Chuyên đề Vật lý 10

Chuyên đề vật lý 10 Chủ đề 1. Chuyển động thẳng đều I. Cơ sở lí thuyết 1. Chuyển động thẳng - Chuyển động thẳng là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng Vận tốc trung bình= Quãng đường mà vật đi được Thời gian chuyển động 2. Vận tốc trung bình 3. 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. 4. Công thức tính quãng đường: S=vt Trong đó: + S là quãng đường mà vật đi được + v là vận tốc chuyển động của vật + t là thời gian chuyển động 5. Phương trình chuyển động x là toạ độ của vật lúc t x0 là toạ độ của vật lúc t0 v là vận tốc chuyển động * Một số trường hợp riêng: + Nếu chọn gốc toạ độ 0 trùng với vị trí ban đầu của vật: x=v(t - t0) + Nếu chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu chuyển động(hoặc bắt đầu khảo sát chuyển động) thì t0= 0 x=x0+ vt + Nếu vật bắt đầu chuyển động từ gốc toạ độ và gốc thời gian là lúc bắt đầu chuyển động: x= vt t 0 x v<0 x0 Đồ thị toạ độ thời gian khi vật chuyển động theo chiều âm x v>0 0 t x0 Đồ thị toạ độ thời gian khi vật chuyển động theo chiều dương 6. Đồ thị toạ độ thời gian 7. Đồ thị vận tốc: Là đường thẳng song song với trục thời gian. t 0 v v0 II. Các dạng bài tập Dạng 1. Xác định các đại lượng: s, v, x, x0 dựa vào phương trình mà bài toán cho trước 1. Phương pháp giải Bước 1: Xác định dạng của phương trình mà bài toán cho: Là phương trình vận tốc, phương trình quãng đường, phương trình toạ độ thời gian. Bước 2: Xác định các đại lượng mà bài toán yêu cầu 2. Bài tập ví dụ VD1: Phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng cuỷa moọt chaỏt ủieồm doùc theo truùc Ox coự daùng : x = 5 + 60 t ( x ủo baống km, t ủo baống giụứ) Chaỏt ủieồm ủoự xuaỏt phaựt tửứ ủieồm naứo vaứ chuyeồn ủoọng vụựi vaọn toỏc baống bao nhieõu ? A. Tửứ ủieồm M, caựch O laứ 5km, vụựi vaọn toỏc 60km/h. B. Tửứ ủieồm M, caựch O laứ 5km, vụựi vaọn toỏc 5km/h. C. Tửứ ủieồm O, vụựi vaọn toỏc 60km/h. D. Tửứ ủieồm O, vụựi vaọn toỏc 5km/h. VD2: Phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng cuỷa moọt chaỏt ủieồm doùc theo truùc Ox coự daùng : x = - 50 + 20 t ( x ủo baống km, t ủo baống giụứ) Quaừng ủửụứng ủi ủửụùc cuỷa chaỏt ủieồm sau 2h chuyeồn ủoọng laứ bao nhieõu ? A. 10km. B. 40km. C. - 40km. D. - 10km. VD3: Phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng thaỳng ủeàu doùc theo truùc Ox, trong trửụứng hụùp vaọt khoõng xuaỏt phaựt tửứ ủieồm O laứ : A. x = vt. B. s = x + vt. C. s = vt. D. x = x0 + vt. VD4: Phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng thaỳng ủeàu doùc theo truùc Ox, trong trửụứng hụùp vaọt xuaỏt phaựt tửứ ủieồm O laứ : A. x = vt. B. s = x + vt. C. s = vt. D. x = x0 + vt. 3. Luyện tập Dạng 2: Lập phương trình chuyển động ( Phương trình toạ độ thời gian) 1. Phương pháp giải Bước 1: Chọn gốc toạ độ( Thường chọn vị trí xuất phát của một vật nào đó) Bước 2: Chọn gốc thời gian ( Thường chọn thời điểm xuất phát của một vật nào đó) Bước 3: Chọn chiều dương (Thường chọn chiều dương là chiều chuyển động của một vật nào đó) Bước 4: Xác định v,x0,t0 Bước 5: Viết phương trình chuyển động: Lưu ý: Nếu vật chuyển động theo chiều dương thì v>0 và ngược lại; và x0>o nếu nằm trên trục 0x và x0<0 nếu nằm trên trục 0x’. 