Bài 10. Đo tốc độ

{tocify} $title = {MỤC LỤC BÀI HỌC}

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây

Cách đo:

+ Dùng thước đo độ dài quãng đường s vật đi được bằng cách đo khoảng cách giữa vạch xuất phát và vạch đích.

+ Dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian t từ lúc vật bắt đầu rời vạch xuất phát đến lúc vật chạm vạch đích.

+ Thực hiện ba lần đo, lấy giá trị trung bình của các phép đo.

+ Dùng công thức   để tính tốc độ của vật.

2. Đo tốc độ bằng đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện.

Bố trí thí nghiệm như hình:

Cách đo:

+ Nhấn công tắc RESET để đưa số chỉ của đồng hồ về giá trị 0,000. Chọn thang đo thời gian ở vị trí 9,999 s và để kiểu đo thời gian MODE A$\leftrightarrow$B.

+ Giữ vật đứng yên rồi thả nhẹ cho vật chuyển động.

+ Khi tấm cản quang trên vật chắn cổng quang điện 1 thì đồng hồ bắt đầu đo và khi tấm cảm quang chắn cổng quang điện 2 thì đồng hồ kết thúc đo. Khoảng thời gian giữa hai thời điểm trên được hiển thị trên mặt hiện số của đồng hồ.

+ Đo khoảng cách giữa hai cổng quang điện bằng thước.

+ Tính tốc độ của vật trên đoạn đường giữa hai cổng quang điện.

CÂU HỎI SÁCH GIÁO KHOA

Mở đầu trang 59 Bài 10 KHTN lớp 7: Để đo tốc độ của người đi xe đạp (hình bên), người ta có thể sử dụng những dụng cụ đo nào?

Trả lời:

Dựa vào công thức  v = s : t nên để tính tốc độ của người đi xe đạp, ta có thể sử dụng thước đo độ dài để đo quãng đường và đồng hồ bấm giây để đo thời gian.

1. Đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây

Câu hỏi thảo luận 1 trang 59 KHTN lớp 7: Hãy sắp xếp các thao tác theo thứ tự đúng khi sử dụng đồng hồ bấm giây đo thời gian.

a) Nhấn nút RESET để đưa đồng hồ bấm giây về số 0.

b) Nhấn nút STOP khi kết thúc đo.

c) Nhầm nút START để bắt đầu đo thời gian.

Trả lời:

Các bước sử dụng đồng hồ bấm giây:

+ Bước 1: Nhấn nút RESET để đưa đồng hồ bấm giây về số 0.

+ Bước 2: Nhấn nút START để bắt đầu đo thời gian.

+ Bước 3: Nhấn nút STOP khi kết thúc đo.

$\Rightarrow$ Thao tác theo thứ tự đúng là: a – c – b.

Luyện tập trang 60 KHTN lớp 7: Tiến hành đo tốc độ của chiếc xe đồ chơi bằng đồng hồ bấm giây và hoàn thành bảng kết quả theo mẫu Bảng 10.1.

Bảng 10.1. Kết quả đo

Lần đo	Quãng đường (m)	Thời gian (s)
1	s1 = …	t1 = …
2	s2 = …	t2 = …
3	s3 = …	t3 = …
Giá trị trung bình	$s_{tb}=\frac{s_1+s_2+s_3}{3}=\mathrm{...}$	$t_{tb}=\frac{t_1+t_2+t_3}{3}=\mathrm{...}$

Trả lời:

Học sinh tự thực hành thí nghiệm đo quãng đường và thời gian. Ví dụ mẫu về kết quả thực hành. 

Kết quả đo của một học sinh

Lần đo	Quãng đường (m)	Thời gian (s)
1	s1 = 3	t1 = 2,5
2	s2 = 4	t2 = 3
3	s3 = 5	t3 = 3,5
Giá trị trung bình	$s_{tb}=\frac{s_1+s_2+s_3}{3}=4$	$t_{tb}=\frac{t_1+t_2+t_3}{3}=3$

Câu hỏi thảo luận 2 trang 60 KHTN lớp 7: Khi dùng đồng hồ bấm giây để đo tốc độ của xe đồ chơi trong thí nghiệm, em gặp những khó khăn gì?

