Hướng dẫn giải Bài 3. Chuyển động thẳng biến đổi đều sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 22 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.
LÍ THUYẾT
CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU I. Vận tốc tức thời – Chuyển động thẳng biến đổi đều 1. Vận tốc tức thời:
Vận tốc tức thời của một vật tại một điểm cho ta biết tại điểm đó vật chuyển động nhanh hay chậm.
(v=dfrac{Delta s}{Delta t})
2. Véctơ vận tốc
Véc tơ vận tốc của một vật tại một điểm là một đại lượng véc tơ có:
– Gốc tại vật chuyển động
– Phương và chiều là phương và chiều của chuyển động
– Độ dài biểu diễn độ lớn của vận tốc theo một tỉ lệ xích nào đó.
Véctơ vận tốc được dùng để đặc trưng cho chuyển động về sự nhanh, chậm và về phương, chiều.
Lưu ý: Khi nhiều vật chuyển động trên một đường thẳng theo hai chiều ngược nhau, ta phải chọn một chiều dương trên đường thẳng đó và quy ước như sau:
+ Vật chuyển động ngược chiều dương có v < 0.
3. Chuyển động thẳng biến đổi đều
Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có độ lớn của vận tốc tức thời tăng đều hoặc giảm đều theo thời gian.
+ Chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tức thời tăng đều theo thời gian là chuyển động nhanh dần đều.
+ Chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian là chuyển động giảm dần đều.
II. Chuyển động thẳng nhanh dần đều
1. Gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều
a) Khái niêm gia tốc.
Gia tốc của chuyển động là đại lượng xác định bằng thương số giữa độ biến thiên vận tốc ∆v và khoảng thời gian vận tốc biến thiên ∆t.
Gia tốc của chuyển động cho biết vận tốc biến thiên nhanh hay chậm theo thời gian.
Ta có: (a= dfrac{Delta v}{Delta t})
Đơn vị của gia tốc là mét trên giây bình phương (m/s 2).
b) Véc tơ gia tốc:
Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều của một vật, véc tơ gia tốc có gốc ở vật chuyển động, có phương và chiều trùng với phương và chiều của véc tơ vận tốc và có độ dài tỉ lệ với độ lớn của gia tốc theo một tỉ xích nào đó.
Ta có: (overrightarrow a = dfrac{{overrightarrow v – overrightarrow {{v_0}} }}{{t – {t_0}}} = dfrac{{Delta overrightarrow v }}{{Delta t}})
Và (overrightarrow a) cùng chiều với các véc tơ vận tốc.
2. Vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều
a) Công thức tính vận tốc
(v=v_0+at)
Trong đó (a) cùng dấu với (v) và (v_0)
b) Đồ thị vận tốc – thời gian
Đồ thị vận tốc – thời gian là hình vẽ biểu diễn sự biến thiên của vận tốc tức thời theo thời gian và có dạng là một đoạn thẳng.
3. Công thức tính đường đi của chuyển động thẳng nhanh dần đều
(s=v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
Ta thấy đường đi trong chuyển động thẳng nhanh dần đều là một hàm số bậc hai của thời gian.
4. Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và đường đi của chuyển động thẳng nhanh dần đều
(v^2-{v_0}^2= 2as)
5. Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh dần đều
(x=x_0+v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
Trong đó:
(x_0): tọa độ ban đầu
(v_0): vận tốc ban đầu
(a): gia tốc
(x): tọa độ ở thời điểm t
III. Chuyển động chậm dần đều 1. Gia tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều
Ta có ( a=dfrac{v-v_{0}}{t})
Nếu chọn chiều dương là chuyển động, ta có a âm (nghĩa là a và v trái dấu)
Véc tơ gia tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều ngược chiều với véc tơ vận tốc.
2. Vận tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều
a) Công thức vận tốc
(v=v_0+at)
( Lưu ý: a ngược dấu với v 0 và v).
b) Đồ thị vận tốc thời gian
Tương tự như chuyển động thẳng nhanh dần đều nhưng đồ thị sẽ dốc xuống khi chọn chiều dương là chiều chuyển động.
