OPTADS360
AANETWORK
LAVA
YOMEDIA
Banner-Video
IN_IMAGE

Vật Lý 10 Cánh Diều Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian, độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp


Trong bài học này chúng ta sẽ làm quen với 1 khái niệm mới, đó là độ dịch chuyển, thời gian và cách vẽ đồ thị biểu diễn sự chuyển dịch.

Mời các em học sinh cùng nghiên cứu nội dung của Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian, độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp môn Vật Lý 10 chương trình SGK Cánh Diều

ADSENSE/lession_isads=0
QUẢNG CÁO
 
 
 

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian của chuyển động thẳng

Chúng ta có thể biểu diễn sự thay đổi vị trí của một vật chuyển động trên đường thẳng bằng cách vẽ đồ thị độ dịch chuyển-thời gian. Dựa vào đồ thị này, có thể tính được tốc độ của vật. Nếu vật chuyển động trên đường thẳng theo một chiều xác định thì độ lớn của vận tốc trung bình bằng tốc độ.

a. Vẽ đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian

Một vật chuyển động dọc theo đường thẳng. Độ dịch chuyển của nó tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng 2.1.

Bảng 2.1

- Bảng số liệu này cho ta biết, vật đang chuyển động với độ dịch chuyển tăng đều sau mỗi giây. Tức là vật đang chuyển động với tốc độ không đổi, có giá trị là 10 m/s.

- Vẽ đồ thị độ dịch chuyển-thời gian của vật, ta được hình 2.2. 

Hình 2.2

- Đồ thị này là đường thẳng qua gốc toạ độ. Độ dốc của đường thẳng này (cách gọi khác của hệ số góc) là độ dốc = LM : OM = 40 : 4 = 10

- Giá trị này chính là giá trị của vận tốc. Tức là giá trị của vận tốc bằng độ dốc của đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian.

- Dựa vào độ dốc của đường biểu diễn độ dịch chuyển-thời gian, chúng ta có thể biết một vật đang chuyển động nhanh hay chậm. Độ dốc càng lớn, vật chuyển động càng nhanh tốc độ càng lớn).

- Nếu độ dốc của đồ thị là âm, vật đang chuyển động theo chiều ngược lại.

- Hình 2.3 là một số ví dụ về đồ thị độ dịch chuyển thời gian của chuyển động thẳng.

Hình 2.3. Một số đồ thị độ dịch chuyển - thời gian của chuyển động thẳng.

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

- Một người chạy bộ trên đường thẳng. Độ dịch chuyển của người đó tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng 2.2. Trong đó, chọnt=0 ứng với thời điểm người có độ dịch chuyển 10 m.

Bảng 2.2

- Trong trường hợp này, lúc đầu độ dịch chuyển tăng đều, nhưng sau 3,0 s thì độ dịch chuyển không thay đổi. Nói cách khác, ban đầu người đang chạy với tốc độ không đổi, nhưng sau đó dừng lại.

- Để tìm tốc độ trong 3 giây đầu tiên, chúng ta sẽ tính độ dốc của đồ thị. Vẽ một tam giác vuông như hình 2.4, chia độ dịch chuyển \(\Delta \)d cho khoảng thời gian \(\Delta \)t, ta được tốc độ.

\(v = \frac{{\Delta d}}{{\Delta t}}\)

\(v = \frac{{25m - 10m}}{{3s - 0s}} = \frac{{15m}}{{3s}} = 5m/s\)

Giá trị của vận tốc bằng độ dốc của đường biểu diễn độ dịch chuyển-thời gian trong chuyển động thẳng.

1.2. Độ dịch chuyển tổng hợp

- Khi vật di chuyển từ vị trí này đến một vị trí khác theo một số đoạn dịch chuyển khác nhau thì độ dịch chuyển cuối cùng của vật là tổng các độ dịch chuyển đó.

- Độ dịch chuyên tổng hợp chính là độ dịch chuyển từ vị trí đầu đến vị trí cuối.

- Trên hình 2.5, một chiếc xe đã đi từ địa điểm A, qua các địa điểm B, C, D rồi đến E.

- Có thể xác định được quãng đường và độ dịch chuyển của xe này, ví dụ bằng cách dùng một sợi chỉ và tỉ lệ ghi trên bản đồ.

Hình 2.5

- Đo độ dịch chuyển từ A đến B của ô tô bằng cách kéo thẳng sợi chỉ từ điểm bắt đầu A đến điểm kết thúc E; sau đó, đo chiều dài đoạn chỉ rồi so với tỉ lệ của bản đồ.

- Để xác định quãng đường của xe đi từ A đến E, đặt sợi dây chỉ dọc theo đường đi, đo chiều dài các đoạn AB, BC, CD và DE. Dựa vào tỉ lệ của bản đồ tính được chiều dài quãng đường xe đi từ A đến E.

Vì độ dịch chuyển là đại lượng vectơ nên để tìm độ dịch chuyên tổng hợp ta phải dùng cách cộng vectơ. Ví dụ sau đây minh họa điều này.

Ví dụ

Một ô tô đi 17 km theo hướng đông và sau đó đi 10 km về hướng bắc (hình 2.6). Quãng đường ô tô đi được là 27 km. Tìm độ dịch chuyển tổng hợp của ô tô.

Hình 2.6

Để tìm độ dịch chuyển tổng hợp của ô tô, vẽ một tam giác vectơ như sau:

+ Vẽ vectơ thứ nhất theo hướng chuyển động của ô tô.

+ Vẽ vectơ thứ hai với điểm bắt đầu chính là điểm kết thúc của vectơ thứ nhất (hình 2.6).

