Bài giảng Động học chất điểm - Bài: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do

Chia sẻ: Phuc Nguyen | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

103
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Khảo sát chuyển động rơi tự do, xác định gia tốc rơi tự do, thời gian rơi của vật,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Động học chất điểm - Bài: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH: Khảo sát chuyển động rơi tự do và đo gia tốc rơi tự do
BÀI THỰC HÀNH: Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do I. Mục đích: Đo được thời gian rơi t của một vật trên những quãng đường 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 được 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 phương thẳng đứng (phương song song với dây dọi ). Trong trường hợp này ảnh hưởng của không khí không đáng kể, vật chỉ chuyển động dưới tác dụng của trọng lực, nên có thể coi là vật rơi tự do. Khi một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc a, thỡ quãng đường đi được s sau khoảng thời gian t ( tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động ) được xác định bởi công thức : 1 s = at 2 2 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa s và t2 có dạng một đường thẳng đi qua gốc toạ độ và có hệ số góc tg = a/2.
III. Dô ng c ô c Çn thiÕt . 1.Gi¸ ®ì th¼ng ®øng cã d©y däi vµ ba ch©n vÝt ®iÒu chØnh th¨ng b»ng. 2.Trô b»ng s¾t non (bi) lµm vËt r¬i tù do. 3.Nam ch©m ®iÖn cã hép c«ng t¾c ®ãng ng¾t ®iÖn ®Ó gi÷vµ th¶ r¬i vËt. 4.Cæng quang ®iÖn E. 5.§ång hå thêi gian hiÖn sè , ®é chia nhá nhÊt 0.001s. 6.Thíc th¼ng 800mm g¾n chÆt vµo gi¸ ®ì. 7.Ke ba chiÒu ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Çu cña vËt r¬i. 8. Kh¨n v¶i b«ng ®Ó ®ì vËt r¬i.
1.Nam ch©m ®iÖn N l¾p trªn ®Ønh gi¸ ®ì, ®îc nèi qua c«ng t¾c vµo æ A cña ®ång hå ®o thêi gian. æ A võa cÊp ®iÖn cho nam ch©m, võa nhËn tÝn hiÖu tõ c«ng t¾c chuyÓn vÒ. Cæng E l¾p ë díi, ®îc nèi víi æ B. Sö dông MODE ®o A B, chän thang ®o 9,999s. 2.Quan s¸t qu¶ däi, phèi hîp ®iÒu chØnh c¸c vÝt ë ch©n gi¸ ®ì sao cho qu¶ däi n»m ®óng t©m lç trßn T. Khi vËt r¬i qua lç trßn cña cæng quang ®iÖn E, chóng cïng n»m trªn mét trôc th¼ng ®øng. Kh¨n v¶i b«ng ®îc ®Æt n»m díi ®Ó ®ì vËt r¬i . 3.Cho nam ch©m hót gi÷vËt r¬i. Dïng miÕng ke ¸p s¸t ®¸y vËt r¬i ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Çu s0 cña vËt. Ghi gi¸ trÞ s vµo b¶ng 1.
V. TiÕn hµnh thÝ ng hiÖm Chó ý : * Kh¶o s ¸t c huy Ón ®é ng r¬i tù d o : Cæ ng E 1.Níi láng vÝt vµ dÞch cæng quang chØ ho¹t ®iÖn E vÒ phÝa díi c¸ch s0 mét kho¶ng ®é ng ®îc s =50 mm . NhÊn nót RESET trªn mÆt khi nót nhÊn ®ång hå ®Ó ®a chØ thÞ sè vÒ gi¸ trÞ trªn hé p 0000. c«ng t¾c 2.Ên nót trªn hép c«ng t¾c ®Ó th¶ vËt nh¶. r¬i, råi nh¶ nhanh nót tríc khi vËt r¬i C¸c thao t¸c ®Õn cæ ng quang ®iÖn E (*) . Ghi thêi kh«ng gian r¬i cña vËt vµo b¶ng 1. LÆp l¹i chuÈn x¸c phÐp ®o trªn 3 lÇn ghi vµo b¶ng 1. cho kÕt qu¶ 3.Níi láng vÝt h·m vµ dÞch cæng quang ®o s ai cÇn ®iÖn E vÒ phÝa díi, c¸ch vÞ trÝ s0 mét lo¹i bá vµ kho¶ng s lÇn lît b»ng 200mm; 450 mm; thùc hiÖn 800 mm. øng víi mçi gi¸ trÞ cña s, th¶ ®o l¹i the o vËt r¬i vµ ghi thêi gian t t¬ng øng vµo c¸c bíc a, b b¶ng 1. LÆp l¹i 3 lÇn phÐp ®o.
