Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Chương 1: Động học chất điểm

Chương1: Động học chất điểm Nội dung I : Chuyển động cơ - chuyển động thẳng đều A. Kiến thức cơ bản: I. Chuyển động cơ. 1.Chuyển động cơ của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với vật khác theo thời gian. 2. Chất điểm : Một vật chuyển động được coi là chất điểm khi kích thước của nó rất nhỏ so với chiều dài đường đi hoặc khoảng cách mà ta đề cập đến . 3. Quỹ đạo: (Sgk) 4. Hệ quy chiếu = Vật làm mốc + 1 hệ trục toạ độ gắn với vật làm mốc + mốc thời gian và đồng hồ 5. Mốc thời gian : (Sgk) II. Chuyển động thẳng đều: 1 Tốc độ trung bình : vtb= (1) hoặc vtb = (2) * Lưu ý : S1, S2 ..... là những đoạn đường nhất định. 2. Định nghĩa chuyển động thẳng đều : ( Sgk ) 3. Viết các phương trình chuyển động thẳng đều . + Phương trình đường đi : S = v. t ( v = const ) + Phương trình chuyển động thẳng đều. ( +) x = x0 + s = x + v.t 0 x0 M0 s M x + Phương trình vận tốc : v = const 4. Dạng đồ thị : a. Dạng đồ thị ( x - t) b. Dạng đồ thị ( v - t ) v < 0 -v v t v > 0 O v t x O v0 v0 O x t v > 0 v < 0 B. Bài tập áp dụng: Bài tập1: Nêu rõ mốc thời gian được chọn trong việc xác định Thời gian trong một ngày ? Năm dương lịch ? Đ/s: 0h và Năm chúa giáng sinh. Bài tập 2: Hai xe máy xuất phát cùng một lúc từ 2 địa điểm A và B cách nhau 36 km. Hai xe chuyển động cùng chiều từ A đến B . Tốc độ của xe máy đi từ A là 54 km/h, của xe máy đi từ B là 36 km/h . a. Lấy gốc ở A, gốc thời gian là lúc hai xe xuất phát . Hãy viết PTCĐ của hai xe ? b. Vẽ đồ thị toạ độ thời gian của hai xe trên cùng một hệ trục toạ độ ( x - t)? c. Dựa vào đồ thị ( x-t )để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B ? Đ/s: c. Vị trí C cách A O, 108km , sau khi hai xe xuất phát 2h Bài tập3: Xe A chuyển động thẳng đều với tốc độ 36 km/h, lúc 9h xe này có vị trí ở A và đi về B. Lúc 9h30’ xe B CĐTĐ với tốc độ 54 km/hvừa tới B và đi về A. Cho AB = 108 km. a, Lập phương trình chuyển động của hai xe với gốc toạ độ, gốc thời gian và chiều dương tuỳ chọn, suy ra nơi gặp nhau của hai xe ? b, Giải bài toán bằng phương pháp đồ thị ? Đ/s: Chọn O A , chiều + A ->B, t0=0 lúc 9h. Gặp nhau ở C cách A 54 km. Bài tập 4: Bài tập 10 (Sách giáo khoa trang 15) Bài tập5: Hai xe chuyển động trên cùng một đường thẳng với các vân tốc không đổi . Nếu đi ngược chiều sau 20 phút khoảng cách giữa hai xe giảm 25 km. Nếu đi cùng chiều thì sau 20phút khoảng cách giữa 2 xe chỉ giảm được 5 km. Tính vận tốc của mỗi xe ? Đ/s : v1 = 30 km/h , v2=45 km/h ( v2 >v1) v1 = 45km/h , v2=30m/h ( v1> v2) Bài tập5 : Một xe chạy trong 5 giờ; 2 giờ đầu với vận tốc 60km/h; 3 giờ sau xe chạy với vận tốc 40 km/h . Tính vận tốc trung bình của xe trong suốt thời gian chuyển động? Đ/s: 48 km/h Bài tập6: Một xe đạp đi nửa đoạn đường đầu tiên với vận tốc trung bình v1=12 km/h và nửa đoạn đường sau với vận tốc trung bình v2 = 20 km/h . tính vận tốc trung bình trên cả đoạn đường ? Đ/s: 15km/h ( bổ sung: Cho v1và vtb. Tìm v2.....) Bài tập7: Một vật chuyển động trên hai đoạn đường với các vận tốc trung bình v1,v2. Trong các điều kiện