Giải Vật Lí 10 Bài 3: Chuyển động Thẳng Biến đổi đều

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Những khái niệm cơ bản

Vecto vận tốc tức thời: là đại lượng đặc trưng cho chuyển động về sự nhanh, chậm và về phương, chiều.

Đặc điểm:

• Gốc: tại vật chuyển động;
• Hướng: là hướng của chuyển động
• Độ dài: tỉ lệ với độ lớn của vận tốc tức thời theo một tỉ lệ xích nào đó.

Độ lớn của vận tốc tức thời: $v = \frac{\triangle s}{\triangle t}$.

Chuyển động thẳng biết đổi đều: là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và độ lớn của vận tốc tức thời hoặc tăng đều, hoặc giảm đều theo thời gian (biến đổi đều theo thời gian).

Phân loại: dựa vào biến thiên vận tốc, ta phân thành hai loại:

1. Chuyển động thẳng nhanh dần đều: Có độ lớn của vận tốc tức thời tăng dần đều theo thời gian.
2. Chuyển động thẳng chậm dần đều: Có độ lớn của vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian.

II. Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều

Gia tốc của chuyển động là đại lượng xác định bằng thương số giữa độ biến thiên vận tốc $\triangle v$ và khoảng thời gian biến thiên $\triangle t$.

$a = \frac{\triangle v}{\triangle t}$ (m/s2).

Ý nghĩa: cho biết vận tốc biến thiên nhanh hay chậm theo thời gian.

Trong chuyển động thẳng biến đổi đều thì gia tốc luôn luôn không đổi.

Vecto gia tốc:

• Gốc: Có gốc tại vật chuyển động;
• Phương, chiều:
• Chuyển động thẳng nhanh dần đều: có phương, chiều trùng với phương, chiều của vecto vận tốc.
• Chuyển động thẳng chậm dần đều: có phương, chiều ngược với phương, chiều của vecto vận tốc.
• Độ dài: tỉ lệ với độ lớn của gia tốc theo một tỉ lệ xích nào đó.

Công thức tính vận tốc: v = v0 + a.t (m/s).

Công thức tính quãng đường đi được: S = v0.t + $\frac{1}{2}$.a.t2 (m).

Phương trình chuyển động: x = x0 + S = x0 + v0.t + $\frac{1}{2}$.a.t2 (m).

Đồ thị x – t: có dạng một đoạn thẳng.

Mối liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều: v2 – v02 = 2.a.S

Chú ý:

• Chuyển động thẳng nhanh dần đều thì a.v > 0
• Chuyển động thẳng chậm dần đều thì a.v < 0.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Viết công thức tính vận tốc tức thời...

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.

Bài giải:

Độ lớn của vận tốc tức thời: $v = \frac{\triangle s}{\triangle t}$.

Trong đó, $\triangle t$ rất nhỏ.

Giải câu 2: Vecto vận tốc tức thời tại một điểm...

Vecto vận tốc tức thời tại một điểm của một chuyển động thẳng được xác định như thế nào?

Bài giải:

Vecto vận tốc tức thời: là đại lượng đặc trưng cho chuyển động về sự nhanh, chậm và về phương, chiều.

Đặc điểm:

Gốc: tại vật chuyển động;

Hướng: là hướng của chuyển động

Độ dài: tỉ lệ với độ lớn của vận tốc tức thời theo một tỉ lệ xích nào đó.

Độ lớn của vận tốc tức thời: $v = \frac{\triangle s}{\triangle t}$.

Giải câu 3: Chuyển độn thẳng nhanh dần đều...

Chuyển độn thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều là gì?

Bài giải:

Chuyển động thẳng nhanh dần đều: Có độ lớn của vận tốc tức thời tăng dần đều theo thời gian.

Chuyển động thẳng chậm dần đều: Có độ lớn của vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian.

Giải câu 4: Viết công thức tính vận tốc của chuyển...

Viết công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia công thức đó.

Bài giải:

Công thức tính vận tốc: v = v0 + a.t (m/s).

Chuyển động thẳng nhanh dần đều thì a.v > 0

Chuyển động thẳng chậm dần đều thì a.v < 0.

Giải câu 5: Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh...

Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều có đặc điểm gì? Gia tốc được đo bằng đơn vị nào? Chiều của vecto gia tốc của các chuyển động này có đặc điểm gì?

Bài giải:

Trong chuyển động thẳng biến đổi đều thì gia tốc luôn luôn không đổi.

Đơn vị đo: (m/s2).