V. TiÕn hµnh thÝ ng hiÖm 2.§o g ia tè c r¬i tù d o : 1)Níi láng vÝt vµ dÞch cæng quang ®iÖn E vÒ phÝa díi c¸ch s0 mét kho¶ng s =0,200 m . Ên nót RESET trªn mÆt ®ång hå ®Ó ®a chØ thÞ sè vÒ gi¸ trÞ 0000. 2)Ên nót trªn hép c«ng t¾c ®Ó th¶ vËt r¬i, råi nh¶ nhanh nót tríc khi vËt r¬i ®Õn cæ ng quang ®iÖn E . Ghi thêi gian r¬i cña vËt vµo b¶ng 1. LÆp l¹i phÐp ®o trªn 5 lÇn ghi vµo b¶ng 1. 3) Níi láng vÝt vµ dÞch cæng quang ®iÖn E vÒ phÝa díi, c¸ch vÞ trÝ s0 mét kho¶ng s =0,300 ; 0,400 ; 0,500 ; 0,600; 0,700 ; 0,800 m. øng víi mçi kho¶ng c¸ch s , th¶ vËt r¬i vµ ghi thêi gian t¬ng øng vµo b¶ng 1, lÆp l¹i 5 lÇn . KÕt thó c thÝ ng hiÖm : NhÊn kho¸ K , t¾t ®iÖn ®ång hå ®o thêi gian hiÖn sè.
VI. Kết quả thÝ ng hiÖm 2 s(mm) t1 t2 t3 t4 t5 tTB s/s1 t/t1 (t/t1) 50 0.098 0.098 0.098 0.098 0.097 0.0978 1 1 1 200 0.201 0.199 0.201 0.2 0.201 0.2004 4 2.0491 4.1987 450 0.3 0.3 0.3 0.302 0.3 0.3004 9 3.0716 9.4346 600 0.347 0.347 0.348 0.348 0.348 0.3476 12 3.5542 12.632 700 0.377 0.376 0.377 0.377 0.378 0.377 14 3.8548 14.86 800 0.403 0.402 0.403 0.403 0.402 0.4026 16 4.1166 16.946 s2 = 4s1 t2 = 2t1 . NhËn xÐt : s3 = 9s1 t3 = 3t1 . KÕt qu¶ cho thÊy : s ~t2 . KÕt luËn : Chuy Ón ®é ng r¬i tù d o lµ m é t c huy Ón ®é ng nhanh dần đều
LÇ Thêi gian r¬i t (s) n ®o 1 2 3 TB s(mm) 50 0.098 0.097 0.098 0.098 200 0.201 0.200 0.200 0.200 450 0.301 0.302 0.301 0.301 500 0.319 0.319 0.319 0.319 600 0.349 0.349 0.350 0.349 800 0.403 0.402 0.403 0.403 s2 = 4s1 t2 = 2t1 . NhËn xÐt : s3 = 9s1 t3 = 3t1 . KÕt qu¶ cho thÊy : s ~t2 . KÕt luËn : Chuy Ón ®é ng r¬i tù d o lµ m é t c huy Ón ®é ng nhanh dần dều
Kết quả TN và đồ thị s = s(t) 2 2 s t1 t2 t3 t4 t t g=2s/t v=2s/t 0.2 0.198 0.199 0.199 0.201 0.199 0.04 10 2.01 0.3 0.247 0.247 0.246 0.247 0.247 0.061 9.836 2.429 0.4 0.283 0.284 0.285 0.285 0.284 0.081 9.877 2.817 0.5 0.318 0.318 0.319 0.318 0.318 0.101 9.901 3.145 0.6 0.349 0.348 0.35 0.349 0.349 0.122 9.836 3.438 0.7 0.379 0.379 0.38 0.378 0.379 0.144 9.722 3.694 9.862 t s 0.199 0.2 S s=s(t) 0.8 0.247 0.3 0.6 0.284 0.4 0.318 0.5 0.4 s 0.349 0.6 0.2 0.379 0.7 t 0 0 0.2 0.4
Kết quả TN và đồ thị s = s(t2) 2 2 s t1 t2 t3 t4 t t g=2s/t v=2s/t 0.2 0.198 0.199 0.199 0.201 0.199 0.04 10 2.01 0.3 0.247 0.247 0.246 0.247 0.247 0.061 9.836 2.429 0.4 0.283 0.284 0.285 0.285 0.284 0.081 9.877 2.817 0.5 0.318 0.318 0.319 0.318 0.318 0.101 9.901 3.145 0.6 0.349 0.348 0.35 0.349 0.349 0.122 9.836 3.438 0.7 0.379 0.379 0.38 0.378 0.379 0.144 9.722 3.694 9.862 2 t s s 0.04 0.2 0.8 s=s(t2) 0.061 0.3 0.6 0.081 0.4 0.4 0.101 0.5 s 0.122 0.6 0.2 0.144 0.7 2 0 t 0 0.1 0.2
Kết quả TN và đồ thị v = v(t) 2 2 s t1 t2 t3 t4 t t g=2s/t v=2s/t ∆g 0.2 0.198 0.199 0.199 0.201 0.199 0.04 10 2.01 0.138 0.3 0.247 0.247 0.246 0.247 0.247 0.061 9.836 2.429 0.026 0.4 0.283 0.284 0.285 0.285 0.284 0.081 9.877 2.817 0.015 0.5 0.318 0.318 0.319 0.318 0.318 0.101 9.901 3.145 0.039 0.6 0.349 0.348 0.35 0.349 0.349 0.122 9.836 3.438 0.026 0.7 0.379 0.379 0.38 0.378 0.379 0.144 9.722 3.694 0.14 9.862 0.064 t v=2s/t v 0.199 2.01 4 0.247 2.429 0.284 2.817 2 v=v(t) 0.318 3.145 0.349 3.438 0.379 3.694 0 t 0 0.2 0.4