Giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

Video giải Vật lí lớp 10 Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

Mở đầu

Mở đầu trang 15 Vật lí 10:

Tại Đại hội thể thao Đông Nam Á lần thứ 30 được tổ chức ở Philippines (Phi – líp – pin), một vận động viên Việt Nam đã giành huy chương Vàng ở nội dung thi chạy 10000 m, với thành tích 36 phút 23 giây 44.

Cứ mỗi giây, vận động viên này chạy được một đoạn đường như nhau hay khác nhau?

Lời giải:

Trong cuộc thi chạy 10 000 mét, một vận động viên để giành được thành tích tốt nhất cần duy trì thể lực và có chiến thuật chạy, mỗi giai đoạn cần chạy với tốc độ khác nhau, khi gần về đích, vận động viên phải chạy nước rút nên sẽ chạy nhanh hơn. Vì vậy, trong mỗi giây, vận động viên này chạy được một quãng đường khác nhau.

I. Tốc độ

1. Tốc độ trung bình

Câu hỏi 1 trang 16 Vật lí 10:

Ở hình 1.2, kim của đồng hồ đo tốc độ trên ô tô chỉ vào con số ứng với vạch giữa 80 và 100; kim này đang chỉ tốc độ trung bình hay tốc độ tức thời của ô tô?

Lời giải:

Khi nhìn vào đồng hồ tốc độ trên ô tô, ta đọc được giá trị đo tốc độ tức thời của ô tô. Đó là giá trị tốc độ tính trong một thời gian rất ngắn.

2. Đơn vị đo tốc độ

Câu hỏi 2 trang 16 Vật lí 10:

Một vận động viên đã chạy 10000 m trong thời gian là 36 phút 23 giây 44. Tính tốc độ trung bình của vận động viên đó theo đơn vị là m/s.

Lời giải:

Đổi thời gian:

36 phút 23 giây 44 = 36.60 + 23 + $\frac{44}{1000}$ = 2183,044 giây

Tốc độ trung bình: $v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{10000}{2183,044}\approx 4,58m/s$

II. Quãng đường và độ dịch chuyển

Câu hỏi 3 trang 16 Vật lí 10:

Khi nào quãng đường và độ dịch chuyển của một vật chuyển động có cùng độ lớn?

Lời giải:

Trong trường hợp vật chuyển động theo đường thẳng và không đổi chiều chuyển động thì quãng đường và độ dịch chuyển của vật có cùng độ lớn.

III. Vận tốc

Câu hỏi 4 trang 17 Vật lí 10:

Một xe ô tô xuất phát từ tỉnh A đi đến tỉnh B, rồi lại trở về vị trí xuất phát ở tỉnh A. Xe này đã dịch chuyển, so với vị trí xuất phát một đoạn bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Vì xe này sau quá trình xuất phát từ tỉnh A đi đến tỉnh B, rồi lại trở về vị trí xuất phát ở tỉnh A nên độ dịch chuyển là 0 (vì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau).

Luyện tập

Luyện tập 1 trang 17 Vật lí 10:

Một ô tô chuyển động trên đường thẳng theo một hướng xác định. Tại thời điểm t₁, ô tô ở cách vị trí xuất phát 5 km. Tại thời điểm t₂, ô tô cách vị trí xuất phát 12 km. Từ t₁ đến t₂, độ dịch chuyển của ô tô đã thay đổi một đoạn bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Từ dữ kiện bài toán ta có thể biểu diễn sự dịch chuyển của ô tô như hình dưới.

Từ t₁ đến t₂, độ dịch chuyển của ô tô đã thay đổi một đoạn bằng 12 – 5 = 7 km.

Câu hỏi 5 trang 18 Vật lí 10:

Vận tốc của một vật là không đổi nếu nó chuyển động với tốc độ không đổi theo một hướng xác định. Tại sao nếu vật di chuyển theo đường cong thì vận tốc của vật là thay đổi?

Lời giải:

Vận tốc của một vật là không đổi nếu nó chuyển động với tốc độ không đổi theo một hướng xác định. Nếu vật di chuyển theo đường cong thì vận tốc của vật là thay đổi vì hướng chuyển động luôn thay đổi.