Chuyển động thẳng nhanh dần đều: vecto gia tốc có phương, chiều trùng với phương, chiều của vecto vận tốc.

Chuyển động thẳng chậm dần đều: vecto gia tốc có phương, chiều ngược với phương, chiều của vecto vận tốc.

Giải câu 6: Viết công thức tính quãng đường đi...

Viết công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng 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 tham số dạng gì.

Bài giải:

Công thức tính quãng đường đi được: S = v0.t + $\frac{1}{2}$.a.t2 (m).

Chuyển động thẳng nhanh dần đều thì a.v > 0

Chuyển động thẳng chậm dần đều thì a.v < 0.

Quãng đường đi được trong chuyển động này phụ thuộc vào thời gian theo hàm số bậc 2.

Giải câu 7: Viết phương trình chuyển động...

Viết phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều.

Bài giải:

Phương trình chuyển động: x = x0 + S = x0 + v0.t + $\frac{1}{2}$.a.t2 (m).

Giải câu 8: Thiết lập công thức tính gia tốc...

Thiết lập công thức tính gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo vận tốc và quãng đường đi được.

Bài giải:

Từ mối lên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều:

v2 – v02 = 2.a.S

Ta có: gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều là: $a = \frac{v^{2} - v^{2}_{0}}{2.S}$ (m/s2).

Giải câu 9: Câu nào đúng?...

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 đều theo thời gian.

D. Gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều có phương, chiều và độ lớn không đổi.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải câu 10: Trong công thức tính vận tốc...

Trong công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều v = v0 + a.t 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.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Giải câu 11: Công thức nào dưới đây là công thức...

Công thức nào dưới đây là công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được của chuyển động thẳng nhanh dần đều?

A. $v + v_{0} = \sqrt{2.a.S}$

B. v2 + v02 = 2.a.S

C. $v - v_{0} = \sqrt{2.a.S}$

D. v2 – v02 = 2.a.S

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải câu 12: Một đoàn tàu rời ga chuyển động...

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.

Bài giải:

a. Gia tốc của đoàn tàu là: v = v0 + a.t $\Rightarrow $ $a = \frac{v - v_{0}}{t} = \frac{40 - 0}{\frac{1}{60}} = 2400$ (km/h2) = $\frac{5}{27}$ (m/s2).

b. Quãng đường mà tàu đi được là:

S = v0.t + $\frac{1}{2}$.a.t2 = 0.60 + $\frac{1}{2}$.$\frac{5}{27}$.602 = $\frac{1000}{3}$ (m).

c. Thời gian để tàu đạt tốc độ 60 km/h là: (kể từ thời điểm ban đầu)

v = v0 + a.t $\Rightarrow $ $t = \frac{v - v_{0}}{a} = \frac{60 - 0}{2400} = 0,025$ (h) = 1 phút 30 giây.

Thời gian đển tàu đạt tốc độ 60 km/h từ tốc độ 40 km/h là 30 s.

Giải câu 13: Một ô tô đang chạy thẳng đều với...

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 1 km thì ô tô đạt tốc độ 60 km/h.

Bài giải:

Gia tốc của xe là: v2 – v02 = 2.a.S $\Rightarrow $ $a = \frac{v^{2} - v_{0}^{2}}{2.S} = \frac{60^{2} – 40^{2}}{2.1} = 1000$ (km/h2) = $\frac{25}{324}$ (m/s2).

Giải câu 14: Một đoàn tàu đang chạy với tốc độ...

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.

Bài giải:

a. Gia tốc của đoàn tàu là: v = v0 + a.t $\Rightarrow $ $a = \frac{v - v_{0}}{t} = \frac{0 - 40}{\frac{2}{60}} = -1200$ (km/h2) = $- \frac{5}{54}$ (m/s2)

b. Quãng đường đi được trong thời gian tàu hãm phanh là: $S = \frac{v^{2} - v^{2}_{0}}{2.a} = \frac{0^{2} - 40^{2}}{2.(-1200)} = \frac{2}{3}$ (km).

Giải câu 15: Một xe máy đang đi với tốc độ...

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.

Bài giải:

Đổi 36 km/h = 10 m/s.

a. Gia tốc của xe là: $a = \frac{v^{2} - v^{2}_{0}}{2.S} = \frac{0^{2} - 36^{2}}{2.20} = -2,5$ (m/s2).

b. Thời gian hãm phanh là:

v = v0 + a.t $\Rightarrow $ $t = \frac{v - v_{0}}{a} = \frac{0 - 10}{-2,5} = 4$ (s).