Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

1. Kiến thức trọng tâm

Bài thực hành này giúp học sinh đo gia tốc rơi tự do $g$ bằng dụng cụ thí nghiệm và xử lý số liệu, đồng thời rèn kĩ năng làm việc nhóm và báo cáo kết quả. Bộ dụng cụ gồm một vật nặng nhỏ, giá đỡ, cổng quang điện hoặc công tắc điện từ giữ vật, thước đo và đồng hồ đo thời gian hiện số.

Nguyên tắc đo: thả vật rơi từ độ cao $s$ đã biết, đồng hồ đo thời gian rơi $t$. Vì vật rơi từ trạng thái đứng yên nên $s = \frac{1}{2} g t^2$, suy ra $g = \frac{2 s}{t^2}$. Để giảm sai số, cần đo thời gian nhiều lần với cùng một độ cao, lấy giá trị trung bình, sau đó lặp lại với các độ cao khác nhau. Khi xử lý số liệu, tính giá trị trung bình của $g$ và sai số tuyệt đối, ghi kết quả dạng $g = \bar{g} \pm \Delta g$. Cần chú ý loại bỏ các lần đo có sai số lớn bất thường và đảm bảo vật rơi thẳng, không va chạm.

2. Ví dụ minh họa

Trong một thí nghiệm, học sinh thả vật từ độ cao $0,80\ \text{m}$ và đo được thời gian rơi trung bình là $0,40\ \text{s}$. Tính gia tốc rơi tự do và nhận xét kết quả.

Lời giải. Áp dụng công thức $g = \frac{2 s}{t^2} = \frac{2 \cdot 0,80}{0,40^2} = \frac{1,60}{0,16} = 10\ \text{m/s}^2$. Kết quả gần với giá trị chuẩn $9,8\ \text{m/s}^2$, sai lệch nhỏ có thể do sai số khi đo thời gian và độ cao.

3. Ghi nhớ

• Công thức đo: $g = \frac{2 s}{t^2}$ khi vật rơi từ trạng thái đứng yên.
• Đo nhiều lần, lấy trung bình để giảm sai số ngẫu nhiên.
• Ghi kết quả dạng $g = \bar{g} \pm \Delta g$.