Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 4 - Bài 3: Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng

Ngày soạn : ..................... Ngày dạy : ...................... Tiết 4. Bài 3. Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng I. Mục tiêu 1. Hiểu được mục đích của việc khảo sát một chuyển động thẳng là tìm hiểu đặc tính nhanh, chậm của chuyển động thể hiện ở biểu thức vận tốc theo thời gian. 2. Hiểu được : muốn đo vận tốc phải xác định được toạ độ ở các thời điểm khác nhau và biết cách sử dụng dụng cụ đo thời gian để xác định thời điểm vật đi qua một tọa độ đã biết. 3. Biết xử lí các kết quả đo bằng cách lập bảng vân dụng các công thức tính thích hợp để tìm các đại lượng mong muốn như vận tốc tức thời tại một điểm. 4. Biết cách vẽ đồ thị vận tốc theo thời gian, có những nhận xét từ đồ thị. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Bộ thí nghiệm cần rung: kiểm tra bút, mực, làm trước một số lần. - Chuẩn bị một số băng giấy trắng, thước vẽ đồ thị. 2. Học sinh Giấy kẻ ô li, thước kẻ để vẽ đồ thị. III. Tiến trình dạy học Hoạt động của Giáo viên và Học sinh Nội dung .GV: Để biết các đặc điểm về chuyển động thẳng của một vật ta phải làm gì? .HS: Phải tiến hành các phép đo xác định tọa độ của vật tại các thời điểm khác nhau. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Các tính chất của chuyển động có thể suy ra bằng đồ thị tọa độ theo thời gian hoặc bằng cách tính vận tốc của vật. Để hiểu rõ hơn, chúng ta cùng khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng của một xe nhỏ chạy trên máng nghiêng. .GV: Giới thiệu các dụng cụ thí nghiệm chính và vai trò của các dụng cụ đó : - Xe lăn : đối tượng khảo sát chuyển động. - Băng giấy : ghi lại các tọa độ của xe khi chuyển động. - Bộ rung : xác định thời gian. Khi cần rung hoạt động thì trong 1s số vết mực bút đánh dấu trên băng giấy bằng tần số rung. Khoảng thời gian giữa 2 dấu mực liên tiếp trên băng giấy bằng chu kì cần rung. Chu kì này bằng chu kì của dòng điện xoay chiều chạy qua cần rung (0,02 s). .HS: Quan sát các dụng cụ thí nghiệm và tìm hiểu vai trò của các dụng cụ đó. .GV: Hướng dẫn HS cách lắp đặt, bố trí thí nghiệm. .HS: Lắp đặt, bố trí thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV. Bài 3. Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng 1. Các dụng cụ thí nghiệm - Xe lăn - Máng nghiêng - Băng giấy - Bộ rung .GV: Làm mẫu thí nghiệm 1 lần cho HS quan sát : Cho xe chạy và cho bộ rung hoạt động đồng thời. Băng giấy được luồn vào khe của bộ rung. Khi xe chạy kéo theo băng giấy. Cứ sau 0,02 s, đầu bút ở bộ rung ghi một chấm nhỏ trên băng giấy. Khoảng cách giữa 2 chấm liên tiếp trên băng giấy là độ dời của xe sau những khoảng thời gian đều đặn là 0,02 s. .HS: Quan sát GV làm mẫu. GV: Hướng dẫn HS cách thu thập kết quả đo : Ghi thời điểm và tọa độ của xe vào bảng sau những khoảng thời gian đều đặn 0,1s nhờ vị trí các chấm nằm cách nhau 5 khoảng liên tiếp. .HS: Tiến hành thí nghiệm, thu thập kết quả đo vào bảng.Đưa ra nhận xét. .GV: Quan sát HS tiến hành thí nghiệm, có sự giúp đỡ khi cần thiết. 2. Tiến hành thí nghiệm - Cho xe chạy + bộ rung hoạt động đồng thời. - Băng giấy luồn vào khe của bộ rung. - Xe chạy kéo theo băng giấy. Khoảng cách giữa 2 chấm liên tiếp trên băng giấy là độ dời của xe sau những khoảng thời gian đều đặn là 0,02 s. 3. Kết quả đo t(s) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 x(dm) Vị trí A B C D E G H I Sau những khoảng thời gian Dt = 0,1s Dx tăng. .GV: Hướng dẫn HS cách xử lí kết quả đo : Muốn biết chuyển động của xe lăn thuộc dạng nào ta phải làm gì? HS: Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian. Nhận xét dạng đồ thị x – t. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Yêu cầu HS vẽ đồ thị x – t trên giấy ô li ?Nhận xét dạng đồ thị? .HS: Đồ thị x – t là một đường cong, chứng tỏ chuyển động của xe lăn trên máng nghiêng là không đều. .GV: Yêu cầu HS tính vận tốc trung bình trong các khoảng thời gian 0,1s liên tiếp từ t = 0?Nhận xét? .HS: Tính vận tốc trung bình trong các khoảng thời gian 0,1s liên tiếp từ t = 0 theo công thức : , điền kết quả vào bảng, thấy vận tốc trung bình của xe tăng dần, chuyển động của xe là nhanh dần. .GV: Thông báo, trong thực nghiệm, vận tốc tức thời được tính theo phương pháp tính số : Khi t2 – t1 đủ nhỏ thì vận tốc tức thời tại thời điểm có giá trị bằng vận tốc trung bình trong khoảng thời gian đó. Yêu cầu HS tính vận tốc tức thời tại thời điểm . .HS: Thực hiện, điền kết quả vào bảng. .GV: Yêu cầu HS vẽ đồ thị vận tốc tức thời theo thời gian?Nhận xét. .HS: Thực hiện. Nhận xét : Đồ thị v – t là 1 đường thẳng xiên góc. .GV: Xác nhận ý kiến đúng. Nhấn mạnh: Đồ thị tọa độ theo thời gian là một đường cong, chuyển động của một vật trên máng nghiêng là nhanh dần. 4. Xử lí kết quả đo a. Vẽ đồ thị tọa độ theo thời gian Đồ thị x – t là 1 đường cong Chuyển động không đều. b. Tính vận tốc trung bình trong các khoảng thời gian 0,1s liên tiếp từ t = 0 theo công thức t2 – t1 (s) vtb (dm/s) 0,1 – 0 0,2 – 0,1 0,3 – 0,2 0,4 – 0,3 0,5 – 0,4 0,6 – 0,5 0,7 – 0,6 vtb tăng dần Chuyển động nhanh dần. c. Tính vận tốc tức thời t (0,1s) v (dm/s) + Đồ thị v – t là 1 đường thẳng xiên góc. + Vận tốc tăng đều theo thời gian. 5. Kết luận chung - Đồ thị tọa độ theo thời gian là một đường cong. - Chuyển động của một vật trên máng nghiêng là nhanh dần. .GV: Yêu cầu HS về nhà trả lời câu hỏi và làm bài tập 1,2 – tr20 – SGK.