IV. Một số phương pháp đo tốc độ

1. Phương pháp đo tốc độ

Câu hỏi 6 trang 18 Vật lí 10:

Phát biểu nào sau đây nói về vận tốc, quãng đường, độ dịch chuyển?

a) Con tàu đã đi 200 km về phía đông nam.

b) Một xe ô tô đã đi 200 km từ Hà Nội đến Nam Định.

c) Một thùng hàng được kéo thẳng đứng lên trên với mỗi 2 m trong một giây.

Lời giải:

a) “Con tàu đã đi 200 km về phía đông nam” nói về độ dịch chuyển.

b) “Một xe ô tô đã đi 200 km từ Hà Nội đến Nam Định ” nói về quãng đường.

c) “Một thùng hàng được kéo thẳng đứng lên trên với mỗi 2 m trong một giây.” nói về vận tốc là 2 m/s.

2. Đo tốc độ trong phòng thực hành

Câu hỏi 7 trang 19 Vật lí 10:

Trên hình 1.5, quãng đường xe đi qua cổng quang điện được xác định như thế nào?

Lời giải:

Quãng đường xe đi qua cổng quang điện được đo bằng chiều rộng của tấm chắn sáng.

Khi tấm chắn sáng bắt đầu chắn chùm tia sáng ở cổng quang điện thì đồng hồ bắt đầu đo thời gian. Ngay khi tấm chắn sáng này không chắn chùm tia sáng nữa thì đồng hồ ngừng đo. Thời gian hiển thị trên đồng hồ là thời gian xe đi hết quãng đường bằng chiều rộng của tấm chắn sáng.

Câu hỏi 8 trang 20 Vật lí 10:

So sánh các phương pháp đo tốc độ được trình bày ở trên, rút ra một số ưu điểm và nhược điểm của chúng.

Lời giải:

Luyện tập 2 trang 20 Vật lí 10:

Kết quả đo thời gian tấm chắn sáng (rộng 10 mm) đi qua cổng quang điện được cho ở bảng 1.2.

Bảng 1.2

Từ số liệu ở bảng 1.2, tính thời gian trung bình và sai số tuyệt đối trung bình của phép đo.

Lời giải:

Thời gian trung bình là $\overline{t}=\frac{t_1+t_2+t_3}{3}=\frac{0,101+0,098+0,102}{3}=0,100s$ 

Sai số tuyệt đối trung bình là

 $$\begin{gathered} \overline{\Delta t}=\frac{\left|\overline{t}-t_1\right|+\left|\overline{t}-t_2\right|+\left|\overline{t}-t_3\right|}{3} \\ =\frac{\left|0,100-0,101\right|+\left|0,100-0,098\right|+\left|0,100-0,102\right|}{3} \\ \approx 0,00167 \end{gathered}$$

Thực hành khám phá trang 20 Vật lí 10:

Dụng cụ

Xe có tấm chắn sáng, máng đỡ, cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian hiện số.

Tiến hành

Lắp các dụng cụ như trên hình 1.5

+ Đặt máng đỡ nghiêng so với phương ngang để xe có thể chuyển động trên máng đỡ.

+ Cắm đầu nối dây của cổng quang điện vào ổ A của đồng hồ đo thời gian hiện số và chọn kiểu đo là A/B.

+ Cho xe chuyển động qua cổng quang điện, ghi thời gian trên đồng hồ đo thời gian hiện số. Đo ít nhất 3 lần.

Kết quả

Ghi kết quả đo vào bảng số liệu (như bảng 1.1)

Bảng 1.1

Lời giải:

Tham khảo bảng kết quả dưới đây.

Vận dụng trang 20 Vật lí 10:

Bạn hãy thiết lập phương án để đo được tốc độ của xe chuyển động trên máng đỡ bằng các dụng cụ sau đây:

Xe kĩ thuật số kèm bộ xử lí số liệu, giá đỡ.

Lời giải:

Dụng cụ: Xe kĩ thuật số kèm bộ xử lí số liệu, giá đỡ.

Tiến hành:

- Chọn cài đặt thời gian cho xe kĩ thuật số là 0,02 giây.

- Đặt giá đỡ nghiêng so với phương ngang để xe có thể chuyển động.

- Bố trí các dụng cụ như hình sau:

- Cho xe chuyển động trên máng nghiêng, ghi lại quãng đường đi được trong thời gian đã chọn trước trên bộ hiển thị dữ liệu, ghi lại số liệu vào bảng, tính vận tốc của xe. Đo ít nhất 3 lần

Kết quả: Ghi kết quả vào bảng số liệu