Bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều và Cách giải – Vật lý 10 chuyên đề

ĐH KD & CN Hà Nội 18/02/2023

0 2 2 minutes read

Bạn đang xem: Bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều và Cách giải – Vật lý 10 chuyên đề tại TRƯỜNG ĐH KD & CN Hà Nội

Bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều và lời giải. Nếu như ở bài trước các em đã nắm rõ về chuyển động thẳng biến đổi đều thì nội dung và các bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều sẽ không gây khó khăn cho các em.

Vậy có những dạng bài tập nào về chuyển động thẳng biến đổi đều? cách giải các bài toán về chuyển động thẳng biến đổi đều? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này.

* Một số công thức áp dụng để giải các dạng bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều:

Công thức tính gia tốc: $a=frac{Delta v}{Delta t}=frac{v-v_0}{t-t_0}$

– Công thức tính vận tốc:

Công thức tính quãng đường đi được: $s=v_0t+frac{1}{2}at^2$

– Công thức liên quan đến vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được (công thức không phụ thuộc thời gian): $v^2-v_{0}^{2}=2as$

* Trong đó:

• Nếu chuyển động nhanh dần đều thì gia tốc: a > 0

• Nếu chuyển động chậm dần đều thì gia tốc: a<0

* Các dạng bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều:

° Dạng 1: Xác định vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều

* Ví dụ 1: Một ô tô đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 40 km/h thì đột ngột tăng tốc lên với vận tốc không đổi. Tính gia tốc của ô tô, biết rằng sau khi đi được quãng đường 1 km ô tô đạt vận tốc 60 km/h.

Xem giải pháp

• Đề tài: Một ô tô đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 40 km/h thì đột ngột tăng tốc lên với vận tốc không đổi. Tính gia tốc của ô tô, biết rằng sau khi đi được quãng đường 1 km ô tô đạt vận tốc 60 km/h.

° Giải pháp:

a) Ta có:

v_o = 40 (km/h) = 40000(m)/3600(s) = 100/9 (m/s);

s = 1 (km) = 1000 (m);

v = 60 (km/h) = 60000(m)/3600(s) = 50/3 (m/s)

– Áp dụng công thức liên quan đến gia tốc, vận tốc và quãng đường.

$small v^{2}-v_{0}^{2}=2asRightarrow a=frac{v^{2}-v_{0}^{2}}{2s}$ $small =frac{left ( frac{50}{3} ight )^{2}-left ( frac{100}{9} ight )^{2}}{2.1000}=0,077(m/s^{2})$

* Ví dụ 2: Một đoàn tàu đang chuyển động với vận tốc v₀ = 72 km/h thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều, sau 10s vật đạt vận tốc v_{Đầu tiên} = 54 km/h

a) Sau bao lâu kể từ khi hãm phanh, tàu đạt vận tốc v = 36 km/h và sau bao lâu thì tàu dừng hẳn?

b) Tính quãng đường đoàn tàu đi được cho đến khi dừng lại.

Xem giải pháp

• Đề tài: Một đoàn tàu đang chuyển động với vận tốc v₀ = 72 km/h thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều, sau 10s vật đạt vận tốc v_{Đầu tiên} = 54 km/h

a) Sau bao lâu kể từ khi hãm phanh, tàu đạt vận tốc v = 36 km/h và sau bao lâu thì tàu dừng hẳn?

b) Tính quãng đường đoàn tàu đi được cho đến khi dừng hẳn.

– Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động của đoàn tàu, gốc thời gian là lúc đoàn tàu bắt đầu hãm phanh.

¤ Giải thích:

a) Ta có: 72 km/h = 20 m/s; 54 km/h = 15 m/s

Gia tốc của đoàn tàu là: $a=frac{Delta v}{Delta t}=frac{v_1-v_0}{Delta t}=frac{15-20}{10}=-0,5(m/s^2)$

– Vật đạt vận tốc v = 36km/h = 10m/s sau thời gian là:

Chúng ta có:

– Khi đoàn tàu dừng hẳn, vật có vận tốc v’=0.

→ Sau khoảng thời gian 20s, vận tốc của đoàn tàu từ 72(km/h) giảm xuống còn 36(km/h), và sau 40s thì đoàn tàu dừng lại.

b) Áp dụng công thức liên hệ vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được, ta có:

$v'^2-v_{0}^{2}=2asLeftrightarrow 0^2-20^2=2.(-0,5).s$

→ Vậy đoàn tàu đi được quãng đường 400(m) rồi dừng lại.

