Giải Vật lí 10 Bài 8 (Kết nối tri thức): Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Khởi động trang 37 Vật Lí 10: Hình dưới là ảnh chụp hoạt nghiệm thí nghiệm về sự thay đổi vận tốc của một ô tô đồ chơi chạy bằng pin có gắn anten dùng để điều khiển từ xa, trong ba giai đoạn chuyển động. Vận tốc trong ba giai đoạn chuyển động này có gì giống nhau, khác nhau?

Lời giải:

Hình a xe chuyển động nhanh dần nên vận tốc tăng dần.

Hình b xe đi đều nên vận tốc không đổi,

Hình c xe chuyển động chậm dần nên vận tốc giảm dần.

I. Chuyển động biến đổi

Câu hỏi trang 37 Vật Lí 10: Hãy tìm thêm ví dụ về chuyển động biến đổi trong cuộc sống.

Lời giải:

Ví dụ:

- Xe đạp lên dốc, xuống dốc.

- Tên lửa lúc bắt đầu phóng.

- Thả rơi một quả bóng rổ.

II. Gia tốc của chuyển động biến đổi

Câu hỏi 1 trang 38 Vật Lí 10: Xác định độ biến thiên vận tốc sau 8 s của chuyển động trên.

Lời giải:

Độ biến thiên vận tốc sau 8s: Δv=12,5−0=12,5m/s

Câu hỏi 2 trang 38 Vật Lí 10: Xác định độ biến thiên của vận tốc sau mỗi giây của chuyển động trên trong 4 s đầu và trong 4 s cuối.

Lời giải:

Trong 4s đầu, độ biến thiên vận tốc trong mỗi giây: Δv4=5,28−04=1,32m/s2

Trong 4s cuối, độ biến thiên vận tốc trong mỗi giây: Δv4=12,5−5,284=1,805m/s2

Câu hỏi 3 trang 38 Vật Lí 10: Các đại lượng xác định được ở câu 2 cho ta biết điều gì về sự thay đổi vận tốc của chuyển động trên?

Lời giải:

Các đại lượng xác định được ở câu 2 cho ta biết sự thay đổi vận tốc của chuyển động đang tăng dần. Tức là trong 4 s sau vận tốc thay đổi nhiều hơn trong 4 s đầu.

Câu hỏi trang 38 Vật Lí 10: Hãy chứng tỏ khi a→ cùng chiều với v→ (a.v > 0) thì chuyển động là nhanh dần, khi a→ ngược chiều với v→(a.v < 0) thì chuyển động là chậm dần.

Lời giải:

Biểu thức tính gia tốc: a=ΔvΔt=v2−v1Δt.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật nên v > 0.

Khi vật chuyển động nhanh dần thì v2>v1⇒v2−v1>0⇒a>0⇒a.v>0

Khi vật chuyển động chậm dần thì v2<v1⇒v2−v1<0⇒a<0⇒a.v<0

Câu hỏi 1 trang 39 Vật Lí 10:

a) Tính gia tốc của ô tô trên 4 đoạn đường trong Hình 8.1.

b) Gia tốc của ô tô trên đoạn đường 4 có gì đặc biệt so với sự thay đổi vận tốc trên các đoạn đường khác nhau?

Lời giải:

a. Đổi 5 km/h = 2518m/s, 29 km/h = 14518 m/s, 49 km/h = 24518 m/s, 30 km/h = 253 m/s.

Gia tốc của ô tô trên đoạn đường 1: a1=Δv1Δt1=2518.1=2518 m/s2.

Gia tốc của ô tô trên đoạn đường 2: a2=Δv2Δt2=14518−25184−1≈2,22 m/s2.

Gia tốc của ô tô trên đoạn đường 3: a3=Δv3Δt3=24518−145186−4≈2,78m/s2.

Gia tốc của ô tô trên đoạn đường 4: a4=Δv4Δt4=253−245187−6≈−5,28m/s2.

b. Gia tốc trên đoạn đường 4 có giá trị âm, tức là vận tốc giảm dần. Trên 3 đoạn đường trước đó gia tốc dương nên vận tốc tăng dần.

Câu hỏi 2 trang 39 Vật Lí 10: Một con báo đang chạy với vận tốc 30 m/s thì chuyển động chậm dần khi tới gần một con suối. Trong 3 giây, vận tốc của nó giảm còn 9 m/s. Tính gia tốc của con báo.

Lời giải:

Vận tốc lúc đầu: v1 = 30 m/s

Vận tốc lúc sau: v2 = 9 m/s

Khoảng thời gian thay đổi vận tốc là 3 giây.

