Cùng HOC247 tìm hiểu xem thế nào là sự rơi tự do, quá trình rơi nhanh hay chậm có phụ thuộc vào khối lượng của vật hay không? Nguyên nhân làm cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau không? Thông qua nội dung Bài 10: Sự rơi tự do môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức do ban biên tập HOC247 biên soạn. Mời các em cùng tham khảo!
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Sự rơi trong không khí
- Sự rơi nhanh hay chậm của vật phụ thuộc vào độ lớn của lực cản không khí tác dụng lên vật. Lực cản càng nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ rơi càng nhanh và ngược lại.
- Newton đã làm thí nghiệm với các ống hút chân không. Hai vật rơi là viên bi chì và chiếc lông chim. Kết quả cho thấy trong chân không hai vật rơi nhanh như nhau.
Trong ống có không khí Trong ống không có không khí
Hình 10.1. Thí nghiệm về sự rơi tự do
| Nếu loại bỏ được sức cản của không khí, mọi vật rơi nhanh như nhau. |
|---|
1.2. Sự rơi tự do
a. Sự rơi tự do
- Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
- Nếu vật rơi trong không khí mà độ lớn của lực cản không khí không đáng kể so với trọng lượng của vật thì cũng coi là rơi tự do.
| Chuyển động rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực gọi là rơi tự do. |
|---|
b. Đặc điểm của chuyển động rơi tự do
- Phương và chiều: Sự rơi tự do có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
- Tính chất: Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
- Gia tốc rơi tự do:
+ Gia tốc rơi tự do kí hiệu là \(g\), giá trị của \(g\) phục thuộc vào vĩ độ địa lí và độ cao.
+ Ở gần bề mặt Trái Đất, người ta thường lấy giá trị của \(g\) bằng 9,8 m/s2.
|
- Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. - Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc \(g\). Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái Đất thì khác nhau. |
|---|
c. Công thức rơi tự do
Độ dịch chuyển, quãng đường đi được tại thời điểm t:
\(d=s=\dfrac{1}{2}.g.t^2\)
Vận tốc tức thời tại thời điểm t:
\(\text{v}_t=g.t\)
Liên hệ giữa vận tốc và quãng đường đi được với gia tốc: \(\text{v}_t^2=2.g.s\)
Bài tập vận dụng: Một người thả một hòn bi từ trên cao xuống đất và đo được thời gian rơi là 3,1s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s2.
a) Tính độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất và vận tốc lúc chạm đất.
b) Tính quãng đường rơi được trong 0,5s cuối trước khi chạm đất.
Giải
a) Độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất là: \(h = \frac{1}{2}g{t^2} = \frac{1}{2}.9,8.3,{1^2} = 47,089(m)\)
Vận tốc vật lúc chạm đất là: v = g.t = 9,8.3,1 = 30,38 (m/s)
b) Quãng đường vật rơi trong 3,1 – 0,5 = 2,6 s đầu là: \({S_{2,6}} = \frac{1}{2}.9,8.2,{6^2} = 33,124(m)\)
→ Quãng đường vật rơi được trong 0,5 s cuối là: 47,089 – 33,124 = 13,965 (m)
|
- Các công thức của sự rơi tự do: Gia tốc: \(a=g=\) hằng số Vận tốc tức thời: \(\text{v}_t=g.t\) Độ lớn của độ dịch chuyển = Quãng đường đi được: \(d=s=\dfrac{1}{2}.g.t^2=\dfrac{\text{v}_t^2}{2.g}\) |
|---|
Bài tập minh họa
Bài 1: Một vật rơi tự do khi chạm đất vật đạt v = 30 m/s. Lấy g = 9.8 m/s2. Độ cao mà vật được thả xuống là:
A. 65.9 m
B. 45.9 m
C. 49.9 m
D. 60.2 m
V = gt suy ra t = v/g = 3.06s
Vậy chiều cao vật được thả rơi là : h = 1/2 gt2 = 45.9m
Bài 2: Một viên đá được thả từ một khí cầu đang bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 5 m/s, ở độ cao 300 m. Viên đá chạm đất sau khoảng thời gian?
A. 8.35s
B. 7.8s
C. 7.3s
D. 1.5s
Hướng dẫn giải
Chọn trục tọa độ Ox theo phương thẳng đứng có chiều dương hướng lên trên và gốc tại vị trí thả viên đá
Ta có : h = v0t + at2/2 với v0 = 5m/s và a = - g = 9.8 m/s2
Suy ra 4.9t2 – 5t – 300 = 0
Vậy t = 8.35s (chọn ) ; t = -7.33s (loại )
Bài 3: Thả cách nhau 0.1 giây hai vật rơi tự do ở độ cao h so với mặt đất. Biết khi vật đầu chạm đất thì vật thứ hai cách mặt đất 0,95m. Tính độ cao thả vật lấy g = 10m/s2.
A. 5 m
B. 7 m
C. 3 m
D. 9 m
Hướng dẫn giải
Gọi t là thời gian vật rơi chạm đất
0,5 gt2 – 0,5g(t-0,1)2 = 0,95 ⇒ t = 1 (s)
⇒ h = 0,5gt2 = 5 m
Luyện tập Bài 10 Vật Lý 10 KNTT
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Vận dụng được những kiến thức về sự rơi tự do vào một số tình huống thực tế đơn giản.
- Biết cách xác định phương thẳng đứng và phương nằm ngang.
3.1. Trắc nghiệm Bài 10 môn Vật Lý 10 KNTT
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 10 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. Khi không có sức cản, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.
- B. Ở cùng một nơi, mọi vật rơi tự do có cùng gia tốc
- C. Khi rơi tự do, vật nào ở độ cao hơn sẽ rơi với gia tốc lớn hơn.
- D. Vận tốc của vật chạm đất, không phụ thuộc vào độ cao của vật khi rơi.
-
- A. Một vận động viên nhảy dù đang rơi khi dù đã mở.
- B. Một viên gạch rơi từ độ cao 3 m xuống đất.
- C. Một chiếc thang máy đang chuyển động đi xuống.
- D. Một chiếc lá đang rơi.
-
- A. 0,71 m.
- B. 0,48 m.
- C. 0,35 m.
- D. 0,15 m.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
3.2. Bài tập SGK Bài 10 môn Vật Lý 10 KNTT
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 10 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Hoạt động 1 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức
Giải câu hỏi 1 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 4 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 3 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 46 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 46 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Vận dụng trang 46 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.1 trang 17 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.2 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.3 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.4 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.5 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.6 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.7 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.8 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.9 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải Bài tập 10.10 trang 18 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hỏi đáp Bài 10 môn Vật Lý 10 KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 HỌC247
