Đo quãng đường, đo thời gian, xử lí số liệu và đánh giá kết quả thí nghiệm.
Nêu được nguyên tắc đo tốc độ bằng cách đo quãng đường và thời gian; sử dụng thước, đồng hồ bấm giây hoặc cổng quang – đồng hồ đo thời gian; đọc và ghi kết quả theo đơn vị phù hợp.
Bố trí thí nghiệm an toàn, thực hiện phép đo lặp lại, tính tốc độ, đánh giá nguồn sai số, so sánh phép đo thủ công và phép đo với cổng quang.
Chọn hai vị trí A và B trên đường xe chuyển động, đo quãng đường s đi được từ A đến B và thời gian t tương ứng. Trên đoạn đường thẳng xe đi một chiều, độ lớn vận tốc trung bình bằng tốc độ trung bình. Khi tốc độ thay đổi, kết quả là tốc độ trung bình trên đoạn được đo, không phải tốc độ tức thời.
| Kí hiệu | Đại lượng | Đơn vị SI |
|---|---|---|
| \(v_{\mathrm{tb}}\) | Tốc độ trung bình | m/s |
| \(s\) | Quãng đường vật đi được | m |
| \(t\) | Thời gian chuyển động trên quãng đường ấy | s |
Điều kiện: \(t>0\); thời gian và quãng đường ứng với cùng đoạn đo. Nếu vật đổi chiều, phải cộng toàn bộ quãng đường đã đi.
Cho một bản chắn sáng có chiều dài ℓ theo phương chuyển động đi qua một cổng quang; đồng hồ đo thời gian Δt mà bản chắn che tia. Tỉ số ℓ/Δt là tốc độ trung bình của bản chắn trong quãng che tia, gần với tốc độ tức thời khi bản chắn đủ ngắn và tốc độ biến đổi không đáng kể.
| Kí hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị SI |
|---|---|---|
| \(\ell\) | Chiều dài bản chắn sáng theo phương chuyển động | m |
| \(\Delta t\) | Thời gian che tia tại cổng quang | s |
| \(v\) | Tốc độ ước lượng tại cổng | m/s |
Điều kiện: \(\Delta t>0\), bản chắn có chiều dài xác định; xấp xỉ tốc độ tức thời khi vận tốc ít thay đổi trong thời gian che tia.
Đo lặp lại trong cùng điều kiện, tìm giá trị trung bình của các tốc độ đã tính. Sai khác giữa các lần đo có thể do phản xạ bấm đồng hồ, vị trí vạch, độ phân giải thiết bị hoặc xe chuyển động không ổn định. Khi cần kết quả kèm độ không đảm bảo đo, phải xác định quy ước sai số của từng dụng cụ, không tự động gán độ lệch giữa các lần đo là toàn bộ sai số.
Thực hiện với xe đồ chơi trên đường ray thẳng, thước mét, đồng hồ đo thời gian hoặc cổng quang. Bắt đầu từ dự đoán và ghi dữ liệu thực tế.
Giả thiết: xe chuyển động đều, bỏ qua độ trễ của dụng cụ và sai số dụng cụ. Giới hạn: mô phỏng minh họa không thay thế phép đo trên xe thật; tốc độ thực có thể thay đổi.
Rút ra nhận xét: Trong điều kiện s không đổi, quan hệ giữa t và v thế nào? Hãy nêu cách đo lặp lại để giảm ảnh hưởng của thao tác bấm đồng hồ.
Các bước: (1) Đánh dấu A, B và đo s; (2) cho xe đi qua đoạn AB, bấm thời gian hoặc dùng cổng quang theo hướng dẫn; (3) lặp lại năm lần trong điều kiện tương tự; (4) nhập số liệu và so sánh. Không đẩy xe gây nguy hiểm và không tự ý thay dây đo khi thiết bị đang cấp điện.
| Lần đo | Thời gian t (s) | Tốc độ v (m/s) |
|---|---|---|
| 1 | — | |
| 2 | — | |
| 3 | — | |
| 4 | — | |
| 5 | — |
Chú ý: với hai cổng quang ở A và B, thời gian giữa hai thời điểm xe cắt tia được dùng cùng quãng đường AB. Với một cổng và bản chắn sáng, phải nhập chiều dài bản chắn thay cho quãng AB.
Rút ra kết luận: Kết quả năm lần đo có giống hệt nhau không? Nêu ít nhất hai nguồn gây sai lệch và cách hạn chế.
Bấm vào sơ đồ để phóng to, hoặc mở dạng danh sách.
Đồng hồ điện tử và cổng quang giúp ghi nhận khoảng thời gian ngắn, hạn chế ảnh hưởng của thời điểm bấm đồng hồ bằng tay.
Các hệ thống định thời và cảm biến được sử dụng trong thể thao, kiểm tra băng chuyền và nghiên cứu chuyển động.
Nếu thước đo đặt sai vạch 0 hoặc cổng quang bố trí sai, đo lặp lại vẫn có thể cho kết quả lệch có hệ thống. Cần hiệu chuẩn và kiểm tra dụng cụ.