3. Công thức tính đường đi và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng chậm dần đều
(s=v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
(x=x_0+v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
TỔNG QUÁT:
– Chuyển động biến đổi đều là chuyển động có gia tốc không đổi
– Công thức tính vận tốc: (v=v_0+at)
+ Chuyển động thẳng nhanh dần đều: (a) cùng dấu với (v_0)
+ Chuyển động chậm dần đều: (a) ngược dấu với (v_0)
– Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng BĐĐ:
(s=v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
– Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng BĐĐ:
(x=x_0+v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
– Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và quãng đường đi được:
(v^2-{v_0}^2=2as)
CÂU HỎI (C)
1. Trả lời câu hỏi C1 trang 16 Vật Lý 10
Tại một điểm M trên đường đi, đồng hồ tốc độ của một chiếc xe máy chỉ 36 km/h. Tính xem trong khoảng thời gian 0,01 s xe đi được quãng đường bao nhiêu?
Trả lời:
Đồng hồ tốc độ của xe máy chỉ độ lớn của vận tốc tức thời tại thời điểm M.
Áp dụng: (v = dfrac{{Delta s}}{{Delta t}})
( Rightarrow Delta s = v.Delta t = 10.0,01 = 0,1,,left( m right),,left( {36,,km/h = 10,,m/s} right))
2. Trả lời câu hỏi C2 trang 17 Vật Lý 10
Hãy so sánh độ lớn vận tốc tức thời của xe tải và xe con ở Hình 3.1. Mỗi đoạn trên vector vận tốc tương ứng với 10 km/h. Nếu xe con đang đi theo hướng Nam – Bắc thì xe tải đang đi theo hướng nào?
Trả lời:
Độ lớn vận tốc tức thời của mỗi xe là:
– Xe tải: 30 km/h
– Xe con là 40 km/h
⇒ Độ lớn vận tốc tức thời của xe con lớn hơn xe tải.
Nếu xe con đang đi theo hướng Nam – Bắc thì xe tải đang đi theo hướng Tây – Đông.
3. Trả lời câu hỏi C3 trang 19 Vật Lý 10
Hãy viết công thức tính vận tốc ứng với đồ thị ở Hình 3.5
Trả lời:
Từ đồ thị ta thấy: ({v_0} = 3,,m/s)
(a = dfrac{{v – {v_0}}}{t} = dfrac{{8 – 3}}{{10}} = 0,5,,m/{s^2})
Vậy phương trình vận tốc là:
(v = 3 + 0,5t,,left( {m/s} right))
4. Trả lời câu hỏi C4 trang 19 Vật Lý 10
Hình 3.6 là đồ thị vận tốc – thời gian của một thang máy trong 4s đầu kể từ lúc xuất phát. Hãy xác định gia tốc của thang máy trong giây đầu tiên.
Từ đồ thị hình 3.6 ta có:
Trả lời:
– Tại thời điểm (t=0) thì (v_0=0m/s)
– Tại thời điểm (t=1s) thì (v=0,6m/s)
Ta suy ra, gia tốc của thang máy trong giây đầu tiên là:
(a=dfrac{v-v_0}{t-t_0}=dfrac{0,6-0}{1-0}=0,6m/s^2)
5. Trả lời câu hỏi C5 trang 19 Vật Lý 10
Hãy tính quãng đường mà thang máy đi được trong giây thứ nhất, kể từ lúc xuất phát ở câu C4.
Ta có, gia tốc của thang máy trong giây thứ nhất là (0,6m/s^2) (đã tính ở câu C4)
Trả lời:
⇒ Quãng đường mà thang máy đi được trong giây thứ nhất, kể từ lúc xuất phát là:
(s = {v_0}t + dfrac{{a{t^2}}}{2} = 0 + dfrac{{0,{{6.1}^2}}}{2} = 0,3,,left( m right))
6. Trả lời câu hỏi C6 trang 20 Vật Lý 10
Cho một hòn bi xe đạp lăn xuống một máng nghiêng nhẵn, đặt dốc vừa phải (xem hình 3.1 ở đầu bài học này). Hãy xây dựng một phương án nghiên cứu xem chuyển động của hòn bi có phải là chuyển động thẳng nhanh dần đều hay không? Chú ý rằng chỉ có thước để đo độ dài và đồng hồ để đo thời gian.
Từ phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh dần đều:
Trả lời:
(x = {x_0} + {v_0}t + dfrac{{a{t^2}}}{2})
Nếu chọn gốc tọa độ tại điểm thả bi và thả bi nhẹ, không vận tốc đầu thì: x o = 0 và v o = 0.
Khi đó:
(x = dfrac{{a{t^2}}}{2}) tức x tỉ lệ thuận với ({t^2}) (vì a không đổi)
Vậy, ta có cách tiến hành thí nghiệm như sau:
– Chọn gốc tọa độ tại điểm thả lăn bi và thả bi không có vận tốc đầu .
– Dùng thước đo và ấn định các quãng đường mà bi sẽ lăn hết (t).
