MasterSchool
Đăng nhậpHS

Vật lý lớp 10 · KNTT · Chương 5

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm

Chương 5: Động lượng · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết bài thực hành Vật lí 10 Bài 30: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm SGK Kết nối tri thức. Hướng dẫn sử dụng máng đệm khí, cổng quang điện kép và đồng hồ hiện số để đo vận tốc, tính tổng động lượng và kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.

Lớp
101112
Môn
Toán họcVật lýHóa họcNgữ vănTiếng AnhSinh họcLịch sửĐịa lýGiáo dục kinh tế & pháp luậtTin họcCông nghệ

I. Dụng cụ thí nghiệm và Nguyên lí đo lường

1. Bộ dụng cụ thực hành chuẩn

  • Máng đệm khí dài 1,5 m: Có các lỗ phun khí li ti kết nối với máy nén khí, nâng xe trượt lơ lửng trên lớp màng khí mỏng, triệt tiêu gần như hoàn toàn lực ma sát trượt.
  • Hai xe trượt AA và BB: Có gắn các quả cân điều chỉnh khối lượng m1m_1 và m2m_2.
  • Tấm chắn sáng: Có bề rộng chuẩn d=20 mmd = 20 \, mm gắn thẳng đứng trên mỗi xe.
  • Hai cổng quang điện hồng ngoại 1 và 2: Nối với đồng hồ hiện số đa năng.
  • Phụ kiện va chạm: Đầu kim nhọn cắm vào ống sáp (cho va chạm mềm) hoặc đầu gắn vòng thép lò xo (cho va chạm đàn hồi).
Máng đệm khí thí nghiệm va chạm
Máng trượt đệm khí triệt tiêu ma sát dùng để kiểm chứng bảo toàn động lượng
Hai xe trượt có tấm chắn sáng và đầu tiếp xúc
Hai xe trượt gắn tấm chắn sáng và phụ kiện đầu va chạm mềm / đàn hồi
Đồng hồ đo thời gian hiện số cổng quang
Đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964 đo chính xác đến 1 phần nghìn giây (0,001 s)

2. Nguyên tắc đo vận tốc trước và sau va chạm

Tốc độ của mỗi xe được tính gián tiếp bằng thương số giữa bề rộng tấm chắn sáng dd và thời gian chắn sáng Δt\Delta t đo bởi cổng quang điện:

v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t}

II. Quy trình thực hành và Xử lý số liệu kiểm chứng

1. Thí nghiệm 1: Kiểm chứng va chạm mềm

1

Chuẩn bị: Gắn đầu kim dính vào xe A (m1m_1) và miếng xốp mềm vào xe B (m2m_2). Cân chính xác khối lượng hai xe bằng cân điện tử.

2

Tiến hành: Đặt xe B đứng yên giữa cổng quang 1 và cổng 2 (v2=0v_2 = 0). Đẩy nhẹ xe A chạy qua cổng 1 với vận tốc v1=d/Δt1v_1 = d / \Delta t_1. Xe A va chạm và dính chặt vào xe B, cả hai cùng chạy qua cổng quang 2 với thời gian chắn sáng Δt′⇒v′=d/Δt′\Delta t' \Rightarrow v' = d / \Delta t'.

3

So sánh động lượng: Tính động lượng trước va chạm p=m1v1p = m_1 v_1 và sau va chạm p′=(m1+m2)v′p' = (m_1 + m_2) v'. So sánh độ chênh lệch tỉ đối: Δ=∣p−p′∣p×100%\Delta = \frac{|p - p'|}{p} \times 100\%

2. Thí nghiệm 2: Kiểm chứng va chạm đàn hồi

Thay hai đầu va chạm bằng các lá lò xo đàn hồi hình chữ U. Cho xe A chuyển động tới va chạm vào xe B. Sau va chạm, hai xe nảy ra chuyển động độc lập. Đo vận tốc sau va chạm của từng xe và so sánh tổng động lượng trước và sau.

Kết luận thực nghiệm: Số liệu thực nghiệm khẳng định tổng động lượng trước và sau va chạm luôn xấp xỉ bằng nhau (sai số dưới 3% do lực cản không khí dư thừa), nghiệm đúng định luật bảo toàn động lượng.

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

  • Mục đích: Xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm trên đệm không khí để kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.
  • Dụng cụ: Máng trượt đệm khí (loại bỏ ma sát), máy bơm khí, 2 xe trượt gắn tấm chắn sáng hẹp, 2 cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964, đầu gắn dính đất sét (va chạm mềm) hoặc đầu lò xo đàn hồi (va chạm đàn hồi).
  • Nguyên tắc đo vận tốc: v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t} (với dd là bề rộng tấm chắn sáng, Δt\Delta t là thời gian chắn sáng cổng quang).
  • Kiểm chứng: So sánh tổng vectơ động lượng trước va chạm p⃗=m1v⃗1+m2v⃗2\vec{p} = m_1\vec{v}_1 + m_2\vec{v}_2 với sau va chạm p⃗′\vec{p}', đánh giá sai số thực nghiệm.

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Câu 1: Tại sao trong bài thực hành này bắt buộc phải sử dụng máng đệm khí mà không làm trên máng gỗ thông thường?
Bởi vì định luật bảo toàn động lượng chỉ nghiệm đúng cho một hệ kín. Trên máng gỗ thông thường có lực ma sát lớn từ mặt sàn (ngoại lực cản), khiến động lượng bị thất thoát nhanh chóng. Máng đệm khí triệt tiêu lực ma sát, giúp hệ hai xe trượt được coi gần đúng là một hệ kín hoàn hảo.
Câu 2: Bề rộng dd của tấm chắn sáng gắn trên xe đóng vai trò gì trong phép đo vận tốc?
Bề rộng dd đóng vai trò là quãng đường dịch chuyển rất ngắn khi đi qua cổng quang điện. Nhờ dd cố định đã biết trước, việc đo thời gian chùm tia hồng ngoại bị chắn Δt\Delta t sẽ cho phép tính ngay vận tốc tức thời của xe: v=d/Δtv = d / \Delta t.
Câu 3: Các nguồn gây sai số chính trong bài thực hành đo động lượng là gì?
Sai số do máng đệm khí chưa được thăng bằng ngang tuyệt đối (xe tự trôi do trọng lực), lực cản không khí tác dụng lên tấm chắn sáng, và độ nhạy trễ thời gian của cổng quang điện.
Câu 4: Trong va chạm đàn hồi giữa hai xe có cùng khối lượng (m1=m2m_1 = m_2) trên máng đệm khí, nếu xe B đứng yên thì sau va chạm hiện tượng gì sẽ xảy ra?
Xe A sau khi va chạm sẽ dừng lại ngay lập tức tại vị trí của xe B (v1′=0v_1' = 0), còn xe B sẽ nhận toàn bộ động lượng của xe A và chuyển động tiếp về phía trước với đúng vận tốc ban đầu của xe A (v2′=v1v_2' = v_1).

Đề luyện tập theo bài

Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm - Đề 128 câu hỏi · Nhận biết
Làm đề
Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm - Đề 228 câu hỏi · Thông hiểu
Làm đề
Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm - Đề 328 câu hỏi · Vận dụng
Làm đề
Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm - Đề 428 câu hỏi · Vận dụng cao
Làm đề
Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm - Đề 528 câu hỏi · Tổng hợp
Làm đề