1. Bài 1. Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

>> Xem chi tiết: Lý thuyết Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc - Vật lí 10

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Ở hình 1.2, kim của đồng hồ tốc độ trên ô tô chỉ vào con số ứng với vạch giữa 80 và 100; kim này đang chỉ tốc độ trung bình hay tốc độ tức thời của ô tô?

 Phương pháp giải:

+ Tốc độ trung bình là tốc độ được tính bằng quãng đường vật di chuyển chia cho thời gian vật đi hết quãng đường đó.

+ Tốc độ tức thời là tốc độ tính trong một thời gian rất ngắn.

Lời giải chi tiết:

Khi nhìn vào đồng hồ tốc độ trên ô tô, ta không biết tốc độ trung bình của ô tô, mà chỉ biết tốc độ của ô tô đúng lúc ta nhìn vào đồng hồ đó là tốc độ tức thời của ô tô.

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Một vận động viên đã chạy 10 000 m trong thòi gian là 36 phút 23 giây 44. Tính tốc độ trung bình của vận động viên đó theo đơn vị là m/s.

 Phương pháp giải:

Biểu thức tính tốc độ trung bình: \({v_{tb}} = \frac{s}{t}\)

Trong đó:

+ s: quãng đường vật đi được (m)

+ t: thời gian vật đi được trong quãng đường s (s)

Lời giải chi tiết:

Theo bài ta có:

s = 10 000 m

t = 36 phút 23 giây 44 = 36.60 + 23,44 = 2183,44 s

Tốc độ trung bình của vận động viên là:

\({v_{tb}} = \frac{s}{t} = \frac{{10000}}{{2183,44}} \approx 4,58(m/s)\) 

3. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Khi nào quãng đường và độ dịch chuyển của một vật chuyển động có cùng độ lớn?

 Phương pháp giải:

+ Quãng đường là độ dài vật đi được

+ Độ dịch chuyển là khoảng cách được tính từ vị trí đầu đến vị trí cuối của vật

Lời giải chi tiết:

Quãng đường và độ dịch chuyển của một vật chuyển động có cùng độ lớn khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều chuyển động

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Một xe ô tô xuất phát từ tỉnh A, đi đến tỉnh B; rồi lại trở vdề vị trí xuất phát ở tỉnh A. Xe này đã dịch chuyển so với vị trí xuất phát một đoạn bằng bao nhiêu?

 Phương pháp giải:

Độ dịch chuyển là khoảng cách từ vị trí đầu đến vị trí cuối

Lời giải chi tiết:

Vị trí đầu của ô tô: ở tỉnh A

Vị trí cuối của ô tô: ở tỉnh A

=> Độ dịch chuyển của ô tô bằng 0. 

2. Luyện tập

Một ô tô chuyển động trên đường thẳng. Tại thời điểm t1 , ô tô ở cách vị trí xuất phát 5 km. Tại thời điểm t2 , ô tô cách vị trí xuất phát 12 km. Từ t1  đến t2 , độ dịch chuyển của ô tô đã thay đổi một đoạn bằng bao nhiêu?

 Phương pháp giải:

Độ dịch chuyển là khoảng cách từ vị trí đầu đến vị trí cuối

Lời giải chi tiết:

Độ dịch chuyển của ô tô là: 12 – 5 = 7 (km)

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Vận tốc của một vật là không đổi nếu nó chuyển động với tốc độ không đổi theo một hướng xác định. Tại sao nếu vật di chuyển theo đường cong thì vận tốc của vật thay đổi

 Phương pháp giải:

Vận tốc của vật là tốc độ thay đổi độ dịch chuyển

Lời giải chi tiết:

Vật di chuyển theo đường cong thì hướng không xác định nên vận tốc của vật thay đổi.

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phát biểu nào sau đây nói về vận tốc, quãng đường, độ dịch chuyển?

a) Con tàu đã đi 200 km về phía đông nam.

b) Một xe ô tô đã đi 200 km từ Hà Nội đến Nam Định.

c) Một thùng hàng được kéo thẳng đứng lên trên với mỗi 2 m trong một giây.

 Phương pháp giải:

+ Vận tốc của vật là tốc độ thay đổi độ dịch chuyển

+ Quãng đường là độ dài vật đi được

+ Độ dịch chuyển là khoảng cách từ vị trí đầu đến vị trí cuối của vật

Lời giải chi tiết:

a) Con tàu đã đi 200 km về phía đông nam đang nói về quãng đường

b) Vị trí đầu là Hà Nội, vị trí cuối là Nam Định, khoảng cách từ Hà Nội đến Nam Định là 200 km, câu này đang nói đến độ dịch chuyển.

c) Vận tốc được xác định bằng thương số độ dịch chuyển và thời gian

Độ dịch chuyển của vật là 2 m và thời gian là 1 giây nên câu này đang nói về vận tốc.