nào vtb trên cả đoạn đường bằng trung bình cộng của hai vận tốc ? Đ/s : t1 = t2 Bài tập8: Một xe máy đi với vận tốc 40 km/h trên nửa đoạn đường AB . Trên nửa đoạn đường còn lại xe máy đi nửa thời gian đầu với vận tốc 30 km/h và nửa thời gian sau với vận tốc 32 km/h . Tính vận tốc vtb của xe máy trên cả đoạn đường AB. Đ/s: 34,9km/h nội dung2: Chuyển động thẳng biến đổi đều dạng 1: Xác định các đại lượng a, v, t, và S trong chuyển động thẳng biến đổi đều A. Kiến thức cơ bản: 1, Vận tốc tức thời : v = ( rất ngắn , rất bé ) 2, Véc tơ vận tốc tức thời : Gốc : Tại vật chuyển động Hướng: Hướng chuyển động của vật Độ dài : Tỷ lệ với độ lớn của véc tơ vận tốc tức thời theo một tỷ lệ xích nào đó . 3, Gia tốc : a = = = Const Gốc: Tại vật chuyển động Phương và chiều: Độ dài: ~ a Theo tỷ xích ta chọn 4, Vận tốc ở thời điểm t : v = v0 + at v2 - v02 = 2aS 5, Quãng đường đi được : S = v0 .t + at2 6, Công thức liên hệ giữa v, a và S: 7, Chú ý: * Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều : v.a > 0 (a, v cùng dấu ) * Trong chuyển động thẳng chậm dần đều : v.a < 0 ( a,v trái dấu ) B. Bài tập áp dụng: Bài tập1: Một ôtô khách rời bến chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau 1 phút ôtô đạt đến vận tốc 32,4 km/h. a, Tính gia tốc của ôtô ra m/s2 ? b, Nếu tiếp tục tăng tốc như vậy thì bao lâu nữa ôtô đạt vận tốc 57,6 km/h ? ( kể từ lúc ôtô có vận tốc 32,4 km/h ). Đ/s : a, a = 0,15 m/s2. b, = 46,7 ( s ) Bài tập2: Một xe máy bắt đầu CĐ thẳng nhanh dần đều với vận tốc ban đầu 10 m/s trong giây thứ 4 xe đi được 10,7 m . a, Tính gia tốc của xe máy ? vận tốc của xe máy ở cuối giây thứ tư ? b, Tính quãng đường đi được của xe máy sau 10 giây ? Đ/s : a, a = 0,2 m/s2 ; v4 = 10,8 m/s ; b, S = 110 m TQ : Bổ sung : v0 ≠ 0 ; = b : Đ/s ; Bài tập3: Một xe máy đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 54 km/h thì hãm phanh. Xe chạy chậm dần đều và dừng lại sau khi đi thêm 100m . a, Tính gia tốc của xe máy ra m/s2 b, Hỏi sau 10s kể từ khi hãm phanh xe ở vị trí nào và vận tốc của nó bằng bao nhiêu ? Đ/s : a, a = - 1,125 m/s2 ; b, = 93,75 m ; v= 3,75 m/s Bài tập4: Chứng tỏ rằng vận tốc trung bình của một vật chuyển động thẳng biến đổi đều giữa hai thời điểm có các vận tốc tức thời v1 ; v2 là . Lược giải: Cách 1 : Chứng minh như Em có biết ở Sgk Vật lý 10 cơ bản trang 23. Cách 2 : Chứng minh dựa vào các công thức sau vtb= ; và Bài tập5: Một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều đi trên hai đoạn đường liên tiếp bằng nhau và bằng 100 m lần lượt 5s và 3,5s. Tính gia tốc của vật ? Đ/s: a = 2 m/s2 Bài tập 6: Một người đứng ở sân ga nhìn đoàn tàu chuyển bánh nhanh dần đều, toa 1 đi qua trước mặt người ấy trong thời gian là t1(s). Hỏi toa thứ n qua trước mặt người đó trong bao lâu ? ( áp dụng t1 = 6s ; n = 7 ) . Đ/s: ( s) 1,18 s Bài tập7: Một vật chuyển động thẳng theo phương trình x = 4t2 + 20t ( cm ; s ) a, Tính quãng đường vật đi được từ t1 = 2s đến t2= 5s suy ra vận tốc trung bình trong khoảng thời gian này ? b, Tính vận tốc của vật lúc t = 3s ? Đ/s : a, vtb= 48 cm /s ; b, v3 = 44 cm /s Bài tập8: Một vật chuyển