SỰ CHUYỂN HÓA THẾ NĂNG THÀNH ĐỘNG NĂNG


SGK Vật lý 8 – Bài 16, 17

SGK Vật lý 10 – Bài 26, 27

1. Mục tiêu

Khảo sát mối liên hệ giữa động năng và thế năng của vật rơi tự do sử dụng MGA và cổng quang điện

2. Chuẩn bị lý thuyết

Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học, ta nói vật đó có cơ năng. Vật có khả năng thực hiện công cơ học càng lớn thì cơ năng của vật càng lớn. Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật có công thức:

W = Wđ + Wt = 1/2 mv2 + mgh

Nếu vật chuyển động trong trọng trường mà chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng này là một đại lượng bảo toàn: W = hằng số.

v310 cơ năng trong trọng trường

Ta sẽ thu được những hệ quả sau:

+ Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại.

+ Vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và có giá trị bằng cơ năng.

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Dụng cụ

1 aMixer MGA, Bộ thí nghiệm chuyển hóa năng lượng

v300 mô hình thí nghiệm

4. Tiến hành

Bước 1: Mở MGA, kết nối cổng quang điện vào CH 1 của MGA. Đặt quả bóng cao su vào lỗ và điều chỉnh sao khoảng cách từ lỗ đến bàn đỡ khoảng 10 cm (h = 10 cm)

v302 đặt bóng cao su vào lỗ

Bước 2: Nhấn vào nút bt0 để bắt đầu thu thập dự liệu. Rút thanh giữ bóng ra để cho bóng rơi xuống

v303 thả cho bóng rơi xuống

Bước 3: Sau khi quả bóng chạm vào mặt giá đỡ, sau khi các vùng trũng ‘dày’ xuất hiện trên MGA, nhấn nút bt00 để dừng thu thập dữ liệu. Sau đó nhấn vào biểu tượng bt5 rồi nhấn vào vùng trũng 3 lần để phóng to đồ thị.

v313 đồ thị thu đượcv313 phóng to đồ thị

Bước 4: Tiếp tục nhấn vào giữa vùng trũng đầu tiên để phóng to nó sao cho độ rộng của nó chiếm hơn 1/2 màn hình. Nhấn vào biểu tượng bt8 rồi nhấn chọn 2 điểm trên đồ thị (mỗi khi chọn sẽ có dấu ‘+’ xuất hiện).  Ghi lại giá trị độ lệch thời gian xuất hiện trên màn hình (vùng khoanh ô vuông) vào bảng 1

v314 phóng to vùng trũng 1v314 phân tích đồ thị

Chú ý:

Trong quá trình phóng to, đồ thị có thể bị lệch (không hiện toàn bộ vùng trũng) bạn có thể nhấn vào biểu tượng bt7 sau đó nhấn vào 2 bên rìa của đồ thị để dịch chuyển đồ thị

Khi dấu ‘+’ xuất hiện bạn có thể dịch chuyển vị trí của nó chính xác bằng cách bấm vào các nút mũi tên trên MGA.

v295 phím mũi tên trên MGA

Bước 5: Lặp lại các bước từ 2 đến 4 với những độ cao khác ghi trong Bảng 1 và ghi lại giá trị đo được vào bảng.

v31b1

5. Kết luận

Như vậy, thí nghiệm với thiết bị Addest cho phép ta đo được một cách chính xác về vận tốc của vật rơi. Từ đó thu được vận tốc trung bình của vật đó.

Câu hỏi thảo luận:

1. Khoảng thời gian thu được của rãnh trũng đầu tiên được ghi trong Bảng 1 chỉ cái gì?

2. Công thức liên hệ giữa đường kính bóng và khoảng thời gian rãnh trũng là gì?

3. Đưa ra mối liên hệ giữa động năng và thế năng trong thí nghiệm này?