Giáo án môn Vật lý 10 - Phần động học chất điểm

PHẦN ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM Phần III: Sự rơi tự do 1.Sự rơi trong không khí Trong không khí, các vật rơi nhanh hay chậm không phải là vì nặng nhẹ khác nhau mà do sức cản của không khí là nguyên nhân làm cho các vật rơi nhanh hay chậm khác nhau. 2.Sự rơi tự do Sự rơi của các vật trong chân không, chỉ dưới tác dụng của trọng lực gọi là sự rơi tự do. -Đặc điểm: +Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới. +Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều. -Định luật của sự rơi tự do: Ở cùng một nơi trên Trái Đất các vật rơi tự do với cùng một gia tốc (gọi là gia tốc rơi tự do). -Công thức rơi tự do: Chọn trục tọa độ OH thẳng đứng, gốc O là vị trí thả vật, chiều dương từ trên xuống dưới gốc thời gian lúc thả vật, ta có các công thức: +Vận tốc: v = gt +Quãng đường: +Phương trình tọa độ: +Công thức liên hệ: v2 = 2gh +Thông thường, có thể lấy g = 9,8m/s2 hoặc g = 10m/s2. Bài tập trắc nghiệm tự luận Câu 1: Một hòn đá rơi từ miệng một cái giếng cạn đến đáy giếng mất 3s. Tính độ sâu của giếng. Câu 2: Một vật nặng rơi từ độ cao 20m xuống đất. Thời gian rơi là bao nhiêu? Vận tốc của vật khi chạm đất là bao nhiêu? Câu 3: Một vật rơi tự do trong giây cuối rơi được 35m. Tính thời gian từ lúc bắt đầu rơi đến khi chạm đất. Câu 4: Một vật rơi tự do trong giây cuối cùng nó đi được đoạn đưồng dài 63,7m. Tính: a)Thời gian bắt đầu rơi cho đến khi chạm đất. b)Vật đã đi được đoạn đường dài là bao nhiêu? Câu 5: Một bạn học sinh tung một quả bóng cho một bạn khác ở trên tầng hai cao 4m. Quả bóng đi lên theo phương thẳng đứng và bạn này giơ tay ra bắt được quả bóng sau 1,5s. a)Hỏi vận tốc ban đầu của quả bóng là bao nhiêu? b)Hỏi vận tốc của quả bóng lúc bạn này bắt được là bao nhiêu? Câu 6: Một người ném một quả bóng từ mặt đất lên cao theo phương thẳng đứng với vận tốc 4m/s. a)Tính độ cao cực đại mà bóng đạt tới. b)Tính khoảng thời gian giữa hai thời điểm mà vận tốc của quả bóng có cùng độ lớn bằng 2,5s là bao nhiêu? c) Độ cao lúc đó của quả bóng là bao nhiêu. Câu 7: Một vật rơi tự do, trong giây cuối cùng rơi được 34,3m. Tính thời gian từ lúc bắt đầu rơi đến lúc chạm đất. Câu 8: Người ta thả một hòn đá từ một cửa sổ ở độ cao 8m so với mặt đất (vận tốc ban đầu bằng không) vào đúng lúc một hòn bi thép rơi từ trên mái nhà xuống đi ngang qua với vận tốc 15m/s. Hỏi hai vật chạm đất cánh nhau một khoảng thời gian bằng bao nhiêu? Bỏ qua sức cản của không khí. Câu 9: Để biết độ sâu một cái hang, những người thám hiểm thả một hòn đá từ miệng hang và đo thời gian từ lúc thả đến lúc nghe thấy tiếng vọng của hòn đá khi chạm đất. Giả sử thời gian người ta đo được là 13,66s. Tính độ sâu của hang. Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s2 và vận tốc âm trong không khí là vâm = 340m/s. Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm khách quan phần chuyển động rơi tự do Câu1:Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sự rơi của một vật trong không khí? A.Trong không khí, các vật rơi nhanh chậm khác nhau. B.Nguyên nhân của sự rơi nhanh hay chậm của các vật không phải do chúng nặng nhẹ khác nhau. C.Nguyên nhân của sự rơi nhanh hay chậm của các vật là do sức cản của không khí tác dụng lên các vật khác nhau là khác nhau. D.Các phát biểu A, B và C đều đúng. Câu 2:Điều nào sau đây là sai khi nói về sự rơi tự do của các vật? A.Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không, chỉ dưới tác dụng của trọng lực. B.Các vật rơi tư do tại cùng một nơi thì có gia tốc như nhau. C.Trong quá trình rơi tự do, vận tốc giảm dần theo thời gian. D.Trong quá trình rơi tự do, gia tốc của vật không đổi cả về hướng và độ lớn. Câu 3:Điều nào sau đây là đúng khi nói về sự rơi tự do của các vật? A.Vật rơi tự do chịu sức cản của không khí ít hơn so với các vật bình thường khác. B.Vật rơi tự do luôn rơi theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới. C.Tại mọi vị trí trên bề mặt Trái Đất, các vật rơi tự do có cùng gia tốc như nhau. D.Gia tốc rơi tự do của một vật phụ thuộc vào khối lượng của vật ấy. Chọn các cụm từ thích hợp dưới đây: A.Đều B.Nhanh dần đều C.Chậm dần đều D.Thẳng đều Điền vào chổ trống của các câu 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 và 11. Câu 4:Chuyển động ............là chuyển động có độ lớn vận tốc không đổi theo thời gian. Câu 5:Chuyển động ............là chuyển động có véctơ vận tốc không đổi theo thời gian. Câu 6:Trong chuyển động ..............vận tốc của vật giảm theo hàm số bậc nhất theo thời gian. Câu 7:Chuyển động của vật rơi tự do là chuyển động................. Câu 8:Chuyển động................là chuyển động trên một đường thẳng, trong đó vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì. Câu 9:Trong chuyển thẳng...................véctơ gia tốc luôn ngược hướng với véctơ vận tốc. Câu 10:Chuyển động..............là chuyển động trong đó vận tốc của vật biến thiên theo hàm số bậc nhất đối với thời gian. Câu11:Khi vật chuyển động..............vận tốc của vật không đổi nhưng quỹ đạo của vật có thể là đường cong. Theo các quy ước sau: (I) và (II) là các mệnh đề. A.Mệnh đề I đúng, mệnh đề II đúng, hai mệnh đề có tương quan. B.Mệnh đề I đúng, mệnh đề II đúng, hai mệnh đề không tương quan. C.Mệnh đề I đúng, mệnh đề II sai. D.Mệnh đê I sai, mệnh đề II đúng. Trả lời các câu 12, 13, 14, 15, 16 và 17 Câu 12: (I) Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, gia tốc luôn là hằng số. Vì (II) Véctơ gia tốc luôn cùng phương với véctơ vận tốc. Câu 13:(I) Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, gia tốc của vật luôn có giá trị dương. Vì (II) Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, gia tốc và vận tốc luôn cùng dấu. Câu 14:(I) Trong chuyển động chậm dần đều, vận tốc của vật giảm theo hàm số bậc nhất đối với thời gian. Vì (II) Trong chuyển động chận dần đều, gia tốc và vận tốc luôn trái dấu. Câu 15:(I)Có thể xác định quãng đường đi của một vật chuyển động thẳng biến đổi đều thông qua tọa độ của vật. Vì (II) Đường đi của một vật chuyển động thẳng biến đổi đều bằng độ lớn của hiệu tọa độ cuối quãng đường và tọa độ đầu của quãng đường. Câu 16:(I)Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều theo phương thẳng đứng, hướng từ trên xuống. Vì (II) Vật rơi tự do chịu rất ít sức cản của không khí. Câu 17:(I)Trong quá trình rơi tự do, vận tốc của vật luôn tăng tuyến tính với thời gian. Vì (II) Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều. Đáp án:1d; 2c; 3b; 4a; 5d; 6c; 7b; 8d; 9c; 10b; 11a; 12b; 13d; 14b; 15a; 16c; 17a Câu 18:Một vật rơi tự do từ độ cao h xuống tới đất. Công thức tính vân tốc v của vật rơi tự do phụ thuộc độ cao h là: A.v = 2gh B. C. D. MỘT SỐ BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ SỰ RƠI TỰ DO Câu 1:Một thước A dài l = 25m treo vào tường bằng dây. Tường có một lỗ sang nhỏ ở phía dưới thước. Hỏi mép dưới của A phải cách lỗ sáng một khoảng bằng bao nhiêu để khi đót dây treo thước rơi che khuất lỗ sáng trong thời gian 0.1s. ĐS: 20cm Câu 2:Các giọt nước rơi từ mái nhà xuống sau những khoảng thời gian bằng nhau. Giọt (1) chạm đất thì giọt (5) bắt đầu rơi. Tìm khoảng cách giữa các giọt kế tiếp nhau biết rằng mái nhà cao 16m. ĐS: 1m, 3m, 5m, 7m. Câu 3:Tìm thời gian cần thiết để một vật rơi tự do rơi hết mét thứ n của quỹ đạo rơi. ĐS: Câu 4:Một thang máy chuyển động lên cao với gia tốc 2m/s2. Lúc thang máy có vận tốc 2,4m/s thì có một vật rơi xuống từ một điểm cách sàn h = 2,47m xuống. Hãy tính trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất. a.Thời gian rơi b. Độ dịch chuyển của vật c.Quãng đường vật đã đi được. Cho g = 9.8m/s2 ĐS: 0.64s; 0,512m; 1,06m Câu 5:Một thang máy chuyển động với gia tốc có độ lớn a. Một người đứng trong thang máy buông rơi một cuốn sách. Hỏi gia tốc của cuốn sách đối với sàn thang máy là bao nhiêu trong trường hợp: a.Thang máy đi lên b.Thang máy đi xuống ĐS: a) g + a b) g - a Câu 6:Một vật rơi tự do được 35m trong giây cuối. Tìm thời gian rơi. Cho g = 10m/s2 ĐS: 4s Câu 7:Một vật rơi tự do trong 20s. Hãy tính thời gian vật rơi trong 2m cuối cùng. ĐS: 0,1s Câu 8:Từ một sàn cao 40m so với mặt đất, người ta ném một vật lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 8m/s. Hãy xác định : a.Thời gian vật đạt độ cao cực đại b.Thời gian vật rơi từ độ cao cực đại tới mặt đất. ĐS: a) 0,8s b) Câu 9:Vật A đặt trên mặt phẳng nghiêng của một cái nêm như hình vẽ. Hỏi phải truyền cho nêm một gia tốc bao nhiêu theo phương ngang để vật A chuyển động trên mặt nêm như rơi tự do xuống dưới theo phương thẳng đứng. ĐS:a = gcotgα Câu 10:Từ khinh khí cầu đang đi lên với vận tốc 4m/s, người ta thả một vật. Lấy g=10m/s2. a.Hỏi sau 4s vật cách khí cầu mấy mét. b.Tính quãng đường vật vật rơi được trong 4s. ĐS: a) 64m b) 64m