động thẳng chậm dần đều. Quãng đường đi được trong giây đầu tiên dài gấp 9 quãng đường đi trong giây cuối cùng. Xác định thời gian vật đã chuyển động cho đến lúc dừng lại ? Đ/s : t = 5s Bài tập9: Một vật bắt đầu chuyển động nhanh đần đều từ trạng thái đứng yên và đi được đoạn đường S trong thời gian t (s) . Tính thời gian vật đi 3/4 đoạn đường cuối ? Đ/s : Dạng ii: Giải bài toán bằng cách lập phương trình chuyển động và vẽ đồ thị A. Kiến thức cơ bản : 1. Giải bài toán bằng cách lập phương trình chuyển động : Có 3 bước: B1. Đọc kỹ đề bài,viết tóm tắt bài toán,vẽ hình biểu diễn các véc tơ , , chọn hệ quy chiếu phù hợp để giải bài toán một cách đơn giản nhất. B2. Lập phương trình chuyển động của mỗi vật, chú ý đến hệ quy chiếu đã chọn B3. Khi hai xe gặp nhau thì x1 = x2, => các đại lượng cần tìm 2. Vẽ đồ thị a, Đồ thị ( a - t ) b, Đồ thị ( v - t ) c, Đồ thị ( x - t ) a ( m/s2) t (s) a>0 a<0 v0 O a>0 a<0 O v( m/s) t(s) x(m) t (s) O a < 0 a > 0 x0 B. Bài tập áp dụng: Bài tập1: ở cùng một thời điểm có một vật chuyển động nhanh dần đều từ A -> B với vận tốc ban đầu 10 m/s, gia tốc 2 m/s2. Một vật thứ hai chuyển động thẳng đều từ B về A với vận tốc 4m/s. Biết AB = 351 m . a, Lập phương trình chuyển động cho 2 vật . b, Xác định vị trí và thời điểm 2 vật gặp nhau , tính vận tốc của vật 1 ở B và vật 2 ở A ? c, Tính vận tốc trung bình của 2 vật trên đoạn đường AB. Đ/s: a, x1= 10 t + t2 ( m ; s ) ; x2 = 351 - 4t ( m ; s ) b, 13 s ; 299m cách A O c, + Vật1 : vtb = 24,4 m/s + Vật2 : vtb = 4 m/s và vật chuyển động thẳng đều Bài tập 2: Từ hai điểm A và B trên đường thẳng cách nhau 125 m có hai vật đang chuyển động thẳng nhanh dần đều đi ngược chiều nhau. Vật 1 đi từ A -> B với vận tốc ban đầu 4m/s và gia tốc 2 m/s2 . Vật 2 đi từ B về A với vận tốc ban đầu 6 m/s và gia tốc 4 m/s2 . a, Viết phương trình cho 2 vật . b, Xác định thời điểm và vị trí hai vật gặp nhau. c, Tính vận tốc của vật 1 tại B và của vật 2 tại A. d, Tính vận tốc trung bình của hai vật trên đoạn đường AB. e, Vẽ đồ thị (vận tốc - thời gian) của hai vật trên cùng một hệ trục, hai hệ trục khác nhau. Đ/s : Hqc: ox đt AB , O A ; chiều dương A ->B . Gốc thời gian là lúc 2 vật cđ từ hai điểm A và B a, x1= 4t + t2 ( m ; s ) x2 = 125 - 6t - 2t2 ( m ; s) b, t = 5s ; 45 m cách AO c, v1B22,7 m/s ; v2A32,2 m/s d, v1tb 13,35 m/s ; v2tb 19,1 m/s e, Hs tự vẽ hình v( m/s) Bài tập3: 20 Cho đồ thị ( v - t ) của một vật chuyển động như hình vẽ 3 2 a, Hãy nêu tính chất của mỗi giai đoạn chuyển động? 1 b, Tính gia tốc trong mỗi giai đoạn chuyển động, 5 t(s) lập phương tình vận tốc. 8 4 O 2 c, Tính quãng đường mà vật đã đi được ? Đ/s : a, T/c chuyển động trong cả ba giai đoạn ta đều có v 0 ; nên t/c do gia tốc quyết định + gđ1: a1= 0 -> CĐTĐ ; gđ2: a2> 0 -> CĐTNDĐ ; gđ3 : a3 CĐTCDĐ và dừng lại b, Gia tốc - phương trình vận tốc . + gđ1: a1= 0 và v1= 5 m/s = const ( 0 < t 2 s ) + gđ2: a2= 7,5 m/s2 ; v2 = 7,5t - 10 ( m/s ; s ) + gđ3: a3= - 5 m/s2 ; v3 = -5t + 40 ( m/s ; s ) c, Quãng đường ta có S1 + S2 + S3 = 75 m Bài tập4( BTVN): Một vật chuyển động theo ba giai đoạn liên tiếp . gđ1: Chuyển động