Giáo án môn Vật lý lớp 10

VẬT LÝ LỚP 10 PHAÀN I: CƠ HỌC • Cơ học nghiên cứu các định luật chi phối sự chuyển động và đứng yên của của các vật • Cơ học cho phép xác định được vị trí của vật ở bất kỳ thời điểm nào. Nó cho ta khả năng thấy trước được đường đi và vận tốc của vật, tìm ra được những kết cấu bền vững. PHAÀN II: NHIEÄT HOÏC • Có rất nhiều hiện tượng liên quan đến chuyển động và tương tác giữa các nguyên tử, phân tử. NHIỆT HỌC là một trong những ngành vật lý có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng này. Chöông 1: Ñoäng Hoïc Chaát Ñieåm Bài 1: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỘNG ------œ&œ------ Tóm tắt: Chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian. Khi kích thước của vật là nhỏ so với phạm vi chuyển động, ta có thể coi vật như một chất điểm có khối lượng bằng khối lượng của vật. Những vật có hình dạng và kích thước không thay đổi theo thời gian gọi là vật rắn. Để xác định vị trí của một vật trong không gian ta chọn một vật làm mốc, một hệ trục toạ độ gắn với vật làm mốc và xác định các toạ độ của vật đó. Đã biết rõ quỹ đạo thì chỉ cần chọn một điểm làm mốc và một chiều dương trên quỹ đạo. Để xác định thời gian trong chuyển động, ta chọn một gốc thời gian và dùng đồng hồ. Hệ quy chiếu bao gồm vật làm mốc, hệ trục toạ độ, thước đo, mốc thời gian và đồng hồ. Chuyển động tịnh tiến của một vật là chuyển động mà đoạn thẳng nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn song song với chính nó. Nội dung: I. CHUYỂN ĐỘNG - CHẤT ĐIỂM - QUỸ ĐẠO 1. Chuyển động là gì ? Chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian. 2. Chất điểm Một vật chuyển động được coi là một chất điểm, có khối kượng là khối lượng của vật, nếu kích thước của vật rất nhỏ so với độ dài đường đi. Dưới đây ta chỉ xét chuyển động của những vật được coi như những chất điểm. 3. Quỹ đạo Tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định. Đường đó gọi là quỹ đạo của chuyển động. II. CÁCH KHẢO SÁT MỘT CHUYỂN ĐỘNG 1. Cách xác định vị trí của một vật a) Xác định vị trí của một chất điểm trên một đường. Vật làm mốc. Thước đo Giả sử có một chất điểm M chuyển động trên một đường đã biết trước. Muốn xác định vị trí của điểm M trên đường đó ta làm như sau: - Chọn một vật làm mốc trên đường đó (ở đây là điểm O). - Chọn một chiều dương trên đường đi. - Dùng một thước đo để xác định độ dài s của đường đi từ O đến M. - Cho biết chiều từ O đến M là dương hay âm. b) Xác định vị trí của một chất điểm trên một mặt phẳng. Hệ toạđộ: Nếu biết điểm M nằm trên một mặt phẳng nào đó, để xác định vị trí của M ta làm như sau (H.1.3): Lấy trên mặt phẳng đó một điểm O làm vật mốc. - Vẽ trên mặt phẳng đó hai trục Ox và Oy vuông góc với nhau. Hai trục này gọi là hai trục toạ độ. Hệ hai trục này là hệ toạ độ. - Chiếu vuông góc điểm M xuống hai trục Ox và Oy tại H và I. - Dùng thước đo các độ dài | x | = OH và | y | = OI. Các độ dài đại số x và y là các toạ độ của điểm M. Chúng cho phép ta xác định được vị trí của M. c) Xác định vị trí của một vật trong không gian Để xác định vị trí của một vật trong không gian, ta phải chọn một vật làm mốc và gắn vào nó ba trục toạ độ Ox, Oy, Oz theo ba hướng khác nhau. Thí dụ: Để xác định chuyển động của các trạm thám hiểm không gian, người ta thường lấy hệ toạ độ có gốc ở mặt trời và ba trục toạ độ đi qua ba ngôi sao cố định (H.1.5). 2. Cách xác định thời gian trong chuyển động a) Mốc thời gian và đồng hồ Mô tả chuyển động của một vật là cho biết toạ độ của vật đó ở những thời điểm khác nhau. Muốn thế ta phải chọn một mốc thời gian - thời điểm mà ta bắt đầu đếm thời gian, và phải dùng một đồng hồ để đo thời gian trôi đi từ mốc thời gian đến thời điểm mà ta quan tâm. b) Thí dụ Trên bảng giờ tàu thống nhất E1, tàu xuất phát từ ga Hà Nội lúc 23 giờ 00 phút. Mốc thời gian ở đây là 0 giờ của giờ Hà Nội. c) Chú ý Người ta thường chọn mốc thời gian là thời điểm mà vật bắt đầu chuyển động. 3. Hệ quy chiếu (HQC) Một HQC gồm: - Một vật làm mốc. - Một hệ toạ độ cố định gắn với vật làm mốc và một thước đo. - Một mốc thời gian và một đồng hồ. III. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN 1. Vật rắn Trong cơ học vật rắn là vật có hình dạng và kích thước không thay đổi theo thời gian. 2. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn Chuyển động tịnh tiến là chuyển động của một vật rắn mà đường nối hai điểm bất kì trên vật luôn luôn song song với chính nó. Trong chuyển động tịnh tiến tất cả các điểm trên vật đều chuyển động như nhau. Thí dụ: chuyển động của bè nứa trên một đoạn sông thẳng. Để nghiên cứu chuyển động của một vật rắn, ta chỉ cần nghiên cứu chuyển động của một điểm bất kì trên vật. BÀI TẬP: CÂU HỎI GIÁO KHOA Chất điểm là gì? Nêu cách xác định vị trí của một ôtô trên một quốc lộ. Nêu cách xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng. Phân biệt hệ toạ độ và hệ qui chiếu. Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là gì? BÀI TẬP Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta có thể dùng những toạ độ nào ? Nếu lấy gốc thời gian là lúc 5 giờ 15 phút thì sau ít nhất bao lâu kim phút đuổi kịp kim giờ? Ghép nội dung ở cột bên phải với nội dung tương ứng ở cột bên trái. 1. Sự thay đổi vị trí của một vật so với các                             a. Hệ quy chiếu. vật khác theo thời gian. 2. Vật có kích thước rất nhỏ so với chiều                                b. Hệ tọa độ. dài đường đi của nó. 3. Đường biểu diễn tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm trong quá trình chuyển                               c. Chuyển động tịnh tiến. động. 4. Vật được chọn để xác định vị trí của các                             d. Vật rắn. vật khác đối với nó. 5. Hệ trục vuông góc dùng để xác định vị                                 đ. Mốc thời gian. trí của một chất điểm trong không gian. 6. Thời điểm được chọn để tính thời gian                                  e. Chất điểm. chuyển động của các vật. 7. Một hệ tọa độ cố định gắn với vật (làm) mốc kèm theo một thước thẳng đo độ dài                                 g. Chuyển dộng của vật. và một đồng hồ đo thời gian. 8. Vật có hình dạng và kích thước không                                  h. Vật (làm) mốc. đổi theo thời gian. 9. Chuyển động của vật rắn mà đường nối                                i. Quỹ đạo. hai điểm bất kì trên vật đó luôn song song với chính nó. Một chiếc bóng máy chạy trên đoạn sông có hai bờ song song với dòng chảy. Hãy trình bày và vẽ hình biểu diễn cách chọn vật mốc và các trục tọa độ của hệ quy chiếu dể có thể xác định vị trí của chiếc xuồng ở thời điểm định trước đối với hai trường hợp: a) Xuồng chạy xuôi theo dòng chảy. b) Xuồng chạy vuông góc với dòng chảy. Một ôtô chở khách xuất phát từ bến xe Hà Nội chạy trên đường quốc lộ đi Hải Phòng. Trong trường hợp này nên chọn vật mốc và các trục tọa độ của hệ quy chiếu như thế nào để có thể xác định vị trí của ôtô Ơ thời điểm định trước ? Theo lịch trình tại bến xe Hà Nội thì ôtô chờ khách trên tuyến Hà Nội Hải Phòng chạy từ Hà Nội lúc 6 giờ sáng, đi qua Hải Dương lúc 7 giờ 15 phút sáng và tới Hải Phòng lúc 8 giờ 50 phút sáng cùng ngày. Hà Nội cách Hải Dương 60km và cách Hải Phòng l07km. Xe tô chạy liên tục không nghỉ dọc đường, chỉ dừng lại 10 phút tại bến xe Hải Dương để đón trả khách. Tính khoảng thời gian và quãng đường xe oâtô chạy tới Hải Phòng đối với mỗi trường hợp sa: a) Hành khách lên xe tại Hà Nội. b) Hành khách lên xe tại Hải Dương. Bài 2 : CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU ------œ&œ------ Tóm tắt: Chuyển động thẳng đều có quỹ đạo là một đường thẳng và có vận tốc không đổi về phương, chiều và độ lớn. Vận tốc của chuyển động thẳng đều được tính bằng công thức : Đường đi của chuyển động thẳng đều : s = v.t Phương trình toạ độ của chuyển động thẳng đều : x = xo + v.t Đồ thị toạ độ của chuyển động thẳng đều có dạng một đoạn thẳng Nội dung: I. VẬN TỐC VÀ ĐƯỜNG ĐI TRONG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU: 1. Chuyển động thẳng đều là gì? Chuyển động thẳng đều có quỹ đạo là đường thẳng và vật đi được những quãng đường (s) bằng nhau trong những khoảng thời gian (t) bằng nhau bất kì. 2. Vận tốc trong chuyển động thẳng đều a) Định nghĩa Đại lượng đo bằng thương số giữa quãng đường đi được (s) trong chuyển động thẳng đều và khoảng thời gian (t) để đi hết quãng đường đó gọi là vận tốc của chuyển động: (2.1) Vận tốc đặc trưng cho sự nhanh chậm của chuyển động. b) Đơn vị vận tốc Đơn vị vận tốc là mét trên giây (m/s) hay kiômet trên giờ (km/h). 3. Vectơ vận tốc Cùng một lúc, một máy bay bay về hướng bắc với vận tốc 700km/h, một máy bay bay về hướng tây với vận tốc 500km/h (H.2.2). Như vậy vận tốc của hai máy bay khác nhau cả về độ lớn và phương, chiều. Muốn chỉ rõ vận tốc chuyển động của một vật cần phải cho biết : - Độ lớn của vận tốc - Phương của vận tốc - Chiều của vận tốc Vận tốc là một đậi lượng vectơ. Vectơ vận tốc có : - Gốc đặt ở vật chuyển động - Phương và chiều là phương và chiều của chuyển động. - Độ dài biểu diễn độ lớn của vận tốc theo một tỉ xích nào đó. Chú ý: Độ lớn của vận tốc còn được gọi là tốc độ chuyển động. Nếu muốn nói về cả phương và chiều của vận tốc thì bắt buộc phải dùng thuật ngữ vận tốc. 4. Quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều Công thức : s = v.t (2.2) -Quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian chuyển động. Chú ý: Khi nhiều vật chuyển động trên một đường thẳng theo hai chiều ngược nhau, ta phải chọn một chiều dương trên đường thẳng trên và qui ước như sau: - Vật chuyển động theo chiều dương có v > 0 và do đó s > 0. - Vật chuyển động ngược chiều dương có v < 0 và do đó s < 0. Ta dùng |s| để nói về độ dài của đường đi. II.PHÖÔNG TRÌNH TOÏA ÑOÄ VAØ ÑOÀ THÒ CUÛA CHUYEÅN ÑOÄNG THAÚNG ÑEÀU: 1. Phương trình toạ độ: Giả sử chiếc xe M xuất phát từ điểm A trên đường thẳng Ox, chuyển động đều theo phương Ox, với vận tốc v = 10km/h. Vật mốc là điểm O, OA = 5km. Tìm phương trình xác định vị trí của xe đạp sau khi chuyển động được khoảng thời gian t. Mốc thời gian là lúc xe bắt đầu chuyển động. Quãng đường xe đi dược trong khoảng thời gian t: s = vt. Tọa độ của xe tại thời điểm t: x = xo + s = xo + vt     (2.3) Với xo = 5km và v = 10km/h thì ta có: x = 5 + 10t (km)    (2.4) với t tính bằng giờ. Phương trình (2.3) gọi là phương trình tọa độ - thời gian (gọi tắt là phương trình tọa độ) của chuyển động thẳng đều. Trong phương trình này x, xo, s và v đều là các đại lượng đại số. t (h) 0 1 2 3 4 5 6 x (km) 5 15 25 35 45 55 65 Baûng 2.1 2. Đồ thị toạ độ Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của toạ độ của vật chuyển động vào thời gian gọi là đồ thị toạ độ - thời gian (đồ thị toạ độ) của chuyển động. Ta hãy vẽ đồ thị của xe trong ví dụ trên : a) Dựa vào phương trình (2.4) để lập bảng (x,t) (Bảng 2.1). b) Vẽ đồ thị tọa độ như sau: Vẽ hai trục vuông góc: Trục hoành là trục thời gian (chia độ theo giờ), trục tung là trục tọa độ (chia độ theo 10km). Đánh đấu các điểm đã có trong bảng (x, t) bằng các chấm. Nối các điểm đó lại với nhau, ta được một đọan thẳng, đọan thẳng này có thể kéo dài thêm về bên phải. Đó là đồ thị tọa độ của chuyển động đã cho (H2.5). B ÀI T ẬP: CÂU HỎI GIÁO KHOA Chuyển động thẳng đều là gì ? Vận tốc là gì ? Phân biệt vận tốc và tốc độ. Viết công thức tính đường đi và phương trình tọa độ của chuyển động thẳng đều. Nêu những đặc điểm của đồ thị toạ độ của chuyển động thẳng đều BÀI TẬP Hai ôtô xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 10km trên một đường thẳng qua A và B, chuyển động cùng chiều từ A đến B. Vận tốc của ôtô là 60 km/h, của ôtô B là 40km/h. Lấy gốc toạ độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, hãy viết công thức tính đường đi và phương trình toạ độ của hai xe. Vẽ đồ thị toạ độ của hai xe trên cùng một hệ trục (x,t). Dựa vào đồ thị toạ độ để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B. Kiểm tra kết quả câu c) bằng phép tính. Một ôtô tải xuất phát từ một địa điểm ở Hà Nội chuyển động thẳng đều về phía Hải Phòng với vận tốc 60km/h. Khi đến Hải Dương cách Hà Nội 60km thì xe dừng lại 1 giờ. Sau đó xe tiếp tục chuyển động đều về phía Hải Phòng với vận tốc 40km/h. Con đường Hà Nội - Hải Phòng coi như thẳng và dài 100km. Viết công thức tính đường đi và phương trình toạ độ của ôtô trên hai quãng đường Hà Nội - Hải Dương và Hải Dương - Hải Phòng. Gốc toạ độ lấy ở Hà Nội. Gốc thời gian là lúc xe xuất phát từ Hà Nội. Vẽ đồ thị toạ độ của xe trên cả con đường Hà Nội - Hải Phòng. Dựa vào đồ thị, xác định thời điểm xe đến Hải Phòng Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính. Lúc 6 giờ sáng một xe tải xuất phát từ một địa điểm A ở thành phố Hồ Chí Minh dến một địa điểm B ở Vũng Tàu với vận tốc không đổi 60km/h. Con đường AB coi như thẳng và dài 120km Viết công thức tính đường đi và phương trình toạ độ của hai xe. Lấy gốc toạ độ ở A; gốc thời gian là lúc 6 giờ sáng. Chiều dương hướng từ A đến B. Vẽ đồ thị của hai xe trên cùng một hệ trục một hệ trục (x, t). Dùng đồ thị, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau. Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính. Ghép nội dung ở cột bên phải với nội dung tương ứng ở cột bên trái 1. Chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì . a. Công thức đường đi của vật chuyển động thẳng đều 2. Đại lượng đo bằng thương số giữa quãng đường đi được của vật trong chuyển động thẳng đều và khoảng thời gian đi hết quãng. đường đó b. Phương trình tọa độ. 3. Đơn vị đo của vận tốc. c. Chuyển động thẳng đều. 4. Đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh. chậm và cả phương chiều của chuyển động. d. Đồ thị tọa độ. 5. s = vt. đ. Mét trên giây (m/s). 6. Phương trình xác định sự thay đổi vị trí của chất điểm theo thời gian. e. Vận tốc của chuyển động (thẳng đều). 7. Đường biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ chất điểm vào thời gian. g. Vectơ vận tốc. Một máy bay TU-144 có vận tốc là 2500km/h Nếu muốn bay liên tục không hạ cánh trên khoảng cách 6500km thì máy hay này phải bay trong thời gian bao lâu ? Một người lái một chiếc xe lô xuất phát từ da điểm A lúc 6 giờ đáng để chạy tới địa điểm B cách A một khoảng bằng 120km. Hỏi người lái xe này phải cho ôtô chạy liên tục với vận tốc bằng bao nhiêu để có thể tới B lúc 8 giờ 30 phút ? Coi chuyển động của ôtô là thẳng đều. Sau 30 phút đỗ tại địa điểm B, người lái xe lại cho ôtô chạy người trở về A với vận tốc 60km/h. Hỏi vào lúc mấy giờ ôtô sẽ về tới địa điểm A ? Một chiến sĩ dùng súng B40 bắn thẳng vào một xe tăng của địch đang đỗ cách vị trí đặt súng một khoảng là 510m. Khoảng thời gian từ lúc bắn đến lúc nghe thấy tiếng đạn nổ khi trúng xe tăng là 2,ls. Coi chuyển động của viên đạn là thẳng đều. Vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s. Hãy tính vận tốc của viên đạn B40 chuyển động trong không khí. Hai ôtô cùng xuất phát lúc 7 giờ tại hai địa điểm A và B cách nhau 216km và chạy ngược chiều nhau trên đoạn đường thang đi qua A và B. Vận tốc của ôtô chạy từ A là 48km/h và của ôtô chạy từ B là 60km/h. Chọn địa điểm A làm vật mốc, chọn thời điểm xuất phát của hai ôtô làm mốc thời gian và chọn chiều từ A đến B làm chiều dương. Viết phương trình tọa độ của hai ôtô. Xác định vị trí của hai ôtô và khoảng cách giữa chúng lúc 8 giờ 30 phút. Xác định vị trí và thời điểm gặp nhau của hai ôtô. Hai ôtô cùng xuất phát lúc 6 giờ tại hai địa điểm A và B cách nhau 18km và chạy cùng chiều từ A đến B trên một đoạn đường thẳng đi qua A và B. Vận tốc của hai ôtô lần lượt là 72km/h và 60km/h. Chọn địa điểm A làm vật mốc, chọn thời điểm xuất phát của hai ôtô làm mốc thời gian và chọn chiều từ A đến B làm chiều dương. Viết phương trình tọa độ của hai ôtô. Xác định vị trí của hai ôtô và khoảng cách gian chúng sau 30 phút kể từ lúc xuất phát. Xác định vị trí và thời điểm hai ôtô đuổi kịp nhau. Một xe máy xuất phát từ địa điểm A lúc 6 giờ và chạy với vận tốc 40km/h. Một ôtô xuất phát từ địa điểm B lúc 8 giờ và chạy vời vận tốc 80km/h theo cùng hướng với xe máy. Coi chuyển động của xe máy và ôtô là thẳng đều. Khoảng cách giữa A và B là 20km. Chọn địa điểm A làm vật mốc, chọn thời điểm 6 giờ làm mốc thời gian và chọn chiều từ A đến B làm chiều dương. Viết công thức đường đi và phương trình tọa độ của xe máy và ôtô. Vẽ đồ thị tọa độ của xe máy và ôtô trên cùng một hệ trục x và y. Căn cứ vào đồ thị vẽ được,. hãy xác định vị trí và thời điểm ôtô đuổi kịp xe máy. Kiểm tra lại kết quả tìm được bằng cách giải các phương trình tọa độ của xe máy và ôtô. Bài 3 : CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU ------œ&œ------ Tóm tắt: Vận tốc trung bình Vận tốc trung bình tại một điểm có phương và chiều là phương và chiều của chuyển động tại điểm đó và có độ lớn với s và t là những đại lượng rất nhỏ. Gia tốc là đại lượng vectơ: với v và t là những đại lượng rất nhỏ. Đơn vị gia tốc: m/s2. Chuyển động thẳng nhanh (chậm) dần đều là chuyển động thẳng có vận tốc tăng (giảm) đều theo thời gian. Gia tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều có độ lớn không đổi. Vector gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều cùng phương, cùng chiều với vector vận tốc; Vector gia tốc trong chuyển động thẳng chậm dần đều cùng phương, cùng chiều với vector vận tốc. Công thức tính vận tốc: v = vo +at Chuyển động thẳng nhanh dần đều: a cùng dấu với vo. Chuyển động thẳng chậm dần đều: a ngược dấu với vo. Công thức tính đường đi của chuyển động thẳng biến đổi đều: Phương trình tọa độ của chuyển độngthẳng biến đổi đều: Công thức ien hệ giữa gia tốc, vận tốc và đường đi: Nội dung: Từ lúc xuất phát đến lúc đạt đến trạng thái chuyển động thẳng đều thì một đoàn tàu hoả chuyển động như thế nào? I. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI: 1. Chuyển động thẳng biến đổi là gì? Chuyển động thẳng biến đổi là chuyển động thẳng có vận tốc luôn luôn thay đổi. Ví dụ: Một chiếc xe máy chạy trên đường thẳng có lúc nhanh, có lúc chậm. 2. Vân tốc trung bình: a)Thí dụ: Một ôtô con chạy từ Hà Nội đến Hải Phòng trên quãng đường dài s = 105km trong khoảng thời gian t = 2 giờ 30 phút. Trên đường có lúc xe đi nhanh, lúc xe đi chậm. Một ôtô tải cũng chạy trên đường đó mất 4 giờ. Đại lượng vật lý nào sẽ cho biết ôtô con chạy nhanh hơn ôtô tải? b)Vận tốc trung bình trong chuyển động thẳng biến đổi: Trong chuyển động thẳng biến đổi, vận tốc trung bình trên đoạn đường nào đó được xác định bằng thương số độ dài quãng đường và khoảng thời gian để đi hết quãng đường đó: (3.1) Vận tốc trung bình của ôtô con là 42km/h; của ôtô tải là 26,25km/h c)Vận tốc trung bình trong chuyển động cong: Khái niệm vận tốc trung bình áp dụng được trong chuyển động cong, nhưng ở đây s là độ dài cung đường cong. 3.Vận tốc tức thời: Đại lượng: (3.2) gọi là vận tốc tức thời của xe tại M. Vận tốc tức thời của một vật chuyển động tại một điểm M là đại lượng đo bằng thương số giữa đoạn đường rất nhỏ s đi qua M và khoảng thời gian rất ngắn t để vật đi hết đoạn đường đó. Vận tốc tức thời tại M cho ta biết sự nhanh chậm của chuyển động tại M. Cũng có thể nói: vận tốc tức thời của xe tại M là vận tốc trung bình cuả xe trên đoạn đường rất ngắn qua M. Trên xe máy, đồng hồ tốc độ luôn luôn chỉ vận tốc tức thời của xe. 4. Gia tốc: a) Khái niệm gia tốc: Để đơn giản ta xét chuyển động thẳng. Gọi v1 là vận tốc của vật lúc bắt đầu tăng (hoặc giảm). Sau khoảng thời gian t rất nhỏ, vận tốc đạt đến giá trị v2 (H.3.3). Hiệu v = v2 – v1 gọi là độ biến thiên của vận tốc. Đại lượng: (3.3) gọi là gia tốc của chuyển động. Nó cho biết sự biến thiên nhanh hay chậm của vận tốc. Vậy, gia tốc là đại lượng đo bằng thương số giữa độ biến thiên v của vận tốc và khoảng thời gian t trong đó vận tốc biến thiên. b) Đơn vị gia tốc: v có đơn vị là m/s, t có đơn vị là s. Do đó gia tốc a có đơn vị là m/s2. c) Vectơ gia tốc: Trong khi chuyển động vận tốc có thể biến đổi không những về độ lớn mà cả phương và chiều; chẳng hạn như khi xe đến một đoạn đường cong. Khi đó độ biến thiên vận tốc cũng là một đại lượng vectơ (H.3.4): (3.4) Và gia tốc cũng là một đại lượng vectơ: (3.5) Vectơ gia tốc có: - Gốc đặt tại vật chuyển động - Phương và chiều là phương và chiều của vectơ v - Độ dài biểu diễn độ lớn cả gia tốc theo một tỉ lệ xích nào đó. II. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU: Loại chuyển động thẳng biến đổi đơn giản nhất là chuyển động thẳng biến đổi đều. Trong chuyển động thẳng biến đổi đều thì vận tốc tức thời có độ lớn tăng hoặc giảm đều theo thời gian. Chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tăng dần đều theo thời gian gọi là chuyển động thẳng nhanh dần đều. Chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc giảm dần đều theo thời gian gọi là chuyển động thẳng chậm dần đều. III. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG NHANH DẦN ĐỀU: Gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều: Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, vận tốc tăng đều theo thời gian nên, trong công thức (3.3), nếu t tăng lên bao nhiêu lần thì v cũng tăng lên bấy nhiêu lần nên a luôn luôn không đổi. Vậy gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều có độ lớn không đổi và luôn luôn cùng phương, cùng chiều với vận tốc (H.3.5). 2. Vận tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều: a) Công thức tính vận tốc: Lấy mốc thời gian là lúc vật bắt đầu tăng tốc. Khoảng thời gian tăng tốc là t = t – 0. Gọi vo là vận tốc của vật lúc đầu và sau khi tăng tốc. Độ biến thiên vận tốc là: v = v – vo Gia tốc của vật là: Ta rút ra:    v = vo + at (3.6) (3.6) là công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều. Trong phương trình này v, vo và a luôn luôn cùng dấu. b) Đồ thị vận tốc: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc vào thời gian thể hiện trong phương trinh (3.6) gọi là đồ thị vận tốc. Đồ thị này có dạng một đoạn thẳng như hình vẽ, gia tốc a được biểu thị bằng hệ số góc của đường biểu diễn (H.3.6b) 3.Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng nhanh dần đều: Gọi s là quãng đường vật chuyển động thẳng nhanh dần đều đi được trong thời gian t. Vận tốc trung bình của chuyển động là: (3.7) Vì vận tốc tăng đều theo thời gian nên có thể lieân heä công thức: Dựa vào các công thức (3.6) và (3.7) ta có: (3.8) (3.8) là công thức tính đường đi của chuyển động thẳng nhanh dần đều. Đường đi trong chuyển động thẳng nhanh dần đều là một hàm số bậc hai của thời gian. 4. Phương trình toạ độ của chuyển động thẳng nhanh dần đều: Chất điểm M xuất phát từ một điểm A trên dường thẳng Ox, chuyển động nhanh dần đều theo chiều đương với vận tốc ban đầu vo và với gia tốc a ( H.3.8) thì toạ độ của M tại thời điểm t là: (3.9) (3.9) là phương trình toạ độ - thời gian (phương trình toạ độ) của chuyển động thẳng nhanh dần đều. 5. Công thức lieân hệ giữa đường đi, vận tốc và gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều: Loại t trong các phương trình (3.6) và (3.8), ta thu được công thức: (310) 6. Nghiên cứu một chuyển động thẳng nhanh dần đều trong thực tế IV. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CHẬM DẦN ĐỀU 1. Gia tốc trong chuyển động thẳng chậm dần đều: Vì vận tốc giảm đều theo thời gian nên: a) Vectơ gia tốc luôn luôn ngược chiều với vectơ vận tốc (H.3.10) b) Gia tốc có độ lớn không đổi. Vậy, trong chuyển động thẳng chậm dần đều gia tốc luôn cùng phương ngựoc chiều với vận tốc và có độ lớn không đổi. Các công thức (3.3), (3.4) và (3.5) vẫn áp dụng được. 2. Vận tốc trong chuyển động thẳng chậm dần đều: Chọn mốc thời gian là lúc vận tốc của vật bắt đầu giảm. Gọi volà vận tốc ban đầu, v là vận tốc tại thời điểm t, ta có : Với v < vo thì a < 0. Ta vẫn có phương trình vận tốc (3.6): v = vo+ at với a ngược dấu với v và vo Đồ thị vận tốc có dạng như ở H.3.12. Nếu sau khi vật dừng lại gia tốc cuả vật tiếp tục được duy trì thì vật sẽ chuyển động nhanh dần đều theo chiều ngược lại. Thí dụ: chuyển động của một hòn bi được bắn nhẹ lên một máng nghiêng. Công thức tính quãng đường đi được và phương trình toạ độ của chuyển động thẳng chậm dần đều: Chú ý: trong các công thức này thì a ngược dấu với v. BÀI TẬP: CÂU HỎI GIÁO KHOA Viết công thức tính vận tốc tức thời của một vật chuyển động tại một điểm trên quỹ đạo. Cho biết yêu cầu về độ lớn của các đại lượng trong công thức đó. Vận tốc trung bình trên một đoạn đường chuyển động được xác định như thế nào? Chuyển động thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều là gì? Viết phương trình vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia vào phương trình đó. Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần, chậm dần đều có đặc điểm gì? Gia tốc được đo bằng đơn vị nào? Chiều của vectơ gia tốc của các chuyển động này có đặc điểm gì? Viết công thức tính đường đi của chuyển động thẳng nhanh dần, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia vào phương trình đó. Quãng đường đi được trong các chuyển động này phụ thuộc và thời gian theo hàm số dạng gì? Viết phương trình tọa độ của chuyển động thẳng nhanh dần, chậm dần đều. Thiết lập công thức tính gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo vận tốc và đường đi. BÀI TẬP Một đoàn tàu rời ga chuyển động thẳng nhanh dần đều. Sau 1 phút tàu đạt đến vận tốc 40 km/h. Tính gia tốc của đoàn tàu. Tính quãng đường mà tàu đi đư