Giải Vật lí 10 kết nối: Bài 9 Chuyển động thẳng biến đổi đều

Hướng dẫn giải Vật lí 10 kết nối tri thức: Giải bài 9 Chuyển động thẳng biến đổi đều. Bài được giải chi tiết, rõ ràng, dễ hiểu. Bài giải giúp học sinh nắm vững kiến thức trong sách giáo khoa, rèn kĩ năng giải bài tập và có phương pháp học tập hiệu quả.

Nội dung chi tiết

MỞ ĐẦU

Hình trên mô tả sự thay đổi vị trí và vận tốc của ô tô, người sau những khoảng thời gian bằng nhau. Hai chuyển động này có gì giống nhau, khác nhau.

Giải chi tiết:

- Giống: đều là chuyển động thẳng và có gia tốc không thay đổi.

- Khác nhau:

+ Chuyển động của ô tô có vận tốc tăng dần đều sau những khoảng thời gian bằng nhau nên đây là chuyển động nhanh dần đều.

+ Chuyển động của người có vận tốc giảm dần đều nên đây là chuyển động chậm dần đều.

I. Gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều

Câu 1: Tính gia tốc của các chuyển động trong hình vẽ ở đầu bài.

Giải chi tiết:

a. Chuyển động của ô tô:

10 km/h= 2.78 m/s

20 km/h=5.56 m/s

30 km/h= 8.34 m/s

Gia tốc của ô tô trong:

Giây thứ nhất: (m/s²)
Giây thứ hai: (m/s²)
Giây thứ ba: (m/s²)

b. Chuyển động của vận động viên:

Gia tốc của vận động viên:

Giây thứ nhất: (m/s²)
Giây thứ hai: (m/s²)
Giây thứ ba: (m/s²)

Câu 2: Các chuyển động trong hình vẽ ở đầu bài có phải là chuyển động thẳng biến đổi đều hay không?

Giải chi tiết:

Các chuyển động trong câu 1 là chuyển động thẳng biến đổi đều

III. Đồ thị của vận tốc- thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều

Câu 1: Từ đồ thị trong hình 9.1

a. Hãy viết công thức liên hệ giữa a với v và t của từng chuyển động ứng với từng đồ thị

b. Chuyển động nào là chuyển động nhanh dần đều, chậm dần đều.

Giải chi tiết:

Công thức:

a. v = a.t → chuyển động đều

b. v = + a.t → chuyển động nhanh dần đều

c. v = - a.t → chuyển động chậm dần đều

Câu 2: Hình 9.2 là đồ thị vận tốc- thời gian trong chuyển động của một bạn đang đi siêu thị. Hãy dựa vào đồ thị để mô tả bằng lời chuyển động của bạn đó ( khi nào đi đều, đi nhanh lên, chậm lại, nghỉ )

Giải chi tiết:

Trong 6 giây đầu bạn này đi đều
Trong 2 giây tiếp theo, bạn đi chậm dần
Trong 1 giây tiếp , bạn lại đi đều.
Trong 1 giây tiếp nữa, bạn lại đi chậm dần.
Từ giây thứ 8 đến giây thứ 9, bạn đi đều
Từ giây thứ 9 đến giây thứ 10 thì bạn đi nhanh hơn

IV. Độ dịch chuyển của chuyển động thẳng biến đổi đều .

Tính độ dịch chuyển bằng đồ thị vận tốc.

Câu 1: Hãy tính độ dịch chuyển của chuyển động có đồ thị (v-t) ở hình 9.3. Biết mỗi cạnh của ô vuông nhỏ trên trục tung ứng với 2m/s, trên trục hoành là 1s.

