Giải SGK bài 11 Thực hành đo gia tốc rơi tự do Vật lí 10 Kết nối tri thức

Lời giải chi tiết:
$1$. Xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép theo công thức:
$g=a=\frac{2s}{t^{2}} (m/s^{2})$
$2$. Để xác định gia tốc rơi tự do của trụ thép cần đo đại lượng: quãng đường rơi của trụ thép và thời gian rơi.
$3$. Để trụ thép rơi qua cổng quang điện cần chú ý điều chỉnh máng thẳng đứng (quan sát dây rọi) đồng thời điều chỉnh cổng quang điện để trụ thép rơi qua cổng quang điện.
$4$. Cần đặt đồng hồ đo thời gian hiện số ở chế độ $A\leftrightarrow B$ để đo được đại lượng cần đo.

Lời giải chi tiết:

Xử lí kết quả với phép đo khi chọn quãng đường $s = 0,4 m$.

$1$. Tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối của phép đo gia tốc rơi tự do
– Lần $1$: $g_{1} = \frac{2s_{1}}{t_{1}^{2}} = \frac{2.0,4}{0,285^{2}} = 9,849 (m/s^{2})$
– Lần $2$: $g_{2} = \frac{2s_{2}}{t_{2}^{2}} = \frac{2.0,4}{0,286^{2}} = 9,780 (m/s^{2})$
– Lần $3$: $g_{3} = \frac{2s_{3}}{t_{3}^{2}} = \frac{2.0,4}{0,284^{2}} = 9,919 (m/s^{2})$
– Lần $4$: $g_{4} = \frac{2s_{4}}{t_{4}^{2}} = \frac{2.0,4}{0,285^{2}} = 9,849 (m/s^{2})$
– Lần $5$: $g_{5} = \frac{2s_{5}}{t_{5}^{2}} = \frac{2.0,4}{0,286^{2}} = 9,780 (m/s^{2})$


Sai số tuyệt đối của gia tốc trong các lần đo

Sai số tuyệt đối trung bình là: $\overline{\Delta g} = \frac{\Delta g_{1}+4 \Delta g_{2}+ \Delta g_{3}+\Delta g_{4}+\Delta g_{5}}{5}= 0,044$
Kết quả: $g = 9,835 \pm 0,044$
$2$. Trong thí nghiệm người ta dùng trụ thép làm vật rơi nhằm mục đích khi ta thả vật rơi thì xác suất phương rơi của vật chắn tia hồng ngoại ở cổng quang điện cao, giúp ta thực hiện thí nghiệm dễ dàng hơn
– Có thể dùng vật thả rơi là viên bi thép, nhưng xác suất khi thả rơi viên bi có phương rơi không chắn được tia hồng ngoại cao hơn khi dùng trụ thép, nên khi làm thí nghiệm với viên bi ta cần căn chỉnh và thả theo đúng phương của dây rọi.
$3$. Xử lí số liệu để vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ $s$ và $t^{2}$.

$4$. Nhận xét về dạng đồ thị trên: có dạng một đường thẳng hướng lên chứng tỏ $s$ và $t^{2}$ có mối quan hệ tỉ lệ thuận với nhau.
$5$. Đề xuất một phương án thí nghiệm khác để đo gia tốc rơi tự do của trụ thép.
Ta có thể sử dụng hai cổng quang điện để đo thời gian rơi tự do. Khi trụ thép bắt đầu đi vào cổng quang điện thứ nhất thì đồng hồ bắt đầu đo, khi trụ thép đi qua cổng quang điện thứ hai thì đồng hồ kết thúc đo.
– Dụng cụ
Bộ dụng cụ đo gia tốc rơi tự do gồm:
($1$) Nam châm điện ($2$) Trụ thép
($3$) Hai cổng quang điện ($4$) Công tắc điều khiển
($5$) Đồng hồ đo thời gian ($6$) Giá
– Tiến hành
Bước $1$: Lắp các dụng cụ.
+ Lắp hai cổng quang điện cách nhau một đoạn s.
+ Đặt trụ thép dính vào phía dưới nam châm.
+ Nhấn công tắc cho trụ thép rơi.
+ Đọc số chỉ thời gian rơi trên đồng hồ.
+ Thay đổi vị trí của các cổng quang điện để khoảng cách giữa chúng khác nhau.
Bước $2$: Hãy so sánh kết quả tính bằng số liệu đo được trong thí nghiệm mà em đã tiến hành với kết quả tính bằng số liệu ở bảng dưới.
Bước $3$: Tính gia tốc trung bình của vật rơi tự do và sai số của phép đo.
Viết kết quả: $g = \overline{g} \pm \Delta g$