
Vận dụng (tiếp)
- Dòng Fourcault làm cố tốc độ quay cùng chiều quay của nam châm và bắt kịp với tốc độ quay của nam châm (nam châm và cốc tốc độ không liên kết với nhau, khoảng cách giữa nam châm và cốc tốc độ là không khí). - Các lò xo xoắn siết chặt giúp hạn chế sự quay của cốc tốc độ, để nó chỉ có thể quay một chút. - Khi cốc tốc độ quay, nó làm quay kim chỉ trên mặt đồng hồ đo tốc độ.