Slide bài giảng vật lí 10 chân trời bài 4: Chuyển động thẳng

Tóm lược nội dung

BÀI 4 CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

Câu 1: Hai bạn đều xuất phát từ cùng một vị trí để đi đến lớp học (Hình 4.1), một bạn đi bộ và một bạn đi xe đạp. Mặc dù đi chậm hơn nhưng bạn đi bộ lại đến lớp trước bạn đi xe đạp do bạn đi xe đạp dừng lại ở hiệu sách để mua bút và tài liệu học tập. Điều này được lí giải như thế nào theo góc độ vật lí?

Trả lời rút gọn: 

Quãng đường hai bạn đi được là như nhau, nhưng do thời gian chuyển động trên quãng đường của bạn đi xe đạp lớn hơn thời gian chuyển động của bạn đi bộ.

1. Một số khái niệm cơ bản trong chuyển động

Câu 1: Vị trí và tọa độ của một vật có phụ thuộc vào vật làm gốc không? Cho một ví dụ trong thực tiễn để minh họa cho câu Trả lời rút gọn của em.

Trả lời rút gọn: 

Vị trí và tọa độ của một vật phụ thuộc vào vật làm gốc. Ví dụ: Từ nhà tới hiệu sách là 2 km, từ hiệu sách đến trường là 1 km. Nếu chọn gốc tại nhà, tọa độ của hiệu sách là 2 km, của trường là 3 km. Nếu chọn gốc tại hiệu sách, tọa độ của trường là 1 km, của nhà là -2 km.

2. Tốc độ

Câu 1: Một vận động viên bơi lội người Mỹ đã từng lập kỷ lục thế giới ở nội dung bơi bướm 100m và 200m với thời gian lần lượt là 49,82 s và 111,51 s. Hãy lập luận để xác định vận động viên này bơi nhanh hơn trong trường hợp nào. (Nguồn số liệu: Giải vô địch các môn thể thao dưới nước thế giới năm 2009).

Trả lời rút gọn: 

Để xác định vận động viên này bơi nhanh hơn trong trường hợp nào thì ta so sánh tốc độ trong hai trường hợp.

- Trường hợp 1: s = 100 m; t = 49,82 s

Tốc độ của vận động viên là: v=s / t=100 / 49,82 ≈ 2(m/s)

- Trường hợp 2: s = 200 m; t = 111,51 s

Tốc độ của vận động viên là: v=s / t=200 / 111,51 ≈1,79(m/s)

=> Tốc độ của vận động viên trong trường hợp 1 nhanh hơn trường hợp 2 nên vận động viên trong trường hợp 1 bơi nhanh hơn trường hợp 2.

Câu 2: Nêu một số tình huống thực tiễn chứng tỏ tốc độ trung bình không diễn tả đúng tính nhanh chậm của chuyển động.

Trả lời rút gọn: 

ó đoạn đường mà người đi xe máy di chuyển nhanh (với vận tốc 50 km/h), và có đoạn đường mà người đó di chuyển chậm hơn (với vận tốc 25 km/h). Do đó, việc tính toán tốc độ trung bình không thể diễn tả chính xác sự nhanh chậm của chuyển động.

Câu 3: Trong truyện ngụ ngôn Rùa và Thỏ, tốc độ nào cho thấy Thỏ được xem là chạy nhanh hơn Rùa? Tuy nhiên, Rùa lại chiến thắng trong cuộc đua này, hãy so sánh tốc độ trung bình của Rùa và Thỏ

Trả lời rút gọn: 

Thỏ được xem là chạy nhanh hơn Rùa tức là tốc độ tức thời của Thỏ lớn hơn Rùa. 

- Tuy nhiên, trong cuộc đua, cùng một quãng đường, Rùa thắng nên tốc độ trung bình của Thỏ nhỏ hơn tốc độ trung bình của Rùa.

