ĐỒ THỊ TỌA ĐỘ – THỜI GIAN


SGK Vật lý 10 CB – Bài 2 – Trang 12

1. Mục tiêu

Nghiên cứu về vật chuyển động bằng cách thu được đồ thị tọa độ – thời gian

Giải thích về đồ thị tọa độ – thời gian thu được

2. Chuẩn bị lý thuyết

v13 0 đồ thị tọa độ thời gian

Chuyển động cơ của vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian. Khi vật dời chỗ thì có sự thay đổi khoảng cách giữa vật và những vật khác được coi như đứng yên. Vật coi như đứng yên gọi là vật mốc. Đối với người đứng bên đường thì cây là đứng yên, ô tô là chuyển động, nhưng đối với người ngồi trên ô tô thì cây và người bên đường là chuyển động còn người ngồi bên cạnh.

Chuyển động thẳng đều là chuyển động của một vật có quỹ đạo là đường thẳng, có vận tốc như nhau trên mọi quãng đường. Các đại lượng đặc trưng cho chuyển động thẳng đều là : vận tốc, quãng đường, thời gian chuyển động. Các công thức:

v(t) = v; s(t) = vt

Chuyển động của vật có thể được mô tả bằng đồ thị tọa độ – thời gian, trong đó có trục hoành biểu diễn thời gian, trục tung biểu diễn tọa độ.

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Dụng cụ

1 aMixer MGA, 1 cảm biến chuyển động, 1 bìa các tông 40 cm x 40 cm.

4. Tiến hành

I. Chuẩn bị và thiết lập thí nghiệm

Bước 1: Mở MGA, kết nối cảm biến chuyển động vào CH 1 của MGA. Bảo đảm rằng “Chuyển động (0,15-1,6m)” được chọn, rồi nhấn “Chạy”.

Chú ý; Cần bảo đảm rằng công tắc của cảm biến chuyển động được bật ở thang 1.6 m

v13 1 lựa chọn thang đo v13 1 công tắc cảm biến

Bước 2: Nhấn vào biểu tượng bt3 và trong mục “Thời gian hiển thị”, chọn “10 giây”. Mục “Chế độ kiểm tra”, chọn “Dừng sau:10 giây” rồi nhấn “Chạy”.

v13 2 chọn thời gian và mẫu

Bước 3: Đặt cảm biến chuyển động lên bàn, điều chỉnh cảm biến để cho mặt cảm biến năm ngang. Giữ miếng các tông ở vị trí cách mặt cảm biến khoảng 0.2 m.

v13 4 vị trí miếng các tông

Chú ý: Cần đảm bảo rằng không khoảng 1.5 m sau lưng bạn không có vật cản.

II. Thu thập dữ liệu

Khảo sát 1: Đo đạc thời gian của chuyển động

Bước 3: Nhờ một người khác nhấn vào nút bt0 trên MGA để bắt đầu thu thập dữ liệu. Bước lùi lại xa cảm biến (từ 0.2 m đến khoảng 1.2 m) với vận tốc không đổi.

Bước 4: Khi quá trình thu thập dữ liệu tự động dừng sau 10 giây, bạn sẽ thu được đồ thị tọa độ – thời gian trên màn hình MGA dạng tương tự với hình bên.

Chú ý: Nếu đồ thị không có dạng này thì lặp lại bước 3.

v13 5 đồ thị chuyển động ra

Bước 5: Bấm vào nút bt0 trên MGA để thu thập dữ liệu. Di chuyển miếng các tông sao cho đồ thị thu được sẽ có dạng như đồ thị A. Nhấn vào biểu tượng bt luu để lưu lại file với tên file là “dothi A”.

Chú ý: Tên file không quá 8 kí tự.

v13 6 đồ thị chuyển động lại gần

Bước 6: Ngắt kết nối cảm biến chuyển động khỏi MGA để giảm sự tiêu hao pin. Phác họa lại đồ thị tọa độ – thời gian trên màn hình MGA vào Bảng 1.

Bước 7: Kết nối cảm biến chuyển động và chọn thang đo “0,15-1,6m”.

Bước 8: Lặp lại các bước từ bước 5 đến 7 để thu được đồ thị B , C và D có dạng sau. Phác họa lại dạng đồ thị thu được vào Bảng 1.

Chú ý: Với trường hợp đồ thị D, ta dùng cách di chuyển tay thay vì di chuyển cơ thể thì sẽ dễ dàng hơn.

v13 8 đồ thị B v13 8 đồ thị C v13 8 đồ thị D

v13 b1

 

5. Kết luận

Thí nghiệm giúp ta nghiên cứu về động học của chuyển động đơn giản với đồ thị khác nhau, từ đó hiểu một cách thực nghiệm về đồ thị trong động học.

Các câu hỏi thảo luận:

1. Trong thí nghiệm trên, hãy xác định vật mốc, quỹ đạo của chuyển động tương ứng với đồ thị thu được.

2. Mở lại file “dothi A” mà bạn đã lưu lại trước đó. Từ đồ thị, xác định quãng đường chuyển động sau 5 giây. Làm tương tự với các đồ thị B, C, và D. So sánh quãng đường trong các đồ thị đó.

3. Giải thích vì sao thu được hình dạng các đồ thị trong thí nghiệm.

4. Trong thí nghiệm trên có thể có xuất hiện sai số không? Nếu có thì những nguyên nhân nào gây ra sai số?