Trả lời:

Khi dùng đồng hồ bấm giây để đo tốc độ của xe đồ chơi trong thí nghiệm, khó khăn gặp phải là thời gian xe chạy ngắn nên khi bắt đầu xe chạy và xe dừng, bấm khởi động đồng hồ và kết thúc thời gian không chính xác, dẫn đến sai số lớn.

2. Đo tốc độ bằng đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện

Câu hỏi thảo luận 3 trang 60 KHTN lớp 7: Theo em, cách đo tốc độ của vật chuyển động bằng cổng quang điện có ưu điểm gì so với cách đo bằng đồng hồ bấm giây?

Trả lời:

Cách đo tốc độ chuyển động của vật bằng cổng quang điện có ưu điểm so với đồng hồ bấm giây là kết quả đo thời gian hiện trên máy đo chính xác, sai số ít.

Vận dụng trang 61 KHTN lớp 7: Nêu một số ví dụ để minh họa sự cần thiết của việc đo tốc độ trong cuộc sống.

Trả lời:

Ví dụ:

+ Đo tốc độ di chuyển của các loại phương tiện tham gia giao thông.

+ Đo tốc độ chạy của một vận động viên.

+ Đo tốc độ đi xe đạp của người đua xe.

BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Bài 1 trang 61 KHTN lớp 7: Thảo luận các tình huống cần đo tốc độ sau đây và nêu ý kiến của em về việc chọn dụng cụ đo nào là phù hợp.

a) Đo tốc độ bơi của một người.

b) Đo tốc độ của viên bi chuyển động trên mặt bàn.

Trả lời:

Có 2 phương án đo tốc độ:

+ Đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây: vật thực hiện trong một quãng đường xác định và thời gian thực hiện quãng đường không quá nhỏ, độ chính xác đến 0,1 s.

+ Đo tốc độ bằng đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện: vật thực hiện trong thời gian ngắn, độ chính xác đến 0,001 s.

Do đó:

a) Để đo tốc độ bơi của một người, ta sử dụng đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây.

b) Đo tốc độ của viên bi chuyển động trên mặt bàn, ta sử dụng đo tốc độ bằng đồng hồ đo thời gian hiện số dùng cổng quang điện.

Bài 2 trang 61 KHTN lớp 7: Đo tốc độ của một quả bóng chuyển động trên sàn nhà bằng đồng hồ đeo tay và bằng ứng dụng đo thời gian trên điện thoại di động. So sánh hai kết quả đo và nhận xét.

Trả lời:

Các em tự thực hành đo và lấy số liệu.

Việc đo tốc độ bằng đồng hồ đeo tay và bằng ứng dụng đo thời gian trên điện thoại di động đều là những dụng cụ đo thời gian thông qua bấm giây nên kết quả đo trên hai thiết bị gần như nhau.

 Nhận xét: Sử dụng các thiết bị thông minh cho kết quả gần như chính xác, sai số ít.

SÁCH BÀI TẬP

Bài 10.1 trang 31 SBT Khoa học tự nhiên 7: Để đo tốc độ của một người chạy cự li ngắn, ta cần những dụng cụ đo nào?

A. Thước cuộn và đồng hồ bấm giây.

B. Thước thẳng và đồng hồ treo tường.

C. Đồng hồ đo thời gian hiện số kết nối với cổng quang điện.

D. Cổng quang điện và thước cuộn.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Để đo tốc độ của một người chạy cự li ngắn, ta cần thước cuộn (đo quãng đường chạy) và đồng hồ bấm giây (đo thời gian chạy).

Bài 10.2 trang 31 SBT Khoa học tự nhiên 7: Trong phòng thí nghiệm, người ta thường sử dụng những dụng cụ đo nào để đo tốc độ của các vật chuyển động nhanh và có kích thước nhỏ?

A. Thước, cổng quang điện và đồng hồ bấm giây.

B. Thước, đồng hồ đo thời gian hiện số kết nối với cổng quang điện.

C. Thước và đồng hồ đo thời gian hiện số.

D. Cổng quang điện và đồng hồ bấm giây.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Người ta thường sử dụng những dụng cụ: thước (đo quãng đường), đồng hồ đo thời gian hiện số kết nối với cổng quang điện để đo tốc độ của các vật chuyển động nhanh và có kích thước nhỏ.

