Lý thuyết Độ dịch chuyển và quãng đường đi được - Vật lí 10 Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 4. Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

A. Lý thuyết Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

I. Vị trí của vật chuyển động tại các thời điểm

- Khi vật chuyển động thì vị trí của vật so với vật được chọn làm mốc thay đổi theo thời gian.

Chuyển động của thuyền là sự thay đổi vị trí theo thời gian của thuyền

so với vật làm mốc là cây cối ven sông

- Để xác định vị trí của vật, người ta dùng hệ tọa độ vuông góc có gốc là vị trí của vật làm mốc, trục hoành Ox và trục tung Oy. Các giá trị trên các trục tọa độ được xác định theo một tỉ lệ xác định.

- Trong thực tế, người ta thường chọn hệ tọa độ trùng với hệ tọa độ địa lí, có gốc là vị trí của vật mốc, trục hoành là đường nối hai hướng địa lí Tây – Đông, trục tung là đường nối hai hướng địa lí Bắc – Nam

Ví dụ: Nếu OA = 2cm và tỉ lệ là $\frac{1}{1000}$ thì vị trí của điểm A cách điểm gốc 20 m theo hướng 45⁰ Đông -  Bắc $\mathrm{A}(\mathrm{d}=20\mathrm{m};{45}^{\mathrm{o}}$ Đông – Bắc).

Hệ tọa độ địa lí

- Để xác định thời điểm, người ta phải xác định một mốc thời gian, đo khoảng thời gian từ thời điểm được chọn làm mốc đến thời điểm cần xác định.

Ví dụ: Nếu chọn mốc thời gian là ${\mathrm{t}}_{\mathrm{o}}=8\mathrm{h}$ và thời gian chuyển động là $\mathrm{\Delta t}=2\mathrm{h}$, thì thời điểm khi kết thúc chuyển động là ${\mathrm{t}}_{\mathrm{n}}={\mathrm{t}}_{\mathrm{o}}+\mathrm{\Delta t}=10\mathrm{h}$

- Hệ tọa độ kết hợp với mốc thời gian và đồng hồ đo thời gian được gọi là hệ quy chiếu.

- Khi vật chuyển động trên đường thẳng thì chỉ cần hệ tọa độ có điểm gốc O (vị trí của vật mốc) và trục x trùng với quỹ đạo chuyển động của vật.

II. Độ dịch chuyển

- Độ dịch chuyển là đại lượng vừa cho biết độ dài vừa cho biết hướng của sự thay đổi vị trí của vật.

- Độ dịch chuyển được biểu diễn bằng một mũi tên nối vị trí đầu và vị trí cuối của chuyển động, có độ dài tỉ lệ với độ lớn của độ dịch chuyển. Kí hiệu của độ dịch chuyển là $\overrightarrow{\mathrm{d}}$

III. Phân biệt quãng đường đi được và độ dịch chuyển

- Chuyển động là sự thay đổi vị trí của vật. Trong nhiều trường hợp, quãng đường đi được không thể dùng để mô tả sự thay đổi vị trí của vật.

- Trong bản đồ, khi di chuyển từ Thành phố Cà Mau đến Quảng Trị bằng xe ô tô, chúng có có quãng đường đi được (đường màu xanh) là 1394 km, trong khi độ dịch chuyển (mũi tên màu đỏ) thì ngắn hơn rất nhiều.

Ví dụ: Hình dưới đây mô tả quãng đường đi từ A đến B (đường nét đứt màu xanh) lớn hơn độ dịch chuyển (đường nét liền màu đỏ).

- Độ dịch chuyển và quãng đường đi được trùng nhau khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều chuyển động.

IV. Tổng hợp độ dịch chuyển

Có thể dùng phép cộng vectơ để biểu diễn độ dịch chuyển của vật.

Ví dụ: Hai người đi xe đạp từ A đến C, người thứ nhất đi theo đường từ A đến B, rồi từ B đến C; người thứ 2 đi thẳng từ A đến C. Cả hai đều về đích cùng một lúc.

Hãy tính quãng đường đi được và độ lớn độ dịch chuyển của người thứ nhất và người thứ hai. So sánh và nhận xét kết quả.

- Dựa vào tính toán ta có bảng số liệu sau:

- Nhận xét kết quả thu được

+ Sự dịch chuyển của người thứ nhất và thứ hai là như nhau, từ A đến C nên cả hai người có cùng độ dịch chuyển.

+ Tuy về đích cùng một lúc, nhưng người thứ nhất đi nhanh hơn vì phải đi quãng đường dài hơn.

+ Nếu chỉ chú ý đến sự thay đổi vị trí thì phải coi cả hai đều thay đổi vị trí nhanh như nhau.

B. Trắc nghiệm Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

Câu 1: Trường hợp nào dưới đây không thể coi vật là chất điểm?

A. Viên đạn đang chuyển động trong không khí.

B. Trái Đất trong chuyển động quay quanh Mặt Trời.

C. Viên bi trong sự rơi từ tầng thứ năm của một tòa nhà xuống đất.

D. Trái Đất trong chuyển động tự quay quanh trục của nó.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là D.

Trái Đất trong chuyển động tự quay quanh trục có kích thước đáng kể so với quỹ đạo chuyển động nên không được coi là một chất điểm.

Câu 2: ‘‘Lúc 15 giờ 30 phút hôm qua, xe chúng tôi đang chạy trên quốc lộ 5, cách Hải Dương 10 km”. Việc xác định vị trí của ô tô như trên còn thiếu yếu tố gì?