3. Vận tốc

Câu 1: Quan sát hình 4.4 và đọc hai tình huống để xác định quãng đường đi được và chiều chuyển động của hai xe trong hình 4.4a và vận động viên trong hình 4.4b sau khoảng thời gian đã xác định

 

Trả lời rút gọn: 

Quãng đường đi được = Khoảng cách từ vị trí đầu đến vị trí cuối trong quá trình chuyển động.

Chiều chuyển động của hai xe trong hình 4.4a:

+ Xe A chuyển động theo chiều dương

+ Xe B chuyển động theo chiều âm

Vận động viên bơi theo chiều dươg

Câu 2: Xác định quãng đường đi được và độ dịch chuyển của hai xe trong tình huống 1 (Hình 4.4a) và vận động viên trong tình huống 2 (Hình 4.4b).

 

Trả lời rút gọn: 

- Tình huống 1 (Hình 4.4a)

+ Quãng đường đi được của hai xe là: s_A = s_B = x_B – x_A

+ Độ dịch chuyển của xe A: d_A = x_B – x_A

+ Độ dịch chuyển của xe B: d_B = x_A – x_B

- Tình huống 2 (Hình 4.4b)

+ Quãng đường và độ dịch chuyển của vận động bằng nhau và đều bằng l

Câu 3: Xét quãng đường AB dài 1000m với A là vị trí nhà của em và B là vị trí của bưu điện (Hình 4.6). Tiệm tạp hóa nằm tại vị trí C là trung điểm của AB. Nếu chọn nhà em làm gốc tọa độ và chiều dương hướng từ nhà em đến bưu điện. Hãy xác định độ dịch chuyển của em trong các trường hợp:

a) Đi từ nhà đến bưu điện.

b) Đi từ nhà đến bưu điện rồi quay về tiệm tạp hóa.

c) Đi từ nhà đến tiệm tạp hóa rồi quay về.

Trả lời rút gọn: 

a) Vị trí đầu: nhà, x₁ = 0

Vị trí cuối: bưu điện, x₂ = AB

=> Độ dịch chuyển: d = x₂ – x₁ = AB.

b) Vị trí đầu: nhà, x₁ = 0

Vị trí cuối: tiệm tạp hóa, x₂ = AC

=> Độ dịch chuyển: d = x₂ – x₁ = AC.

c) Vị trí đầu: nhà, x₁ = 0

Vị trí cuối: nhà, x₂ = 0

=> Độ dịch chuyển: d = x₂ – x₁ = 0.

Câu 4: Xét hai xe máy cùng xuất phát tại bưu điện trong Hình 4.6 đang chuyển động thẳng với cùng tốc độ. Thảo luận để xem xét đã đủ dữ kiện để xác định vị trí của hai xe sau một khoảng thời gian xác định hay không.

Trả lời rút gọn: 

Chưa đủ dữ kiện để xác định vị trí của hai xe

Câu 5: Xác định vận tốc trung bình và tốc độ trung bình của vận động viên trong tình huống 2 ở Hình 4.4b, biết thời gian bơi của vận động viên là t.

Trả lời rút gọn: 

Do vận động viên bơi cùng chiều nên độ dịch chuyển bằng quãng đường

=> Vận tốc trung bình = Tốc độ trung bình = l/t

4. Vẽ đồ thị độ dịch chuyển- thời gian

Câu 1: Dùng số liệu của hai chuyển động trong Hình 4.7 và 4.8:

a) Xác định độ dịch chuyển trong các khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau của mỗi chuyển động.

b) Vẽ vào vở đồ thị dịch chuyển – thời gian (d – t) ứng với mỗi chuyển động

Trả lời rút gọn: 

a.

Độ dịch chuyển của con rùa trong những khoảng thời gian liên tiếp là 2s thì đều bằng 0,5m.

Độ dịch chuyển của viên bi trong những khoảng thời gian liên tiếp là 0,1s có sự chênh lệch:

b.

