Lý thuyết Chuyển động biến đổi – Vật lí 10 Cánh diều

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 4: Chuyển động biến đổi

A. Lý thuyết Chuyển động biến đổi

I. Công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều

Chuyển động thẳng với gia tốc không đổi được gọi là chuyển động thẳng biến đổi đều.

1. Công thức tính vận tốc

- Đồ thị vận tốc – thời gian biểu diễn chuyển động của một vật với vận tốc tăng dần đều từ v₀ đến v trong thời gian t.

- Độ dốc của đường thẳng có giá trị bằng gia tốc.

$a=\frac{v-v_0}{t}hayv=v_0+at$

2. Công thức tính độ dịch chuyển.

- Vận tốc trung bình của vật bằng một nửa tổng vận tốc ban đầu và vận tốc cuối cùng của nó:

- Vận tốc trung bình: $v_{tb}=\frac{v_0+v}{2}$

- Độ dịch chuyển = vận tốc trung bình x thời gian

$\Rightarrow$ Công thức tính độ dịch chuyển: $d=\frac{v_0+v}{2}\times t$                                                                                             

3. Công thức tính quãng đường.

Trong chuyển động thẳng theo một chiều xác định, độ dịch chuyển chính là quãng đường.

$s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2$

4. Công thức liên hệ quãng đường, vận tốc và gia tốc.

$v^2-v_0^2=2as$

II. Đo gia tốc rơi tự do

1. Gia tốc rơi tự do

- Sự rơi của các vật khi chỉ chịu tác dụng của trọng lực được gọi là sự rơi tự do.

- Gia tốc của một vật rơi trên bề mặt Trái Đất có giá trị tùy thuộc vào vị trí mà vật rơi. Gia tốc này gọi là gia tốc rơi tự do, kí hiệu g; nó có chiều hướng thẳng đứng xuống dưới.

2. Đo gia tốc rơi tự do.

Bộ dụng cụ đo gia tốc rơi tự do

Tùy vào điều kiện, cơ sở vật chất mà chúng ta sẽ có các bộ dụng cụ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do khác nhau.

III. Chuyển động của một vật bị ném.

Xét chuyển động của một vật có vận tốc ban đầu theo phương ngang hoặc xiên góc với phương ngang

1. Vận tốc ban đầu theo phương ngang.

$\Rightarrow$ Kết quả: Với một vật được bắn theo phương ngang với vận tốc ban đầu xác định, thì chuyển động của vật theo phương ngang và theo phương thẳng đứng độc lập với nhau.

Thời gian chạm đất của vật được ném ngang từ độ cao h: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Tầm xa của vật ném ngang: $L=v_{0}t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$

2. Vận tốc ban đầu tạo góc xác định với phương ngang.

$\Rightarrow$ Kết quả: Chuyển động thẳng đứng và chuyển động ngang của quả bóng độc lập với nhau.

B. Trắc nghiệm Chuyển động biến đổi

Câu 1: Phát biểu nào dưới đây là sai:

A. Vận tốc tức thời của chuyển động thẳng biến đổi đều có độ lớn tăng hoặc giảm đều theo thời gian.

B. Gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều có độ lớn không đổi.

C. Vectơ gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với vectơ vận tốc.

D. Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, quãng đường đi được trong những khoảng thời gian khác thì bằng nhau.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, quãng đường được xác định là: $s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2$. Do đó, ngoài thời gian, quãng đường đi được còn phụ thuộc vào vận tốc ban đầu và độ lớn gia tốc của vật.

Câu 2: Khi ô tô đang chạy với vận tốc 10 m/s trên đoạn đường thẳng thì người lái xe tăng ga. Sau 20 s, ô tô đạt vận tốc 14 m/s. Gia tốc a và vận tốc v của ô tô sau 40 s kể từ lúc bắt đầu tăng ga là:

A. a = 0,7 m/s² ; v = 38 m/s.

B. a = 0,2 m/s² ; v = 18 m/s.

C. a = 0,2 m/s² ; v = 8 m/s.

D. a = 1,4 m/s² ; v = 66 m/s.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Gia tốc của ô tô là: $a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{14-10}{20}=\frac{4}{20}=0,2{\text{ m/s}}^2$

Vận tốc của ô tô sau 40 s kể từ lúc bắt đầu tăng ga là: v = v₀ + a.t = 10 + 0,2.40 = 18 m/s.

Câu 3: Một đoàn tàu đang chạy với tốc độ 36 km/h thì hãm phanh. Sau 2 phút thì tàu dừng lại ở sân ga. Quãng đường mà tàu đi được trong khoảng thời gian trên là:

A. 0,6 km.

B. 1,2 km.

C. 1,8 km

D. 2,4 km.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Đổi đơn vị: $t=2\text{ min =}\frac{2}{60}\text{ h}$

Gọi vận tốc ban đầu của đoàn tàu là v₀ = 36 km/h.

Vận tốc cuối của đoàn tàu là v = 0 km/h.