– Dùng đồng hồ đo thời gian bi lăn hết quãng đường đo. (S = x).
– Xét xem S có tỉ lệ thuận với t 2 hay không, nếu có thì bi đã chuyển động thẳng nhanh dần đều.
7. Trả lời câu hỏi C7 trang 21 Vật Lý 10
Trở lại ví dụ ở mục III.2a. Tính quãng đường mà xe đạp đi được từ lúc bắt đầu hãm phanh đến lúc dừng hẳn
Ví dụ mục III.2a: Một xe đạp đang đi thẳng với vận tốc 3 m/s bỗng hãm phanh và đi chậm dần đều. Mỗi giây vận tốc giảm 0,1 m/s. Tính quãng đường mà xe đạp đi được từ lúc bắt đầu hãm phanh đến lúc dừng hẳn
Ta có, thời gian từ lúc vật bắt đầu hãm phanh đến khi dừng hẳn là:
Trả lời:
(t = dfrac{{v – {v_0}}}{a} = dfrac{{0 – 3}}{{ – 0,1}} = 30,,left( s right))
Quãng đường đi được trong thời gian trên là:
(begin{array}{l}S = {v_0}t + dfrac{{a{t^2}}}{2} = 3.30 + dfrac{{ – 0,{{1.30}^2}}}{2}\to S = 90 – 45 = 45,,left( m right)end{array})
8. Trả lời câu hỏi C8 trang 21 Vật Lý 10
Dùng công thức (3.4) để kiểm tra kết quả thu được của câu C7.
Ta có:
Trả lời:
(begin{array}{l}{v^2} – v_0^2 = 2a.S\ Rightarrow S = dfrac{{{v^2} – v_0^2}}{{2a}} = dfrac{{0 – {3^2}}}{{2left( { – 0,1} right)}} = dfrac{{ – 9}}{{ – 0,2}} = 45,,left( m right)end{array})
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
❓
1. Giải bài 1 trang 22 Vật Lý 10
Viết công thức tính vận tốc tức thời của một vật chuyển động tại một điểm trên quỹ đạo. Cho biết yêu cầu về độ lớn của các đại lượng trong công thức đó.
Công thức tính vận tốc tức thời: (v =dfrac{Δs}{Δt})
Trả lời:
Yêu cầu về độ lớn của các đại lượng trong công thức ta phải xem trong khoảng thời gian rất ngắn Δt xe dời được một đoạn đường Δs rất ngắn bằng bao nhiêu.
2. Giải bài 2 trang 22 Vật Lý 10
Véctơ vận tốc tức thời tại một điểm của một chuyển động thẳng được xác định như thế nào?
Véc tơ vận tốc tức thời tại một điểm của một chuyển động thẳng có độ lớn nhất định, có phương và chiều xác định, có:
Trả lời:
– Gốc đặt ở vật chuyển động.
– Phương và chiều là phương và chiều của chuyển động.
– Độ dài biểu diễn độ lớn của vận tốc theo một tỉ xích nào đó.
Khi nhiều vật chuyển động trên một đường thẳng theo hai chiều ngược nhau, ta phải chọn một chiều dương trên đường thẳng trên và quy ước như sau:
– Vật chuyển động ngược chiều dương có v < 0.
3. Giải bài 3 trang 22 Vật Lý 10
Chuyển động thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều là gì?
– Chuyển động thẳng nhanh dần đều là chuyển động thẳng có độ lớn của vận tốc tức thời tăng dần theo thời gian.
Trả lời:
– Chuyển động thẳng chậm dần đều là chuyển động thẳng có độ lớn của vận tốc tức thời giảm dần theo thời gian.
4. Giải bài 4 trang 22 Vật Lý 10
Viết công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia vào công thức đó.
Công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều:
Trả lời:
(v=v_0+at)
– Chuyển động thẳng nhanh dần đều: (a) cùng dấu với (v_0)
– Chuyển động thẳng chậm dần đều: (a) ngược dấu với (v_0)
5. Giải bài 5 trang 22 Vật Lý 10
Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều có dặc điểm gì? Gia tốc được đo bằng đơn vị nào? Chiều của véctơ gia tốc của các chuyển động này có đặc điểm gì?
– Gia tốc của chuyển động cho biết vận tốc biến thiên nhanh hay chậm theo thời gian
Trả lời:
– Đơn vị của gia tốc là m/s 2
– Chiều của véctơ gia tốc:
+ Véctơ gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều có phương và chiều trùng với phương và chiều của véc tơ vận tốc.
