HAT PHYSICS LEARNING · KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7 · KẾT NỐI TRI THỨC

Bài 9 – Đo tốc độ

Chương III · Tốc độ · SGK trang 49–52

Bài 09 · Lớp 73 trạm tương tác36 tự luyện · 22 kiểm tra

01 · MỤC TIÊU

Làm thế nào để đo được tốc độ?

📏 Lựa chọn dụng cụ

Chỉ ra đại lượng cần đo là quãng đường s và thời gian t; lựa chọn thước đo và đồng hồ bấm giây phù hợp.

⏱️ Thực hiện phép đo

Mô tả các bước đo tốc độ một vật, thực hiện 3 lần đo và lập bảng để tính tốc độ từ số đo.

🚦 Thiết bị điện tử

Giải thích sơ lược cách hai cổng quang điện A, B gửi tín hiệu để đồng hồ hiện số đo khoảng thời gian vật qua đoạn AB.

🚗 Vận dụng

Mô tả cách đo tốc độ phương tiện giao thông qua hai mốc đã biết khoảng cách; chuyển đổi m/s và km/h để so sánh.

Yêu cầu cần đạt: Mô tả cách đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây, bằng đồng hồ hiện số và cổng quang điện, cũng như nguyên tắc một thiết bị đo tốc độ phương tiện. Tính tốc độ trung bình trên đoạn đường xác định từ quãng đường và khoảng thời gian tương ứng. Không yêu cầu kiến thức về radar hoặc cảm biến chuyên sâu.

02 · KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

Ba cách xác định tốc độ

I. Đo bằng đồng hồ bấm giây

Đo tốc độ không phải chỉ bấm giờ. Cần biết chính xác quãng đường vật đi được và thời gian để đi quãng đường đó. Trong thực hành có thể chọn s trước rồi đo t, hoặc chọn t trước rồi đo s; cách thứ nhất thường thuận tiện.

1 · Chuẩn bị

Thước, đồng hồ bấm giây, vật chuyển động, vạch xuất phát và vạch đích. Đo quãng đường s giữa hai vạch.

2 · Đo thời gian

Bắt đầu đo khi vật đi qua vạch xuất phát; kết thúc khi vật tới vạch đích. Ghi t với đơn vị giây.

3 · Lặp lại

Thực hiện ba lần với cùng một quãng đường, lập bảng kết quả và nhận xét mức độ chênh lệch số đo.

\(\displaystyle \overline s=\frac{s_1+s_2+s_3}{3},\qquad \overline t=\frac{t_1+t_2+t_3}{3},\qquad v_{\mathrm{tb}}=\frac{\overline s}{\overline t}\)

Đơn vị: \(s\) tính bằng mét (m); \(t\) tính bằng giây (s); \(v\) tính bằng m/s. Với ba lượt cùng một quãng đường s, \(\overline s=s\). Đây là tốc độ trung bình dựa trên dữ liệu đo, không phải tốc độ tại từng thời điểm.

Ví dụ số liệu giả định: ô tô đồ chơi đi 0,60 m trong mỗi lần
Lần	s (m)	t (s)
1	0,60	1,45
2	0,60	1,50
3	0,60	1,55
Trung bình	0,60	1,50

Vậy \(v_{\mathrm{tb}}=0{,}60/1{,}50=0{,}40\,\mathrm{m/s}\). Việc lặp lại phép đo giúp nhận biết sai lệch, nhưng không loại bỏ mọi sai số.

II. Đo bằng đồng hồ hiện số và cổng quang điện

Cổng A · Bắt đầu

Khi vật đi qua cổng quang điện A, tín hiệu làm đồng hồ bắt đầu đếm thời gian.

Cổng B · Kết thúc

Khi vật đi qua cổng B, đồng hồ dừng. Đo s là quãng đường giữa hai cổng theo quỹ đạo vật đi.

Kết quả

Với \(t>0\), tốc độ trung bình trên đoạn AB là \(v_{AB}=s_{AB}/t_{AB}\). Không đồng nhất với tốc độ tại một điểm.

Lưu ý: Hai cổng cách nhau 0,80 m, đồng hồ ghi 1,60 s thì tốc độ trung bình trên đoạn AB là 0,50 m/s. Cổng quang điện hỗ trợ ghi nhận thời điểm chính xác hơn thao tác bấm thủ công trong nhiều trường hợp.

III. Thiết bị đo tốc độ phương tiện giao thông

Một cách đo đơn giản là xác định khoảng cách giữa hai mốc cố định và khoảng thời gian phương tiện đi giữa chúng bằng thiết bị ghi nhận thời điểm. Sau đó tính tốc độ trung bình trên đoạn đo. Những thiết bị đo tốc độ thực tế còn có công nghệ khác như radar, laser; không phải mọi thiết bị đều vận hành bằng hai mốc.

\(\displaystyle v=\frac{s}{t},\quad 1\,\mathrm{m/s}=3{,}6\,\mathrm{km/h}\)

Ví dụ: xe qua đoạn 5 m trong 0,35 s thì \(v\approx14{,}29\,\mathrm{m/s}\approx51{,}43\,\mathrm{km/h}\). So với giới hạn 60 km/h, kết quả trung bình này thấp hơn giới hạn.

Tránh nhầm: (1) s phải tương ứng với chính khoảng t được đo; (2) không dùng thời gian bằng 0; (3) kết quả của hai mốc là tốc độ trung bình trên đoạn, không chứng minh được tốc độ tại từng thời điểm; (4) các số liệu trong bài học là ví dụ, không dùng để xử phạt giao thông.

