Vật Lý 10 KNTT Bài 12: Chuyển động ném

a. Khái niệm chuyển động ném ngang

- Chuyển động ném ngang là chuyển động có vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang và chuyển động dưới tác dụng của trọng lực.

b. Thí nghiệm

Hình 12.1. Thí nghiệm về chuyển động nằm ngang

Bi B được thanh thép đàn hồi ép vào vật đỡ. Khi dùng búa đập nhẹ vào thanh thép, thanh thép không ép vào bi B nữa làm bi B rơi tự do, đồng thời đẩy bi A theo phương nằm ngang khỏi giá đỡ với vận tốc \(\text{v}_0\). Cả hai viên bi đều chạm đất cùng một lúc.

Hình 12.2. Ảnh chụp hoạt nghiệm chuyển động của hai viên bi A và B

Phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm trên giúp so sánh chuyển động rơi tự do của bi B (sự thay đổi vị trí của bi B theo phương thẳng đứng) với vận tốc ban đầu \(\text{v}_{0y}\) với sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của viên bi A bị ném ngang với vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang \(\text{v}_{0x}=\text{v}_0\).

c. Phân tích kết quả thí nghiệm

- Phân tích chuyển động của vật bị ném ngang thành hai chuyển động thành phần: chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng và chuyển động thành phần theo phương nằm ngang. Hai chuyển động thành phần này độc lập với nhau.

- Thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng

+ Nếu bỏ qua sức cản của không khí thì chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng của vật là chuyển động rơi tự do với vận tốc ban đầu bằng 0.

+ Nếu chọn chiều dương là chiều từ trên xuống và gọi H là độ cao của vật khi bị ném ngang thì: \(H=\dfrac{1}{2}.g.t^2\Rightarrow t=\sqrt{\dfrac{2H}{g}}\)

+ Công thức trên cho thấy:

• Thời gian rơi của vật bị ném ngang chỉ phụ thuộc độ cao H của vật khi bị ném, không phụ thuộc vận tốc ném.
• Nếu từ cùng một độ cao, đồng thời ném ngang các vật khác nhau với các vận tốc khác nhau thì chúng đều rơi xuống đất cùng một lúc.

- Thành phần chuyển động theo phương nằm ngang

+ Nếu chọn chiều dương là chiều ném viên bi thì độ dịch chuyển trong chuyển động thành phần nằm ngang là: \(d_x=v_x.t=v_0.t\)

+ Giá trị cực đại của độ dịch chuyển trong chuyển động thành phần nằm ngang được gọi là tầm xa L của chuyển động ném ngang: \(L=d_{xmax}=v_0.t_{max}\), với \(t_{max}\) là thời gian rơi của vật,

+ Do đó: \(L=\text{v}_0\sqrt{\dfrac{2.H}{g}}\)

+ Công thức trên cho thấy:

• Tầm xa của vật bị ném ngang phụ thuộc vào độ cao H của vật khi bị ném và vận tốc ném. Nếu từ cùng một độ cao đồng thời ném các vật khác nhau với vận tốc khác nhau thì vật nào có vận tốc ném lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.
• Nếu từ các độ cao khác nhau ném ngang các vật với cùng vận tốc thì vật nào được ném ở độ cao lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.

- Khi đá một quả bóng lên cao theo phương xiên góc với phương nằm ngang, người ta thấy quả bóng bay lên rồi rơi xuống theo một quỹ đạo có dạng hình parabol. Chuyển động của quả bóng trong trường hợp này gọi là chuyển động của vật bị ném xiên, gọi tắt là chuyển động ném xiên.

a. Phân tích chuyển động ném xiên

- Phân tích chuyển động ném xiên thành hai chuyển động thành phần: chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng và chuyển động thành phần theo phương nằm ngang.

b. Công thức xác định tầm cao và tầm xa của chuyển động ném xiên

- Tầm cao: \(H=d_{ymax}=\dfrac{v_0^2sin^2\alpha}{2.g}\)

- Tầm xa: \(L=d_{xmax}=\dfrac{v_0^2.sin2\alpha}{g}\)

Bài 1: Một người nhảy xa với vận tốc ban đầu 7,5 m/s theo phương xiên 30° với phương nằm ngang. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 9,8 m/s². Tính:

a) Vận tốc ban đầu của người nhảy theo phương thẳng đứng và theo phương nằm ngang.

b) Tầm cao H.

c) Thời gian từ khi bắt đầu nhảy tới khi đạt tầm cao.

d) Thời gian từ lúc bắt đầu nhảy lên tới lúc rơi xuống hố nhảy.

e) Tầm xa L. 

Hướng dẫn giải

Chọn hệ toạ độ Oxy với O là vị trí trên mặt đất mà người đó đặt chân vào để nhảy lên, chiều dương là chiều từ dưới lên (Oy) và chiều từ trái sang phải (Ox), gốc thời gian là thời điểm nhảy.

a) Vận tốc ban đầu:

V_oy = V₀.sin 30° = 3,75 m/s (từ dưới lên)

V_ox = V₀.cos 30° = 6,50 m/s (trái sang phải)

b) Khi đạt tầm cao H thì vận tốc của người nhảy theo phương thẳng đứng bằng 0:

\(\begin{array}{l}
v_y^2 - v_{0y}^2 = 2a.H =  - 2g.H\\
H = \frac{{v_{0y}^2}}{{2g}} = 0,717m
\end{array}\)

c) Thời gian từ lúc bắt đầu nhảy tới khi đạt tầm cao: \({v_y} = {v_{oy}} - g.t \to t = \frac{{3,75}}{{9,8}} = 0,383s\)

d) Thời gian từ lúc bắt đầu nhảy lên tới lúc rơi xuống hố nhảy:

t' = 2.t = 2.0,383 = 0,766 s

e) Tầm xa:

L = d_xmax = V_ox.t' = 4,98 m

Bài 2: Hãy áp dụng định luật II Niu – Tơn theo mỗi trục tọa độ để tìm các gia tốc a_x, a_y của hai chuyển động thành phần. Kết hợp với điều kiện ban đầu về vận tốc (v_ox, v_oy), hãy xác định tính chất của mỗi chuyển động thành phần.

Hướng dẫn giải

Theo phương ngang lực tổng hợp bằng 0

\({\overrightarrow F _{hl}} = 0 \Rightarrow {a_x} = \dfrac{{{F_{hl}}}}{m} = 0\)

\( \Rightarrow {m_x}\) chuyển động thằng đều v_ox = v₀

Phương thẳng đứng.

Vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực \(\overrightarrow P \) nên:

\({a_y} = \dfrac{P}{m} = g\)

Vậy m_y rơi tự do với vận tốc đầu V_oy = 0

Sau bài học này, học sinh có thể:

- Sử dụng được các công thức của chuyển động ném ngang để giải thích cách thả hàng cứu trợ bằng máy bay.

- Vận dụng được kiến thức về chuyển động ném xiên để giải thích một số tình huống đơn giản trong cuộc sống. 

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 12 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một vật khối lượng m, được ném ngang từ độ cao h với vận tốc ban đầu v₀. Tầm bay xa của nó phụ thuộcvào những yếu tố nào?

  • A. m và v₀
  • B. m và h
  • C. v₀ và h
  • D. m,v₀ và h.

• Câu 2:

  Một vật bị ném ngang (bỏ qua sức cản của không khí). Lực tác dụng vào vật trong suốt quá trình chuyển động là

  • A. lực ném
  • B. lực ném và trọng lực.
  • C. lực do bởi chuyển động nằm ngang
  • D. trọng lực

• Câu 3:

  Quỹ đạo của vật bị ném ngang có dạng

  • A. một nhánh của đường parabol.
  • B. cung tròn.
  • C. một điểm.
  • D. đường thẳng

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 KNTT Bài 12 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Giải câu hỏi 1 trang 49 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 49 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi trang 50 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 1 trang 51 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 51 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 1 trang 51 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 51 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 3 trang 51 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi trang 53 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.1 trang 19 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.2 trang 19 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.3 trang 19 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.4 trang 19 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.5 trang 20 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.6 trang 20 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.7 trang 20 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.8 trang 20 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.9 trang 20 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.10 trang 20 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.11 trang 21 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.12 trang 21 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 12.13 trang 21 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - 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!