Bài 10.3 trang 31 SBT Khoa học tự nhiên 7: Trong một thí nghiệm đo tốc độ của xe đồ chơi chạy pin, khi cho xe chạy qua hai cổng quang điện cách nhau 20 cm thì thời gian xe chạy qua hai cổng quang điện được hiển thị trên đồng hồ là 1,02 s. Tính tốc độ chuyển động của xe.

Lời giải:

Tốc độ chuyển động của xe:

$v=\frac{s}{t}=\frac{20}{\mathrm{1,02}}=\mathrm{19,6}cm/s.$

Bài 10.4 trang 31 SBT Khoa học tự nhiên 7: Xác định tốc độ của một người chạy cự li 100 m được mô tả trong hình dưới đây.

Lời giải:

Thời gian chạy: t = 00:22 – 00:00 = 22 s.

Tốc độ chạy bộ của người là

$v=\frac{s}{t}=\frac{100}{22}\approx \mathrm{4,54}m/s.$

Bài 10.5 trang 31 SBT Khoa học tự nhiên 7:

a) Để xác định tốc độ của một vật đang chuyển động, ta cần biết những thông tin gì?

b) Lập kế hoạch và tiến hành đo tốc độ chuyển động của một xe đồ chơi chạy pin. Yêu cầu nêu rõ: dụng cụ đo, cách tiến hành và báo cáo kết quả.

Lời giải:

a) Để xác định tốc độ của một vật đang chuyển động, ta cần biết:

- Thời gian chuyển động của vật.

- Quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó.

b) Đo tốc độ chuyển động của một xe đồ chơi chạy pin.

Dụng cụ: Xe đồ chơi, thước, đồng hồ bấm giây.

Cách tiến hành:

- Đánh dấu vạch xuất phát và vạch đích. Đo quãng đường giữa hai vạch.

- Cho xe bắt đầu chạy từ vạch xuất phát về hướng vạch đích đồng thời bấm nút Start trên đồng hồ.

- Bấm nút Stop trên đồng hồ ngay khi xe vừa chạm vạch đích.

- Tính tốc độ theo công thức: tốc độ = quãng đường : thời gian.

Lưu ý: Thực hiện phương án trên với ít nhất 3 lần đo.

Báo cáo kết quả:

Bài 10.6 trang 31 SBT Khoa học tự nhiên 7: Hình dưới đây mô tả một cách đo tốc độ chảy của dòng nước bằng vật nổi.

a) Em cần những dụng cụ nào để thực hiện phép đo này?

b) Mô tả cách đo tốc độ chảy của dòng nước.

Lời giải:

a) Những dụng cụ cần thiết gồm:

- Dụng cụ đo: Thước dây, đồng hồ bấm giây.

- Dụng cụ hỗ trợ: Vật nổi, dây căng và vật cắm mốc.

b) Cách đo:

- Cắm mốc căng dây đánh dấu vạch xuất phát và vạch đích.

- Đo khoảng cách d giữa vạch xuất phát và vạch đích.

- Bạn A thả vật nổi và ra tín hiệu để bạn B bấm đồng hồ bắt đầu đo. Bạn B quan sát vật nổi chạm vạch đích thì bấm đồng hồ dừng đo và đọc kết quả đo thời gian t.

- Tính tốc độ chảy của dòng nước bằng công thức:$v=\frac{d}{t}$

Bài 10.7 trang 32 SBT Khoa học tự nhiên 7: Bảng dưới đây cho biết thông tin về thành tích bơi ở cự li 50 m của một số nữ vận động viên quốc tế.

(Nguồn: https://www.fina.org)

a) Tính tốc độ bơi của các vận động viên.

b) Để đo tốc độ bơi của một người, em cần những dụng cụ gì?

Lời giải:

a) Ta sử dụng công thức: $v=\frac{s}{t}$  để tính tốc độ bơi của các vận động viên và hoàn thành vào bảng.

b) Để đo tốc độ bơi của một người, ta cần các dụng cụ sau:

- Thước để đo quãng đường giữa vạch xuất phát và vạch đích.

- Đồng hồ bấm giây để đo thời gian bơi từ vạch xuất phát đến vạch đích.

