MỤC TIÊU
Mô tả được sơ lược cách đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây và cổng quang điện trong dụng cụ thực hành ở nhà trường.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Để đo tốc độ của người đi xe đạp (hình bên), người ta có thể sử dụng những dụng cụ đo nào?
Để đo tốc độ của người đi xe đạp, người ta có thể sử dụng những dụng cụ đo như thước đo và đồng hồ.
- Thước dùng để đo quãng đường.
- Đồng hồ dùng để đo thời gian chuyển động trên quãng đường đó.
Sau đó áp dụng công thức tính tốc độ để kiểm tra.
1. ĐO TỐC ĐỘ BẰNG ĐỒNG HỒ BẤM GIÂY
Đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây
Để đo tốc độ, người ta cần đo quãng đường s vật đi được và thời gian chuyển động t của vật.
➲ Chuẩn bị: Tấm ván phẳng (dài khoảng 50 cm đến 60 cm), thước, bút đánh dấu, đồng hồ bấm giây, quyển sách mỏng (dùng để nâng một đầu tấm ván), xe đồ chơi.
➲ Cách đo:
- Dùng thước đo độ dài quãng đường s vật đi được bằng cách đo khoảng cách giữa vạch xuất phát và vạch đích (Hình 10.1).
- Giữ xe tại vạch xuất phát rồi thả cho nó chuyển động xuống dốc.
- Dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian t từ lúc xe bắt đầu rời vạch xuất phát đến lúc xe chạm vạch đích.
- Thực hiện ba lần đo, lấy giá trị trung bình của các phép đo.
– Dùng công thức để tính tốc độ của xe đồ chơi.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Hãy sắp xếp các thao tác theo thứ tự đúng khi sử dụng đồng hồ bấm giây đo thời gian.
a) Nhấn nút RESET để đưa đồng hồ bấm giây về số 0.
b) Nhấn nút STOP khi kết thúc đo.
c) Nhấn nút START để bắt đầu đo thời gian.
Thứ tự đúng khi sử dụng đồng hồ bấm giây đo thời gian: a ⟶ c ⟶ b.
- Nhấn nút RESET để đưa đồng hồ bấm giây về số 0.
- Nhầm nút START để bắt đầu đo thời gian.
- Nhấn nút STOP khi kết thúc đo.
📝 Củng cố
Tiến hành đo tốc độ của chiếc xe đồ chơi bằng đồng hồ bấm giây và hoàn thành bảng kết quả theo mẫu Bảng 10.1.
Học sinh tự thực hành thí nghiệm đo quãng đường và thời gian.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Khi dùng đồng hồ bấm giây để đo tốc độ của xe đồ chơi trong thí nghiệm, em gặp những khó khăn gì?
Khi dùng đồng hồ bấm giây để đo tốc độ của xe đồ chơi trong thí nghiệm, em gặp những khó khăn là:
- Thao tác với đồng hồ chưa nhanh khi bấm đo và bấm dừng dẫn tới sai số kết quả đo lớn.
- Quên bấm RESET trước khi bắt đầu lượt đo mới.
- Bề mặt tấm ván chưa được nhẵn ảnh hưởng đến kết quả đo,...
2. ĐO TỐC ĐỘ BẰNG ĐỒNG HỒ ĐO THỜI GIAN HIỆN SỐ DÙNG CỔNG QUANG ĐIỆN
Để đo tốc độ của một vật diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn, người ta thường dùng cổng quang điện kết nối với đồng hồ đo thời gian hiện số thay cho đồng hồ bấm giây. Trong đó, cổng quang điện có vai trò như nút START và STOP để bắt đầu đo hoặc kết thúc đo.
Đo tốc độ bằng đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện
➲ Chuẩn bị: Hai cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian hiện số, các dây dẫn, chiếc xe nhỏ có gắn tấm cản quang, quả nặng, ròng rọc (gắn cố định ở mép bàn), sợi dây chỉ (để nối xe với quả nặng), thước.
➲ Cách đo:
- Bố trí thí nghiệm như trên Hình 10.2.
- Nhấn công tắc RESET để đưa số chỉ của đồng hồ về giá trị 0,000. Chọn thang đo thời gian ở vị trí 9,999 s và kiểu đo thời gian theo MODE A ↔ B.
- Giữ xe đứng yên rồi thả nhẹ cho xe chuyển động.
