Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10 – Chân Trời Sáng Tạo: tại đây
Mở đầu trang 40 Vật Lí 10:
Lời giải:
Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc của xe.
Câu hỏi 1 trang 40 Vật Lí 10:
Lời giải:
Để xác định vận tốc tức thời ta sẽ thực hiện các bước sau:
– Xác định được đường kính d của viên bi.
– Kết nối đồng hồ đo hiện số với cổng quang điện A, chỉnh chế độ đồng hồ về chế độ đo thời gian vật qua một cổng quang.
– Khi viên bi bắt đầu đi vào cổng quang điện A thì đồng hồ chạy số, sau khi vật đi qua cổng quang A thì đồng hồ đó dừng lại.
– Xác định được thời gian viên bi chuyển động qua cổng quang điện A.
– Sử dụng công thức
v
=
d
t
ta sẽ xác định được tốc độ tức thời của viên bi tại cổng quang điện A.
(Có thể làm tương tự với cổng quang điện B để xác định vận tốc tức thời của viên bi qua cổng quang điện B).
Câu hỏi 2 trang 41 Vật Lí 10:
Lời giải:
– Chọn gốc tọa độ tại ngay vị trí viên bi bắt đầu chuyển động (nam châm lúc đầu được gắn với nam châm điện ngay sát chùm tia hồng ngoại của cổng quang điện A).
– Chọn gốc thời gian tại ngay thời điểm viên biên bắt đầu chuyển động.
Câu hỏi 3 trang 41 Vật Lí 10:
Lời giải:
– Giá trị trung bình thời gian của viên bi chuyển động từ A đến B là:
+ AB = 10 cm:
t
¯
A
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
292
s
+ AB = 20 cm:
t
A
¯
=
t
1
+
t
2
+
t
9
3
80
,
423
s
+ AB = 30 cm:
t
¯
A
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
525
s
+ AB = 40 cm:
t
¯
A
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
609
s
+ AB = 50 cm:
t
¯
A
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
684
s
– Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo thời gian viên bi chuyển động từ A đến B:
+ AB = 10 cm:
Δ
t
¯
A
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
3
,
33.10
−
4
s
+ AB = 20 cm:
Δ
t
¯
A
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
3
,
33.10
−
4
s
+ AB = 30 cm:
Δ
t
¯
A
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
0
s
+ AB = 40 cm:
Δ
t
¯
A
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
3
,
33.10
−
4
s
+ AB = 50 cm:
Δ
t
¯
A
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
0
s
– Giá trị trung bình thời gian của viên bi chắn cổng quang điện B là:
+ AB = 10 cm:
t
¯
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
031
s
+ AB = 20 cm:
t
¯
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
022
s
+ AB = 30 cm:
t
¯
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
018
s
+ AB = 40 cm:
t
¯
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
016
s
+ AB = 50 cm:
t
¯
B
=
t
1
+
t
2
+
t
3
3
≈
0
,
014
s
– Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo thời gian viên bi chắn cổng quang điện B:
+ AB = 10 cm:
Δ
t
¯
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
0
s
+ AB = 20 cm:
Δ
t
¯
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
3
,
33.10
−
4
s
+ AB = 30 cm:
Δ
t
¯
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
0
s
+ AB = 40 cm:
Δ
t
¯
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
3
,
33.10
−
4
s
+ AB = 50 cm:
Δ
t
¯
B
=
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+
Δ
t
3
3
≈
3
,
33.10
−
4
s
– Tốc độ tức thời tại thời điểm B:
+ AB = 10 cm:
v
¯
B
=
d
t
¯
B
=
2
,
05
0
,
031
=
66
,
13
c
m
/
s
+ AB = 20 cm:
v
¯
B
=
d
t
¯
B
=
2
,
05
0
,
022
=
93
,
18
c
m
/
s
+ AB = 30 cm:
v
¯
B
=
d
t
¯
B
=
2
,
05
0
,
018
=
113
,
89
c
m
/
s
+ AB = 40 cm:
v
¯
B
=
d
t
¯
B
=
2
,
05
0
,
016
=
128
,
13
c
m
/
s
+ AB = 50 cm:
v
¯
B
=
d
t
¯
B
=
2
,
05
0
,
014
=
146
,
43
c
m
/
s
Vẽ đồ thị vận tốc tức thời tại B theo thời gian tB
Câu hỏi 4 trang 42 Vật Lí 10:
Lời giải:
Ví dụ: khi tên lửa bắt đầu được phóng đi, vận tốc thay đổi cả về độ lớn và hướng sau khi được phóng vào quỹ đạo.
