Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

1. Kiến thức trọng tâm

Bài thực hành này giúp học sinh đo tốc độ trung bình và tốc độ tức thời của một vật chuyển động thẳng, đồng thời rèn kĩ năng sử dụng dụng cụ đo và xử lý số liệu. Hai dụng cụ thường dùng là cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số, hoặc thước và đồng hồ bấm giây trong các thí nghiệm đơn giản.

Khi dùng cổng quang điện, vật chuyển động đi qua hai cổng đặt cách nhau một khoảng $s$ đã biết. Đồng hồ đo thời gian vật đi giữa hai cổng là $t$, từ đó tính tốc độ trung bình $v = \frac{s}{t}$. Để đo tốc độ tức thời tại một vị trí, người ta dùng một tấm chắn sáng ngắn gắn trên vật; khi tấm chắn đi qua cổng quang điện, đồng hồ ghi thời gian chắn sáng $\Delta t$. Nếu chiều dài tấm chắn là $L$ thì tốc độ tức thời là $v = \frac{L}{\Delta t}$. Cần đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình để giảm sai số, đồng thời ghi kết quả đo kèm sai số.

2. Ví dụ minh họa

Một xe lăn gắn tấm chắn dài $5,0\ \text{cm}$ chuyển động trên máng. Khi đi qua hai cổng quang điện cách nhau $60\ \text{cm}$, đồng hồ chỉ $0,40\ \text{s}$; khi tấm chắn đi qua cổng thứ hai, thời gian chắn sáng là $0,025\ \text{s}$. Tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời tại cổng thứ hai.

Lời giải. Tốc độ trung bình: $v_{tb} = \frac{0,60}{0,40} = 1,5\ \text{m/s}$. Tốc độ tức thời tại cổng thứ hai: $v = \frac{0,050}{0,025} = 2,0\ \text{m/s}$. Xe chuyển động nhanh dần nên tốc độ tức thời lớn hơn tốc độ trung bình.

3. Ghi nhớ

• Tốc độ trung bình: $v = \frac{s}{t}$; tốc độ tức thời: $v = \frac{L}{\Delta t}$.
• Đo nhiều lần và lấy trung bình để giảm sai số.
• Ghi kết quả đo kèm đơn vị và sai số.