Bài 10.8 trang 32 SBT Khoa học tự nhiên 7: Hình dưới đây mô tả một cách đo tốc độ lan truyền âm thanh trong không khí, bằng cách tạo ra tiếng thước gõ lên mặt bàn. Hai micro được kết nối với bộ đếm thời gian. Các cảm biến gắn trong bộ đếm thời gian thu nhận tín hiệu âm thanh đến mỗi micro và hiển thị trên màn hình khoảng thời gian từ lúc micro 1 nhận tín hiệu đến lúc micro 2 nhận tín hiệu.

a) Hãy trình bày cách tính tốc độ lan truyền âm thanh trong không khí.

b) Giả sử trong một lần đo, người ta bố trí khoảng cách giữa hai micro là 1,2 m và khoảng thời gian hiển thị trên màn hình của bộ đếm thời gian là 0,0035 s. Tính tốc độ lan truyền âm thanh trong không khí.

Lời giải:

a) Cách tính tốc độ truyền âm thanh:

- Đo khoảng cách s giữa hai micro.

- Đọc giá trị thời gian t hiển thị trên màn hình bộ đếm thời gian.

- Tính tốc độ theo công thức: $v=\frac{s}{t}$ .

b) Tốc độ lan truyền âm thanh trong không khí:

$v=\frac{s}{t}=\frac{\mathrm{1,2}}{\mathrm{0,0035}}\approx 343m/s.$

Bài 10.9 trang 33 SBT Khoa học tự nhiên 7: Để đo tốc độ gió, người ta chỉ cần một chong chóng gió và một đồng hồ bấm giây. Bằng cách đo số vòng quay của chong chóng trong một khoảng thời gian nhất định, người ta có thể tính ra tốc độ gió.

a) Hãy trình bày cách tính tốc độ gió.

b) Trong một lần đo với chong chóng gió có bán kính 60 cm, người ta đếm được chong chóng quay 20 vòng trong thời gian 4,2 s. Tính tốc độ gió.

Lời giải:

a) Cách tính tốc độ gió:

- Đồng hồ bấm giây cho biết thời gian t.

- Quãng đường s mà đầu cánh chong chóng đi được trong khoảng thời gian t được xác định như sau:

s = số vòng $\times$  chu vi mỗi vòng = số vòng $\times$  2 $\times$  bán kính chong chóng $\times$  3,14

- Tốc độ gió được tính bằng công thức: $v=\frac{s}{t}$ .

b) Tốc độ gió:

$v=\frac{s}{t}=\frac{\mathrm{20.2.3,14.0,6}}{\mathrm{4,2}}\approx 18m/s.$

Bài 10.10 trang 33 SBT Khoa học tự nhiên 7: Bảng dưới đây cho biết số chỉ của đồng hồ đo quãng đường trên một xe máy tại các thời điểm khác nhau kể từ lúc xuất phát (6 giờ 30 phút).

a) Xác định quãng đường xe đi được tính từ lúc xuất phát cho đến các thời điểm đã cho và điền vào bảng.

b) Tính tốc độ của xe trong các khoảng thời gian sau:

- Từ lúc 6 giờ 30 phút đến 7 giờ.

- Từ lúc 6 giờ 30 phút đến 7 giờ 30 phút.

- Từ lúc 6 giờ 30 phút đến 8 giờ.

c) Nêu nhận xét về chuyển động của xe.

Lời giải:

a)  Quãng đường xe đi từ lúc 6 giờ 30 phút đến 7 giờ

s = 10220 – 10200 = 20 km

- Quãng đường xe đi từ lúc 6 giờ 30 phút đến 7 giờ 30 phút

s = 10240 – 10200 = 40 km

- Quãng đường xe đi từ lúc 6 giờ 30 phút đến 8 giờ.

s = 10260 – 10200 = 60 km

Điền vào bảng ta được:

b) Tốc độ của xe máy ở các khoảng thời gian là

- Từ lúc 6 h 30 đến 7 h 00 (t = 0,5 h):

$v=\frac{s}{t}=\frac{20}{\mathrm{0,5}}=40km/h$

- Từ lúc 6 h 30 đến 7 h 30 (t = 1 h):

$v=\frac{s}{t}=\frac{40}{1}=40km/h$

- Từ lúc 6 h 30 đến 8 h 00 (t = 1,5 h):

$v=\frac{s}{t}=\frac{60}{\mathrm{1,5}}=40km/h$

c) Nhận xét: Xe máy chuyển động với tốc độ không đổi.