Giáo án môn Vật lý 10 - Tiết 4, 5: Bài tập

Ngày soạn: 25/10 Ngày giảng: 31/10&09/11-10D,A Tiết 4&5: BÀI TẬP I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: kĩ năng, tư duy: - Nắm vững kiến thức cơ bản chương I. 2) Kĩ năng, tư duy: - Giải thành thạo các bài toán về chuyển động thẳng biến đổi đều và CĐ tròn đều như: xđ vận tốc, gia tốc, quãng đường, tính chất của CĐ,... - Rèn luyện kĩ năng giải bài toán vật lí, khả năng lập luận chặt chẽ, lôgíc cho HS. - Đánh giá khả năng nhận thức của HS từ đó có kế hoạch điều chỉnh pp giảng dạy sao cho phù hợp với mọi đối tượng HS. 3) Thái độ : - Giáo dục tư tưởng, tình cảm. - Rèn luyện đức tính trung thực, tự giác, vượt khó trong học tập cho HS. II. Chuẩn bị: 1) Giáo viên: Giáo án. 2) Học sinh: - Chuẩn bị bài tập và các câu hỏi thắc mắc về kiến thức trong chương. - Giấy nháp, các dụng cụ học tập. III. Hoạt động dạy học: Giải một số bài tập. Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung ghi bảng GV : Dạng bài tập vật rơi tự do là một dạng đặt biệt của dạng bài tập vật chuyển động nhanh dần đều Trước hết chúng ta vẫn thực hiện theo 2 bước : Bước 1 : - Vẽ hình - Gốc O : tại vị trí vật bắt đầu rơi - Oy : Hướng từ trên xuống đất ( nếu vật rơi tự do ), trong trường hợp vật được ném thẳng đứng lên thì ta chọn chiều dương. - MTG : là lúc bắt đầu ném vật lên (t0 =0) Bước 2 : Các em áp dụng công thức vật rơi tự do để giải quyết các yêu cầu bài toán ! { các công thức vật rơi tự do : Nhấn mạnh cho HS biết : a = g, v0 = 0 ( vì chọn O tại vị trí bắt đầu vật rơi !) , quãng đường s chính là độ cao h ) Từ 3 công thức cơ bản Ta biến đổi : ( yêu cầu HS nhắc lại các công thức cơ bản ). Þ Þ Þ Þ GV : Để thực hiện bài tập về phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều, trước hết chúng ta cần thực hiện các bước sau : Bước 1 : Vẽ hình , các em cần chú ý đền chiều chuyển động của vật, ghi các giá trị vận tốc hay gia tốc trên hình vẽ ( Ở tiết bài tập trước đã đề cập ) Bước 02 : - Gốc toạ độ O : Thường là tại ví trí vật bắt đầu chuyển động - Chiều dương Ox : Là chiều chuyển động của vật ! - MTG : Lúc vật bắt đầu chuyển động Bước 3 : Vận dụng hai công thức căn bản sau đây vào bài tập : a = v = v0 + at và phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều : x = x0 + v0 + ½ at2 v2 – v02 = 2as Phương trình trên có thể bài toán cho trước và yêu cầu tìm các giá trị cụ thể trong phương trình GV : Dạng bài tập chuyển động cong và chuyển động tròn, các em cần chú ý đến các công thức sau : w = = v = . R T = f = w = 2pf an = Bài 1/SGK-40 Tóm tắt R1 (chiều dài của kim giờ) = R2 (chiều dài của kim phút). Tìm =? = ? GV : Ở bài tập này các em cho biết chu kỳ của kim giờ và và kim phút ? HS : Chu kỳ của kim giờ là 3600 giây và kim phút là 60 giây. GV : Từ công thức : T = Þ w = Các em lập tỉ số : GV : Áp dụng v = Rw rồi lập tỉ số Bài 2/SGK_40 Tóm tắt H (độ cao của vệ tinh) = 300km V(vận tốc của vệ tinh) = 7.9(km/s) Hỏi : w, t, f của vệ tinh. Biết R(bán kính trái đất) = 6400 km GV hướng dẫn HS từng bước áp dụng các công thức để thực hiện bài tập này ! Bài 1 : Một vật rơi tự do không vận tốc ban đầu từ độ cao 5m xuống.Tìm vận tốc của nó khi chạm đất. Bài giải Chọn : - Gốc O: Là nơi vật bắt đầu rơi - Chiều dương:hứơng xuống - Mốc thời gian:là lúc vật bắt đầu rơi Ta có h =gt2 Þ t ==1.02s Vận tốc của vật khi chạm đất: v = gt = 9.8.1.02 = 9.996 m/s Bài 2: Một người thợ xây ném viên gạch theo phương thẳng đứng cho một người khác ở trên tầng cao 4 m. Người này chỉ việc giơ tay ngang ra là bắt được viên gạch. Hỏi vận tốc khi ném là bao nhiêu để cho vận tốc viên gạch lúc người kia bắt được là bằng không. Bài giải Chọn Gốc toạ độ tai vị trí bắt dầu ném viên gạch Chiều dương oy như hình vẽ Vận tốc ban đầu của người thợ xây phải ném viên gạch là 2as =V2 – V02 Þ -2gh = -V02 Þ V0 = (m\s) Bài 3: Người ta ném một vật từ mặt đất lên trên theo phương thẳng đứng với vận tốc 4,0 m/s. Hỏi sau bao lâu thì vật rơi chạm đất ? Độ cao cực đại vật đạt được là bao nhiêu? Vận tốc khi chạm đất làbao nhiêu ? Bài giải Chọn : Gốc toạ độ O theo chiều ném vật Chiều dương Oy hướng lên như hình vẽ Mốc thời gian bắt đầu ném vật Thời gian để vật chuyển động lên đến độ cao cực đại là V = V0 + at = V0 – gt1 Þ t1 = (s) thời gian để vật rơi từ độ cao cực đại xuống mặt đất ; t1 = t2 Þ t = t1 + t2 =2t = 2 ´ 0,408 = 0,816 s Độ cao cực đại là ; ghmax = V2 + Þ h max = m Vận tốc của vật vừa chạm đất . Xét giai đoạn vật rơi từ độ cao cực đại xuống đất .-V’ = V0 – gt2 Þ V’ = gt2 = 9,8 ´ 0,408 = 3,9984 (m/s) BÀI 4: Hai viên bi sắt được thả rơi từ cùng một độ cao cách nhau một khỏng thời gian 0,5s.Tính khoảng cách giữa hai viên bi sau khi viên bi thứ nhất rơi được 1s ,1.5s. Bài giải Chọn - Gốc toạ độ : Là nơi mà hai viên bi bắt đầu rơi. - Chiều dương : Hướng xuống. - Mốc thời gian:là lúc viên bi thứ nhất bắt đầu rơi. Phương trình chuyển động : Vật 1 : y1 = gt2 = 4.9t2 Vật 2 : y2 = g(t-0.5)2 = 4.9(t – 0,5)2 Þrx = çy2-y1ï = 4.9(t-0.5)2-4.9t2 Trường hợp 1: t = 1s; rx = ç4.9(1-0.5)2-4.9 ç= 3.675m Trường hợp 2:t=1.5s; rx=ç4.9(1.5-0.5)2-4.9*1.52 ç= 6.125m Bài 5: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 72 km/h thì giảm đều tốc độ cho đến khi dừng lại. Biết rằng sau quãng đường 50 m , vận tốc giảm đi còn một nữa. Tính gia tốc của xe Quãng đừơng từ đó cho đến lúc xe dừng hẳn là bao nhiêu ? Bài làm: Chọn: Gốc toạ độ O : tại vị trí ô tô đạt vận tốc 20 m/s Trục dương Ox : là chiều chuyển động của ô tô Móc thời gian : lúc ô tô đạt vận tốc 20 m/s a. Xét vật chuyển động trên quãng đường AB , ta có ; 2aSAB = V12 - V02 Þ a = = = -3 (m/s2) b. Quãng đừơng từ đó cho đến lúc dừng (SBC) 2aSBC = V22 - V12 Þ SBC = = = 16,7 (m) Bài 6: Một tên lửa đưa một vệ tinh nhân tạo lên quỹ đạo cách mặt đất 300 km với gia tốc 60 m/s2. Hãy tính thời gian bay lên quỹ đạo. Khi đó vệ tinh đã đạt vận tốc vũ trụ cấp I bằng 7,9 km/s chưa ? ( vận tốc vũ trụ cấp I là vận tốc cần thiết để vệ tinh không quay về mặt đất) Bài giải Chọn O tại vị trí phóng Ox theo chiều bay của tên lửa như hình vẽ Thời điểmlúc bắt đầu phóng (t0= 0) Thời gian để tên lửa lên đến vị trí A là S = X = X0+ V0 + Þ t2 == 10000 Þ t = 100 s Ta có I = 7,9 km/s = 79000 m/s Þ 2as = V2 –V02 Þ V22 = 79000 m/s Vận tốc của tên tên lửa là V12 = 2as = 2´ 60 ´ 300000 = 36000000 m/s So sánh V12 và V22. Ta thấy vận tốc V1 >V2 nên vận tốc của vệ tinh đã đạt vận tốc cấp I. BÀI 7: Một máy bay muốn chở khách phải chạy trên đường băng dài1,8 km để đạt vận tốc 300 km/h.Hỏi máy bay phải có gia tốc không đổi tối thiểu bằng bao nhiêu? Bài Giải Gia tốc không đổi tối thiểu của máy bay : v2-v02 = 2as a = = = 1,93 m/s2 Kết luận : Gia tốc của máy bay : a = 1,93 m/s2 BÀI 8: Một đoàn tàu rời ga chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 0,1 m/s2 trên đoạn đường 500 m, sau đó thì chuyển động đều hỏi sau một giờ tàu đi được đoạn đường bằng bao nhiêu ? Bài giải Chọn - Gốc toạ độ : Là nơi mà đoàn tàu khởi hành - Chiều dương :Là chiều đi của đoàn tàu - Mốc thời gian :Là lúc đoàn tàu khởi hành Vận tốc của đoàn tàu khi chuyển động đều : v2 =2as =2.500.0.1=100 Þ v=10 m/s Thời gian tàu chuyển động nhanh dần đều : t1 = = =100 s Bài 1: Kim giờ của một đồng hồ dài bằng kim phút. Tìm tỉ số giữa vận tốc góc của hai kim và tỉ số giữa vận tốc dài của đầu mút hai kim ? Bài giải: Ta có : T1 = 3600s ; T2 = 60s Vận tốc góc của kim giờ là : w1= = w2 = = Tỉ số vận tốc góc của hai kim là: Mà ta có : V= Rw Þ Bài 2: Vệ tinh nhân tạo của Trái Đất ở độ cao 300 km bay với vận tốc 7,9 km/s. Tính vận tốc gốc, chu kì, tần số của nó. Coi chuyển động là tròn đều. Bán kính Trái Đất bằng 6400 km. Bài làm: Bán kính cuả vệ tinh đến tâm trái đất:R = 6400 + 300 = 6700(km) Vận tốc góc là: w = =7.9/6700=0.001179(1/s) Chu kỳ là : T == 5329.25(s) Tần số là: F = = 0.00019(vòng/s) BÀI 3:Hãy xác định gia tốc của một chất điểm chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính với vận tốc 6m/s. Cho biết: V= 6 m/s r = 3 m a? Gia tốc hướng tâm của chất điểm: a== Vậy hướng tâm của chất điểm chuyển động tròn đều là12 m/s2 BÀI 4 : Tính gia tốc của đầu mút kim giây của một đồng hồ có chiều dài 2.5 cm. Bài giải R = 2.5cm = 0.025m Vận tốc góc của kim giây: w = 2pf=(rad/s) Vận tốc của đầu mút kim giây : v = wr = 8,3.10-4 m/s ant ==2,78.10-5 m/s2 Bài 5 : Hiđrô là nguyên tố nhẹ nhất, theo mẫu nguyên tử của Bo thì một nguyên tử hiđrô gồm nhân là một prôton và một êlectrôn quay chung quanh theo quỹ đạo tròn bán kính 5,28.10-11 m với vận tốc 2,18.10-6. Hỏi gia tốc của êlectrôn trong mẫu này là bao nhiêu ? Bài làm Gia tốc của e trong mẫu này :