CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU

BÀI 2. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU

A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU

1. Tốc độ trung bình

+ Tốc độ trung bình cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động.

2. Chuyển động thẳng đều

+ Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.

3. Quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều

+ Quãng đường đi được s trong chuyển động thẳng đều là : s = vtb.t = v.t

Với v là vận tốc của vật

+ Trong chuyển động thẳng đều, quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

II. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG VÀ ĐỒ THỊ CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU

1. Phương trình chuyển động thẳng đều

2. Đồ thị của chuyển động thẳng đều

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Dạng 1. Xác định tốc độ, quãng đường và thời gian trong chuyển động thẳng đều.

+ Tốc độ của vật trong chuyển động thẳng đều: \(v=\frac{s}{t}.\)

+ Khi vật chuyển động thẳng trên các đoạn đường với tốc độ khác nhau thì tốc độ trung bình trên cả đoạn đường được xác định như sau:

\({{v}_{tb}}=\frac{s}{t}=\frac{{{s}_{1}}+{{s}_{2}}+....+{{s}_{n}}}{{{t}_{1}}+{{t}_{2}}+....+{{t}_{n}}}=\frac{{{v}_{1}}.{{t}_{1}}+{{v}_{2}}.{{t}_{2}}+....+{{v}_{n}}.{{t}_{n}}}{{{t}_{1}}+{{t}_{2}}+....+{{t}_{n}}}=\frac{\sum\limits_{i=1}^{n}{{{v}_{i}}.{{t}_{i}}}}{\sum\limits_{i=1}^{n}{{{t}_{i}}}}.\)

(si, vi, ti là quãng đường, tốc độ và thời gian vật chuyển động trên đoạn đường thứ i).

Dạng 2. Bài toán liên quan đến phương trình của vật chuyển động thẳng đều.

+ Phương trình của vật chuyển động thẳng đều có dạng: \(x={{x}_{0}}+s={{x}_{0}}+v.\left( t-{{t}_{0}} \right)\)

x0 là tọa độ của vật lúc bắt đầu khảo sát, t0 là thời điểm bắt đầu khảo sát.

• Nếu x0 = 0: vật ở gốc tọa độ O.
• Nếu x0 > 0: vật ở phía dương của trục Ox.
• Nếu x0 < 0: vật ở phía âm của trục Ox.

v là vận tốc chuyển động của vật.

• Nếu v > 0: vật chuyển động theo chiều dương.
• Nếu v < 0: vật chuyển động ngược chiều dương.

+ Khoảng cách giữa hai vật trong quá trình chuyển động: \(\Delta x=\left| {{x}_{1}}-{{x}_{2}} \right|\)

trong đó x1 và x2 là tọa độ của hai vật tại thời điểm cách nhau một khoảng \Delta x.

⇒ Khi hai vật gặp nhau: \(\Delta x=\left| {{x}_{1}}-{{x}_{2}} \right|=0\,\,hay\,\,{{x}_{1}}={{x}_{2}}.\)

Dạng 3. Đồ thị trong chuyển động thẳng đều.

Đồ thị tọa độ - thời gian x (t) trong chuyển động thẳng đều có dạng tổng quát là đường thẳng xiên góc xuất phát từ điểm có tọa độ \(({{t}_{0}},{{x}_{0}})\), tạo với trục thời gian một góc \(\alpha\Rightarrow v=\tan \alpha =\frac{x-{{x}_{0}}}{t-{{t}_{0}}}\).

• Nếu chọn gốc thời gian khi vật bắt đầu chuyển động thì t0 = 0;
• Nếu chọn gốc tọa độ tại điểm vật bắt đầu chuyển động thì x0 = 0;
• Vật chuyển động cùng chiều dương thì đồ thị đi lên (v > 0), ngược chiều dương thì đồ thị đi xuống (v < 0).

⇒ Hai đồ thị song song thì hai vật chuyển động cùng vận tốc v1 = v2.

⇒ Hai đồ thị cắt nhau thì giao điểm cho biết thời điểm và tọa độ hai vật gặp nhau.

C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (trang 12 SGK Vật Lí 10):

Dựa vào giờ tàu ở Bảng 1.1, hãy tính tốc độ trung bình của đoàn tàu trên đường Hà Nội - Sài Gòn, biết con đường này dài 1726 km và coi như thẳng.

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.

Tốc độ trung bình của đoàn tàu trên đường Hà Nội - Sài Gòn là:

\({{v}_{tb}}=\frac{S}{t}=\frac{1726}{33}=52,3\,km/h.\)

D. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Bài 1 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Chuyển động thẳng đều là gì?

Lời giải:

Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.

Bài 2 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Nêu những đặc điểm của chuyển động thẳng đều.

Lời giải:

Những đặc điểm của chuyển động thẳng đều:

+ Quỹ đạo: là một đường thẳng

+ Tốc độ trung bình: như nhau trên mọi đoạn đường.

Bài 3 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Tốc độ trung bình là gì?

Lời giải:

Tốc độ trung bình là đại lượng đo bằng tỉ số giữa quãng đường vật đi được và thời gian chuyển động, nó cho biết mức độ nhanh, chậm của chuyển động: \({{v}_{tb}}=\frac{s}{t}.\)

Bài 4 (trang 15 SGK Vật Lí 10):

Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều.

Lời giải:

+ Công thức tính quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều: S = vtb.t = v.t

+ Phương trình chuyển động: x = x0 + vt (với x0: tọa độ ban đầu)

Bài 5 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Nêu cách vẽ đồ thị tọa độ – thời gian của một chuyển động thẳng đều .