thẳng đều với vận tốc 10 m/s trong thời gian 5 s gđ2: CĐTNDĐ và sau 50m thì đạt vận tốc 15 m/s. gđ3: CĐTCDĐ để dừng lại cách nơi bắt đầu CĐTCDĐ là 50m. a, Lập phương trình chuyển động của mỗi giai đoạn . b, Vẽ các đồ thị ( a - t ) ; ( v - t ) ; ( x - t ) ? Dạng III: Sự rơi tự do A. Kiến thức cơ bản: + Rơi tự do là một dạng của chuyển động nhanh dần đều với a = g + Tại một nơi trên Trái Đất và gần mặt đất thì gia tốc rơi tự do như nhau = g Tại các nơi khác nhau trên Trái Đất thì g khác nhau(nếu lấy gần đúng;g=9,81m/s2 hoặc g 10m/s2 ) Các công thức v0 = 0 ; t0=0 v = gt ; s = ; v2 = 2gS ; y = y0 + ( y0 0 ) b. Bài tập áp dụng: Bài tập1: Một vật rơi tự do từ độ cao 80m xuống đất . Tính thời gian và vận tốc của vật khi sắp chạm đất. Cho g = 10 m/s2 . Đ/s: t = 4s ; v = 40 m/s Bài tập2: Một vật được buông rơi tự do tại nơi có gia tốc g = 9,8 m/s2 . Tính quãng đường vật rơi được trong 3 s và trong giây thứ 3 ? Đ/s: S3 = 44,1m ; = 24,5 m Bài tập3: Một vật rơi tự do trong giây cuối cùng rơi được 35m. Tính thời gian từ lúc vật bắt đầu rơi đến khi chạm đất và độ cao của vật so với đất lúc bắt đầu rơi. Lấy g = 10 m/s2. Đ/s: t =4s ; s = 80 m Bài tập 4: Hai viên bi A và B được thả rơi tự do từ cùng một độ cao. Viên bi A rơi sau viên bi B một khoảng thời gian là 0,5s. Tính khoảng cách giữa hai viên bi sau thời gian 2s kể từ khi bi A bắt đầu rơi. Lấy g = 9,8 m/s2. Đ/s: 11m Bài tập5: Một vật tự do với vận tốc ( v0 = 0 ). Trong giây cuối cùng của chuyển động vật đi được quãng đường bằng hai phần ba toàn bộ quãng đường s mà vật đã đi trong suốt thời gian rơi . Tìm s . Cho g = 10 m/s2. Đ/s: s = 28 m ; t 2,37 s Bài tập6: Trong 0,5s cuối cùng trước khi đụng vào mặt đất, vật rơi tự do vạch được quãng đường gấp đôi quãng đường vạch được trong 0,5s ngay trước đó. Lấy g = 10m/s2. Tính độ cao từ đó vật được buông rơi . Đ/s : s = 7,8 m Bài tập7: Từ độ cao h = 20m , phải ném một vật thẳng đứng hướng xuống với vận tốc v0 bằng bao nhiêu để vật này tới mặt đất sớm hơn 1s so với rơi tự do ? . Lấy g = 10 m/s2 Đ/s : v0 = 15 m/s Bài tập 8: Một vật được thả rơi từ một khí cầu đang bay ở độ cao 300m. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g = 9,8 m/s2 . Hỏi sau bao lâu thì vật rơi chạm đất ? Nếu : a, khí cầu đứng yên ; b, khí cầu đang hạ xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc 4,9 m/s. c, khí cầu đang bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 4,9 m/s. Đ/s : a, t 7,8 s b, t 7,3 s c, t 2t2+t1 = 2. 0,5 + 7,3 = 8,3s Nội dung iii : Chuyển động tròn đều A. Kiến thức cơ bản: 1. Chuyển động tròn đều : Quỹ đạo là đường tròn. Vị trí chất điểm được xác định bởi Đ/n: Chuyển động tròn đều ( Sgk) 2. Véc tơ vận tốc trong chuyển tròn đều. +s: Độ dài cung rất nhỏ đi được +t: Khoảng thời gian rất nhỏ a, Tốc độ dài : Đ/n ( Sgk) ; + Chuyển động tròn đều : v = const + Điểm đặt: Tại điểm ta xét + Phương : Tiếp tuyến với đường tròn + Chiều : chiều chuyển động + Độ lớn: Biểu diễn theo tỷ lệ xích ta chọn b, Véc tơ vận tốc = : 3. Vận tốc góc. Chu kỳ quay. Tần số góc . a, Vận tốc góc: ( rad/s) ; chuyển động thẳng đều = const và .R = v b, Chu kỳ quay: T = = (s) c, Tần số của chuyển động tròn đều : ( Vòng/ giây hoặc ) 4. Gia tốc trong chuyển động tròn đều * Vật chuyển động tròn đều luôn có gia tốc hướng tâm . + Điểm đặt: Tại điểm ta xét + Phương : Có phương bán kính + Chiều : Hướng vào tâm quỹ đạo + Độ lớn : aht= = R. * Đặc điểm của B. Bài tập áp dụng: Bài tập1: Vành ngoài của một bánh xe ô tô có bán kính là 25 cm. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm của một điểm trên vành ngoài của bánh xe khi ô tô đang chạy với tốc độ dài 36km/h. Đ/s: ω = 40 rad/s ; aht= 400m/s2 Bài tập2: Một vệ tinh nhân tạo ở độ cao 250 km bay quanh Trái Đất theo một quỹ đạo tròn. Chu kỳ quay của vệ tinh là 88 phút. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm của vệ tinh. Cho bán kính Trái Đất là RĐ= 6400 km. Đ/s : ω1,19.10-3rad/s ; aht= 9,42 m/s2 Bài tập3: Kim giờ của một đồng hồ dài bằng ba phần tư kim phút. Tìm tỉ số giữa tốc độ góc của hai kim và tỷ số giữa tốc độ dài của đầu mút hai kim . Đ/s : ; Bài tập4: Cho RĐ= 6400km ; khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời d = 150 triệu km . Hãy tính vận tốc góc và vận tốc dài của ; a, Một điểm ở xích đạo trong chuyển động của Trái Đất quanh trục Bắc - Nam . b, Tâm Trái Đất trong chuyển động quanh Mặt Trời . Đ/s : a, ( rad/s) ; v1=467,2 ( m/s) b, ( rad/s ) ; v2 = 30km/s Bài tập 5: Cho các dự kiện sau RĐ = 6400 km ; khoảng cách Trái Đất - Mặt Trăng r =384000km . Thời gian Mặt Trăng quay 1 vòng quanh Trái Đất là 2,36.106 s. Hãy tính a, Gia tốc hướng tâm của một điểm ở xích đạo ? b, Gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng trong chuyển động quanh Trái Đất ? Đ/s : a, aht0,034 m/s2 b, aht 27,17 .10-4 ( m/s2 ) nội dung iv: Tính tương đối của chuyển động A. kiến thức cơ bản : 1. Tính tương đối của chuyển động . a, Tính tương đối của quỹ đạo: ( Sgk) b, Tính tương đối của vận tốc : ( Sgk ) 2. Công thức cộng vận tốc ( Vật 3 là : Hqc đứng yên:Vật 2 Hqc chuyển động : Vật 1: Vật chuyển động ) Công thức : Xét các trường hợp đặc biệt: + cùng phương, cùng chiều với : => v13 = v12 + v23 + cùng phương, ngược chiều với : => v13 = │v12 - v23│ + vuông góc với : => v13 = ( thêm cho lớp 10C1, 10C2) B. Bài tập áp dụng: Bài 1: Một người đi xe máy đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 24 km/h. Người đó ném ra một vật với vận tốc 10 m/s đối với người đó . Tìm vận tốc vật đó đối với đất trong các trường hợp sau . Hướng chuyển động của vật cùng hướng chuyển động của xe . Hướng chuyển động của vật ngược hướng chuyển động của xe . Người đó ném vật theo hướng vuông góc với hướng chuyển động của mình . Bài tập1: Một ôtô A đang chạy đều trên một đường thẳng với vận tốc 54km/h. Một ô tô B đuổi theo ô tô A với vận tốc 72km/h. Xác định vận tốc của ô tô B đối với ô tô A và của ô tô A đối với ô tô B. Đ/s: Lấy chiều dương là chiều chuyển động của hai xe : vBA= 18 km/h ; vAB = - 18 km/h Trong cả hai trường hợp đều ngược hướng với Bài tập 2: Hai đầu máy xe lửa cùng chạy trên 1 đoạn đường sắt thẳng với vận tốc 54 km/h và 36km/h. Tính vận tốc tương đối của đầu máy thứ I so với đầu máy thứ II và nêu rõ hướng của