+ Nối điểm bắt đầu của vectơ thứ nhất với điểm kết thúc của vectơ thứ hai.

- Từ tam giác vectơ này, tìm độ lớn và hướng của độ dịch chuyên tổng hợp.

Tìm độ lớn

- Độ dịch chuyển tổng hợp được biểu diễn bằng vectơ OB. Vì góc giữa vectơ OA và vectơ AB là góc vuông, nên độ lớn của độ dịch chuyên tổng hợp được tính bằng:

OB2 = OA+ AB2 = 172 + 102 = 389

OB = \(\sqrt {389}  = 19,7 \approx 20km\)

Tìm hướng

- Vì cạnh huyền của tam giác vuông có chiều dài gấp đôi cạnh góc vuông nên góc giữa vectơ OB và vectơ AB là 60°.

- Vậy, độ dịch chuyển cuối cùng của ô tô là 20 km lệch so với hướng bắc góc 60° về phía đông.

Độ dịch chuyển tổng hợp bằng tổng các độ dịch chuyển mà vật trải qua trong cả quá trình chuyển động.

1.3. Vận tốc tổng hợp

- Một chiếc thuyền máy qua sông với vận tốc có độ lớn v, và hướng vuông góc với dòng sông, khi nước không chảy. Thuyền sẽ đến bờ đối diện ở vị trí A.

- Giả sử rằng, người điều khiển động cơ của thuyền giữ nguyên tốc độ và hướng nhưng nước sông chảy với vận tốc có độ lớn v, và hướng vuông góc với vận tốc của thuyền. Thuyền sẽ đến bờ đối diện ở vị trí B, không trùng với vị trí A.

- Như vậy, khi thuyền đi trong nước sông đang chảy, vận tốc do động cơ của thuyền và vận tốc do nước sông chảy kết hợp với nhau để tạo ra một vận tốc tổng hợp cho thuyền.

- Vận tốc là một đại lượng vectơ và do đó hai vận tốc có thể được kết hợp bằng phép cộng vectơ theo cùng một cách mà chúng ta đã thấy đối với hai hoặc nhiều độ dịch chuyển.

- Ví dụ, một vận động viên bơi về phía bắc với vận tốc 1,7 m/s, nước sông chảy với vận tốc 1,0 m/s về phía đông. Tìm độ lớn và hướng vận tốc tổng hợp của vận động viên tương tự như với cách tìm độ dịch chuyển tổng hợp.

- Vẽ tam giác vectơ

+ Đặt điểm bắt đầu của vectơ thứ hai ở điểm kết thúc của vectơ đầu tiên (hình 2.7).

Hình 2.7

+ Nối điểm đầu và điểm cuối để thành tam giác vectơ.

- Tính độ lớn của vectơ tổng hợp

- Ta có y= 2 m/s

- Tính góc 

- Do cạnh huyền gấp đôi cạnh góc vuông nên góc 0 là 30°.

- Vì vậy, vận tốc tổng hợp của vận động viên là 2 m/s và có hướng lệch so với hướng bắc 30° về phía đông.

Nếu một vật tham gia đồng thời hai chuyển động theo hai phương và mỗi phương có một vận tốc thì vận tốc tổng hợp bằng tổng các vận tốc này.
ADMICRO

Bài tập minh họa

Bài 1: Từ địa điểm xuất phát, một vật di chuyển qua một loạt các địa điểm trung gian để đến địa điểm cuối cùng, ví dụ như tàu thám hiểm ở hình 2.1. Làm thế nào để xác định được quãng đường, độ dịch chuyển hay vận tốc của vật?

Hình 2.1. Đường đi của tàu thám hiểm trên bề mặt Hoà Tinh vào năm 2021

Hướng dẫn giải

Muốn xác định được quãng đường, độ dịch chuyển hay vận tốc của vật, ta có thể vẽ đồ thị biểu diễn độ dịch chuyển theo thời gian của vật. Sau đó từ đồ thị và kết hợp các công thức để tính đại lượng cần tìm.

Bài 2: Trái Đất quay xung quanh trục từ phía tây sang phía đông, một vòng mỗi ngày. Tại đường xích đạo, bề mặt Trái Đất đang quay với tốc độ 1675 km/h. Từ một vị trí trên đường xích đạo của Trái Đất, phóng tên lửa về phía đông hay về phía tây sẽ có lợi hơn.

Hướng dẫn giải

Phóng tên lửa về phía Đông có lợi hơn, vì Trái Đất đang quay từ Tây sang Đông, tên lửa phóng cùng chiều với chiều quay của Trái Đất sẽ có vận tốc lớn hơn là tên lửa phóng ngược chiều với chiều quay của Trái Đất.

ADMICRO

Luyện tập Bài 2 Vật Lý 10 Cánh Diều

Học xong bài học này, bạn có thể:

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

- Tính được tốc độ từ độ dốc của đô thị độ dịch chuyển-thời gian.

- Xác định được độ dịch chuyển tổng hợp, vận tốc tổng hợp.

3.1. Trắc nghiệm Bài 2 Vật Lý 10 Cánh Diều

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 Bài 2 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

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 2 Vật Lý 10 Cánh Diều

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 Cánh Diều Bài 2 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Giải câu hỏi 1 trang 22 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi 2 trang 22 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Luyện tập 1 trang 23 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi 3 trang 24 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Luyện tập 2 trang 25 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Tìm hiểu thêm trang 26 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Vận dụng trang 26 SGK Vật Lý 10 Cánh Diều - CD

Hỏi đáp Bài 2 Vật Lý 10 Cánh Diều

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

NONE
OFF