Tên lửa bắt đầu được phóng đi
Ví dụ: Chuyển động của vận động viên điền kinh.
Luyện tập trang 43 Vật Lí 10:
Lời giải:
– Khi bắt đầu chuyển động thì vận tốc của xe có độ lớn tăng dần, vận tốc và gia tốc trong giai đoạn này cùng hướng.
– Khi xe chuyển động thẳng đều thì vận tốc có hướng và độ lớn không thay đổi, gia tốc trong giai đoạn này bằng 0.
– Khi xe hãm phanh để dừng lại, vận tốc của xe có độ lớn giảm dần, hướng không đổi, vận tốc và gia tốc trong giai đoạn này ngược hướng.
Vận dụng trang 43 Vật Lí 10:
Lời giải:
Do vận tốc và gia tốc có mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau, khi
a
→
;
v
→
cùng chiều thì xe sẽ đi nhanh hơn, khi
a
→
;
v
→
ngược chiều thì xe sẽ đi chậm hơn.
Câu hỏi 5 trang 44 Vật Lí 10:
Lời giải:
– Độ dốc phần đồ thị AB đi lên, vận tốc tăng dần theo thời gian, vật chuyển động nhanh dần đều từ 40 cm/s đến 120 cm/s.
– Độ dốc phần đồ thị BD nằm ngang, vận tốc không thay đổi theo thời gian, vật chuyển động thẳng đều với vận tốc có độ lớn 120 cm/s.
– Độ dốc phần đồ thị DF đi xuống, vận tốc giảm dần theo thời gian, vật chuyển động chậm dần đều từ 120 cm/s về 0 cm/s.
Luyện tập trang 44 Vật Lí 10:
a) Gia tốc của người này tại các thời điểm 1 s, 2,5 s và 3,5 s.
b) Độ dịch chuyển của người này từ khi bắt đầu chạy đến thời điểm 4 s.
Lời giải:
a) Gia tốc của người này tại các thời điểm:
– t = 1s:
a
=
2
−
0
1
−
0
=
2
m
/
s
2
– t = 2,5s:
a
=
4
−
4
2
,
5
−
2
=
0
m
/
s
2
– t = 3,5s:
a
=
3
−
4
3
,
5
−
3
=
−
2
m
/
s
2
b)
Độ dịch chuyển của người này từ khi bắt đầu chạy đến thời điểm 4 s bằng diện tích của phần dưới đồ thị đường màu đỏ:
d = S∆OAE + SABCD + SEADF
⇒
d
=
1
2
.2.1
+
1
2
.
3
−
2
+
4
−
1
.
4
−
2
+
2
−
0
.
4
−
1
=
11
m
Câu hỏi 6 trang 45 Vật Lí 10:
Lời giải:
Ta có: v = v0 + at => t =
v
–
v
0
a
Thay t vào phương trình:
d
=
v
0
t
+
1
2
a
t
2
ta được:
d
=
v
0
v
−
v
0
a
+
1
2
a
v
−
v
0
a
2
=
v
2
−
v
0
2
2
a
⇒
v
2
−
v
0
2
=
2
a
d
Luyện tập trang 46 Vật Lí 10:
a) Tính gia tốc của tàu.
b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong thời gian hãm phanh.
Lời giải:
a) Đổi đơn vị: 43,2 km/h = 12 m/s; 1 phút = 60 giây
Khi tàu dừng lại vận tốc bằng 0
Áp dụng công thức:
v = v0 + at =>
a
=
v
−
v
0
t
=
0
−
12
60
=
−
0
,
2
m
/
s
2
b) Do tàu chuyển động thẳng không đổi hướng nên quãng đường bằng độ lớn của độ dịch chuyển:
v
=
v
0
+
a
t
⇒
s
=
d
=
v
0
t
+
1
2
a
t
2
=
12.60
+
1
2
.
−
0
,
2
.60
2
=
360
m
Bài 1 trang 47 Vật Lí 10: Một máy bay chở khách đạt tốc độ cất cánh là 297 km/h ở cuối đường băng sau 30 giây từ lúc bắt đầu lăn bánh. Giả sử máy bay chuyển động thẳng, hãy tính gia tốc trung bình của máy bay trong quá trình này.