2. Bài tập ví dụ VD1: Luực 7giụứ saựng moọt ngửụứi ủi thaỳng tửứ tổnh A ủi veà phớa tổnh B vụựi vaọn toỏc 25km/h. Vieỏt phửụng trỡnh chuyển động vaứ cho bieỏt luực 10 giụứ ngửụứi ủoự ụỷ ủaõu? ẹS : x = 25t ; caựch A 75km VD2: Moọt oõ toõ khụỷi haứnh luực 6h taùi beỏn A caựch trung taõm thaứnh phoỏ 4 km chuyeồn ủoọng thaỳng ủeàu veà B vụựi vaọn toỏc 40 km/h. a. Laọp phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng cuỷa oõ toõ trửụứng hụùp choùn : - Goỏc toaù ủoọ taùi trung taõm thaứnh phoỏ, chieàu dửụng cuứng chieàu chuyeồn ủoọng, goỏc thụứi gian luực 6h - Goỏc toaù ủoọ taùi beỏn A, chieàu dửụng cuứng chieàu chuyeồn ủoọng, goỏc thụứi gian luực 6h - Goỏc toaù ủoọ taùi beỏn A, chieàu dửụng cuứng chieàu chuyeồn ủoọng, goỏc thụứi gian luực 0h b. Luực 8h 30phuựt oõ toõ caựch trung taõm thaứnh phoỏ bao nhieõu km ? ẹS : a. x = 4 + 40t, x = 40t, x =40(t – 6) ; b. 104km 3. Luyện tập Bài 1. Hai thành phố A,B cách nhau 40km. Cùng một lúc xe thứ nhất qua A với vận tốc 10km/h, xe thứ hai qua B với vận tốc 6km/h. Viết phuơng trình tạo độ của mỗi xe trong hai trường hợp: Hai xe chuyển động theo chiều từ A đến B Hai xe chuyển động ngựơc chiều nhau. ĐS: a. x1=10t; x2=40+6t b. x1=10t; x2=40-60t Bài 2. Hai thành phố A,B cách nhau 60km. Lúc 7h một ô tô đi từ A về B với vận tốc 20km/h. Lúc 8h một mô tô đi từ B về A với vận tốc 15km/h. Viết phương trình toạ độ của mỗi xe. ĐS: x1=20t x2=75-15t Bài 3. Một vật chuyển động thẳng đều, lúc t1=2s vật đến A có toạ độ x1=6m, lúc t2=5s vật đến B có toạ độ x2=12m. Viết phương trình toạ độ của vật ĐS: x=2t+2 Bài 4:Lúc 6h sáng, một người khởi hành từ A chuyển động thẳng đều với vận tốc 20km/h. 1. Viết phương trình chuyển động. 2. Sau khi chuyển động 30ph, người đó ở đâu ? 3. Người đó cách A 30km lúc mấy giờ ? ĐS: x=20t; 10km; 7,5h Bài 5. Lúc 7h sáng, một người đi xe đạp chuyển độngthẳng đều từ A đến B với vận tốc 15km/h . a. Lập phương trình chuyển động của xe đạp. b. Lúc 11 giờ thì người đi xe đạp ở vị trí nào? Dạng 3: Xác định thời điểm, vị trí hai vật gặp nhau 1. Phương pháp giải Bước 1: Chọn gốc toạ độ( Thường chọn vị trí xuất phát của một vật nào đó) Bước 2: Chọn gốc thời gian ( Thường chọn thời điểm xuất phát của một vật nào đó) Bước 3: Chọn chiều dương (Thường chọn chiều dương là chiều chuyển động của một vật nào đó) Bước 4: Xác định v1, x01, t01, v2, x02, t02 Bước 5: Viết phương trình chuyển động: Vật 1: (1) Vật 2: (2) Bước 6: Điều kiện để hai vật gặp nhau: Xác định thời điểm hai xe gặp nhau: (t + gốc thời gian đã chọn) Xác định vị trí hai xe gặp nhau: Bằng cách thay t đã tính được ở trên vào phương trình (1) hoặc (2). Lưu ý: Để xác định khoảng cách của hai xe sau khoảng thời gian t: 2. Bài tập ví dụ VD1: Hai oõ toõ xuaỏt phaựt cuứng luực taùi hai ủieồm A vaứ B caựch nhau 15km treõn cuứng moọt ủửụứng thaỳng qua A vaứ B, chuyeồn ủoọng cuứng chieàu tửứ A ủeỏn B. Toỏc ủoọ cuỷa oõ toõ xuaỏt phaựt taùi A laứ 20km/h, cuỷa oõ toõ xuaỏt phaựt taùi B laứ 12km/h. Choùn goỏc toaù ủoọ taùi A, goỏc thụứi gian luực xuaỏt phaựt, phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng cuỷa hai xe laứ : A. xA = 20t ; xB = 12t. B. xA = 15 + 20t ; xA = 12t. C. xA = 20t ; xA = 15 + 12t. D. xA = 15 + 20t ; xB = 15 + 12t. VD2: Luực 7 giụứ , moọt ngửụứi ủi xe ủaùp ủuoồi theo moọt ngửụứi ủi boọ ủaừ ủi ủửụùc 10 km .Vaọn toỏc xe ủaùp laứ 15 km/h vaứ cuỷa ngửụứi ủi boọ 5 km/h .Tỡm vũ trớ vaứ thụứi ủieồm luực ngửụứi xe ủaùp ủuoồi kũp ngửụứi ủi boọ . ẹS : luực 8h, x = 15km VD3: Luực 8h hai oõ toõ cuứng khụỷi haứnh tửứ hai ủũa ủieồm A vaứ B caựnh nhau 96 km vaứ ủi ngửụùc chieàu nhau . Vaọn toỏc cuỷa xe ủi tửứ A laứ 36 km/h , cuỷa xe ủi tửứ B laứ 28 km/h . a. Laọp phửụng trỡnh chuyeồn ủoọn g cuỷa hai xe . b. Tỡm vũ trớ cuỷa hai xe vaứ khoaỷng caựch giửừa chuựng luực 9h. c. Xaực ủũnh vũ trớ vaứ thụứi ủieồm luực hai xe gaởp nhau. ẹS : a. xA = 36t, xB = 96 – 28t ; b. xA = 36km, xB = 68km, 32km c. luực 9h30’ vaứ caựch A 54km VD4: Hai oõ toõ cuứng khụỷi haứnh cuứng moọt luực ụỷ hai ủũa ủieồm A vaứ B caựnh nhau 54 km vaứ ủi theo cuứng chieàu . Hoỷi sau bao laõu vaứ caựch ủieồm xuaỏt phaựt cuỷa oõ toõ thửự nhaỏt bao nhieõu km thỡ oõtoõ thửự hai ủuoồi kũp oõtoõ thửự nhaỏt, bieỏt vaọn toỏc oõtoõ thửự nhaỏt laứ 54 km/h vaứ cuỷa oõtoõ thửự hai laứ 72km/h . ẹS : a. sau 3h vaứ caựch A 108km VD5: Moọt oõtoõ xuaỏt phaựt tửứ A vaứo luực 7h ủi veà B caựch A 100km vụựi vaọn toỏc khoõng ủoồi laứ 40km/h . Luực 8h, moọt xe khaực xuaỏt phaựt tửứ B chuyeồn ủoọng veà A vụựi vaọn toỏc khoõng ủoồi laứ 25 km/h . a. Vieỏt phửụng trỡnh chuyeồn ủoọng cuỷa hai xe . b. Veừ ủoà thũ toaù ủoọ- thụứi gian cuỷa hai xe c . Xác định thời điểm vị trí hai xe gặp nhau ẹS : a. xA = 40t, xB = 100 – 25(t – 1) VD6: Hai thành phố A, B cách nhau 28km. Cùng một lúc có hai ôtô chạy cùng chiều theo hướng từ A đến B, vận tốc của ôtô chạy từ A là v1=54km/h và của ôtô chạy từ B là v2=40km/h. Sau bao lâu hai ôtô gặp nhau, nơi gặp cách A bao nhiêu? ĐS:2h;108km VD7: Hai thành phố cách nhau 110 km. Xe ôtô khởi hành từ A lúc 6h với vận tốc 30km/h đi về phía B. Xe mô tô khởi hành từ B lúc 7h với vận tốc 10km/h đi về phía A. Chọn gốc toạ độ tại A, chiều dương từ A đến B, gốc thời gian 6h a. Viết phương trình toạ độ của mỗi xe b. Tìm khoảng cách hai xe lúc 8h30 và 9h30. c. Hai xe gặp nhau lúc