Câu 2: Nêu những lưu ý về dấu của độ dốc của một đường thẳng. Từ đó, hãy phân tích để suy ra được tốc độ từ độ dốc của đồ thị (d – t).

Trả lời rút gọn: 

- Dấu của độ dốc của một đường thẳng có thể âm hoặc dương phụ thuộc vào tọa độ.

Câu 3: Một vật chuyển động thẳng có đồ thị (d – t) được mô tả như Hình 4.11. Hãy xác định tốc độ tức thời của vật tại các vị trí A, B và C.

Trả lời rút gọn: 

Tốc độ tức thời tại:

A: = 2/1=2 (m/s)

B: = 4/2,5=1,6 (m/s)

C: = 3/3,5=0,86 (m/s)

Câu 4: Một chiếc xe đồ chơi điều khiển từ xa đang chuyển động trên một đoạn đường thẳng có độ dịch chuyển tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng dưới đây.

Trả lời rút gọn: 

a. Vẽ đồ thị

b.

Tại thời điểm 2s:

• Vận tốc tức thời là: 2/2=1 (m/s)
• Tốc độ tức thời là: 2/2=1 (m/s)

Tại thời điểm 4s:

• Vận tốc tức thời là: 4/4=1 (m/s)
• Tốc độ tức thời là:(2+4)/4=1.5 (m/s)

Tại thời điểm 6s:

• Vận tốc tức thời là: 4/6= 0,67 (m/s)
• Tốc độ tức thời là: (2+4+4)/6=1,67 (m/s)

Tại thời điểm 10s:

• Vận tốc tức thời là: 7/10=0,7 (m/s)
• Tốc độ tức thời là: (2+4+4+4+7)/10= 2,1 (m/s)

Tại thời điểm 16s:

• Vận tốc tức thời là: 6/16=0,375 (m/s)
• Tốc độ tức thời là: (2+4+4+4+7+10+8+6)/16= 2,8125 (m/s)

Câu 5: Hai xe chuyển động ngược chiều nhau trên cùng đoạn đường thẳng với các tốc độ không đổi. Lúc đầu, hai xe ở các vị trí A và B cách nhau 50km và cùng xuất phát vào lúc 8 giờ 30 phút. Xe xuất phát từ A có tốc độ 60 km/h. Chọn gốc tọa độ và chiều dương tùy ý.

a) Dựa vào định nghĩa của vận tốc, hãy lập hệ thức liên hệ giữa tọa độ và vận tốc của mỗi xe. Khi hai xe gặp nhau, có mối liên hệ nào giữa các tọa độ?

b) Cho biết hai xe gặp nhau lúc 9 giờ. Tìm vận tốc của xe xuất phát từ B.

Trả lời rút gọn: 

a) Hệ thức liên hệ giữa tọa độ và vận tốc là: x = x₀ + v.t

b) Chọn gốc tọa độ tại A, chiều dương từ A đến B

Biểu thức tọa độ của xe B là: x_B = x_0B + v_B .t = 50 – v_B .t (km)

Thời gian hai xe di chuyển đến lúc gặp nhau là: 9 giờ - 8 giờ 30 phút = 30 phút = 0,5 giờ

Khi hai xe gặp nhau:

x_A=x_B

⇔60.t=50−v_B.t

⇔60.0,5 = 50−v_B.0,5

⇒v_B=40(km/h)

Câu 6: Hình 4P.1 là đồ thị dịch chuyển – thời gian của một chất điểm chuyển động trên đường thẳng.

Hãy sắp xếp các điểm trên đồ thị theo thứ tự:

a) Vận tốc tức thời từ âm sang dương.

b) Tốc độ tức thời tăng dần.

Trả lời rút gọn: 

a) Vận tốc tức thời từ âm sang dương là: S – R – Q – P.

b) Tốc độ tức thời tăng dần: R – P – S – Q.