Lời giải:
Đổi: 297 km/h = 82,5 m/s
Lúc bắt đầu lăn bánh vận tốc bằng 0
Gia tốc trung bình:
a
=
v
−
v
0
t
=
82
,
5
−
0
30
=
2
,
75
m
/
s
2
Bài 2 trang 47 Vật Lí 10: Xét một vận động viên chạy xe đạp trên một đoạn đường thẳng. Vận tốc của vận động viên này tại mỗi thời điểm được ghi lại trong bảng dưới đây.
Hãy vẽ đồ thị vận tốc – thời gian và mô tả tính chất chuyển động của vận động viên này.
Lời giải:
Mô tả chuyển động của vận động viên:
– Từ 0 – 5 s đầu, vận động viên chuyển động thẳng đều.
– Từ 5 – 10 s tiếp, vận động viên chuyển động thẳng, nhanh dần.
– Từ 10 – 20 s tiếp theo, vận động viên chuyển động nhanh dần đều.
– Từ 20 – 30 s, vận động viên chuyển động thẳng đều.
– Từ 30 – 45 s, vận động viên chuyển động nhanh dần đều.
– Từ 45 – 50 s, vận động viên chuyển động thẳng đều.
Bài 3 trang 47 Vật Lí 10: Một ô tô đang chạy với tốc độ 54 km/h trên đoạn đường thẳng thì người lái xe hãm phanh cho ô tô chạy thẳng chậm dần đều. Sau khi chạy thêm 250 m thì tốc độ của ô tô chỉ còn 5 m/s.
a) Hãy tính gia tốc của ô tô.
b) Xác định thời gian ô tô chạy thêm được 250 m kể từ khi bắt đầu hãm phanh.
c) Xe mất thời gian bao lâu để dừng hẳn kể từ lúc hãm phanh?
Lời giải:
Đổi đơn vị: 54 km/h = 15 m/s
a) Gia tốc của ô tô:
a
=
v
2
−
v
0
2
2
d
=
5
2
−
15
2
2.250
=
−
0
,
4
m
/
s
2
b) Thời gian ô tô chạy thêm được 250 m kể từ khi bắt đầu hãm phanh.
t
=
v
−
v
0
a
=
5
−
15
−
0
,
4
=
25
s
c) Thời gian để xe dừng lại kể từ lúc hãm phanh
t
=
v
1
−
v
0
a
=
0
−
15
−
0
,
4
=
37
,
5
s
Bài 4 trang 47 Vật Lí 10: Chất điểm chuyển động có đồ thị vận tốc theo thời gian như hình 7P.1.
a) Mô tả chuyển động của chất điểm.
b) Tính quãng đường mà chất điểm đi được từ khi bắt đầu chuyển động cho tới khi dừng lại.
Lời giải:
a) Mô tả chuyển động:
– Từ 0 – 2 s: chất điểm chuyển động thẳng nhanh dần.
– Từ 2 – 7 s: chất điểm chuyển động thẳng nhanh dần đều
– Từ 7 – 8 s: chất điểm chuyển động chậm dần và dừng lại.
b) Do chất điểm chuyển động thẳng, không đổi chiều nên quãng đường chất điểm đi được bằng với độ lớn độ dịch chuyển có diện tích là phần bên dưới đồ thị đường màu đen.
d
=
1
2
.
7
−
2
+
8
.5
=
32
,
5
m
Bài 5 trang 47 Vật Lí 10: Một người đứng ở sân ga nhìn thấy đoàn tàu bắt đầu chuyển động. Người này nhìn thấy toa thứ nhất chạy qua trước mắt mình trong 10 s. Hãy tính thời gian toa thứ chín chạy qua người này. Giả sử chuyển động của tàu hỏa là nhanh dần đều và xem khoảng cách giữa các toa tàu là không đáng kể.
Lời giải:
Gọi gia tốc của đoàn tàu có độ lớn là a.
Vận tốc khi tàu bắt đầu chuyển động là v0 = 0
Vận tốc của toa đầu tiên sau khi chạy qua người này là: v1
v1 = v0 + at = 10a
Độ dài của 1 toa:
d
1
=
v
1
2
−
v
0
2
2
a
=
50
a
Độ dài của 8 toa là d8 = 8.50a = 400a
Độ dài của 9 toa là d9 = 9. 50a = 450a
Thời gian 8 toa chạy quà người là:
t
8
=
2.
d
8
a
=
2.400
a
a
≈
28
,
28
s
Thời gian 9 toa chạy qua người này:
t
9
=
2
d
9
a
=
2.450
a
a
=
30
s
Thời gian toa thứ 9 chạy qua người này là
t9 – t8 = 30 – 28,28 = 1,72s