Gia tốc của đoàn tàu trong khoảng thời gian hãm phanh là:

$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{0-36}{\frac{2}{60}}=-1080{\text{ km/h}}^2$

Quãng đường đoàn tàu đi được là:

$v^2-{v_0}^2=2as\Rightarrow s=\frac{v^2-{v_0}^2}{2.a}=\frac{0^2-{36}^2}{2.(-1080)}=0,6\text{ km}$

Câu 4: Một vật nhỏ bắt đầu trượt từ trạng thái nghỉ xuống một đường dốc với gia tốc không đổi là 5 m/s². Sau 2 s thì nó tới chân dốc. Quãng đường mà vật trượt được trên đường dốc là?

A. 12,5 m.

B. 7,5 m.

C. 8 m.

D. 10 m.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Gọi vận tốc ban đầu của đoàn tàu là v₀ = 0 m/s.

Quãng đường vật trượt được trên đường dốc là:

$s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2=0.2+\frac{1}{2}{\mathrm{.5.2}}^2=10\text{ m}$

Câu 5: Một viên bi lăn xuống từ một máng nghiêng với vận tốc ban đầu v₀ = 0, gia tốc của viên bi là a = 0,5 m/s². Sau bao lâu thì viên bi có vận tốc v = 2,5 m/s?

A. 2,5 s.

B. 5 s.

C. 10 s.

D. 0,2 s.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: $a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{v-v_0}{\Delta t}\Rightarrow \Delta t=\frac{v-v_0}{a}$

Thời gian để viên bi có vận tốc 2,5 m/s là: $\Delta t=\frac{v-v_0}{a}=\frac{2,5-0}{0,5}=5\text{ s}$

Câu 6: Một ôtô chuyển động thẳng đang tăng tốc từ vận tốc ban đầu v₀ = 10,8 km/h. Trong giây thứ 6 xe đi được quãng đường 14 m. Tính gia tốc của xe

A. 1,8 m/s².

B. -1,8 m/s².

C. 2 m/s².

D. - 2 m/s².

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Đổi 10,8 km/h = 3 m/s

Quãng đường ô tô đi được trong 5 giây đầu là:

$s_5=v_0{t}_5+\frac{1}{2}a{t_5}^2=5v_0+\frac{1}{2}a{.5}^2$

Quãng đường ô tô đi được trong 6 giây là:

$s_6=v_0{t}_6+\frac{1}{2}a{t_6}^2=6v_0+\frac{1}{2}a{.6}^2$

Quãng đường ô tô đi được trong giây thứ 6 là:

$s=s_6-s_5=5,5a+v_0=14\text{ m}$

Thay số, ta tính ra được: a = 2 m/s².

Câu 7: Một chiếc xe lửa chuyển động trên đoạn đường thẳng qua điểm A với v_A = 20 m/s và có gia tốc a = 2 m/s². Tại B cách A 100 m, vận tốc của xe khi đó là:

A. 28,28 m/s

B. 14,14 m/s.

C. 56,56 m/s.

D. 30 m/s.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Độ dài quãng đường AB: $s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2\Rightarrow 100=20.t+t^2$

Ta có: t = 4,14 s (nhận) hoặc t = -24 s ( loại )

Vận tốc của xe khi qua điểm B là:

v = v₀ + at ⇒ v = 20 + 2. 4,14 = 28,28 m/s

Câu 8: Khi đang chạy với vận tốc 36 km/h thì ôtô bắt đầu chạy xuống dốc. Nhưng do bị mất phanh nên ôtô chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc 0,2 m/s² xuống hết dốc có độ dài 960 m. Khoảng thời gian ôtô chạy xuống hết đoạn dốc là bao nhiêu?

A. 30 s.

B. 40 s.

C. 60 s.

D. 80 s.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Đổi đơn vị: 36 km/h = 10 m/s.

Ta có : $s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2\iff 960=10.t+\frac{1}{2}.0,2.t^2=10.t+0,1.t^2$

Giải phương trình, ta có: t = - 160 s (loại) và t = 60 s (nhận).

Câu 9: Một vật nhỏ rơi tự do từ các độ cao h = 80 m so với mặt đất. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s². Quãng đường vật đi được trong 1 giây cuối cùng trước khi chạm đất là:

A. 71 m.

B. 48 m.

C. 35 m.

D. 15 m.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Vật rơi tự do có: $h=\frac{1}{2}g{t}^2\Rightarrow t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Thời gian vật rơi hết độ cao 80 m là: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2.80}{10}}=4\text{ s}$

Quãng đường vật đi được trong 1 giây cuối sẽ bằng độ cao trừ đi quãng đường vật đi được trong 3 s đầu tiên: $s=h–h_3=h-\frac{1}{2}.g.{t_3}^2=80-\frac{1}{2}{\mathrm{.10.3}}^2=35\text{ m}$.

Câu 10: Một ô tô đangchạy thẳng với vận tốc 40 km/h thì tăng ga. Biết rằng, sau khi chạy được quãng đường 1 km thì ô tô đạt được vận tốc 60 km/h. Gia tốc của ô tô là

A. 20 km/h².

B. 100 km/h^2.

C. 1000 km/h².

D. 10 km/h².

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường: $v^2-{v_0}^2=2as$

Gia tốc của ô tô là: $a={\frac{v^2-v_0}{2s}}^2=\frac{{60}^2-{40}^2}{2.1}=1000{\text{ km/h}}^2$

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

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

Lý thuyết Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Lý thuyết Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực