CHUYỂN ĐỘNG CƠ

BÀI 1. CHUYỂN ĐỘNG CƠ

A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Chuyển động cơ

• Chuyển động cơ là sự thay đổi vị trí của vật đó so với vật khác theo thời gian.
• Chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc so với những khoảng cách mà ta đề cập đến). Chất điểm có khối lượng là khối lượng của vật.
• Quỹ đạo của chuyển động là đường mà chất điểm vạch ra trong không gian khi chuyển động.

2. Cách xác định vị trí của vật trong không gian

Để xác định vị trí của vật trong không gian cần chọn một vật làm mốc, gắn vào đó một hệ tọa độ. Vị trí của chất điểm được xác định bằng toạ độ của nó trong hệ tọa độ này. Vật làm mốc được coi là đứng yên.

3. Cách xác định thời gian trong chuyển động

• Để mô tả chuyển động của một vật ta phải biết tọa độ của vật đó ở những thời điểm khác nhau. Muốn thế ta phải chỉ rõ mốc thời gian (hoặc gốc thời gian), tức là thời điểm mà ta bắt đầu đo thời gian và phải đo khoảng thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian bằng một chiếc đồng hồ.
• Để xác định thời gian trong chuyển động cần chọn một mốc thời gian và dùng một đồng hồ để đo thời gian.
• Hệ quy chiếu: là một hệ gồm một vật mốc gắn với một hệ tọa độ và một gốc thời gian cùng với một đồng hồ.

Hệ quy chiếu = Hệ tọa độ gắn với vật mốc + đồng hồ và gốc thời gian.

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

• Với những câu hỏi lí thuyết, các em cần nắm vững các khái niệm về chuyển động cơ, chất điểm, quỹ đạo và cách xác định vị trí, thời gian trong chuyển động ở phần A.
• Với những bài tập tính toán liên quan đến việc xác định thời điểm hoặc thời gian vật chuyển động, các em cần chỉ rõ mốc thời gian và khoảng thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian đó. Với những bài tập liên quan đến việc xác định vị trí của vật trong không gian, các em cần chỉ rõ mốc tọa độ và hệ tọa độ gắn với mốc tọa độ đó.

C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (trang 8 SGK Vật Lí 10):

Cho biết (một cách gần đúng):

• Đường kính của Mặt Trời : 1 400 000 km.
• Đường kính của Trái Đất : 12 000 km.
• Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời : 150 000 000 km.

1. Nếu vẽ đường đi của Trái Đất quanh Mặt Trời là một đường tròn, đường kính 15 cm thì hình vẽ Trái Đất và Mặt Trời sẽ là những đường tròn có đường kính bao nhiêu xentimet?
2. Có thể coi Trái Đất như một chất điểm trong hệ Mặt Trời được không ?

Trả lời:

a) Đường kính đường tròn quỹ đạo của Trái Đất là: 2.150 000 000 = 300 000 000 km.

Gọi d, d’ lần lượt là đường kính Trái Đất, Mặt Trời trên hình vẽ có:

\(\frac{d}{12000}=\frac{{{d}'}}{1400000}=\frac{15}{300000000}\Rightarrow \left\{ \begin{align}   & d=\frac{15.12000}{300000000}=0,0006\,cm. \\  & {d}'=\frac{15.1400000}{300000000}=0,07\,cm. \\ \end{align} \right.\)

b) Chiều dài của đường đi trên hình vẽ là : S = 2pR = 2.3,14.7,5 = 47,1 cm.

Þ Trên hình vẽ, chiều dài đường đi gấp 47,1/0,0006 = 78500 lần kích thước của Trái Đất.

Þ Có thể coi Trái Đất như một chất điểm trong hệ Mặt Trời do kích thước rất nhỏ so với chiều dài đường đi.

Câu C2 (trang 9 SGK Vật Lí 10):

Có thể lấy vật nào làm mốc để xác định vị trí một chiếc tàu thủy đang chạy trên sông?

Trả lời:

Có thể lấy vật làm mốc là một vật bất kì, đứng yên trên bờ sông hoặc dưới sông như: cây bên bờ sông, bến đò, một cây cầu….