Trên hình 1.4, quãng đường xe đi qua cổng quang điện được xác định như thế nào?

 Phương pháp giải:

Quan sát hình

Lời giải chi tiết:

Trên hình 1.4, ta thấy rằng khi tấm chắn sáng bắt đầu chắn chùm tia sáng ở cổng quang điện thì đồng hồ bắt đầu đo thời gian. Ngay khi tấm chắn sáng này không chắn chùm tia sáng nữa thì đồng hồ ngừng đo. Thời gian hiện trên đồng hồ là thời gian xe đi hết quãng đường bằng chiều rộng của tấm chắn sáng. Vì vậy ta chỉ cần đo chiều rộng của tấm chắn sáng thì sẽ xác định được quãng đường xe đi qua cổng điện.

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

So sánh các phương pháp đo tốc độ được trình bày ở trên, rút ra một số ưu điểm và nhược điểm của chúng.

 Lời giải chi tiết:

Phương pháp đo tốc độ của:

+ Bộ đo tốc độ dùng cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số: Đo chiều rộng của tấm chắn sáng, sau đó cho xe chuyển động, thời gian hiện lên ở đồng hồ, từ đó xác định được tốc độ của xe

+ Bộ đo tốc độ dùng xe kĩ thuật số: Khởi động xe và cho xe chạy, trong bộ đo này, trên xe có gắn bộ đo mã hóa để đo độ dịch chuyển của xe thông qua tốc độ quay của trục bánh xe trong những khoảng thời gian bằng nhau, thời gian đã định trước, từ đó ta sẽ tính được tốc độ của xe.

Ưu điểm và nhược điểm của hai bộ đo tốc độ

Ưu điểm

Nhược điểm

Dùng cổng quang điện và thời gian hiện số

Dễ sử dụng, thời gian đo chính xác

Đo quãng đường thủ công dẫn đến sai số

Dùng xe kĩ thuật số

Quãng đường và thời gian đo chính xác, ít sai số

Khó sử dụng hơn

2. Luyện tập

Kết quả đo thời gian tấm chắn sáng (rộng 10 mm) đi qua cổng quang điện được cho ở bảng 1.2

Từ số liệu ở bảng 1.2, tính thời gian trung bình và sai số tuyệt đối trung bình của phép đo

 Phương pháp giải:

Biểu thức tính thời gian trung bình:

\(\overline t  = \frac{{{t_1} + {t_2} + ... + {t_n}}}{n}\)

Cách tính sai số tuyệt đối trung bình

\(\begin{array}{l}\Delta {t_1} = \left| {{t_2} - {t_1}} \right|\\\Delta {t_2} = \left| {{t_3} - {t_2}} \right|\\\overline {\Delta t}  = \frac{{\Delta {t_1} + \Delta {t_2}}}{2}\end{array}\)

Lời giải chi tiết:

Thời gian trung bình của phép đo là:

\(\overline t  = \frac{{{t_1} + {t_2} + {t_3}}}{3} = \frac{{0,101 + 0,098 + 0,102}}{3} \approx 0,100(s)\)

Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo là:

\(\begin{array}{l}\Delta {t_1} = \left| {{t_2} - {t_1}} \right| = \left| {0,098 - 0,101} \right| = 0,003\\\Delta {t_2} = \left| {{t_3} - {t_2}} \right| = \left| {0,102 - 0,098} \right| = 0,004\\\overline {\Delta t}  = \frac{{\Delta {t_1} + \Delta {t_2}}}{2} = \frac{{0,003 + 0,004}}{2} \approx 0,004(s)\end{array}\)

3. Vận dụng

Bạn hãy thiết lập phương án để đo được tốc độ của xe chuyển động trên máng đỡ bằng các dụng cụ sau đây: Xe kĩ thuật số kèm bộ xử lí số liệu; giá đỡ

 Lời giải chi tiết:

Dụng cụ: Xe kĩ thuật số kèm bộ xử lí số liệu; giá đỡ

Tiến hành:

Lắp các dụng cụ như trên hình 1.5

+ Đặt giá đỡ nghiêng so với phương ngang để xe có thể chuyển động được trên giá đỡ

+ Cho xe chuyển động từ đỉnh của giá đỡ xuống, bộ xử lí số liệu gắn trên xe sẽ cung cấp số liệu để tính, đo ít nhất 3 lần