Lời giải:

Phương trình chuyển động thẳng đều của vật có dạng là phương trình bậc nhất y = a.t + b (ẩn t). Do đó cách vẽ đồ thị giống với đồ thị hàm số y = ax + b (với ẩn là x).

Bước 1: Viết phương trình chuyển động của vật dạng x = b + a.t (x: km, t: h)

Bước 2: Lập bảng giá trị (x,t).

Bước 3: Xác định các điểm có tọa độ tương ứng (t1; x1); (t2; x2); (t3; x3) …. Trên hệ trục tọa độ xOt, sau đó nối các điểm đó với nhau, ta được đường biểu diễn x(t).

Bài 6 (trang 15 SGK Vật Lí 10):

Trong chuyển động thẳng đều

A. quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với tốc độ v.

B. tọa độ x tỉ lệ thuận với tốc độ v.

C. tọa độ x tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

D. quãng đường đi được S tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

Chọn đáp án đúng.

Lời giải: Chọn D.

Trong chuyển động thẳng đều vận tốc không đổi trong suốt quá trình nên quãng đường đi được S tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

Bài 7 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Chỉ ra câu sai.

Chuyển động thẳng đều có những đặc điểm sau

A. Quỹ đạo là một đường thẳng;

B. Vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì;

C. Tốc độ trung bình trên mọi quãng đường là như nhau;

D. Tốc độ không đổi từ lúc xuất phát đến lúc dừng lại.

Lời giải: Chọn D.

Khi xuất phát và khi dừng lại, tốc độ phải thay đổi. Khi xuất phát thì vận tốc tăng còn khi dừng lại thì vận tốc giảm nên tốc độ phải thay đổi.

Bài 8 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Đồ thị tọa độ – thời gian trong chuyển động thẳng của một chiếc xe có dạng như ở hình 2.5. Trong khoảng thời gian nào xe chuyển động thẳng đều?

Lời giải: Chọn A.

Đồ thị tọa độ – thời gian của chuyển động thẳng đều là một đoạn thẳng.

• Đồ thị ứng đoạn từ t1 đến t2 cho thấy tọa độ x không thay đổi, tức vật đứng lại.
• Trong khoảng từ 0 đến t1 ta thấy quãng đường và thời gian tỉ lệ thuận với nhau nên trong khoảng thời gian này xe chuyển động thẳng đều.

Bài 9 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Hai ô tô xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 10 km trên một đường thẳng qua A và B, chuyển động cùng chiều từ A đến B. Tốc độ của ô tô xuất phát từ A là 60 km/h, của ô tô xuất phát từ B là 40 km/h.

a) Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, hãy viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của hai xe.

b) Vẽ đồ thị tọa độ – thời gian của hai xe trên cùng một hệ trục (x,t).

c) Dựa vào đồ thị tọa độ – thời gian để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B.

Lời giải:

a) Công thức tính quãng đường đi được của hai xe là:

• Ô tô xuất phát từ A là: SA = vA.t = 60t
• Ô tô xuất phát từ B là: SB = vB.t = 40t.

Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, phương trình chuyển động của hai xe là:

• Ô tô xuất phát từ A là: xA = x0A + SA = 60t
• Ô tô xuất phát từ B là: xB = x0B + SB = 10 + 40t.

Với S và x tính bằng km; t tính bằng giờ.

b) Lập bảng giá trị:

c) Khi 2 xe gặp nhau thì tọa độ của chúng bằng nhau: xA = xB Û 60t = 10 + 40t

Þ 20t = 10 Þ t = 0,5 h Þ xA = 60.0,5 = 30 km.

Vậy điểm gặp nhai cách gốc tọa độ A một đoạn 30 km.

Trên đồ thị điểm gặp nhai có tọa độ (t,x ) tương ứng là (0,5;30).

Bài 10 (trang 15 SGK Vật Lí 10) :

Một ô tô tải xuất phát từ thành phố H chuyển động thẳng đều về phía thành phố P với tốc độ 60 km/h. Khi đến thành phố D cách H 60 km thì xe dừng lại 1 giờ. Sau đó xe tiếp tục chuyển động đều về phía P với tốc độ 40 km/h. Con đường H-P coi như thẳng và dài 100 km.

a) Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của ô tô trên hai quãng đường H – D và D – P. Gốc tọa độ lấy ở H. Gốc thời gian là lúc xe xuất phát từ H.

b) Vẽ đồ thị tọa độ – thời gian của xe trên cả con đường H – P.

c) Dựa vào đồ thị, xác định thời điểm xe đến P.

d) Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính.

a) Gốc tọa độ lấy ở H. Gốc thời gian là lúc xe xuất phát từ H.

Lời giải:

Công thức tính quãng đường đi của ô tô:

• Trên quãng đường H – D: S1 = 60t (x: km; t: h) với x ≤ 60 km tương ứng t ≤ 1 h.
• Trên quãng đường D – P: Do ô tô dừng lại 1 h cộng với thời gian chuyển động từ H → D hết 1h nữa nên ô tô trễ 2h so với mốc thời gian đã chọn lúc xuất phát từ H.

Ta có: S2 = 40.(t – 2) (km, h) với điều kiện t ≥ 2.

Phương trình chuyển động của ô tô

• Trên đoạn HD: x1 = 60t với x ≤ 60 km.
• Trên đoạn D – P: x2 = 60 + 40(t – 2) với x ≥ 60 km, t ≥ 2h.

b) Đồ thị

d) Kiểm tra bàng phép tính:

Thời điểm ô tô đến P: \(t={{t}_{H\text{D}}}+{{t}_{nghi}}+{{t}_{\text{DP}}}=\frac{60}{60}+1+\frac{40}{40}=3~\text{h}\text{.}\)

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