Câu C3 (trang 9 SGK Vật Lí 10):

Trả lời:

Tọa độ điểm M là : \(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}    {{x}_{M}}=\frac{AB}{2}=\frac{5}{2}=2,5\,m  \\    {{y}_{M}}=\frac{AD}{2}=\frac{4}{2}=2\,m  \\ \end{array}\Rightarrow \text{M}(2,5;2) \right.\)

Câu C4 (trang 10 SGK Vật Lí 10):

Bảng giờ tàu (bảng 1.1) cho ta biết thời điểm mà đoàn tàu có mặt ở các ga. Hãy tính xem đoàn tàu chạy từ ga Hà Nội đến ga Sài Gòn trong bao lâu?

Trả lời:

Chọn mốc thời gian lúc 19 giờ 00 phút ngày thứ nhất tại Hà Nội.

Quan sát bảng giờ tàu ta thấy đến 19 giờ 00 phút ngày thứ hai (sau khi suất phát được 1 ngày) thì tàu đã qua ga Tuy Hòa một đoạn. Tiếp tục tàu chạy đến 24 giờ 00 phút cùng ngày (chạy thêm 5 giờ nữa) thì chưa đến ga Sài Gòn, sau đó tàu chạy thêm 4 giờ nữa sang ngày hôm sau thì đến Sài Gòn.

Vậy tổng thời gian tàu chạy từ ga Hà Nội vào ga Sài Gòn là: 1 ngày + 5 giờ + 4 giờ = 33 giờ.

D. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Bài 1 (trang 11 SGK Vật Lí 10):

Chất điểm là gì?

Lời giải:

Chất điểm là một chất chuyển động được coi là kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc là so với khoảng cách mà ta đề cập đến).

Bài 2 (trang 11 SGK Vật Lí 10) :

Nêu cách xác định vị trí của một ô tô trên một quốc lộ.

Lời giải:

Dựa vào vật làm mốc là cột cây số trên quốc lộ và trục tọa độ gắn với đường quốc lộ: khi ôtô đến cột cây số, ta sẽ biết vị trí ô tô cách mốc (địa điểm sẽ đến) còn bao nhiêu km.

Bài 3 (trang 11 SGK Vật Lí 10) :

Nêu cách xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng .

Lời giải:

Để xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng ta cần chọn một vật cố định làm mốc và hệ trục Oxy vuông góc có gốc O gắn với vật mốc. Chiếu vuông góc vị trí của vật lên hai trục Ox và Ot ta xác định được vị trí của vật đó bằng hai tọa độ x và y.

Bài 4 (trang 11 SGK Vật Lí 10):

Phân biệt hệ tọa độ và hệ quy chiếu.

Lời giải:

• Hệ tọa độ gồm vật làm mốc, các trục tọa độ Ox, Oy, Oz. Hệ tọa độ dùng xác định vị trí vật.
• Hệ quy chiếu bao gồm hệ tọa độ, mốc thời gian và đồng hồ. Hệ quy chiếu giúp ta không những xác định được vị trí của vật mà còn xác định được cả thời gian của chuyển động.

Bài 5 (trang 11 SGK Vật Lí 10) :

Trường hợp nào dưới đây có thể coi vật là chất điểm ?

A. Trái Đất trong chuyển động tự quay quanh mình nó.

B. Hai hòn bi lúc va chạm với nhau.

C. Người nhảy cầu lúc đang rơi xuống nước.

D. Giọt nước mưa lúc đang rơi.

Lời giải: Chọn D.

Giọt nước mưa đang rơi có kích thước rất nhỏ so với quãng đường rơi nên được coi như một chất điểm.

Bài 6 (trang 11 SGK Vật Lí 10) :

Một người chỉ đường cho một khách du lịch như sau: “Ông hãy đi dọc theo phố này đến bờ một hồ lớn. Đứng tại đó, nhìn sang bên kia hồ theo hướng Tây Bắc, ông sẽ thấy tòa nhà của khách sạn S”. Người chỉ đường đã xác định vị trí của khách sạn S theo cách nào?

A. Cách dùng đường đi và vật làm mốc. B. Các dùng các trục tọa độ.

C. Dùng cả hai cách A và B. D. Không dùng cả hai cách A và B.

Lời giải: Chọn C.