A. Vật làm mốc.

B. Mốc thời gian.

C. Thước đo và đồng hồ.

D. Chiều dương trên đường đi.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là D.

D - chưa biết xe cách Hải Dương 10 km về hướng nào.

Câu 3: Hệ quy chiếu bao gồm các yếu tố nào sau đây?

A. Hệ tọa độ kết hợp với mốc thời gian và đồng hồ đo thời gian.

B. Hệ tọa độ, đồng hồ đo.

C. Hệ tọa độ, thước đo.

D. Mốc thời gian và đồng hồ.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là A.

Hệ tọa độ kết hợp với mốc thời gian và đồng hồ đo thời gian được gọi là hệ quy chiếu.

Câu 4: Vật nào sau đây được coi là chất điểm?

A. Một xe máy đi từ TP Hồ Chí Minh ra Hà Nội.

B. Một xe ô tô khách loại 45 chỗ ngồi chuyển động từ giữa sân trường ra cổng trường.

C. Một bạn học sinh đi từ nhà ra cổng.

D. Một bạn học sinh đi từ cuối lớp lên bục giảng.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là A.

A - đúng vì trường hợp này kích thước của xe máy rất nhỏ so với độ dài của quãng đường.

B - sai vì kích thước của ô tô khách đáng kể so với độ dài quãng đường của nó.

C - sai vì kích thước của bạn học sinh đáng kể so với quãng đường bạn học sinh di chuyển.

D - sai vì kích thước của bạn học sinh đáng kể so với quãng đường bạn học sinh di chuyển.

Câu 5: Độ lớn của độ dịch chuyển và quãng đường đi được của một chuyển động

A. bằng nhau khi vật chuyển động thẳng, không đổi chiều.

B. luôn luôn bằng nhau trong mọi trường hợp.

C. quãng đường chính là độ lớn của độ dịch chuyển.

D. khi vật chuyển động thẳng.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là A.

A - đúng.

B, C, D - sai.

Câu 6: Có 3 điểm nằm dọc theo trục Ox (có chiều từ A đến B) theo thứ tự là A là nhà, B là siêu thị và C là trạm xăng. Cho AB = 300 m, BC = 200 m. Một người xuất phát từ nhà qua siêu thị đến trạm xăng rồi quay lại siêu thị và dừng lại ở đây. Hỏi quãng đường và độ lớn độ dịch chuyển của người này trong cả quá trình chuyển động?

A. s = 500 m và d = 200 m.

B. s = 700 m và d = 300 m.

C. s = 300 m và d = 200 m.

D. s = 200 m và d = 300 m.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là B.

Vận dụng khái niệm quãng đường và độ dịch chuyển ta có:

Quãng đường đi được là s = 300 + 200 + 200 = 700 m.

Độ lớn độ dịch chuyển là d = 300 m.

Câu 7: Có 3 điểm nằm dọc theo trục Ox (có chiều từ A đến B) theo thứ tự là A, B và C. Cho AB = 200 m, BC = 300 m. Một người xuất phát từ A qua B đến C. Hỏi quãng đường và độ lớn độ dịch chuyển của người này trong cả chuyến đi là bao nhiêu?

A. s = 500 m và d = 500 m.

B. s = 200 m và d = 200 m.

C. s = 500 m và d = 200 m.

D. s = 200 m và d = 300 m.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là A.

Quãng đường đi được là s = AB + BC = 200 + 300 = 500 (m).

Độ lớn độ dịch chuyển là d = AB + BC = 200 + 300 = 500 (m).

Câu 8: Một người lái ô tô đi thẳng 6 km theo hướng tây, sau đó rẽ trái đi thẳng theo hướng nam 4 km rồi quay sang hướng đông 3 km. Xác định quãng đường đi được và độ lớn độ dịch chuyển tổng hợp của ô tô.

A. s = 13 km, d = 5 km.

B. s = 13 km, d = 13 km.

C. s = 13 km, d = 3 km.

D. s = 13 km, d = 9 km.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là A

Quãng đường đi được s = AB + BC + CD = 6 + 4 + 3 = 13 km.

Ta có:

BH = CD = 3 km; HD = BC = 4 km;

AH = AB - BH = 6 - 3 = 3 km

Độ lớn của độ dịch chuyển tổng hợp: $d=DA=\sqrt{A{H}^2+D{H}^2}=\sqrt{3^2+4^2}=5\left(km\right)$ .

Câu 9: Một người bơi ngang từ bờ bên này sang bờ bên kia của một dòng sông rộng 50 m có dòng chảy hướng từ Bắc đến Nam. Do nước sông chảy mạnh nên khi sang đên bờ bên kia thì người đó đã trôi xuôi theo dòng nước 50 m. Xác định độ lớn độ dịch chuyển của người đó.

A. 50 m.

B. $50\sqrt{2}$m.

C. 100 m.

D. không đủ dữ kiện để tính.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là B.

Bề rộng bờ sông là OA = 50 m.

Điểm dự định đến là A.

Thực tế do nước sông chảy mạnh nên bị đẩy xuống điểm C. Ta có AC = 50 m.

Độ lớn độ dịch chuyển là $d=OC=\sqrt{O{A}^2+A{C}^2}=\sqrt{{50}^2+{50}^2}=50\sqrt{2}\left(m\right)$

Xem thêm lý thuyết Vật lí lớp 10 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Lý thuyết Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Lý thuyết Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Lý thuyết Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Lý thuyết Bài 10: Sự rơi tự do