Vật Lý 10 KNTT Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

- Khi vật chuyển động thì vị trí của vật so với vật được chọn làm mốc thay đổi theo thời gian. Bài toán cơ bản của động học là xác định vị trí của vật tại các thời điểm khác nhau.

- Để xác định vị trí của vật, người ta dùng hệ toạ độ có gốc là vị trí của vật mốc, trục hoành Ox và trục tung ly. Các giá trị trên các trục toạ độ được xác định theo một tỉ lệ xác định.

Ví dụ, nếu tỉ lệ là 1/1000 thì vị trí của điểm A trong Hình 4.1 được xác định trên hệ toạ độ là A (x = 10 m; y= 20 m) và của điểm B là B(x = - 10 m; y = 20 m).

Tỉ xich 1 cm ứng với 10 m

Hình 4.1. Hệ toạ độ

- Động học là phần vật lí nghiên cứu chuyển động của vật mà không đề cập đến tác dụng của lực lên chuyển động.

- Khi kích thước của vật rất nhỏ so với độ dài của quãng đường đi được thì vật được coi là chất điểm. Trong chương này chúng ta chỉ tìm hiểu chuyển động của chất điểm.

- Trong thực tế, người ta thường chọn hệ toạ độ trùng với hệ toạ độ địa lí, có gốc là vị trí của vật mốc, trục hoành là đường nối hai hướng địa lí Tây - Đông, trục tung là đường nối hai hướng địa lí Bắc – Nam (Hình 4.2).

Hình 4.2. Hệ toạ độ địa lí

Ví dụ nếu 0A = 2 cm và tỉ lệ là 1/1000 thì vị trí của điểm A cách điểm gốc 20 m theo hướng 45° Đông - Bắc:

A (d = 20 m; 45° Đông - Bắc).

- Để xác định thời điểm, người ta phải chọn một gốc thời gian, đo khoảng cách Biết vật thời điểm cần xác định.

Ví dụ nếu chọn gốc thời gian là t_o = 8 h và thời gian chuyển động là \(\Delta t\) = 2 h, thì thời điểm khi kết thúc chuyển động là t = t_o + \(\Delta t\) = 10 h.

- Hệ toạ độ kết hợp với mốc thời gian và đồng hồ đo thời gian được gọi là hệ quy chiếu.

Chú ý: Khi vật chuyển động trên đường thẳng thì chỉ cần dùng hệ toạ độ có điểm gốc 0 (vị trí của vật mốc) và trục Ox trùng với quỹ đạo chuyển động của vật. Ở

- Trong bài toán ở phần mở bài, biết quãng đường đi được có thể xác định được khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối của chuyển động, nhưng chưa đủ để xác định vị trí của vật.

- Muốn xác định được vị trí của vật phải biết thêm hướng của chuyển động. Ví dụ, nếu biết ô tô chuyển động theo hướng Bắc thì dễ dàng xác định được vị trí của ô tô là điểm B trên bản đồ.

- Đại lượng vừa cho biết độ dài vừa cho biết hướng của sự thay đổi vị trí của vật gọi là độ dịch chuyển. Độ dịch chuyển của ô tô trong bài toán trên là: d_OB = 100 m (Bắc)

Một đại lượng vừa cho biết độ lớn, vừa cho biết hướng như độ dịch chuyển gọi là đại lượng vectơ.

Ví dụ dưới đây giúp chúng ta phân biệt độ dịch chuyển và quãng đường đi được.

Trong Hình 4.3 người đi xe máy (1), người đi bộ (2), người đi ô tô (3) đều khởi hành từ siêu thị A để đi đến bưu điện B.

Hình 4.3. Sơ đồ mô tả quãng đưỏng đi được của người đi xe máy,

Có thể dùng phép cộng vectơ để tổng hợp độ dịch chuyển của vật.

Bài tập ví dụ: Hai người đi xe đạp từ A đến C, người thứ nhất đi theo đường từ A đến B, rồi từ B đến C; người thứ hai đi thẳng từ A đến C (Hình 4.4). Cả hai đều về đích cùng một lúc.

Hãy tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của người thứ nhất và người thứ hai. So sánh và nhận xét kết quả.

Hình 4.4

Giải

Quãng đường đi được của người thứ nhất:

S₁ = AB + BC = 4 + 4 = 8 km

Vì ABC là tam giác vuông nên độ lớn của độ dịch chuyển \(\overrightarrow {AC} \) của người thứ nhất được tính bằng công thức:

\({d_1} = \sqrt {A{B^2} + B{C^2}}  = \sqrt {{4^2} + {4^2}}  \approx 5,7km\)

Vì ABC là tam giác vuông cân nên \(\widehat {CAB}\) = 45°. Hướng của độ dịch chuyển là hướng 45° Đông - Bắc.

Độ dịch chuyển của người thứ nhất là: d₁ = 5,7 km (hướng 45° Đông - Bắc).

Quãng đường đi được của người thứ hai là:

S₂ = AC = 5,7 km

Độ dịch chuyển của người thứ hai là:

d₂ = 5,7 km, hướng 45° Đông - Bắc

Bảng 4.2

Dựa vào kết quả ở Bảng 4.2, ta thấy:

- Vì sự dịch chuyển vị trí của người thứ nhất và người thứ hai là như nhau đều từ A đến C, nên hai người có cùng độ dịch chuyển.

- Tuy về đích cùng một lúc nhưng người thứ nhất đi nhanh hơn vì phải đi quãng đường dài hơn. Tuy nhiên nếu chỉ chú ý đến sự thay đổi vị trí thì phải coi cả hai đều thay đổi vị trí nhanh như nhau.

