Slide bài giảng vật lí 10 kết nối bài 5: Tốc độ và vận tốc

Tóm lược nội dung

BÀI 5 TỐC ĐỘ VÀ VẬN TỐC

I. Tốc độ

1. Tốc độ trung bình

Thảo luận: Một vận động viên Nam Phi đã lập kỉ lục thế giới về chạy ba cự ly : 100m, 200m và 400m. Hãy dùng 2 cách trên để xác định vận động viên này chạy nhanh nhất ở cự ly nào ?

Trả lời rút gọn: 

Cách 1. So sánh quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian ( cụ thể là trong 1s )

• Cự ly chạy 100m : 1009,98 = 10,02 (m)

• Cự ly chạy 200m : 20019,94 = 10,03 (m)

• Cự ly chạy 400m : 40043,45 = 9,2 (m)

=> Trong cùng 1s, quãng đường vận động viên này chạy được ở cự li 200m là lớn nhất =>Vận động viên này chạy nhanh nhất ở cự ly 200m

Cách 2. So sánh thời gian để đi cùng một quãng đường ( cụ thể là thời gian đi trong 100m) 

• Cự ly chạy 100m : 9, 98 (s)

• Cự ly chạy 200m : 19,942 = 9,97 (s)

• Cự ly chạy 400m : 43,454 =10,8  (s)

=> Vận động viên này chạy nhanh nhất ở cự ly 200m

Câu 1: Tại sao tốc độ trong công thức 5.1b được gọi là tốc độ trung bình

Trả lời rút gọn:

Trên cùng một quãng đường, vận động viên có thể có tốc độ khác nhau tại các điểm khác nhau trên quãng đường đó.Tốc độ này được gọi là tốc độ trung bình vì nó cho biết quãng đường vật đi được trong một thời gian xác định.

Câu 2: Hãy tính tốc độ trung bình ra m/s và km/h của nữ vận động viên tại một số giải thi đấu dựa vào bảng 5.2

Trả lời: 

Tính vận tốc trung bình:

• Giải điền kinh quốc  gia 2016 là 100 : 11.64 = 8.6 m/s= 30.96 km/h

• SEA GAME 19, 2017  là: 100 : 11.56 = 8.65 m/s = 31.141 km/h

• SEA GAME 30, 2019 là : 100 : 11.54 = 8.66 m/s = 31.195 km/h

2. Tốc độ tức thời

Câu 1: Bố bạn A đưa A đi học bằng xe máy vào lúc 7h. Sau 5 phút, xe đạt tốc độ 30 km/h, sau 10 phút nữa tăng tốc độ lên thêm 15 km/h. Gần đến trường, xe giảm dần tốc độ và dừng trước cổng trường lúc 7h30.

a. Tính tốc độ trung bình của xe máy chở A khi đi từ nhà đến trường. Biết quãng đường từ nhà đến trường là 15 km.

b. Tính tốc độ của xe vào lúc 7h15 phút. và 7h30 phút. tốc độ này là tốc độ gì.

Trả lời: 

Tốc độ trung bình là : 15 : 0.5 = 30 km/h

Tốc độ của xe lúc 7h15 là : 30 +15=45 km/h -> là tốc độ tức thời

Tốc độ của xe lúc 7h30 là :0 km/h -> là tốc độ tức thời.

II. Vận tốc 

1. Vận tốc trung bình

Câu 1: Một người đi xe máy qua ngã tư với tốc độ trung bình 30 km/h theo hướng Bắc. Sau 3 phút, người đó đến vị trí nào trên hình ?

Trả lời:

Sau 3 phút người đó đi được quãng đường là : (3/60 )x 30 = 1.5 km. Như vậy người đó đến vị trí điểm E

Câu 2: Theo em biểu thức nào sau đây xác định giá trị vận tốc ? Tại sao ?

a.

b. vt   

c.         

d. dt

Trả lời:

Trả lời rút gọn a.

2. Vận tốc tức thời

Câu 1: Bạn A đi học từ nhà đến trường theo lộ trình ABC hình 5.2. Biết bạn A đi đoạn đường AB = 400 m hết 6 phút. đoạn Bc = 300m hết 4 phút. Xác định tốc độ trung bình và vận tốc trung bình của A khi đi từ nhà đến trường.

Trả lời:

Độ dịch chuyển của bạn A đến trường là độ dài đoạn AC : 

= 500m

Đổi  6 phút = 360 s; 4 phút = 240 s.

- Tốc độ trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường là:

v=s/t = (300+400)/(360+240)= 1.17m/s

Vận tốc trung bình v=d/t=500/((6+4)x60) = 0.83 m/s

3. Tổng hợp vận tốc

a. Tổng hợp hai vận tốc cùng phương

Câu 1: Hãy xác định vận tốc của người này so với mặt đường nếu người này chuyển động về cuối đoàn tàu với vận tốc có cùng độ lớn 1m/s

Trả lời rút gọn:

v1,3  là vận tốc của hành khách so với mặt đường.

 v1,2 là vận tốc của hành khách so với tàu.

v2,3  là vận tốc của tàu so với mặt đường.