03 · QUAN SÁT – THỰC HÀNH

Phòng thí nghiệm đo tốc độ

Ba trạm đều là mô hình số sử dụng số liệu giả định, không thay thế dụng cụ đo thực. Thang thời gian hoạt họa có thể được rút ngắn để dễ quan sát; số đọc đồng hồ được tính theo các dữ kiện vật lí đã hiển thị.

Trạm 01 · Đồng hồ bấm giây và ba lần đo

Một xe đồ chơi đi thẳng từ vạch xuất phát A tới vạch đích B, với quãng đường giữa hai vạch được đo trước. Thay đổi s, tốc độ mô hình, rồi thực hiện lần lượt ba phép đo; số đọc mỗi lần có sai lệch mô phỏng do thao tác bấm.

Khoảng cách A–B (m)Tốc độ mô hình (m/s)0,50 m/sĐộ lệch thao tác (s)

A · Xuất phát🚗B · Đích

Đồng hồ bấm giây · mô phỏng0,00 s

Tiến độ0/3 lần

Lần đo	Quãng đường s (m)	Thời gian t (s)
Chưa có dữ liệu đo.
Trung bình	—	—

Chọn thông số và nhấn “Đo lần kế tiếp”.

Khi đổi thông số, ba lượt đo cũ tự xóa để không trộn các điều kiện thí nghiệm. Kết quả báo tốc độ trung bình \(\overline s/\overline t\); không gọi đó là tốc độ tức thời.

Trạm 02 · Hai cổng quang điện A và B

Cho viên bi chuyển động thẳng trong mô hình tốc độ không đổi. Tín hiệu qua A bắt đầu đếm; qua B kết thúc. Khoảng cách chọn là khoảng đường đi giữa hai cổng.

Khoảng cách hai cổng (m)Tốc độ mô hình (m/s)0,50 m/s

Đồng hồ hiện số · chế độ A → B0,00 s

Tốc độ trung bình AB—

Hai cổng cố định trên quỹ đạo; chỉ đồng hồ hiện số tự khởi động và dừng theo tín hiệu.

Trạm 03 · Đo tốc độ ô tô qua hai mốc

Thiết bị ghi nhận thời điểm ô tô đi qua mốc 1 và mốc 2. Chọn khoảng cách, thời gian; tính tốc độ trung bình và so sánh với ngưỡng mô phỏng. Đây là cách đo hai mốc, không phải mô tả chi tiết mọi thiết bị radar hoặc laser.

Khoảng cách hai mốc s (m)Thời gian t (s)Giới hạn mô phỏng (km/h)

📍 Mốc 1🚙 Ô tô📍 Mốc 2

51,43 km/h≈ 14,29 m/s

Tốc độ trung bình trên đoạn 5 m nhỏ hơn giới hạn mô phỏng 60 km/h.

Dữ kiện gốc minh họa: 5 m trong 0,35 s. Nếu không có dữ kiện đo hợp lệ, kết quả sẽ không được tính. Đây không phải kết luận vi phạm giao thông trong thực tế.

04 · LUYỆN TẬP – KIỂM TRA

36 câu tự luyện · 22 câu kiểm tra/10 điểm

36Câu tự luyện6Chủ đề22Câu kiểm tra10Điểm tối đa

Chọn chủ đề, tìm kiếm, trả lời và nhận lời giải khi kiểm tra. Đề cuối bài gồm bốn dạng; đáp án và gợi ý tự luận chỉ hiển thị sau khi nộp.

Phần A · Tự luyện đo tốc độ

Chủ đềTìm từ khóa

0/36

Trang 1/6

Phần B · Kiểm tra cuối bài

8 ABCD: 2 điểm · 4 câu Đúng/Sai: 4 điểm (mỗi câu theo thang 0,1/0,25/0,5/1) · 8 câu trả lời ngắn: 2 điểm · 2 câu tự luận: 2 điểm.

05 · SƠ ĐỒ TƯ DUY

Sơ đồ tư duy: Đo tốc độ

Các bước đo, số liệu xử lí, công nghệ đo và lưu ý về tốc độ trung bình. Trên điện thoại có thể vuốt ngang xem trọn sơ đồ.

06 · EM CÓ BIẾT?

Đằng sau một phép đo tốc độ

🕹️ Đồng hồ bấm giây

Thao tác bắt đầu và dừng thủ công có thể làm kết quả mỗi lần hơi khác nhau. Vì thế cần ghi số liệu trung thực và đo lặp.

🚥 Cổng quang điện

Tia sáng ở cảm biến bị vật cắt qua làm tín hiệu thay đổi, giúp xác định thời điểm qua cổng. Kết hợp hai cổng để đo thời gian giữa hai vị trí.

🚘 Tốc kế và đo từ xa

Tốc kế trên xe hiển thị tốc độ; thiết bị kiểm tra giao thông có thể sử dụng nhiều công nghệ, không chỉ phép đo qua hai mốc.

📉 Khoa học cần số liệu

Một kết quả đo hợp lệ luôn cần đại lượng, giá trị và đơn vị. Kết quả “0,4” chưa đủ rõ nếu không nói “0,4 m/s”.

Thử nghiệm an toàn: Cùng giáo viên đo quãng đường 0,50 m trên mặt bàn và dùng đồng hồ bấm giây đo ba lượt một xe đồ chơi lăn từ A đến B. Ghi lại s, t của từng lượt, tính giá trị trung bình rồi nêu nguồn sai lệch có thể có. Không đo hoặc mô phỏng “bắn tốc độ” bằng cách đứng trước xe đang chuyển động.

Đối chiếu: SGK và SGV Khoa học tự nhiên 7 – Kết nối tri thức với cuộc sống, Bài 9 (trang 49–52). Số liệu mô phỏng là ví dụ giả định phục vụ học tập.