mấy giờ, nơi gặp cách A bao nhiêu ĐS: a. x1=30t; x2=120-10t b. 20km; -20km c. 9h; 90m VD8: Lúc 7h sáng người thứ nhất khởi hành từ A về B với vận tốc 40km/h. Cùng lúc đó người thứ hai đi từ B về A với vận tốc 60km/h. Biết AB = 100km. 1. Viết phương trình chuyển động của 2 người trên. 2. Hỏi hai người gặp nhau lúc mấy giờ ? ở đâu ? Khi gặp nhau mỗi người đã đi được quãng đường là bao nhiêu ? VD9:Lúc 7h, một người đang ở A chuyển động thẳng đều với vận tốc 36km/h đuổi theo một người ở B đang chuyển động với vận tốc 5m/s. Biết AB = 18km. 1. Viết phương trình chuyển động của hai người. 2. Người thứ nhất đuổi kịp người thứ hai lúc mấy giờ ? ở đâu ? VD10 :Lúc 7h, một người đi bộ khởi hành từ A đi về B với vận tốc 4km/h. Lúc 9h, một người đi xe đạp cũng xuất phát thừ A đi về B với vận tốc 12km/h. 1. Viết phương trình chuyển động của hai người. 2. Lúc mấy giờ, hai người này cách nhau 2km. *VD11: Lúc 6h sáng một người đi xe đạp chuyển động đều với vận tốc 12km/h gặp một người đi bộ ngược chiều chuyển động đều với vận tốc 4km/h trên cùng một đoạn đường thẳng. Người đi xe đạp dừng lại lúc 6h30 sáng để nghỉ 30 phút, sau đó anh ta quay trở lại đuổi theo người đi bộ với vận tốc như trước. Hãy xác định lúc và nơi hai người gặp nhau HD: Chọn gốc toạ độ tại vị trí hai người gặp nhau lần thứ nhất Gốc thời gian lúc 6h, chiều dương là chiều chuyển động của người đi xe đạp lúc đầu x1=12.0,5-12(t-0,5) x2=-4t Sử dụng điều kiện để hai vật gặp nhau VD12: Lúc 6h sáng một người đi xe dạp duổi theo một người đi bộ đã đi được 8 km. cả hai người chuyển động thẳng đều với vận tốc là 12km/h và 4km/h. Tìm vị trí và thời gian xe đạp đuổi kịp người đi bộ. ĐS: 12km; 7h sáng. VD13: Hai ô tô chuyển động thẳng đều hướng về nhau với các vận tốc 40kh/h và 60km/h. Lúc 7h sáng, hai xe cách nhau 150km. Hỏi hai xe ô tô gặp nhau lúc mấy giờ và ở đâu. ĐS: 8h30; cách gốc 60km VD14: Một xe khởi hành từ A lúc 9 giờ để về B theo chuyển động thẳng đều vận tốc 36km/h. Nửa giờ sau, một xe đi từ B đến A với vận tốc 54km/h. Cho AB = 108km. Xác định nơi và thời điểm hai xe gặp nhau. ĐS: 10h30; 54km. VD15:Lúc 8h một người đi xe đạp với vận tốc đều 12kh/h gặp một người đi bộ ngược chiều đều với vận tốc 4km/h trên cùng một đoạn đường thẳng. tới 8h 30 phút người đi xe đạp dừng lại nghỉ 30 phút rồi quay trở lại đuổi người đi bộ với vận tốc như cũ. Xác định lúc và nơi hai người gặp nhau. ĐS. 10h15; Cách chỗ gặp 9km Dạng 4: Đồ thị của chuyển động 1. Phương pháp Bước 1: Chọn hệ quy chiếu, gốc thời gian và tỉ lệ xích thích hợp Bước 2: Viết phương trình toạ độ của vật, từ đó vẽ đồ thị chuyển động * Chú ý: + Khi v>0 đồ thị hướng lên + Khi v<0 đồ thị hướng xuống dưới + Khi v=0 đồ thị nằm ngang + Khi v1=v2 hai đồ thị song song + Hai đồ thị cắt nhau: Toạ độ giao điểm cho biết thời điểm và nơi gặp nhau của hai vật chuyển động. 2. Bài tập ví dụ VD1: Hai thành phố A,B cách nhau 100km. Cùng một lúc hai xe chuyển động đều ngược chiều nhau, xe ô tô đi từ A với vận tốc 30km/h, xe mô tô đi từ B với vận tốc 20km/h. Chọn A làm gốc toạ độ, chiều dương từ A đến B, gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu đi. a. Viết phương trình chuyển động của mỗi xe 60 100 2 O x(km) t(h) P M x1 x2 b. Vẽ đồ thị toạ độ của mỗi xe. Từ đồ thị, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau. Giải a. Phương trình chuyển động của hai xe Xe ô tô: x1=30t Xe mô tô: x2= 100 - 20t b. Đồ thị toạ độ- thời gian, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau. + Chọn hệ toạ độ như hình vẽ: + Đồ thị toạ độ: Của ô tô: Đoạn thẳng OM Của mô tô: Đoạn thẳng PM + Vị trí hai xe gặp nhau: Cách gốc tạo độ 60km, thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h VD2: Đồ thị chuyển động của hai xe I, II được biểu thị trên hình vẽ. Dựa vào đồ thị: Xác định tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe. x(km) t(h) O 1 -2 20 40 30 A M (II) (I) Lập phương trình toạ độ của mỗi xe Xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau Giải a. Tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe. Xe (I): chuyển động thẳng đều Vận tốc: Xe (II): Chuyển động thẳng đều Vận tốc: b. Phương trình toạ độ của hai xe Xe (I): x1= 20t Xe (II): x2= 20 + 5(t+2)=30+5t c. Thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau: + Hai xe gặp nhau cách gốc tọa độ 40km + Thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h x(km) t(h) O 3/4 45 105 M (II) (I) 1 0,5 2 VD3: Một ô tô khởi hành từ Hà Nội lúc 7h sáng, chạy về hướng Ninh Bình với vận tốc 60km/h. Sau khi đi được 45 phút, xe dừng 15 rồi tiếp tục đi với vận tốc đều như lúc trước. Lúc 7h30 phút sáng một ô tô thứ hai khởi hành từ Hà Nội đuổi theo xe thứ nhất, với vận tốc đều 70km/h. Vẽ đồ thị toạ độ thời gian của mỗi xe Hai xe gặp nhau lúc nào và ở đâu Giải Chọn gốc thời gian là lúc 7h Chọn gốc toạ độ tại Hà Nội Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hai xe 1. Vẽ đồ thị của hai xe + Đồ thị của ô tô thứ nhất gồm hai đoạn thẳng song song + Đồ thị của ôtô thứ hai như hình vẽ 2. Dựa vào đồ thị ta thấy hai ô tô gặp nhau lúc 9h nơi gặp cách gốc toạ độ 105km 3. Bài tập luyện tập Bài 1. Trong các đồ thị dưới đây đồ thị nào đúng với chuyển động thẳng đều v O t Hình d v O t Hình c x O t Hình b x O t Hình a Bài 2. Ghép đồ thị toạ độ sau tương ứng với các chuyển động đã cho: a. Vật đứng yên tại một vị trí không phải là gốc toạ độ. b. Vật xuất phát từ phía dương của trục toạ độ và chuyển động theo chiều dương. c. Vật xuất phát từ phía âm của trục toạ độ và chuyển động theo chiều dương. d. Vật xuất phát từ phía dương của trục toạ độ và chuyển động theo chiều âm. e. Vật xuất phát từ phía âm của trục toạ độ và chuyển động theo chiều âm. f. Vật xuất phát từ gốc toạ độ chuỷên động theo chiều dương. g. Vật xuất phát từ gốc toạ độ chuỷên động theo chiều âm. h. Vật xuất phát từ gốc sau thời gian t0 tính từ gốc thời gian. x O t Hình 3 x O t Hình 4 x O t Hình 1 x O t Hình 2 x O t Hình 8 x O t Hình 5 x O t Hình 7 x O t Hình 6 x(m) 25 10 5 O t(s) Bài 3. Trên hình vẽ 1 là đồ thị toạ độ thời gian của vật chuyển động thẳng, Hãy cho biết những Toạ độ ban đầu là x0 = 10m. Trong 5 giây đầu tiên, vật đi được 25m. Vật chuyển động theo chiều dương của trục toạ độ. Gốc thời gian được chọn loà thời điểm vật cach gốc toạ độ 10m. thông tin nào dưới đây là sai. Bài 4. Đồ thị toạ độ thời gian của hai chất điểm chuyển động thẳng đều là hai đường thẳng song song hình bên. Đồ thị vận tốc thời gian tương ứng sẽ là hình nào dưới đây? Trên hình vẽ bên là đồ thị toạ độ thời gian của ba vật chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng đồ thị của (I) và (III) là hai đường song song. Sử dụng dữ kiện trên để làm bài 4, 5, 6, 7, và 8. x (II) (III) (I) O t Bài 4. Điều khẳng đinh nào sau đây là đúng? Hai vật (I) (II) chuyển động cùng hướng. Hai vật (I) (II) chuyển động ngược hướng. Vận tốc của vật (I) lớn hơn vận tốc của vật (II). Hai vật (I) và (II) không gặp nhau. Bài 5. Điều khẳng định nào sau đây là Sai. Vận tốc của các vật (I) và (III) không giống nhau. Hai vật (III) và (II) gặp nhau. Toạ độ ban đầu của (II) và (III) đều dương. Toạ độ ban đầu của (I) bằng không. Bài 6. Kết luận nào sau dây không phù hợp với đồ thị đã cho của các chuyển động. Các vật chuyển độngthẳng đều. Vật (II) chuyển động ngược chiều xo với vật (I) và (III). Phương trình chuyển động của các vật (I) và (III) giống hệt nhau. Trong phương trình chuyển động, vận tốc của vật (II) có giá trị âm Dạng 5. Vận tốc trung bình trong chuyển động thẳng 1. Phương pháp Sử dụng công thức: * Chú ý:- phân biệt vận tốc trung bình với trung bình cộng các vận tốc - Trường hợp vật chuyển động biến đổi đều trên một quãng đường mà vận tốc biến đổi đều từ v0 đến v thì: 2. Ví dụ VD1: Một xe đi 1/3 đoạn đường AB với vận tốc v1=15m/s, đi đoạn đường còn lại với vận tốc v2=20m/s. Tính vận tốc trung bình của xe trên cả đoạn đường Giải Gọi t1 là khoảng thời gian cần để xe đi đựơc 1/3 quãng đường Gọi t2 là khoảng thời gian cần để xe đi đựơc 2/3 quãng đường Ta có: (1) (2) Từ (1) và (1) ta có: =18m/s VD2: Một ô tô chuyển động trên đoạn đường AB trong thời gian t. Vận tốc của ô tô trong nửa khoảng thời gian đầu là v1=60km/h, trong nửa thời gian cuối là v2=40km/h. Tính vận tốc trung của ôtô trên cả đoạn đường. ĐS: 50km/h VD3: Một ôtô đi nửa đoạn đường đầu với vận tốc v1, đi nửa đoạn đường cuối với vận tốc v2. Tính vận tốc trung bình của ô tô đi cả đoạn đường và so sánh vận tốc này với trung bình cộng của v1,v2. A. B. C. D. Chủ đề 2: Chuyển động biến đổi đều I. Cơ sở lí thuyết