- Khi tấm cản quang trên xe chắn cổng quang điện 1 thì đồng hồ bắt đầu đo và khi tấm cản quang chắn cổng quang điện 2 thì đồng hồ kết thúc đo. Khoảng thời gian giữa hai thời điểm trên được hiển thị trên mặt hiện số của đồng hồ.
- Đo khoảng cách giữa hai cổng quang điện bằng thước.
- Tính tốc độ của xe trên đoạn đường giữa hai cổng quang điện.
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Theo em, cách đo tốc độ của vật chuyển động bằng cổng quang điện có ưu điểm gì so với cách đo bằng đồng hồ bấm giây?
Cách đo tốc độ chuyển động của vật bằng cổng quang điện có ưu điểm so với đồng hồ bấm giây là: đo thời gian chính xác, thời gian hiện trên máy đo, sai số ít.
♻️ Vận dụng
Nêu một số ví dụ để minh hoạ sự cần thiết của việc đo tốc độ trong cuộc sống.
- Trong giao thông:
+ Đo tốc độ của người điều khiển phương tiện giao thông để biết ai đi quá tốc độ quy định gây mất an toàn, từ đó có biện pháp xử phạt, răn đe.
+ Đo tốc độ gió để nắm được hướng đi của thuyền buồm trước khi xuất phát, hoặc giúp những người điều khiển máy bay không người lái nắm bắt được điều kiện thời tiết,...
- Trong sản xuất, khai thác:
+ Đo tốc độ gió để biết được hướng gió, từ đó lợi dụng sức gió, hướng gió để phun thuốc trừ sâu hiệu quả.
+ Đồng thời việc đo tốc độ gió cũng giúp con người đo được chính xác số liệu của bề mặt địa hình (chiều cao, chiều rộng của các vị trí hiểm trở,…) hỗ trợ cho công tác đào hầm, khai thác mỏ.
- Trong thể thao: Đo tốc độ của các vận động viên (môn điền kinh, bơi lội, đua xe đạp,…) để xác định được thứ tự về đích và tìm ra người thắng cuộc.
✍️ Ghi nhớ
Để đo thời gian, nhằm xác định tốc độ của một vật chuyển động, ta sử dụng đồng hồ bấm giây hoặc đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Thảo luận các tình huống cần đo tốc độ sau đây và nêu ý kiến của em về việc chọn dụng cụ đo nào là phù hợp.
a) Đo tốc độ bơi của một người.
b) Đo tốc độ của viên bị chuyển động trên mặt bàn.
a) Đối với việc đo tốc độ bơi của một người nên sử dụng cách đo tốc độ dùng đồng hồ bấm giây vì cách này đơn giản không cần nhiều thiết bị và có thể cho kết quả có độ chính xác tương đối. Cách này không nên sử dụng cổng quang điện vì cồng kềnh và yêu cầu cổng quang có kích thước lớn gây phức tạp. Tuy nhiên đối với cách này thì thao tác thực hiện phải chuẩn, khớp với thời điểm bắt đầu và kết thúc chuyển động.
b) Đối với việc đo tốc độ của viên bi chuyển động trên mặt bàn nên sử dụng cách đo tốc độ dùng đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện vì cách này thao tác đơn giản và có độ chính xác cao.
✍️ Bài tập
2. Đo tốc độ của một quả bóng chuyển động trên sàn nhà bằng đồng hồ đeo tay và bằng ứng dụng đo thời gian trên điện thoại di động. So sánh hai kết quả đo và nhận xét.
- Cố định quãng đường mà quả bóng di chuyển bằng cách đánh dấu các vị trí xuất phát và kết thúc, sau đó dùng thước đo có GHĐ phù hợp để đo quãng đường.
- Giả sử đo được quãng đường là 5 m.
- Dùng đồng hồ và ứng dụng đo thời của quả bóng, từ đó tính được tốc độ.
- Em có thể tham khảo bảng kết quả sau:
Lần đo |
Đo bằng đồng hồ đeo tay |
Đo bằng ứng dụng đo thời gian trên điện thoại di động |
||
Thời gian (s) |
Tốc độ (m/s) |
Thời gian (s) |
Tốc độ (m/s) |
|
1 |
11 |
0,45 |
11,56 |
0,43 |
2 |
12 |
0,42 |
12,01 |
0,42 |
3 |
10 |
0,50 |
11,50 |
0,43 |
Nhận xét:
+ Kết quả đo trên hai thiết bị gần bằng nhau.
+ Sử dụng ứng dụng đo thời gian trên điện thoại di động có độ chính xác cao, sai số ít.