Giải chi tiết:

Ta có:

v_C=(v_A+v_B)/2 = (10+12)/2 = 11.5

Tính độ dịch chuyển của chuyển động: 11.5 x 1= 11.5

Câu 2: Chứng tỏ rằng có thể xác định được giá trị của gia tốc dựa trên đồ thị (v-t)

Giải chi tiết:

Dựa vào công thức: v = + a.t => a = (v - )/t

2. Tính độ dịch chuyển bằng công thức

Câu 1: Biết độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng biến đổi đều có độ lớn bằng diện tích giới hạn đồ thị (v-t ) trong thời gian t của chuyển động. Hãy chứng minh rằng công thức tính độ lớn của độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng biến đổi đều là: d=t+a.t²

Giải chi tiết:

Ta có: v = .t + a.t (1)

Ngoài ra thì vận tốc trung bình khi xét vật chuyển động trong thời gian rất nhỏ và được coi là chuyển động thẳng đều.

Biết độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng biến đổi đều có độ lớn bằng diện tích giới hạn đồ thị (v – t) trong thời gian t của chuyển động.

Độ dịch chuyển = diện tích hình = vận tốc trung bình x thời gian

Nên: d = .t (2)

Thay (1) và (2) ta được: d = t +a.t²

Câu 2: Từ 2 công thức : d = t +a.t² và vt = .t + a.t chứng minh rằng: − = 2a.d

Giải chi tiết:

(1)

(2)

Từ (1) và (2) => − = 2a.d

MỞ RỘNG

Câu 1: Hãy dùng đồ thị hình 9.4 để:

a. Mô tả chuyển động

b. Tính độ dịch chuyển trong 4 giây đầu, 2 giây tiếp theo và 3 giây cuối

c. Tính gia tốc của chuyển động trong 4 giây đầu.

d. Tính gia tốc của chuyển động từ giây thứ 4 đến giây thứ 6.

Kiểm tra kết quả của câu b và c bằng cách dùng công thức.

Giải chi tiết:

a. Mô tả chuyển động:

Trong 6 giây đầu, vận tốc của chuyển động là giảm dần., chuyển động là chậm dần.

Từ giây thứ 6 đến giây thứ 9 thì vận tốc giữ nguyên, không đổi, chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Từ giây thứ 6 đến giây thứ 9 vật chuyển động thẳng đều.

b. Độ dịch chuyển trong:

4 giây đầu: d₁ = .8.4 = 16m
2 giây tiếp theo: d₂= .2.(-4) = -4m
3 giây cuối: d₃= 3.(-4) = -12m

c) Gia tốc của chuyển động trong 4 giây đầu:

(m/s²)

d) Gia tốc của chuyển động từ giây thứ 4 đến giây thứ 6

(m/s²)

Kiểm tra kết quả của câu b và c bằng cách dùng công thức:

b, Độ dịch chuyển trong:

4 giây đầu:

2 giây tiếp theo:

3 giây cuối:

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1: Đồ thị vận tốc - thời gian ở hình 9.5 mô tả chuyển động của một chú chó con trong một con ngõ thẳng và hẹp.

a. Hãy mô tả chuyển động của chú chó

b. Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của chú chó sau: 2s, 4s, 7s, 10s bằng đồ thị và bằng công thức.

Giải chi tiết:

a. Mô tả chuyển động của chú chó:

Từ giây thứ 0 đến giây thứ 2: chuyển động thẳng đều với vận tốc 1 m/s.
Từ giây thứ 2 đến giây thứ 4: chuyển động thẳng nhanh dần đều từ 1 m/s đến 3 m/s. Từ giây thứ 8 đến giây thứ 9: chuyển động thẳng nhanh dần đều theo chiều ngược lại (theo chiều âm).
Từ giây thứ 4 đến giây thứ 7: chuyển động chậm dần đều từ 3 m/s về 0 m/s. Từ giây thứ 9 đến giây thứ 10: chuyển động thẳng đều theo chiều âm.
Từ giây thứ 7 đến giây thứ 8: đứng yên.

b) Tính quãng đường và độ dịch chuyển bằng đồ thị

Thời gian

Sau 2 giây:

Sau 4 giây:

Sau 7 giây:

Sau 10 giây

Quãng

đường

s₁ = 1.2 = 2m

s₂=s₁ +

.(1 + 3).2 = 6m

s₃=s₂ +

.3.3 = 10,5m

s₄=s₃ +

.1.1 + 1.1 = 12m

Độ dịch chuyển

d₁ = 1.2 = 2m

d₂=d₁ +

.(1 + 3).2 = 6m

d₃=d₂+

.3.3 = 10,5m

d₄=d₃ +

.(-1).1 + (-1).1 = 9m

Tính quãng đường và độ dịch chuyển bằng công thức:

(1) Sau 2 giây:

Độ dịch chuyển: d₁=v₀.t₁ = 1.2 = 2m
Vật chuyển động thẳng không đổi chiều nên quãng đường bằng độ dịch chuyển: s₁=d₁ = 2m

(2) Sau 4 giây:

Gia tốc tính từ giây thứ 2 đến giây thứ 4:

Độ dịch chuyển:

Và quãng đường đi được chính bằng độ dịch chuyển do trong thời gian này vật chuyển động thẳng , cùng chiều.

(3) Sau 7s:

Gia tốc ( từ giây thứ 4 đến giây thứ 7 ):

Độ dịch chuyển

Trong khoảng thời gian này, quãng đường đi được chính bằng độ dịch chuyển do vật chuyển động thẳng, cùng chiều

(4) Sau 10s.

Từ giây thứ 7 đến 8 , vật đứng yên nên quãng đường = độ dịch chuyển = 0
Từ giây thứ 8 đến 9 , vật chuyển động theo chiều âm

Gia tốc trong khoảng thời gian này là:

Độ dịch chuyển:

Quãng đường đi được là 0,5m

Từ giây thứ 9 đến thứ 10, vật chuyển động thẳng đều nên gia tốc bằng 0

Độ dịch chuyển: d5=v₅.t₆= (-1).1= -1m
Quãng đường đi được là 1m

=> Như vậy:

Độ dịch chuyển sau 10 s là: d= d₃+d₄+d₅= 10,5-0,5-1 = 9m

Quãng đường đi được sau 10 s là: s = s₃+s₄+s₅ = 10,5+0,5+1= 12m

Câu 2: Một vận động viên đua xe đạp đường dài vượt qua vạch đích với tốc độ 10m/s. Sau đó vận động viên này đi chậm dần đều thêm 20m mới dừng lại. Coi chuyển động của vận động viên là thẳng.

a. Tính gia tốc của vận động viên trong đoạn đường sau khi qua vạch đích

b. Tính thời gian vận động viên cần để dừng lại kể từ khi cán đích

c. Tính vận tốc trung bình của người đó trên đoạn đường dừng xe

Giải chi tiết:

a. Ta sử dụng công thứ: − = 2a.d => a=

Khi qua vạch đích, vận động viên sẽ dừng lại vận tốc lúc này v =0.

Vậy gia tốc là: a = = - 2,5 (m/s²)

b, Kể từ khi cán đích thì vận động viên cần 1 khoảng thời gian để dừng lại là:

t = = 4s

c, Vận tốc trung bình của người đó trên quãng đường dừng xe là:

v_tb= = 5 m/s

EM CÓ THỂ

Từ đồ thị vận tốc – thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều mô tả được chuyển động này

Giải chi tiết:

Cho đồ thị sau ;

Mô tả chuyển động trong khoảng thời gian từ giây thứ 4 đến thứ 9:

Từ giây thứ 4 đến giây thứ 7: chuyển động chậm dần đều từ 3 m/s về 0 m/s.
Từ giây thứ 7 đến giây thứ 8: đứng yên.
Từ giây thứ 8 đến giây thứ 9: chuyển động thẳng nhanh dần đều theo chiều ngược lại (theo chiều âm).