Vật Lý 10 Cánh diều Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc – thời gian

- Ví dụ: Một ô tô đang đứng yên, bắt đầu chuyển động thì vận tốc tăng dần (chuyển động nhanh dần); khi đang chuyển động muốn dừng lại thì vận tốc giảm dần (chuyển động chậm dần).

- Bất kì vật nào có tốc độ thay đổi hoặc đang đổi hướng chuyển động đều có gia tốc.

- Gia tốc là độ thay đổi vận tốc trong một đơn vị thời gian.

Gia tốc = Độ thay đổi vận tốc / khoảng thời gian

- Biểu diễn bằng kí hiệu: \(\vec a = \frac{{\Delta \vec v}}{{\Delta \vec t}} \Rightarrow a = \frac{{{v_2} - {v_1}}}{{\Delta t}}\)

Với \(\Delta \vec v\) là độ thay đổi vận tốc.

- Gia tốc xét như trên là gia tốc trung bình. Nếu khoảng thời gian là rất nhỏ thì gia tốc được gọi là gia tốc tức thời.

- Gia tốc là đại lượng vecto. Khi xác định gia tốc, cần xác định cả độ lớn và hướng của nó.

- Đơn vị đo của gia tốc là m/s²                            

- Biểu diễn tốc độ thay đổi vận tốc của một vật chuyển động bằng cách vẽ đồ thị vận tốc - thời gian.

- Cách vẽ đồ thị vận tốc – thời gian

+ Bước 1: Lập bảng

+ Bước 2: Vẽ hai tia Ov và Ot vuông góc với nhau tại O, gọi là hai trục tọa độ, thêm các số liệu vào hai trục

+ Bước 3: Xác định các điểm biểu diễn và nối các điểm này lại

Đồ thị vận tốc – thời gian

- Độ dốc của đồ thị vận tốc – thời gian có giá trị bằng gia tốc của chuyển động.

- Độ dốc càng lớn, gia tốc càng lớn. Nếu độ dốc là âm và vật đang chuyển động với vận tốc theo chiều được quy ước là dương thì gia tốc của vật đạt giá trị âm, nghĩa là vật đang chuyển động chậm dần

- Ví dụ về đồ thị vận tốc -  thời gian của chuyển động thẳng.

Độ dốc của đồ thị vận tốc – thời gian cho biết vận tốc của vật đang thay đổi nhanh hay chậm

a. Tính gia tốc từ đồ thị vận tốc - thời gian

- Độ dốc bằng độ lớn của gia tốc

- Ví dụ: Đồ thị vận tốc – thời gian của vật được biểu diễn

Trong 5s đầu tiên gia tốc có giá trị không đổi

\(a = \frac{{\Delta v}}{{\Delta t}} = \frac{{20 - 0}}{5} = 4\,m/{s^2}\)

b. Tính độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc - thời gian

- Độ lớn độ dịch chuyển = diện tích dưới đồ thị vận tốc theo thời gian.

Ví dụ 1: Chuyển động thẳng với vận tốc không đổi: Độ dịch chuyển bằng tích của vận tốc và thời gian có giá trị bằng diện tích của hình chữ nhật.

Đồ thị vận tốc - thời gian của chuyển động thẳng với vận tốc không đổi

⇒ Độ dịch chuyển d = 20m/s x 15s = 300 m

Ví dụ 2: Chuyển động thẳng với vận tốc biến đổi đều:

Đồ thị vận tốc - thời gian của chuyển động thẳng với vận tốc thay đổi

Độ dịch chuyển là diện tích tam giác được tô màu: \(d = \frac{1}{2} \times 10m/s \times 5s = 25m\)

Bài tập 1: Một ô tô tăng tốc từ lúc đứng yên, sau 6,0 s đạt vận tốc 18 m/s. Độ lớn gia tốc của ô tô là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ban đầu ô tô đứng yên nên vận tốc lúc đầu có độ lớn bằng 0 m/s.

Gia tốc của ô tô: \(a = \frac{{\Delta v}}{{\Delta t}} = \frac{{18 - 0}}{6} = 3m/{s^2}\)

Độ lớn gia tốc của ô tô là: a = 3 m/s².

Bài tập 2: Biểu thức gia tốc của một vật chuyển động thẳng có dạng tổng quát là gì?

Hướng dẫn giải:

Biểu thức gia tốc có dạng: \(\vec a = \frac{{\Delta \vec v}}{{\Delta t}}\)

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Thực hiện thí nghiệm và lập luận dựa vào sự biến đổi vận tốc trong chuyển động thẳng, rút ra được công thức tính gia tốc; nêu được ý nghĩa, đơn vị của gia tốc.

- Thực hiện thí nghiệm (hoặc dựa trên số liệu cho trước), vẽ được đồ thị vận tốc – thời gian trong chuyển động thẳng.

- Vận dụng đồ thị vận tốc – thời gian để tính được độ dịch chuyển và gia tốc trong một số trường hợp đơn giản.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 Cánh diều Chủ đề 1 Bài 3 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Đồ thị vận tốc – thời gian dưới đây, cho biết điều gì?

   

  • A. Độ dốc dương, gia tốc không đổi.
  • B. Độ dốc lớn hơn, gia tốc lớn hơn. 
  • C. Độ dốc bằng không, gia tốc a = 0. 
  • D. Độ dốc âm, gia tốc âm (chuyển động chậm dần).

• Câu 2:

  Một chiếc xe bắt đầu tăng tốc từ v₁ = 10 m/s đến v₂ = 15 m/s trong khoảng thời gian 2 s. Gia tốc của xe là: 

  • A. 2,5 m/s². 
  • B. 5 m/s².
  • C. 7,5 m/s². 
  • D. 12,5 m/s².

• Câu 3:

  Trong các trường hợp sau đây, trường hợp nào không thể xảy ra cho một vật chuyển động thẳng?

  • A. Vận tốc có giá trị (+) ; gia tốc có giá trị (+).
  • B. Vận tốc là hằng số; gia tốc thay đổi.
  • C. Vận tốc có giá trị (+) ; gia tốc có giá trị (-).
  • D. Vận tốc có giá trị (-) ; gia tốc có giá trị (+).

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!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 Cánh diều Chủ đề 1 Bài 3 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 27 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Câu hỏi 1 trang 28 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Câu hỏi 2 trang 28 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Luyện tập 1 trang 28 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Câu hỏi 3 trang 29 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Câu hỏi 4 trang 29 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Luyện tập 2 trang 30 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Vận dụng trang 31 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

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!