Đi dọc theo phố này đến một bờ hồ lớn: là cách dùng đường đi và vật làm mốc (A);

Đứng ở bờ hồ, nhìn sang hướng Tây Bắc, ông sẽ thấy tòa khách sạn S: là cách dùng các trục tọa độ (B).

Bài 7 (trang 11 SGK Vật Lí 10) :

Trong các cách chọn hệ trục tọa độ và mốc thời gian dưới đây, cách nào thích hợp nhất để xác định vị trí của một máy bay đang bay trên đường dài?

A. Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t = 0 là lúc máy bay cất cánh.

B. Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t = 0 là lúc 0 giờ quốc tế.

C. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 là lúc máy bay cất cánh.

D. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 là 0 giờ quốc tế.

Lời giải: Chọn D.

+ Trong không gian, để xác định vị trí một vật, thường chọn hệ trục tọa độ gồm 3 trục Ox, Oy, Oz vuông góc với nhau. Hệ trục tọa độ không gian được xác định theo kinh độ, vĩ độ địa lý gốc. Độ cao của máy bay tính theo mực nước biển, giờ quốc tế GMT cũng là giờ chuẩn lấy gốc từ kinh tuyến 0.

Lưu ý: không lấy t = 0 là lúc máy bay cất cánh vì trong một ngày, một hãng hàng không sẽ có rất nhiều chuyến bay, do vậy mỗi lần bay lấy một gốc thì việc định và quản lý các chuyến bay là rất vất vả và không khoa học. Ngoài gia dùng t = 0 là giờ quốc tế giúp hành khách định rõ được thời gian chuyến bay của mình bắt đầu từ thời điểm nào đối với giờ địa phương.

Bài 8 (trang 11 SGK Vật Lí 10):

Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta dùng những tọa độ nào?

Lời giải:

Để xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng, người ta dùng hệ trục tọa độ gồm 2 trục Ox và Oy vuông góc với nhau. Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta dùng trục Ox là vĩ độ, trục Oy là kinh độ của tàu.

Bài 9 (trang 11 SGK Vật Lí 10) :

Nếu lấy mốc thời gian là lúc 5 giờ 15 phút thì sau ít nhất bao lâu kim phút đuổi kịp kim giờ?

Lời giải:

Sử dụng đơn vị đo góc là rad (rađian): π (rad) ứng với 180°, 1 vòng tương ứng với góc 2π (rad).

Vòng tròn chia làm 12 khoảng. Mỗi khoảng ứng với cung là: \(\frac{2\pi }{12}=\frac{\pi }{6}\,ra\text{d}.\)

Trong 1 giờ kim phút quay được 1 vòng = 2π, kim giờ quay được một góc bằng \(\frac{2\pi }{12}=\frac{\pi }{6}\,ra\text{d}.\)

Lúc 5 giờ 00 phút, kim phút nằm đúng số 12, kim giờ nằm đúng số 5, sau đó 15 phút thì kim phút nằm đúng số 3, kim giờ quay thêm được một góc: \(\frac{15}{60}\cdot \frac{\pi }{6}=\frac{\pi }{24}\,ra\text{d}.\)

Lúc 5 giờ 15 phút, kim phút nằm cách kim giờ một cung là: \(S=2.\frac{\pi }{6}+\frac{\pi }{24}=\frac{3\pi }{8}\,ra\text{d}.\)

Trong 1 giây kim phút quay được 1 cung là: \({{S}_{1}}=\frac{2\pi }{3600}\,ra\text{d}.\)

Trong 1 giây kim giờ quay được 1 cung là: \({{S}_{2}}=\frac{2\pi }{12.3600}\,ra\text{d}.\)

Mỗi giây kim phút sẽ đuổi kim giờ được một cung là: \(\Delta S=\frac{2\pi }{3600}-\frac{2\pi }{12.3600}=\frac{11\pi }{6.3600}\)

Thời gian để kim phút đuổi kịp kim giờ là: \(t=\frac{S}{\Delta S}=\frac{8100}{11}=736,36\,s \) = 12 phút 16,36 giây.

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 10 bài Chuyển động cơ do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.