° Dạng 2: Viết phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều

• Bước 1: Chọn hệ quy chiếu

– Trục tọa độ Ox trùng với quỹ đạo chuyển động

– Điểm gốc (thường gắn với vị trí ban đầu của đối tượng)

– Gốc thời gian (thường là lúc vật bắt đầu chuyển động)

– Chiều dương (thường được chọn là chiều chuyển động của vật được chọn làm mốc)

• Bước 2: Từ hệ quy chiếu đã chọn, xác định các thừa số x₀; v₀; t₀ của sự vật

> Lưu ý: v₀ cần xác định dấu theo chiều chuyển động

• Bước 3: Viết phương trình chuyển động

– Phương trình chuyển động thẳng đều có dạng:

$x=x_0+v_0t+frac{1}{2}at^2$

> Lưu ý:

– Trường hợp này cần xét dấu của chuyển động nên ta có:

khi một vật chuyển động với vận tốc không đổi

khi vật chuyển động chậm dần đều

* Bài toán tìm vị trí, thời điểm hai vật gặp nhau:

Viết phương trình chuyển động của mỗi vật

Khi hai vật gặp nhau x_1=x_2

* Ví dụ: Lúc 8 giờ hai vật chuyển động ngược chiều nhau trên quãng đường AB dài 560 m. Tại A một vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc 0,2 m/s2. Tại B hai vật chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 0,4 m/s2. Biết rằng tại A vật một có vận tốc ban đầu là 10 m/s, tại B vật hai bắt đầu chuyển động từ vị trí đứng yên.

a) Viết phương trình chuyển động của hai vật

b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.

Xem giải pháp

• Đề tài: Lúc 8 giờ hai vật chuyển động ngược chiều nhau trên quãng đường AB dài 560 m. Tại A một vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc 0,2 m/s2. Tại B hai vật chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 0,4 m/s2. Biết rằng tại A vật một có vận tốc ban đầu là 10 m/s, tại B vật hai bắt đầu chuyển động từ vị trí đứng yên.

a) Viết phương trình chuyển động của hai vật

b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.

¤ Giải thích:

Chọn gốc tọa độ tại A, gốc thời gian lúc 8h, chiều dương là chiều từ A đến B.

a) Phương trình chuyển động của hai vật là:

• Đối tượng 1: $x_1=x_{01}+v_{01}t+frac{1}{2}a_1t^2=0+10t-0,1t^2$ (Đầu tiên)

(vật chuyển động chậm dần đều nên a, v trái dấu; v > 0 ⇒ a < 0)

• Đối tượng 2: $x_1=x_{02}+v_{02}t+frac{1}{2}a_2t^2=560-0,2t^2$ (2)

(vật 2 chuyển động càng lúc càng nhanh nên a và v cùng dấu; ngược chiều dương nên v < 0 ⇒ a<0)

b) Khi hai xe gặp nhau ta có:

$Leftrightarrow left [begin{matrix} t_1=40 t_2=-140 end{matrix} right.$

Với t = 40 (nhận); t = -140 (loại).

– Thay t = 40(s) vào phương trình (1) ta được:

→ Vậy 2 xe gặp nhau sau thời gian 40(s) tại vị trí cách gốc A 240m.

° Dạng 3: Tính quãng đường vật đi được trong giây thứ n và trong n giây cuối cùng

1. Quãng đường đi được trong giây thứ n

Tính quãng đường vật đi được trong n giây: $s_1=v_0.n+frac{1}{2}a.n^2$

+ Tính quãng đường vật đi được trong (n-1) giây: $s_2=v_0.(n-1)+frac{1}{2}a.(n-1)^2$

+ Quãng đường đi được trong giây thứ n:

2. Quãng đường đi được trong n giây qua

Tính quãng đường vật đi được trong t giây: $s_1=v_0t+frac{1}{2}at^2$

+ Tính quãng đường vật đi được trong (t – n) giây: $s_2=v_0(t-n)+frac{1}{2}a(t-n)^2$

+ Quãng đường đi được trong n giây cuối cùng:

* Ví dụ 1 (Bài 14 trang 22 SGK Vật Lý 10: Một đoàn tàu đang chạy với vận tốc 40 km/h thì hãm phanh và chuyển động chậm dần để vào ga. Sau 2 phút, tàu dừng lại ở sân ga.

a) Tính gia tốc của đoàn tàu.

b) Tính quãng đường tàu đi được khi hãm phanh.

Xem giải pháp

• Đề tài: Một đoàn tàu đang chạy với vận tốc 40 km/h thì hãm phanh và chuyển động chậm dần để vào ga. Sau 2 phút, tàu dừng lại ở sân ga.

a) Tính gia tốc của đoàn tàu.

b) Tính quãng đường tàu đi được khi hãm phanh.