Ta có:  v1,3=v1,2+v2,3

Vì chiều của hành khách đi ngược lại so với chiều của tàu chạy nên →v1,2↑↓ v2,3

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của đoàn tàu.

Vận tốc của hành khách đối với mặt đường nếu người này chuyển động về cuối đoàn tàu với vận tốc có độ lớn 1 m/s là: 10 - 1 = 9 ( m/s )

Câu 2: Một người bơi trong bể bơi yên lặng có thể đạt với vận tốc 1m/s. Nếu người này bơi xuôi dòng sông có dòng chảy với vận tốc 1m/s thì có thể đạt tối đa vận tốc là bao nhiêu ?

Trả lời rút gọn:

Gọi v1,2 là vận tốc của người so với nước.

v2,3  là vận tốc của nước so với bờ sông.

v1,3 là vận tốc của người so với bờ sông.

Vì các chuyển động trên đều là chuyển động thẳng theo hướng của người bơi.

Nên người này bơi xuôi dòng sông có dòng chảy với vận tốc 1 m/s thì có thể đạt vận tốc tối đa là:

v1,3=v1,2+v2,3=1+1=2m/s

Câu 3: Một ca nô chạy hết tốc lực trên mặt nước yên lặng có thể đạt 21.5 km/h. Ca nô này chạy xuôi dòng sông trong một giờ rồi quay lại thì phải mất 2h nữa mới về tới vị trí ban đầu. Hãy tính vận tốc chảy của dòng sông.

Trả lời:

Gọi v1,2 là vận tốc của ca nô so với nước.

v2,3 là vận tốc của nước so với bờ.

v1,3 là vận tốc của ca nô so với bờ.

Khi ca nô đi xuôi dòng ta có:

v1,3 = v1,2 + v2,3 = 21,5 + v2,3

=> d = (21,5 - v2,3).t1 = 21,5 + v2,3 (1)

Khi ca nô đi ngược dòng ta có:

v1,3 = v1,2 - v2,3 = 21,5 - v2,3

=> d = (21,5 - v2,3).t2 = (21,5 - v2,3).2 (2)

Từ (1) và (2) ta có: 21,5 + v2,3 = (21,5 - v2,3).2

=> 3.v2,3 = 21,5 => v2,3 = 7,17km/h

Vậy vận tốc chảy của dòng sông là 7,17 km/h

b. Tổng hợp hai vận tốc vuông góc với nhau 

Câu 1: Một máy bay đang bay theo hướng Bắc với vận tốc 200m/s thì bị gió từ hướng tây thổi vào với vận tốc 20m/s. Xác định vận tốc tổng hợp của máy bay lúc này.

Trả lời: 

Với lần lượt là vận tốc của máy bay so với gió và của gió so với đường bay. 

Vận tốc tổng hợp của máy bay lúc này : = 201 (m/s)

Ta có tanα= = 10 => α=84,29

=> Vận tốc của máy bay lúc này là 201 m/s theo hướng 84,29 Đông Bắc.

Câu 2: Một người lái máy bay thể thao đang tập bay ngang. Khi bay từ A đến B thì vận tốc tổng hợp của máy bay là 15m/s theo hướng 60 độ Đông- Bắc và vận tốc của gió là 7.5 m/s theo hướng Bắc. Hãy chứng minh rằng, khi bay từ A đến B thì người lái phải luôn hướng máy bay về hướng Đông.

Trả lời:

Ta có hình vẽ minh họa

Chứng minh : 

Ta có : === > Máy bay sẽ phải bay ngang ( theo trục hoành ) hay chính là phải luôn hướng về phía Đông 

Phần em có thể

Câu 1: Tự xác định được tốc độ chuyển động của mình trong một số trường hợp đơn giản.

Trả lời:

Quãng đường từ nhà em đến trường dài 3 km. Hằng ngày em đạp xe đến trường mất 15 phút.

Hướng dẫn: Đổi 3km = 3000m, 15 phút = 15 x 60 = 900s

Tốc độ chuyển động của em là: v= = 3000900 = 3,3 m/s

Câu 2: Sử dụng đúng các thuật ngữ tốc độ và vận tốc trong các tình huống khác nhau.

Trả lời:

Ví dụ: 

• Ta có thể nói chiếc xe máy chuyển động từ A đến B với tốc độ là 50 km/h.

• Ta có thể nói xe máy chuyển động từ vị trí A với vận tốc 50 km/h theo hướng Tây – Bắc để đến vị trí B.