+ Véctơ gia tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều ngược chiều với véc tơ vận tốc.
6. Giải bài 6 trang 22 Vật Lý 10
Viết công thức tính quãng đường đi được của chuyển động nhanh, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia vào công thức đó. Quãng đường đi được trong các chuyển động này phụ thuộc vào thời gian theo hàm số dạng gì?
Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều:
Trả lời:
(s=v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
– Chuyển động thẳng nhanh dần đều: (a) cùng dấu với (v_0)
– Chuyển động thẳng chậm dần đều: (a) ngược dấu với (v_0)
– Quãng đường đi được trong các chuyển động này phụ thuộc vào thời gian theo hàm số bậc hai.
7. Giải bài 7 trang 22 Vật Lý 10
Viết phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều?
Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều:
Trả lời:
(x=x_0+v_0t+dfrac{1}{2}at^2)
– Chuyển động thẳng nhanh dần đều: a cùng dấu với (v_0)
– Chuyển động thẳng chậm dần đều: a ngược dấu với (v_0)
8. Giải bài 8 trang 22 Vật Lý 10
Thiết lập công thức tính gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo vận tốc quãng đường đi được?
Ta có:
Trả lời:
– Công thức tính vận tốc của chuyển động biến đổi đều: (v=v_0+at) (1)
– Công thức tính quãng đường trong chuyển động biến đổi đều: (s=v_0t+dfrac{1}{2}at^2) (2)
Từ (1) ta có: (t=dfrac{v-v_0}{a}) thay vào (2) ta được:
(s=v_0.dfrac{v-v_0}{a} +dfrac{1}{2}a{(dfrac{v-v_0}{a})}^2)
(=dfrac{v.v_0-{v_0}^2}{a}+dfrac{1}{2}dfrac{v^2-2vv_0+{v_0}^2}{a})
(=dfrac{v^2-{v_0}^2}{2a})
Ta suy ra: (a=dfrac{v^2-{v_0}^2}{2s})
Công thức tính gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo vận tốc quãng đường đi được:
(a=dfrac{v^2-{v_0}^2}{2s})
🔻
1. Giải bài 9 trang 22 Vật Lý 10
Câu nào đúng?
A. Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều bao giờ cũng lớn hơn gia tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều.
B. Chuyển động thẳng nhanh dần đều có gia tốc lớn thì có vận tốc lớn.
C. Chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc tăng, giảm theo thời gian.
D. Gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều có phương, chiều và độ lớn không đổi.
D – đúng vì: Khi vật chuyển động nhanh dần đều, véctơ gia tốc có gốc ở vật chuyển động, có phương và chiều trùng với phương và chiều của véctơ vận tốc. Và gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều là đại lượng không đổi.
Bài giải:
⇒ Đáp án D.
2. Giải bài 10 trang 22 Vật Lý 10
Trong công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều v = v 0 + at thì
A. v luôn luôn dương.
B. a luôn luôn dương.
C. a luôn luôn cùng dấu với v.
D. a luôn luôn ngược dấu với v.
Chọn đáp án đúng.
Trong công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều v = v 0 + at thì a luôn luôn cùng dấu với v.
Bài giải:
⇒ Đáp án C.
3. Giải bài 11 trang 22 Vật Lý 10
A. (v + {v_0} = sqrt {2as} )
C. (v – {v_0} = sqrt {2as} )
⇒ Đáp án D.
Bài giải:
4. Giải bài 12 trang 22 Vật Lý 10
Một đoàn tàu rời ga chuyển động thẳng nhanh dần đều. Sau 1 phút tàu đạt tốc độ 40 km/h.
a) Tính gia tốc của đoàn tàu.
b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong 1 phút đó.
c) Nếu tiếp tục tăng tốc như vậy thì sau bao lâu nữa tàu đạt tốc độ 60 km/h.
Chọn gốc tọa độ, gốc thời gian là lúc tàu bắt đầu rời ga, chiều dương là chiều chuyển động.