vận tốc tương đối nói trên với hướng chuyển động của đầu máy II trong các trường hợp . a, Hai đầu máy chạy ngược chiều . b, Hai đầu máy chạy cùng chiều . Đ/s: a, v12 = 90 km/h b, v12 = 18 km/h Bài tập 3: Một ca nô chạy trong nước yên lặng với vận tốc 30 km/h, ca nô chạy trên 1 dòng sông nước chảy từ bến A trên thượng lưu đến bến B dưới hạ lưu mất 2giờ và đi ngược lại từ bến B đến bến A mất 3 giờ. Hãy xác định khoảng cách giữa hai bến sông và vận tốc của dòng nước so với bờ sông ? Đ/s : AB = 72 km ; v23 = 6 km/h Bài tập 4: Một hành khách ngồi trong một đoàn tàu đang chạy với vận tốc 10 m/s, nhìn qua cửa sổ thấy một đoàn tàu thứ hai dài 150m chạy song song ngược chiều và đi qua trước mặt mình hết 10s . Tìm vận tốc của đoàn tàu thứ hai ? Đ/s: v2đ = 5 m/s Bài tập 5: Một chiếc thuyền đi từ bến A đến bến B cách A 6 km, rồi trở lại A mất thời gian tổng cộng là 2giờ 30phút. Biết rằng vận tốc của nước đối với bờ sông là 1km/h. Tính vận tốc của thuyền trong nước yên lặng và thời gian thuyền đi xuôi và đi ngược dòng ? Đ/s : v12 =5 km/h Bài tập 6: Một chiếc phà chạy xuôi dòng nước từ A => B mất 3 giờ, khi quay về mất 6 giờ. Hỏi nếu tắt máy cho phà trôi theo dòng nước thì từ A=> B mất bao lâu? Đ/s : 12 giờ Bài tập 7: Hai ôtô chạy trên hai đường thẳng vuông góc với nhau. Sau khi gặp nhau ở ngã tư xe thứ nhất chạy sang phía Đông. Xe thứ 2 chạy lên phía Bắc với cùng vận tốc 40 km/h. a, Tính vận tốc tương đối của xe thứ nhất so với xe thứ hai ? b, Ngồi trên xe thứ 2 quan sát thấy xe thứ nhất chạy theo hướng nào ? Bắc c, Tính khoảng cách 2 xe sau 1 giờ kể từ khi gặp nhau ở ngã tư ? Lược giải a, Vận tốc tương đối Đông Ta có ta dựng được trên giản đồ Tây O b, Hướng chuyển động: Hướng Đông - Nam c, Chọn điều kiện ban đầu thích hợp ta có phương trình Nam S12 = v12.t = 20 (K m ) Chương II : Động lực học chất điểm nội dung 1: các định luật newton A. Kiến thức cơ bản: 1. Lực - Cân bằng lực - Tổng hợp và phân tích lực : a, Lực: + Khái niệm : (Sgk ) kí hiệu b, Cân bằng lực: - Các lực cân bằng ; - Hai lực cân bằng c, Tổng hợp lực : ( Sgk ) d, Điều kiện cân bằng của một chất điểm . = ( = ) e, Phân tích lực : ( Sgk ) 2. Định luật I Newton : a, Phát biểu (Sgk) ; Biểu thức ; * Chú ý: Định luật một chỉ đúng cho hệ quy chiếu quán tính ( hqc Galilê; hqc gắn với Đất) b, Quán tính : ( Sgk ) 3. Định luật II Newton. a, Phát biểu : (Sgk) * Biểu thức : hoặc b, Chú ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực hay = Xác định độ lớn Chiếu lần lượt lên hướng của : Fhl=F1’+F2’+...Fn’ Chiếu khi tổng hợp theo quy tắc hbh hoặc đa giác, khi đó ; ( Nguyên lý độc lập) c, Hệ quả : + Đơn vị lực ( N) : 1N = 1kgm/s2 + Khối lượng và mức quán tính : - Điểm đặt: Trọng tâm của vật - Phương : Thẳng đứng - Chiều : Trên xuống dưới - Độ lớn :P = m g theo tỷ lệ xích ta chọn Đ/n khối lượng: Sgk T/c của khối lượng: Sgk + Trọng lực và trọng lượng : 4. Định luật III Newton. a, Tương tác giữa các vật: Vật A Vật B ( có tính 2 chiều) b, Phát biểu định luật: (Sgk ) : là lực Biểu thức : : là phản lực c, Đặc điểm của lực và phản lực: + Cùng xuất hiện và cùng ngừng tác dụng + Cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều + Không cân bằng nhau ( Vì tác dụng lên hai vật khác nhau) B. Bài Tập áp dụng: Bài tập 1: Một vật có khối lượng 50kg, bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và sau khi đi được 1m thì có vận tốc 0,5m/s. Tính lực tác dụng vào vật ? Đ/s : 6,25 N Bài tập 2: Một chiếc xe khối lượng m = 100kg đang chạy với vận tốc 30,6km/h thì hãm phanh. Biết lực hãm là 250N. Tìm quãng đường xe còn chạy thêm trước khi dừng hẳn ? Đ/s: 14,45m Bài tập 3: Lực F truyền cho vật khối lượng m1 gia tốc a1 = 2m/s2, truyền cho vật khối lượng m2 gia tốc a2= 3m/s2. Hỏi lực F sẽ truyền cho vật khối lượng m một gia tốc bao nhiêu? Nếu a, m = m1 + m2 b, m = m1 - m2 Đ/s: a, 1,2 m/s2 , b, 6m/s2 Bài tập 4: Một chiếc xe khối lượng m = 50kg đang chuyển động thẳng đều thì hãm phanh chuyển động thẳng chậm dần đều. Tìm lực hãm biết quãng đường đi được trong dây cuối cùng của chuyển động là 1 m. Đ/s: 100N Bài tập 5: Dưới tác dụng của lực nằm ngang, xe lăn chuyển động không vận tốc đầu, đi được quãng đường 2,5 m trong thời gian t . Nếu đặt thêm vật khối lượng 250 g lên xe thì xe chỉ đi được quãng đường 2 m trong thời gian t . Bỏ qua ma sát. Tìm khối lượng của xe. Đ/s: m = 1 kg B Bài tập 6: Một vật có trọng lượng P = 20 N được treo vào vòng nhẫn O ( coi là chất điểm). Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA 1200 và OB (Hình vẽ) . Biết dây OA nằm ngang A O và hợp với dây OB một góc 1200. Tìm lực căng của hai dây OA và OB Đ/s: OA : F1 = N OB: F2 = N Bài tập 7: Có hai quả cầu trên mặt phẳng nằm ngang. Quả 1 chuyển động với vận tốc 4m/s đến va chạm với quả cầu 2 đang đứng yên. Sau va chạm hai quả cầu cùng chuyển động theo hướng cũ của quả cầu 1 với vận tốc 2 m/s. Tính tỷ số khối lượng của hai quả cầu ? Đ/s: Bài tập 8: Một vật M1 có khối lượng m1=5,0 kg M1 đang đứng yên trên mặt phẳng nghiêng một M2 góc 300 đối với phương ngang, được giữ bởi một dây nhẹ, không co giãn. Cho g = 10 m/s2. 300 a, Tính lực căng của dây và phản lực của mặt phẳng nghiêng tác dụng lên M1. b, Buộc vật M2 có khối lượng m2 = 4,0 kg ở đầu kia của dây. Dây vắt qua ròng rọc như hình vẽ. Hỏi mặt phẳng nghiêng bên phải hợp với phương ngang một góc α bằng bao nhiêu để hệ đứng yên ?. Tính các lực căng của dây lúc này . Đ/s: a, N1 = 25 N b, T1 = T2 = 25 N B 450 Bài tập9: Một vật có khối lượng m = 5,0kg A C được treo bằng ba dây như hình vẽ. Lấy g = 9,8 m/s2. Tìm lực kéo của dây AC và dây BC. Đ/s : FAC = 49 N , FCB = 69 N Bài tập10: Đo quãng đường một vật chuyển động thẳng đi được trong những khoảng thời gian 1,5s liên tiếp người ta thấy quãng đường sau dài hơn quãng đường trước 90 m. Tìm lực tác dụng lên vật ? Biết m = 150 g Đ/s : F = 0,06 N Bài tập11: Vật chuyển dộng thẳng trên đoạn đường AB chịu tác dụng lực F1 theo phương ngang và tăng tốc từ 0 đến 10 m/s trong thời gian t trên đoạn đường BC. Vật chịu tác dụng lực F2 theo phương ngang và tăng tốc đến 15 m/s cũng trong thời gian t . a, Tính tỉ số . b, Vật chuyển động trên đoạn đường CD trong thời gian 2t vẫn dưới tác dụng của lực . Tìm vận tốc của vật ở D. Biết A ; B ; C ; D cùng nằm