Lý thuyết và Bài tập Chuyển động Cơ - Chuyển động thẳng đều Vật lí 10 có lời giải chi tiết

1.1. Chuyển động cơ học là gì?

Hướng dẫn

   Chuyển động cơ học của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác (coi là đứng yên) theo thời gian.

1.2. Thế nào là chất điểm? Trong chuyển động quanh Mặt Trời, Trái Đất có được coi là chất điểm không? Tại sao?

Hướng dẫn

     * Nếu vật chuyển động có kích thước rất nhỏ so với chiều dài của quãng đường di được hay rất nhỏ so với phạm vi chuyển động thì vật đó được coi là chất điểm. Khi chuyển động, chất điểm vạch một đường trong không gian gọi là quỹ đạo và vật được coi như một điểm nằm ở trọng tâm của nó trên quỹ đạo.

     * Có thể coi Trái Đất là chất điểm trong chuyển động quanh Mặt Trời.

     Ta biết rằng bán kính của Trái Đất là km, bán kính quỹ đạo của Trái Đất trong chuyển động quanh Mặt Trời là \({R_{Q}} = 150000000\) km.

     Rõ ràng là:  \(\frac{{{R_{T}}}}{{{R_{Q}}}} = \frac{{6400}}{{150000000}} = 4,{3.10^{ - 5}} <  < 1.\)

1.3. Nêu cách xách định vị trí của một chất điểm? Xét các trường hợp sau:

    a) Chất điểm chuyển động trên đường thẳng.

    b) Chất điểm chuyển động trên mặt thẳng.

    c) Chất điểm chuyển động trong không gian.

Hướng dẫn

    Để xác định vị trí của chất điểm, nguyên tắc chung là chọn một vật làm mốc và gắn trên vật mốc đó một hệ tọa độ (gọi là hệ quy chiếu).

    a) Trường hợp chất điểm chuyển động trên một đường thẳng:

   

- Chọn trục x'x trùng với đường thẳng quỹ đạo, gốc tọa độ O và chiều dương là tùy ý (để đơn giản, thườngchọn chiều dương là chiều chuyển động). (Hình 1)

- Khi chất điểm ở M, vị trí của chất điểm xác định bởi tạo độ  .

b) Trường hợp chất điểm chuyển động trên một mặt phẳng:

    - Trong mặt phẳng quỹ đạo, chọn hệ trục tọa độ. Để các xOy vuông góc. (hình 2)

    - Khi chất điểm ở M, vị trí của chất điểm xác đinh bởi các tọa độ: x_M và y_M  .

    c) Xác định vị trí của chất điểm chuyển động trong không gian

    - Trong không gian, chọn hệ trục tọa độ. Để các Oxyz vuông góc. (hình 3)

    -  Khi chất điểm ở M, vị trí của chất điểm xác định bởi các tọa độ: xM, yM và z_M.

1.4. Nêu cách xác định thời gian chuyển động

Hướng dẫn

    Để đo, đếm thời gian trong chuyển động, người ta phải chọn một mốc thời gian và dùng đồng hồ để đo thời gian.

    Gốc thời gian là thời điểm chon trước để bắt đầu tính thời gian. Gốc thời gian có thể tùy chọn tùy ý, nhưng để đơn giản người ta thường chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu khảo sát một hiện tượng. Trong hệ SI, đơn vị đo thời gian là giây (s).

---(Để xem đầy đủ nội dung chi tiết phần lý thuyết, các em vui lòng xem online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

 

Bài tập 1. Căn cứ vào định nghĩa, hãy chứng minh rằng trong chuyển động thẳng đều thì:

    a) Quãng đường  s tỉ lệ thuận với thời gian t.

    b) Vận tốc là một đại lượng không đổi cả về hướng lẫn độ lớn.

Bài tập 2. Nếu lấy mốc thời gian là lúc 5 giờ 15 phút, thì sau ít nhất bao lâu kim phút đuổi kịp giờ?

Bài tập 3. Trên hình 5 là đồ thị vận tốc theo thời gian của một vật chuyển động thẳng đều. Tính quãng đường vật đi được từ thời điểm t₁ = 4s  đến thời điểm t₂ = 16s. Gía trị của quãng đường nói trên được thể hiện như thế nào trên đồ thị.

Bài tập 4. Một vật chuyển động trên một đường thẳng, nửa quãng đường đầu chuyển động với vận tốc v₁ = 6 m/s. Hãy xác định vận tốc trung bình của vật trên cả quãng đường.

Bài tập 5. Hai ôtô xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 40km, chuyển động đều cùng chiều từ A đến B. Vận tốc lần lượt là 55km/h và 35km/h.

    a) Lập phương trình chuyển động của hai xe trên cùng một trục tọa độ, lấy A làm gốc tọa độ, chiều AB là chiều dương.

    b) Tìm vị trí thời điểm hai xe gặp nhau.

    c) Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe. Căn cứ vào đồ thị, kiểm tra lại kết quả về thời điểm và vị trí lúc hai xe gặp nhau.

Bài tập 6. Cùng một lúc, từ hai địa điểm A và B cách nhau 150km, có hia xe chuyển động đều ngược chiều để gặp nhau. Xe đi từ A có vận tốc v₁ = 40 km/h, xe di từ B có vận tốc v₂ = 60 km/h. Coi AB là thẳng, chọn A làm gốc tọa độ, chiều dương từ A đến B, gốc thời gian là lúc hai xe xuất phát.

    a) Viết phương trình chuyển động của hai xe.

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

Bài tập 7. Trên hình 6 là đồ thị tọa độ - thời gian của một vật chuyển động trên một đường thẳng. Hãy cho biết:

    a) Vận tốc của vật trong mỗi giai đoạn.

    b) Phương trình chuyển động của vật trong mỗi giai đoạn.

    c) Quãng đường vật đi được trong 12 giây đầu tiên.                                          

Bài tập 8. Lúc 6 giờ sáng một xe tải xuất phát từ địa điểm A để đi đến địa điểm B với vận tốc không đổi 36km/h. 2giờ sau, một xe con xuất phát từ B đi về A với vận tốc không đổi 64km/h. Coi AB là đường thẳng và dài 120km.

    a) Viết công thức tính đường đi và phương trình tọa độ của hai xe. Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc 6 giờ sáng. Chiều dương hướng từ A đến B.

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

    c) Vẽ đồ thị tọa độ theo thời gian của hai xe trên cùng một hình vẽ.

Bài tập 9. Năm 1946 người ta đo khoảng cách Trái Đất - Mặt Trăng bằng kĩ thuật phản xạ sóng rada. Tín hiệu rada phát đi từ Trái Đất truyền với vận tốc 3.10⁸m/s phản xạ trên bề mặt của Mặt Trăng và trở lại Trái Đất. Tín hiệu phản xạ được ghi nhận sau 2,5s kể từ lúc truyền. Tính khoảng cách giữa hai tâm của Trái Đất và Mặt Trăng? Cho bán kính của Mặt Đất và Mặt Trăng lần lượt là R_đ=6400km và R_T=1740km.

Bài tập 10. Trên một tuyến xe buýt, các xe coi như chuyển động thẳng đều với vận tốc 36km/h; hai chuyến xe liên tiếp khởi hành cách nhau 15 phút. Một người đi xe máy theo chiều ngược lại gặp lại hai chuyến xe buýt liên tiếp cách nhau một khoảng thời gian là 10 phút. Tính vận tốc người đi xe máy.

Bài tập 1.

    a) Giả sử trong những khoảng thời gian \(t\) vật đi được quãng đường \(s\).

    Trong các khoảng thời gian \(2t,3t,4t\),... vật sẽ đi được các quãng đường tương ứng là \(2s,3s,4s,...\)Ta có:  hằng số.

    Ta suy được: \(s=Kt\) tức là \(s\) tỉ lệ thuận với \(t\) với hệ số tỷ lệ là \(K\) (ở đây \(K\) không có ý nghĩa là vận tốc của chuyển động).

     b) Trong chuyển động thẳng đều, quãng đường tỉ lệ thuận với thời gian. Khi \(t\) tăng bao nhiêu lần thì \(s\) cũng tăng bấy nhiêu lần, do đó thương số \(\frac{s}{t}\) là không đổi, tức độ lớn vận tốc không đổi. Mặt khác do vật chuyển động trên đường thẳng và không đổi hướng nên phương và chiều của vận tốc cũng không đổi. Từ các phân tích trên, có thể kết luận trong chuyển động thẳng đều, vận tốc là một đại lương không đổi.

Bài tập 2. Nếu chia vòng tròn đồng hồ bằng cách vạch thành 48 cung bằng nhau, vạch số 0 trùng với vị trí số 12 thì thời điểm 5 giờ 15 phút, kim phút chỉ vạch số 12 còn kim giờ chỉ vạch số 21. Góc hợp bởi kim phút và kim giờ là:

\(\alpha =\frac{21-12}{48}.2\pi =\frac{3}{8}\pi \)

    Mỗi giây, kim phút sẽ tiến gần đến kim giờ hơn một góc:

\({{\alpha }_{0}}=\frac{2\pi }{3600}-\frac{2\pi }{12.3600}=\frac{11\pi }{21600}\)

    Thời gian để kim phút đuổi kịp kim giờ: \(t=\frac{\alpha }{{{\alpha }_{0}}}=\frac{\frac{3\pi }{8}}{\frac{11\pi }{2160}}=736,36s\)

Bài tập 3. Quãng đường: \(s=v\left( {{t}_{2}}-{{t}_{1}} \right)=12\left( 16-4 \right)=144m.\) 

    Quãng đường nói trên có giá trị bằng diện tích của hình chữ nhật giới hạn bởi đường đô thị vận tốc, trục Ot và các đường gióng thời gian tại \({{t}_{1}}\) và \({{t}_{2}}.\)

Bài tập 4. Gọi \(s\) là quãng đường chuyển động.

        Thời gian đi mỗi nửa quãng đường: \({{t}_{1}}=\frac{s}{2{{v}_{1}}}\) và  \({{t}_{2}}=\frac{s}{2{{v}_{2}}}\)

    Vận tốc trung bình: \({{v}_{tb}}=\frac{s}{t}=\frac{s}{\frac{s}{2{{v}_{1}}}+\frac{s}{2{{v}_{2}}}}=\frac{2{{v}_{1}}{{v}_{2}}}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}}=\frac{2.4.6}{4+6}=4,8\)m/s.

---(Để xem đầy đủ nội dung chi tiết phần hướng dẫn và đáp án, các em vui lòng xem online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

 

Trên đây là một phần nội dung của tài liệu Lý Thuyết Và Bài Tập Chuyển Động Cơ-Chuyển Động Thẳng Đều Vật Lí 10 Có Lời Giải Chi Tiết . Để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống hoc247.net chọn chức năng xem Online hoặc tải về máy!

Các em quan tâm có thể tham khảo tư liệu cùng chuyên mục:

• Phương pháp giải bài tập Chuyển động cơ - Chuyển động thẳng đều
• Phương pháp giải bài tập chủ đề chuyển động thẳng đều - chuyên đề động học chất điểm môn Vật Lý 10 năm 2021-2022

Chúc các em học tốt!