Bài giải:
a) Ta có:
(v = 40km/h = displaystyle{{40.1000} over {3600}} = {{100} over 9}m/s); ({v_0} = 0;t = 60s)
Công thức tính vận tốc: (v=v_0+at)
Ta suy ra, gia tốc của đoàn tàu:
(a = displaystyle{{v – {v_0}} over t} = {{displaystyle{{100} over 9} – 0} over {60}} = 0,185left( {m/{s^2}} right))
b) Quãng đường tàu đi được trong 1 phút đó:
(s = displaystyle{v_0}t + {{a{t^2}} over 2} = 0.1-{{{{0,185.60}^2}} over 2} = 333m)
( Chú ý: Đổi phút ra giây 1 phút = 60 giây)
c) Ta có:
(v’ = 60km/h = displaystyle{{60.1000} over {3600}} = {{50} over 3}left( {m/s} right))
Nếu tiếp tục tăng tốc như vậy thì khoảng thời gian tàu đạt tốc độ (60 km/h) là:
(t = displaystyle{{v’ – v} over a} = {{displaystyle{{50} over 3} – {{100} over 9}} over {0,185}} = 30s)
5. Giải bài 13 trang 22 Vật Lý 10
Một ô tô đang chạy thẳng đều với tốc độ 40 km/h bỗng tăng ga chuyển động nhanh dần đều. Tính gia tốc của xe biết rằng sau khi chạy được quãng đường 1km thì ô tô đạt tốc độ 60 km/h.
Chọn gốc tọa độ và gốc thời gian lúc ô tô bắt đầu tăng ga, chiều dương là chiều chuyển động.
Bài giải:
Đổi đơn vị, ta được:
(eqalign{ & {v_0} = 40km/h = displaystyle{{40.1000} over {3600}} = {{100} over 9}m/s cr & v = 60km/h = {{60.1000} over {3600}} = {{50} over 3}m/s cr} )
(s = 1 km = 1000 m)
Áp dụng công thức liên hệ, ta có:
({v^2} – v_0^2 = 2as )
(Rightarrow a = displaystyle{{{v^2} – v_0^2} over {2s}} = {{{{left(displaystyle {{{50} over 3}} right)}^2} – {{left( displaystyle{{{100} over 9}} right)}^2}} over {2.1000}}\ = 0,077left( {m/{s^2}} right))
14. Giải bài 14 trang 22 Vật Lý 10
Một đoàn tàu đang chạy với tốc độ 40 km/h thì hãm phanh, chuyển động thẳng chậm dần đều để vào ga. Sau hai phút thì tàu dừng lại ở sân ga.
a) Tính gia tốc của đoàn tàu
b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong thời gian hãm.
Chọn gốc tọa độ, gốc thời gian lúc tàu bắt đầu hãm phanh, chiều dương là chiều chuyển động của đoàn tàu.
Bài giải:
Đổi đơn vị: ({v_0} = 40km/h = displaystyle{{40.1000} over {3600}} = displaystyle{{100} over 9}m/s;)
Vận tốc lúc sau: (v = 0) (Vì sau 2 phút tàu dừng lại nên vận tốc lúc sau của tàu bằng 0)
Thời gian từ lúc hãm phanh đến khi dừng lại: (t=2text{ phút}=120;s)
a) Gia tốc của đoàn tàu:
(a = displaystyle{{v – {v_0}} over t} = {{0 – displaystyle{{100} over 9}} over {120}} \= – 0,0925left( {m/{s^2}} right))
b) Quãng đường tàu đi được trong thời gian hãm:
(s = displaystyle{v_0}t + {{a{t^2}} over 2} )
(= displaystyle{{100} over 9}.120 + {{left( { – 0,0925} right){{.120}^2}} over 2} \= 667,3m)
6. Giải bài 15 trang 22 Vật Lý 10
Một xe máy đang đi với tốc độ 36 km/h bỗng người lái xe thấy có một cái hố trước mặt, cách cái xe 20 m. Người ấy phanh gấp và xe đến sát miệng hố thì dừng lại.
a) Tính gia tốc của xe.
b) Tính thời gian hãm phanh.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe.
Bài giải:
Ta có:
– Vận tốc ban đầu của xe: (v_o=36 km/h=10m/s)
– Vận tốc lúc sau của xe: (v = 0)
– Quãng đường mà xe đi được từ khi phanh đến khi dừng lại: (s = 20m)
a) Áp dụng công thức: ({v^2} – v_0^2 = 2as )
(Rightarrow a = displaystyle{{{v^2} – v_0^2} over {2s}} = {{{0^2} – {{10}^2}} over {2.20}} = – 2,5left( {m/{s^2}} right))
(Ở đây ta không áp dụng trực tiếp công thức tính gia tốc vì chưa biết thời gian từ lúc hãm đến lúc xe dừng lại hẳn)
b) Áp dụng công thức:
(v = {v_0} + at Rightarrow t = displaystyle{rm{ }}{{v – {v_0}} over a} = {{0 – 10} over { – 2,5}} = 4s)
“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com”