trên đường thẳng. Đ/s: a, = 0,5 b, v0 = 25 m/s Bài tập12: Có hai vật : Vật m1 ban đầu đứng yên còn m2 chuyển động thẳng đều với vận tốc v0. Tác dụng lên mỗi vật lực giống nhau, cùng phương . Tìm F để sau thời gian t hai vật có cùng độ lớn và hướng vận tốc. Cho biết bài toán có nghiệm . Đ/s: Xét 2 TH : TH1 : cùng phương, cùng chiều : m2 > m1 => TH2:cùng phương, ngược chiều : m2 Bài tập13: Quả bóng khối lượng 200 g bay với vận tốc 72 km/h đến đập vào tường và bật trở lại với độ lớn vận tốc không đổi. Biết va chạm của quả bóng với tường tuân theo định luật phản xạ gương ( góc phản xạ bằng góc tới ) và bóng đến đập vào tường dưới góc 300 . thời gian va chạm 0,05s. Tính lực do tường tác dụng lên bóng ? Lược giải Theo định luật 2 newton lực do tường tác dụng lên bóng ││ = m││ theo động học dựa vào , dựng được ( hình vẽ ) - Ta thấy ││ = 2││.cos300 = 20( m/s) hay => ││= ││ => ││ = m││= m. ││ ││=80(N) Bài tập14: Từ A xe I chuyển động thẳng nhanh dần đều với vận tốc đầu 5 m/s đuổi theo xe II khởi hành cùng một lúc tại B cách A 30 m . Xe II chuyển động thẳng nhanh dần đều không vận tốc đầu cùng hướng với xe I . Biết khoảng cách ngắn nhất giữa hai xe là 5 m. Bỏ qua ma sát, khối lượng của xe m1 = m2 = 1 tấn . Tìm lực kéo của động cơ mỗi xe . Biết các xe chuyển động theo phương ngang với gia tốc a2 = 2a1 Đ/s : F1= 500 N ; F2 = 1000 N Nội dung2: Các lực trong cơ học dạng 1 : Lực hấp dẫn - Trọng lực A. Kiến thức cơ bản: 1. Lực hấp dẫn : Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau một lực. Lực đó gọi là lực hấp dẫn m2 m1 2. Định luật vạn vật hấp dẫn: a, Phát biểu định luật ( Sgk) r b, Biểu thức : (1) Trong đó G : là hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 c, Điều kiện áp dụng định luật. Biểu thức (1) chỉ áp dụng đúng cho hai trường hợp + 2 vật coi như hai chất điểm + Vật hình cầu, đồng chất; khi đó r là khoảng cách giữa hai tâm của hai vật 3. Biểu thức của gia tốc rơi tự do : + ở độ cao h ; + ở gần mặt đất: h B. Bài tập áp dụng: Bài tập1: Hai quả cầu bằng chì, mỗi quả có khối lượng 45 kg; bán kính 10 cm . Lực hấp dẫn giữa chúng có thể đạt giá trị lớn nhất là bao nhiêu ? Đ/s: Fhd max 3,38.10-6N Bài tập2: Tìm gia tốc rơi tự do ở nơi có độ cao bằng nửa bán kính Trái Đất. Cho biết gia tốc rơi tự do trên mặt đất là g0 = 9,81 m/s2. Đ/s: g = 4,36 m/s2 Bài tập3: Mặt trăng có khối lượng 7,5.1022 kg. Trái Đất có khối lượng 6.1024kg . Khoảng cách giữa các tâm của chúng là 384000 km . a. Tính lực hấp dẫn giữa chúng ? b. Trên đoạn thẳng nối liền giữa các tâm Trái Đất và Mặt Trăng ở điểm cách tâm Trái Đất bao nhiêu thì lực hút giữa hai thiên thể này lên cùng một vật cân bằng nhau ? Đ/s: a, Fhd=2.1020N b, cách Trái Đất 3456 km Bài tập4: Có hai chất điểm cùng khối lượng m đặt tại hai điểm A ; B ( AB = 2a) . Một chất điểm khác m’ có vị trí thay đổi trên đường trung trực của đoạn AB . a. Lập phương trình của lực hấp dẫn tổng hợp tác dụng lên m’ theo m ; m’;a và theo khoảng cách h từ vị trí của m’ đến trung điểm I của AB. b. Tính h để lực hấp dẫn đạt giá trị cực đại ? Đ/s: a, b, Dạng ii: Lực đàn hồi A. Kiến thức cơ bản: Điểm đặt: