Lý thuyết Vật lí 10 Bài 2 (Cánh diều): Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

A. Lý thuyết Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

I. Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian của chuyển động thẳng.

- Ta biểu diễn sự thay đổi vị trí của một vật chuyển động trên đường thẳng bằng cách vẽ đồ thị độ dịch chuyển -  thời gian.

- Vật chuyển động trên đường thẳng theo một chiều xác định thì độ lớn của vận tốc trung bình bằng tốc độ.                                       

1. Vẽ đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian

- Ví dụ một vật chuyển động dọc theo đường thẳng. Độ dịch chuyển của nó tại các thời điểm khác nhau được cho ở bảng số liệu dưới

Độ dịch chuyển (m)	0	10	20	30	40	50
Thời gian (s)	0	1	2	3	4	5

- Vẽ đồ thị độ dịch chuyển - thời gian của vật.

- Đồ thị là đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

- Giá trị vận tốc bằng độ dốc của đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian:

- Dựa vào độ dốc của đường biểu diễn độ dịch chuyển - thời gian, ta biết một vật đang chuyển động nhanh hay chậm.

- Độ dốc càng lớn, vật chuyển động càng nhanh, độ dốc của đồ thị âm, vật đang chuyển động theo chiều ngược lại.

2. Tính tốc độ từ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian.

Để tính tốc độ từ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian ta sẽ tính độ dốc của đồ thị:

$v=\frac{\Delta d}{\Delta t}$

Ví dụ như đồ thị độ dịch chuyển – thời gian dưới:

Từ đồ thị tính được tốc độ:

II. Độ dịch chuyển tổng hợp

- Khi vật di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác theo một số đoạn dịch chuyển khác nhau thì độ dịch chuyển cuối cùng của vật là tổng các độ dịch chuyển đó.

- Độ dịch chuyển tổng hợp chính là độ dịch chuyển từ vị trí đầu đến vị trí cuối.

- Độ dịch chuyển là đại lượng vecto nên để tìm độ dịch chuyển tổng hợp ta phải dùng cách cộng vécto

Ví dụ: Một oto đi 17km theo hướng Đông và sau đó đi 10km theo hướng bắc. Tìm độ dịch chuyển tổng hợp của ôtô

Cách tìm: + Vectơ thứ nhất theo hướng chuyển động của ôtô

                 + Vectơ thứ hai với điểm bắt đầu chính là điểm kết thúc của vectơ thứ nhất

                 + Nối điểm bắt đầu của vectơ thứ nhất với điểm kết thúc của vectơ thứ hai

Từ tam giác véctơ này ta tìm độ lớn và hướng của độ dịch chuyển tổng hợp.

- Độ lớn: $O{B}^2=O{A}^2+A{B}^2={17}^2+{10}^2=389$ 

$\Rightarrow OB=\sqrt{389}=19,7\approx 20km$

- Hướng: lệch so với hướng Bắc góc 60⁰ về phía Đông (do OB = 2AB)

III. Vận tốc tổng hợp

- Vận tốc là một đại lượng vectơ và do đó hai vận tốc có thể được kết hợp bằng phép cộng vecto theo cùng một cách mà ta đã thấy đối với hai hay nhiều độ dịch chuyển

Ví dụ: Người ta ném một hòn đá từ vách đá ở bờ biển xuống dưới. Hòn đá chạm vào mặt biển với vận tốc v có thành phần thẳng đứng xuống dưới là v₁ và thành phần ngang là v₂ . Biết vận tốc v = 24 m/s, v₁ = 17 m/s.

$v^2=v_1^2+v_2^2$

$v_2=\sqrt{v^2-v_1^2}=\sqrt{{24}^2-{17}^2}\approx 16,94m/s$

Góc giữa vận tốc của viên đá và phương thẳng đứng khi nó chạm vào mặt nước là:

$\cos \alpha =\frac{v_1}{v}=\frac{17}{24}\Rightarrow \alpha ={44}^{0}54\text{'}$

B. Trắc nghiệm Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Câu 1: Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng dưới đây, cho biết điều gì?

A. Độ dốc không đổi, tốc độ không đổi.

B. Độ dốc lớn hơn, tốc độ lớn hơn.

C. Độ dốc bằng không, vật đứng yên.

D. Từ thời điểm độ dốc âm, vật chuyển động theo chiều ngược lại.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng xiên góc. Độ dốc của đường thẳng này cho biết giá trị của vận tốc.

Đồ thị trên có độ dốc không đổi, tốc độ không đổi.

Câu 2: Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng dưới đây, cho biết điều gì?

A. Độ dốc không đổi, tốc độ không đổi.

B. Độ dốc lớn hơn, tốc độ lớn hơn.

C. Độ dốc bằng không, vật đứng yên.

D. Từ thời điểm độ dốc âm, vật chuyển động theo chiều ngược lại.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng xiên góc. Độ dốc của đường thẳng này cho biết giá trị của vận tốc.

Đồ thị trên có 2 đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng khác nhau, đường nào có độ dốc lớn hơn, thì có tốc độ lớn hơn.

Câu 3: Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng dưới đây, cho biết điều gì?

A. Độ dốc không đổi, tốc độ không đổi.

B. Độ dốc lớn hơn, tốc độ lớn hơn.

C. Độ dốc bằng không, vật đứng yên.

D. Từ thời điểm độ dốc âm, vật chuyển động theo chiều ngược lại.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng xiên góc. Độ dốc của đường thẳng này cho biết giá trị của vận tốc.

Đồ thị trên có độ dốc bằng không, vật đứng yên.

Câu 4: Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng dưới đây, cho biết điều gì?

A. Độ dốc không đổi, tốc độ không đổi.

B. Độ dốc lớn hơn, tốc độ lớn hơn.

C. Độ dốc bằng không, vật đứng yên.

D. Từ thời điểm độ dốc âm, vật chuyển động theo chiều ngược lại.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng xiên góc. Độ dốc của đường thẳng này cho biết giá trị của vận tốc.

Từ đồ thị ta thấy, từ thời điểm độ dốc âm, vật chuyển động theo chiều ngược lại.

Hướng dẫn giải

Câu 5: Từ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng dưới đây, tính tốc độ của vật:

A. 20 km/h.

B. 12,5 km/h.

C. 10 km/h.

D. 7,5 km/h.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Ta thấy độ dốc của đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian không đổi nên tốc độ của vật cũng không đổi.

Ta tính độ dốc của đồ thị trong khoảng từ giây thứ nhất đến giây thứ 4. Vẽ tam giác vuông như hình, chia độ dịch chuyển Δd cho khoảng thời gian Δt, ta được tốc độ.

 

Tốc độ của vật là: $v=\frac{\Delta d}{\Delta t}=\frac{50-20}{4-1}=\frac{30}{3}=10$ km/h

Câu 6: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng xiên góc.

B. Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng bao giờ cũng là một đường thẳng.

C. Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng luôn là một đường thẳng nằm ngang.

D. Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng song song với trục Od.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

A - Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng là một đường thẳng xiên góc.

B – Đường biểu diễn này có thể là đường gấp khúc, tùy thuộc vào hướng chuyển động của vật.

C - Đường biểu diễn là đường nằm ngang khi độ dịch chuyển không đổi, tức là vật đứng yên.

D - Đường biểu diễn song song với trục Od không tồn tại vì khi đó thời gian không đổi, độ dịch chuyển lại thay đổi.

Câu 7: Đường biểu diễn độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng của một chiếc xe có dạng như hình vẽ. Trong khoảng thời gian nào, tốc độ của xe không thay đổi?

A. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t₁.

B. Chỉ trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂ .

C. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₂.

D. Không có lúc nào tốc độ của xe không thay đổi.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Trong khoảng thời gian từ O đến t₁ đường biểu diễn là đường thẳng xiên góc, độ dịch chuyển tăng đều, khi đó tốc độ của xe không đổi.

Câu 8: Khi vật dịch chuyển từ vị trí này đến một vị trí khác theo một số đoạn dịch chuyển khác nhau thì độ dịch chuyển cuối cùng của vật là:

A. Tổng các độ dịch chuyển thành phần.

B. Hiệu các độ dịch chuyển thành phần.

C. Tích các độ dịch chuyển thành phần.

D. Thương các độ dịch chuyển thành phần.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Khi vật dịch chuyển từ vị trí này đến một vị trí khác theo một số đoạn dịch chuyển khác nhau thì độ dịch chuyển cuối cùng của vật là tổng các độ dịch chuyển thành phần.

Câu 9: Giả sử một vật tham gia đồng thời hai chuyển động theo hai phương và mỗi phương có vận tốc lần lượt là $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$. Vận tốc tổng hợp $\overrightarrow{v}$ của vật có độ lớn bằng:

A. v = v₁ + v₂ nếu $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ cùng hướng.

B. $v=\left|v_1\text{- }{v}_2\right|$ nếu $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ ngược hướng.

C. $v=\sqrt{v_1^2\text{+ }{v}_2^2}$ nếu $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ vuông góc với nhau.

D. Tất cả các kết luận trên đều đúng.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Giả sử một vật tham gia đồng thời hai chuyển động theo hai phương và mỗi phương có vận tốc lần lượt là $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ thì vận tốc tổng hợp sẽ bằng tổng các vận tốc này: $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{v_1}+\overrightarrow{v_2}$   

A – Khi $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ cùng hướng. Độ lớn của v = v₁ + v₂

B – Khi $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ ngược hướng. Độ lớn của $v=\left|v_1\text{- }{v}_2\right|$

C - Khi $\overrightarrow{v_1}$và $\overrightarrow{v_2}$ vuông góc với nhau. Độ lớn của $v=\left|v_1\text{- }{v}_2\right|$

Câu 10: Một máy bay bay từ điểm A đến điểm B cách nhau 900 km theo chiều gió mất 2,5h. Biết khi không có gió vận tốc của máy bay là 300 km/h. Hỏi vận tốc của gió là bao nhiêu?

A. 360 km/h.

B. 60 km/h.

C. 420 km/h.

D. 180 km/h.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Gọi  $\stackrel{\rightharpoonup }{v_1}$ là vận tốc của máy bay khi không có gió.

$\overrightarrow{v_2}$ là vận tốc gió.

$\overrightarrow{v}$ là vận tốc tổng hợp của máy bay.

Vận tốc tổng hợp có độ lớn là: $v=\frac{s}{t}=\frac{900}{2,5}=360$ km/h.

Vì máy bay và gió chuyển động cùng hướng, ta có sơ đồ vectơ sau:

Vậy v = v₁ + v₂

Độ lớn vận tốc của gió là:  v₂ = v – v₁ = 360 – 300 = 60 km/h.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí lớp 10 sách Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc – thời gian

Lý thuyết Bài 4: Chuyển động biến đổi

Lý thuyết Bài 1: Lực và gia tốc

Lý thuyết Bài 2: Một số lực thường gặp

Lý thuyết Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động