Bài 1. Hãy so sánh độ lớn của quãng đường đi được và độ dịch chuyển của ba chuyển động ở Hình 4.4 (phần bài tập ví dụ)

Hướng dẫn giải

- Quãng đường đi được từ ngắn đến dài: 2 – 1 – 3

- Độ dịch chuyển, ta thấy điểm đầu và điểm cuối của ba chuyển động đều như nhau nên độ dịch chuyển của ba chuyển động bằng nhau.

Bài 2. Theo em, khi nào độ lớn của độ dịch chuyển và quãng đường đi được của một chuyển động bằng nhau?

Hướng dẫn giải

Độ dịch chuyển và quãng đường đi được của một chuyển động bằng nhau khi vật chuyển động thẳng, không đổi chiều.

Bài 3: Bạn A đi xe đạp từ nhà qua trạm xăng, tới siêu thị mua đồ rồi quay về nhà cất đồ, sau đó đi xe đến trường như hình vẽ?

1. Chọn hệ toạ độ có gốc là vị trí nhà bạn A, trục Ox trùng với đường đi từ nhà bạn A tới trường.

a) Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của bạn A khi đi từ trạm xăng tới siêu thị.

b) Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của bạn A trong cả chuyến đi trên.

2. Vẽ bảng sau vào vở và ghi kết quả tính được ở câu 1vào các ô thích hợp.

3. Hãy dựa vào bảng kết quả trên để kiểm tra dự đoán của em trong câu hỏi 2 cuối trang 22 là đúng hay sai.

Hướng dẫn giải

1. 

a) Quãng đường bạn A đi từ trạm xăng đến siêu thị là: 800 – 400 = 400 (m)

Độ dịch chuyển của bạn A từ trạm xăng đến siêu thị là: 800 – 400 = 400 (m)

b) Quãng đường đi được của bạn A trong cả chuyến đi:

+ Quãng đường bạn A đi từ nhà đến siêu thị là: 800 m

+ Quãng đường bạn A quay về nhà cất đồ là: 800 m

+ Quãng đường bạn A đi từ nhà đến trường là: 1200 m

→ Quãng đường đi được của bạn A trong cả chuyến đi là: 800 + 800 + 1200 = 2800 (m)

Điểm đầu xuất phát của bạn A là nhà, điểm cuối của bạn A là trường

→ Độ dịch chuyển của bạn A là 1200 m.

2. 

3. Dự đoán trong câu hỏi 2 cuối trang 23 là độ dịch chuyển và quãng đường đi được bằng nhau khi vật chuyển động thẳng, không đổi chiều

Từ bảng kết quả ta thấy dự đoán trên là đúng.

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Độ dịch chuyển là một đại lượng vectơ, cho biết độ dài và hướng của sự thay đổi vị trí của vật.

- Khi vật chuyển động thẳng, không đổi chiều thì độ lớn của độ dịch chuyển và quãng đường đi được bằng nhau.

- Khi vật chuyển động thẳng, có đổi chiều thì quãng đường đi được và độ dịch chuyển có độ lớn không bằng nhau.

- Tổng hợp các độ dịch chuyển bằng cách tổng hợp vectơ.

- Xác định được vị trí của một địa điểm trên bản đồ.

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

• Câu 1:

  Hai người bơi thì trên một dòng sông nước đang chảy thành dòng, với điều kiện thời gian bơi của ai ngắn hơn người đó sẽ thắng. Người thứ nhất sẽ bơi để sang sông theo hướng vuông góc với hai bờ sông sau đó sẽ bơi ngược trở lại để trở về vị trí xuất phát. Người thứ hai bơi dọc theo dòng sông sau đó cũng bơi ngược trở lại vị trí xuất phát với quãng đường bơi đúng bằng người thứ nhất. Biết rằng tốc độ bơi của hai người trong nước khi nước yên tĩnh là như nhau. Có thể kết luận rằng

  • A. Người thứ nhất sẽ thắng
  • B. Người thứ hai sẽ thắng
  • C. Hai người hoà nhau
  • D. Không thể đoán trước được

• Câu 2:

  Hai tàu chở khách chạy ngược chiều nhau trên hai làn đường ray song song sát cạnh nhau. ở một thời điểm hai tàu đi qua hai điểm A và B cách nhau 200km. Biết tốc độ của tàu đi qua A là 60km, tàu đi qua B là 45km/h. Hai tàu sẽ gặp nhau tại thời điểm cách thời điểm chúng đi qua các điểm A và B trên một khoảng

  • A. \(2\frac{{1}}{{2}}h\)
  • B. \(1\frac{{3}}{{4}}h\)
  • C. \(1\frac{{19}}{{21}}h\)
  • D. \(1\frac{{16}}{{21}}h\)\

• Câu 3:

  Một tàu hoả dài 150m đang chuyển động hướng bắc với tốc độ 10m/s. Một con chim bay với tốc độ 5m/s theo hướng nam dọc theo đường ray. Thời gian để con chim bay hết chiều dài đoàn tàu này bằng

  • A. 10s
  • B. 11s
  • C. 12s
  • D. 14s

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 4 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 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 22 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi trang 23 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 1 trang 23 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 23 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi trang 24 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 1 trang 25 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 25 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.1 trang 7 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.2 trang 7 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.3 trang 7 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.4 trang 7 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.5 trang 8 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.6 trang 8 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.7 trang 8 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.8 trang 8 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 4.9 trang 8 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!