Gia tốc của con báo: a=ΔvΔt=9−303=−7m/s2.

Câu hỏi 3 trang 39 Vật Lí 10: Đồ thị ở Hình 8.2 mô tả sự thay đổi vận tốc theo thời gian trong chuyển động của một ô tô thể thao đang chạy thử về phía Bắc.

Tính gia tốc của ô tô:

a) Trong 4 s đầu.

b) Từ giây thứ 4 đến giây thứ 12.

c) Từ giây thứ 12 đến giây thứ 20.

d) Từ giây thứ 20 đến giây thứ 28.

Lời giải:

a. Trong 4s đầu: a1=Δv1Δt1=20−04−0=5m/s2.

b. Từ giây thứ 4 đến giây thứ 12: vận tốc không đổi nên Δv2=0⇒a2=0 m/s2.

c. Từ giây thứ 12 đến giây thứ 20: a3=Δv3Δt3=0−2020−12=−2,5m/s2.

d. Từ giây thứ 20 đến giây thứ 28: a4=Δv4Δt4=−20−028−20=−2,5m/s2.

Em có thể trang 39 Vật Lí 10: Dùng khái niệm gia tốc để giải thích một số hiện tượng về chuyển động dưới tác dụng của lực. Ví dụ như chuyển động rơi của một vật là chuyển động có gia tốc vì vật rơi chịu tác dụng của lực hút Trái Đất.

Lời giải:

- Khi thả rơi một vật, trọng lực có tác dụng làm thay đổi vận tốc của vật trong quá trình rơi nên đây là chuyển động có gia tốc.

- Khi ngưng đạp xe đạp, dưới tác dụng của lực ma sát làm xe chuyển động chậm lại, khi đó chuyển động của xe có gia tốc.

Lý thuyết Chuyển động biến đổi. Gia tốc

I. Chuyển động biến đổi

- Chuyển động biến đổi là chuyển động có vận tốc thay đổi.

- Chuyển động nhanh dần - có vận tốc tăng dần

- Chuyển động chậm dần - có vận tốc giảm dần.

Ví dụ: Một ôtô đang đứng yên, bắt đầu chuyển động sẽ chuyển động nhanh dần (vận tốc tăng dần); khi đang chuyển động muốn dừng lại sẽ phải chuyển động chậm dần (vận tốc giảm dần).

Hình ảnh dưới đây là ảnh chụp miêu tả thí nghiệm sự thay đổi vận tốc của một ôtô đồ chơi trong ba giai đoạn chuyển động

a. Giai đoạn xe chuyển động nhanh dần

b. Giai đoạn xe chuyển động đều

c. Giai đoạn xe chuyển động chậm dần

II. Gia tốc của chuyển động biến đổi

1. Khái niệm gia tốc

- Gia tốc (gia tốc chuyển động) là đại lượng cho biết sự thay đổi nhanh hay chậm của vận tốc.

- Trong khoảng thời gian Δt, độ biến thiên vận tốc là Δv thì độ biến thiên của vận tốc trong một đơn vị thời gian là: a = ΔvΔt = vt - v0t - t0

- Nếu Δv có đơn vị là m/s(m.s−1), Δt có đơn vị là giây (s) thì gia tốc có đơn vị là m/s2(m.s−2).

- Vì Δv→ là đại lượng vectơ, nên gia tốc a→ cũng là đại lượng vectơ.

a→ = Δv→Δt

+ Khi a→ cùng chiều với v→(a.v > 0) thì chuyển động là nhanh dần.

+ Khi a→ ngược chiều với v→(a.v < 0) thì chuyển động là chậm dần.

2. Bài tập ví dụ

Một xe máy đang chuyển động thẳng với vận tốc 10 m/s thì tăng tốc. Biết rằng sau 5 s kể từ khi tăng tốc, xe đạt vận tốc 12 m/s.

a. Tính gia tốc của xe

b. Nếu sau khi đạt vận tốc 12 m/s, xe chuyển động chậm dần với gia tốc có độ lớn bằng gia tốc trên thì bao lâu xe dừng lại.

Tóm tắt

a, v0=10 m/s

v = 12 m/s

Δt = 5s

a = ? m/s2

b, v0' = 12 m/s

v'= 0

a = - 0,4 m/s2

Δt = ?

Giải

a, a=ΔvΔt=12−105=0,4m/s2

Gia tốc của xe a = 0,4m/s2

b, Δt'=Δv'a=0−12−0,4=30s

Xe dừng lại sau 30 giây

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 10: Sự rơi tự do

Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

Bài 12: Chuyển động ném

Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

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