Vật lý 10 bài 2: Chuyển động thẳng đều: Phương trình, Đồ thị tọa độ thời gian

ĐH KD & CN Hà Nội 18/02/2023

0 3 9 minutes read

Bạn đang xem: Vật lý 10 bài 2: Chuyển động thẳng đều: Phương trình, Đồ thị tọa độ thời gian tại TRƯỜNG ĐH KD & CN Hà Nội

Vật lý 10 bài 2: Chuyển động thẳng đều: Phương trình, Đồ thị tọa độ thời gian. Dùng tăm tạo một giọt nước rất nhỏ trên miệng lọ đựng dầu ăn có chia vạch. Giọt nước sẽ di chuyển thẳng xuống dưới.

Vậy chuyển động thẳng đều là gì? Làm cách nào để kiểm tra xem chuyển động của một giọt nước có phải là chuyển động thẳng đều hay không? Phương trình của chuyển động thẳng đều là gì? Đồ thị tọa độ – thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều được viết như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Chuyển động thẳng đều

• Biểu diễn chuyển động của một hạt trên phương Ox. hệ thống trục

• Chúng ta có: $small v_{tb}=frac{s}{t}$ trong đó: s = x₂ – x_{Đầu tiên}; t = t₂ – t_{Đầu tiên}

1. Tốc độ trung bình

• Ở lớp 8 ta đã biết vận tốc trung bình được tính theo công thức: $small v_{tb}=frac{s}{t}$

– Trong đó:

v_{bệnh lao}: là tốc độ trung bình

s: là quãng đường đến trường

t: là thời gian chuyển động

• Nghĩa: Vận tốc trung bình cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động.

2. Chuyển động thẳng đều

– Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo thẳng và có tốc độ trung bình trên mọi quãng đường là như nhau.

3. Quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều

• Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng đều (suy ra từ công thức tính tốc độ trung bình): s = v_{bệnh lao}.t = vt

⇒ Quãng đường s đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

II. Phương trình chuyển động và đồ thị tọa độ – Thời gian chuyển động thẳng đều

1. Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều– Xét một chất điểm có điểm M xuất phát từ điểm A (OA = x₀) trên đường thẳng Ox, chuyển động thẳng đều theo hướng Ox với vận tốc v. Chọn thời điểm vật bắt đầu chuyển động. Toạ độ của hạt sau thời gian chuyển động t sẽ là:

x = x₀ + S = x₀ + vt

⇒ Phương trình trên là phương trình chuyển động thẳng đều của hạt M.

2. Đồ thị tọa độ – Thời gian của chuyển động thẳng đều

• Đồ thị tọa độ thời gian (x – t) là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ x vào thời gian t.

* Ví dụ: Một người đi xe đạp xuất phát từ điểm A cách gốc O 5km chuyển động thẳng đều theo hướng Ox với vận tốc 10km/h.

– Phương trình chuyển động của xe đạp là: x = 5 + 10t.

a) Lập bảng (x, t)

– Dựa vào phương trình chuyển động của xe đạp ta có bảng (x,t) sau:

thứ tự)	0	Đầu tiên	2	3	4	5	6
x(km)	5	15	25	35	45	55	65

b) Đồ thị tọa độ-thời gian

• Đồ thị tọa độ thời gian biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ của vật chuyển động vào thời gian.

III. Bài tập về chuyển động thẳng đều

* Bài 1 trang 15 SGK Vật lý 10: Chuyển động thẳng đều là gì?

° Giải pháp:

– Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo thẳng đều và có tốc độ trung bình trên mọi quãng đường bằng nhau.

* Bài 2 trang 15 SGK Vật lý 10: Nêu các điểm đặt của chuyển động thẳng đều.

° Giải pháp:

– Chuyển động thẳng biến đổi đều: Có quỹ đạo là một đường thẳng và tốc độ trung bình trên mọi đoạn đường đều như nhau.

* Bài 3 trang 15 SGK Vật lý 10: Tốc độ trung bình là bao nhiêu?

° Giải pháp:

Vận tốc trung bình là đại lượng đo tỉ số giữa quãng đường vật đi được và thời gian vật chuyển động. Vận tốc trung bình cho biết mức độ nhanh chậm của chuyển động và được tính theo công thức :v_{bệnh lao} = s/t.

* Bài 4 trang 15 SGK Vật lý 10: Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều.

° Giải pháp:

– Công thức tính quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều: S = v_{bệnh lao}.t = vt

– Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều: x = x_o + vt (với x_o: tọa độ gốc)

* Bài 5 trang 15 SGK Vật lý 10: Chỉ ra cách vẽ tọa độ-thời gian của một chuyển động thẳng đều.

° Giải pháp:

– Từ phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều của vật có dạng: x = x_o + vt (với ẩn t) nên cách vẽ đồ thị tương tự như đồ thị hàm số bậc nhất y = ax + b.

Bước 1: Viết phương trình chuyển động của vật. Ví dụ: x = 2 + 5t [x (km); t(h)]

– Bước 2: Lập bảng (x, t). Như ví dụ trên ta có

thứ tự)	0	Đầu tiên	2	3	4	5
x (km)	2	7	thứ mười hai	17	22	27

– Bước 3: Vẽ biểu đồ

* Bài 6 trang 15 SGK Vật lý 10: Trong chuyển động thẳng đều:

A. quãng đường s đi được tỉ lệ thuận với vận tốc v.

B. toạ độ x tỉ lệ với vận tốc v.

C. toạ độ x tỉ lệ với thời gian chuyển động t.

D. quãng đường S đi được tỉ lệ với thời gian chuyển động t.

Chọn câu trả lời đúng.

° Giải pháp:

¤ Đáp án đúng: D. quãng đường S đi được tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

– Trong chuyển động thẳng đều, vận tốc không đổi trong suốt quá trình nên quãng đường đi được S tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

* Bài 7 trang 15 SGK Vật Lý 10: Chỉ ra câu sai. Chuyển động thẳng đều có các đặc điểm sau:

A. Quỹ đạo là một đường thẳng;

B. Vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kỳ;

C. Tốc độ trung bình trên mọi quãng đường là như nhau;

D. Vận tốc không đổi từ lúc bắt đầu đến lúc dừng lại.

° Giải pháp:

¤ Chọn câu trả lời: D. Vận tốc không đổi từ đầu đến cuối.

– Khi bắt đầu thì tốc độ tăng và khi dừng thì tốc độ giảm nên phải thay đổi tốc độ.

* Bài 8 trang 15 SGK Vật Lý 10: Đồ thị tọa độ – thời gian trong chuyển động thẳng của ô tô có dạng như hình vẽ bên. Hỏi ô tô chuyển động thẳng đều trong thời gian nào?

A. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t_{Đầu tiên}.

B. Chỉ trong khoảng thời gian từ t_{Đầu tiên} đến t₂.

C. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₂.

D. Lúc nào ô tô chuyển động thẳng đều.

° Giải pháp:

¤ Chọn câu trả lời: A. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t_{Đầu tiên}.

– Đồ thị tọa độ thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều là một đoạn thẳng. Đồ thị của tiếp tuyến từ t_{Đầu tiên} đến t₂ chứng tỏ tọa độ x không đổi tức là vật đứng yên. Cũng nằm trong khoảng từ 0 đến t_{Đầu tiên} Ta thấy quãng đường và thời gian tỉ lệ thuận với nhau nên trong thời gian này ô tô chuyển động thẳng đều.

* Bài 9 trang 15 SGK Vật Lý 10: Hai ô tô xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 10 km trên một đường thẳng qua A và B chuyển động cùng chiều từ A đến B. Vận tốc ô tô xuất phát từ A là 60 km/h, bằng xe xuất phát từ B với vận tốc 40 km/h.

a) Lấy gốc tọa độ tại A, gốc thời gian là điểm xuất phát, viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của hai ô tô.

b) Vẽ đồ thị tọa độ – thời gian của hai ô tô trên cùng một hệ trục (x,t).

c) Dựa vào đồ thị toạ độ xác định vị trí và thời điểm ô tô A đuổi kịp ô tô B.

° Giải pháp:

a) Công thức tính quãng đường hai xe đi được là:

S_MỘT = RÚT_MỘT.t = 60t và_{DI DỜI} = RÚT_{DI DỜI}.t = 40t.

Phương trình chuyển động của hai xe:

x_MỘT = 0 + 60t và x_{DI DỜI} = 10 + 40 tấn

– Với S và x tính bằng km; t tính bằng giờ.

b) Vẽ đồ thị

thứ tự)	0	0,5	Đầu tiên	2	3	…
x_MỘT (km)	0	30	60	120	180	…
x_{DI DỜI} (km)	mười	30	50	90	130	…

c) Khi 2 xe gặp nhau thì tọa độ của chúng bằng nhau:

x_MỘT = x_{DI DỜI}⇔ 60 tấn = 10 + 40 tấn

⇒ 20t = 10t = 0,5h

x_MỘT = 60.0,5 = 30 km.

– Vậy điểm gặp nhau cách gốc A 30 km.

– Trên đồ thị các điểm mà chúng cắt nhau có tọa độ (t, x ) lần lượt là (0,5, 30).

* Bài 10 trang 15 SGK Vật lý 10: Một ô tô tải xuất phát từ thành phố H chuyển động thẳng về thành phố P với vận tốc 60 km/h. Khi đến thành phố D cách H 60 km thì ô tô dừng lại 1 giờ. Sau đó ô tô tiếp tục chuyển động thẳng đều về phía P với vận tốc 40 km/h. Con đường HP được coi là thẳng và dài 100 km.

a) Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của ô tô trên hai quãng đường H – D và D – P. Gốc tọa độ lấy tại H. Gốc thời gian là lúc ô tô xuất phát từ H.

b) Vẽ đồ thị tọa độ – thời gian của xe trên cả đoạn đường H – P .

c) Dựa vào đồ thị xác định thời điểm ô tô đến P .

d) Kiểm tra kết quả câu c) bằng phép tính.

° Giải pháp:

a) Theo đề bài: gốc tọa độ lấy tại H, gốc thời gian là lúc ô tô xuất phát từ H.

• Công thức tính quãng đường ô tô đi:

– Trên quãng đường H – D:_{Đầu tiên} = 60t (km, h) với s_{Đầu tiên} ≤ 60 km tương ứng với t ≤ 1 h.

– Sau khi đến D thì xe dừng 1h nên thời gian xe xuất phát từ D đi về P sẽ trễ 2h (1h từ H – D và dừng ở D 1h) so với thời điểm đã chọn . khi bắt đầu từ H.

Vậy ta có: SẼ₂ = 40.(t – 2)(km, h) với điều kiện t ≥ 2.

– Phương trình chuyển động của ô tô trên đoạn HD: x_{Đầu tiên} = 60t với x ≤ 60 km.

Trên đoạn DP : x₂ = 60 + 40(t – 2) với x₂ ≥ 60 km, t ≥ 2h.

b) Đồ thị

c) Trên đồ thị xác định được thời gian ô tô đến P là 3h .

d) Kiểm tra bằng tính toán:

– Thời điểm xe đến P: $small t=t_{HD}+t_{nghi}+t_{DP}=frac{60}{60}+1+frac{40}{40}=3(h)$

– Vậy ô tô đi từ H đến P mất 3h.

Như vậy với bài về chuyển động thẳng biến đổi đều các em cần nhớ và viết được phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều để từ đó vẽ được đồ thị tọa độ – thời gian (x,t) của chuyển động.

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