° Giải pháp:

◊ Chúng tôi có (tùy thuộc vào):

– Ban đầu :v₀ = 40 (km/h) = 100/9 (m/s).

– Sau 2 phút tức là t = 2 phút = 120 s thì tàu dừng lại nên: v = 0

a) Gia tốc của đoàn tàu là:

$small a=frac{v-v_{0}}{Delta t}=frac{0-frac{100}{9}}{120}=-0,09259(m/s^{2})$

b) Quãng đường tàu đi được khi hãm phanh là:

$small s=v_{0}t+frac{1}{2}at^{2}$ $small =frac{100}{9}.120+frac{1}{2}(-0,09259).120^{2}=666,7(m)$

→ Quãng đường vật đi được khi hãm phanh là 666,7(m).

* Ví dụ 2 (Bài 15 trang 22 SGK Vật Lý 10): Một xe máy đang đi với tốc độ 36 km/h thì bất ngờ người lái xe nhìn thấy một cái hố trước mặt, cách xe 20 m. Anh phanh gấp và chiếc xe đến gần miệng hố rồi dừng lại.

a) Tính gia tốc của ô tô.

b) Tính thời gian hãm phanh.

Xem giải pháp

• Đề tài: Một xe máy đang đi với tốc độ 36 km/h thì bất ngờ người lái xe nhìn thấy một cái hố trước mặt, cách xe 20 m. Anh phanh gấp và chiếc xe đến gần miệng hố rồi dừng lại.

a) Tính gia tốc của ô tô.

b) Tính thời gian hãm phanh.

° Giải pháp:

◊ Chúng tôi có (vấn đề đối với):

– Ban đầu :v₀ = 36 (km/h) = 10 (m/s).

– Sau đó ô tô hãm phanh, sau quãng đường S = 20 m ô tô dừng lại: v = 0

a) Gia tốc của ô tô là:

$small v^{2}-v_{0}^{2}=2asRightarrow a=frac{ v^{2}-v_{0}^{2}}{2s}$ $small =frac{0-10^{2}}{2.20}=-2,5(m/s^{2})$

b) Thời gian hãm phanh là:

$small t=frac{v-v_{0}}{a}=frac{0-10}{(-2,5)}=4(s)$

→ Thời gian phanh là 4(s)

* Ví dụ 3: Một ô tô đang chuyển động thẳng đều với gia tốc v₀ = 10,8km/giờ. Trong giây thứ 6 ô tô đi được quãng đường 14m.

a) Tính gia tốc của ô tô

b) Tính quãng đường ô tô đi được trong 10s đầu tiên.

Xem giải pháp

• Đề tài: Một ô tô đang chuyển động thẳng đều với gia tốc v₀ = 10,8km/giờ. Trong giây thứ 6 ô tô đi được quãng đường 14m.

a) Tính gia tốc của ô tô

b) Tính quãng đường ô tô đi được trong 10s đầu tiên.

¤ Giải thích:

a) Ta có: 10,8 km/h = 3 m/s

Quãng đường vật đi được trong 6s là:

$s_{(6)}=v_0.6+frac{1}{2}a.6^2=3.6+frac{1}{2}.a.36$ =18+18a

Quãng đường vật đi được trong 5s đầu tiên là:

$s_{(5)}=v_0.5+frac{1}{2}a.5^2=3.6+frac{1}{2}.a.25$

Quãng đường vật đi được trong giây thứ sáu là:

$s=s_{(6)}-s_{(5)}=(18+18a)-(15+12,5a)$

⇒ Gia tốc của vật ở giây thứ 6 là: $a=frac{14-3}{5,5}=2(m/s)$

b) Quãng đường vật đi được trong 10s đầu tiên là:

$s=v_0t+frac{1}{2}at^2=3.10+frac{1}{2}.2.10^2=130(m)$

→ Trong 10s đầu tiên vật đi được quãng đường 130(m).

Như các em đã thấy, nếu đã hiểu và vận dụng tốt để giải các bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều thì việc giải các bài tập về nội dung chuyển động thẳng biến đổi đều không khó phải không nào? không tí nào.

Hi vọng với phần Rèn luyện kỹ năng giải bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều trên đây đã giúp các em nắm rõ hơn nội dung lý thuyết, lấy đó làm cơ sở để tiếp thu tốt những bài học tiếp theo. Tốt.

Đăng bởi: ĐH KD & CN Hà Nội

Bản quyền bài viết thuộc về trường ĐH KD & CN Hà Nội. Mọi sao chép đều là gian lận! Nguồn chia sẻ: ĐH KD & CN Hà Nội (hubm.edu.vn) TagsVật Lý 10