GA PP ly 10 CTST bai 7 gia toc chuyen dong thang bien

Bài 7: Gia tốc Chuyển động thẳng biến đổi Khởi động Trong giải đua xe F1, tay đua bắt buộc phải vào trạm dừng thay lốp nạp thêm nhiên liệu Trong khoảng thời gian từ xe vào trạm dừng đến xe tăng tốc trở lại đường đua, ta thấy vận tốc xe có thay đổi rõ rệt Đại lượng đặc trưng cho thay đổi vận tốc xe? Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Thí nghiệm khảo sát chuyển động biến đổi Mục đích: Đo vận tốc tức thời thời điểm vật chuyển động biến đổi Dụng cụ: Làm ta xác định vận tốc tức thời dựa vào phương án thí nghiệm gợi ý? Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Thí nghiệm khảo sát chuyển động biến đổi Tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Điều chỉnh máng nghiêng góc 0° so với phương nằm ngang (giá trị xác định thước đo độ) Bước 2: Cố định nam châm điện cổng quang điện A (cổng quang điện A đặt cách đoạn chân dốc nghiêng mảng khoảng 20 cm) Dịch chuyển nam châm điện lại gần cổng quang điện A cho viên bi thép nằm sát chùm tia hồng ngoại cổng quang điện Đặt cổng quang điện B cách cổng quang điện A đoạn AB Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Thí nghiệm khảo sát chuyển động biến đổi Tiến hành thí nghiệm: Bước 3: Đọc giá trị đường kính d viên bi thép thí nghiệm Bước 4: Đưa bi thép lại gần nam châm điện cho bị nam châm hút dính vào nam châm Bước 5: Chọn chế độ đo thời gian vật chuyển động từ cổng quang điện A đến B (tAB) Tiến hành lần ghi kết Bước 6: Chọn chế độ để đo thời gian vật chắn cổng quang điện B (tB) Tiến hành thí nghiệm lần để xác định Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Thí nghiệm khảo sát chuyển động biến đổi Báo cáo kết thí nghiệm • Đo thời gian vật hết quãng đường AB thời gian vật chắn cổng quang điện B • Ghi vào bảng số liệu gợi ý Bảng 7.1 • Xử lí số liệu để ghi nhận tốc độ tức thời tương ứng với thời điểm đo Góc máng nghiêng:  = 20o Khoản g cách AB (cm) Lần Lần Lần 10 10 20 20 0,292 0,292 0,422 0,422 0,293 0,293 0,423 0,423 30 30 40 40 0,525 0,525 0,609 0,609 50 50 0,684 0,684 Đường kính viên bi: d = 2,05 cm tAB (s) tB (s) Trung bình Sai số Lần Lần Lần 0,292 0,292 0,423 0,423 0,031 0,031 0,023 0,023 0,031 0,031 0,022 0,022 0,031 0,031 0,022 0,022 0,525 0,525 0,608 0,608 0,525 0,525 0,609 0,609 0,018 0,018 0,016 0,016 0,018 0,018 0,016 0,016 0,018 0,018 0,017 0,017 0,684 0,684 0,684 0,684 0,014 0,014 0,015 0,015 0,014 0,014 Bảng số liệu thí nghiệm đo vận tốc theo thời gian Trung bình Sai số Tốc độ tức thời B = Thảo luận Nêu số ví dụ khác chuyển động có vận tốc thay đổi theo thời gian Vận tốc vận động viên bơi lội thay đổi theo thời gian: chậm lại đến gần tường, quay lại tăng tốc… Vận tốc xe ô tô đường thay đổi theo thời gian: chậm lại xe động, nhanh dần đường vắng… Vận tốc báo săn mồi thay đổi theo thời gian: chậm lại tiến gần mồi, tăng tốc đuổi theo… Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Gia tốc Trên thực tế, vận tốc vật chuyển động đa số trường hợp thay đổi theo thời gian Khi xe ô tô bắt đầu chuyển động hãm phanh (xét chuyển động thẳng) vận tốc xe thay đổi độ lớn Khi xe thay đổi hướng chuyển động rẽ trái, rẽ phải vận tốc xe bị thay đổi hướng độ lớn Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Gia tốc • Xét vật chuyển động thẳng có vận tốc đầu , vận tốc vật chuyển động sau khoảng thời gian t • Trong suốt q trình chuyển động, vận tốc tức thời vật có độ lớn thay đổi theo thời gian (đồ thị không song song với trục thời gian), gọi chuyển động biến đổi v(m/s) • Sự thay đổi vận tốc vật theo thời gian đặc trưng đại lượng gọi gia tốc • Gia tốc xác định độ dốc (hệ số góc) đồ thị vận tốc theo thời gian Q = v P = t H t(s) Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Gia tốc Gia tốc đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên vận tốc theo thời gian Gia tốc trung bình chuyển động thẳng: Đơn vị: m/s2 v1 vận tốc đầu thời điểm t1 v2 vận tốc thời điểm t2 v: độ biến thiên vận tốc t : khoảng thời gian vận tốc thay đổi *Lưu ý: để xác định dấu vận tốc ta phải so sánh chiều vận tốc với chiều dương quy ước Gia tốc tức thời thời điểm có giá trị độ dốc tiếp tuyến đồ thị vận tốc - thời gian (v - t) thời điểm Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Vận dụng đồ thị (v – t) để xác định độ dịch chuyển Độ dịch chuyển vật khoảng thời gian từ đến , xác định phần diện tích giới hạn đường v(t), v = ,t = ,t = , đồ thị (v – t) Ví dụ: Xét vật chuyển động thẳng nhanh dần có vận tốc , vào thời điểm = vận tốc thời điểm Độ dịch chuyển vật khoảng thời gian t = phần diện tích hình thang OABD v(m/s) B C A D O D t(s) Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Vận dụng đồ thị (v – t) để xác định độ dịch chuyển Ví dụ: Dựa vào đồ thị (v - t) vật chuyển động hình, xác định gia tốc độ dịch chuyển vật giai đoạn: a) Từ s đến 40 s b) Từ 80 s đến 160 s v(cm/s) Chọn chiều dương chiều chuyển động vật Gia tốc độ dịch chuyển vật : (OA+BC).OC = (160cm/s.40s = 3200 cm b) Tương tự câu a, ta có: = -1,5 = 4800 cm B D A C O E F t(s) Thảo luận Nhận xét tính chất chuyển động vật có đồ thị (v – t) biểu diễn hình v(cm/s) B D – 40 s: nhanh dần 40 – 80s: thẳng 80 – 160 s: chậm dần A C O E F t(s) Luyện tập Một người chạy xe máy theo đường thẳng có vận tốc theo thời gian biểu diễn đồ thị (v - t) hình Xác định: a) Gia tốc người thời điểm s, 2,5 s 3,5s b) Độ dịch chuyển người từ bắt đầu chạy đến thời điểm 4s v(m/s) B C A O D t(s) Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Phương trình gia tốc số Phương trình vận tốc Xét thời điểm t0 = 0, vật chuyển động có vận tốc v0 Tại thời điểm t, vật có vận tốc v PT vận tốc vật CĐ thẳng biến đổi đều: Nhanh dần a dấu với v0 Đồ thị có dạng đường thẳng Chậm dần a ngược dấu với v0 Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Phương trình độ dịch chuyển Độ dịch chuyển vật sau khoảng thời gian: t = t - = t diện tích hình thang OABD: v(m/s) (OA+BD).OD (vo+v).t B Ta có: Phương trình độ dịch chuyển vật: C A D O D t(s) Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Phương trình độ dịch chuyển d Đồ thị (d – t) chuyển động thẳng biến đổi biễu diễn hình nhánh parabol O t(s) Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Các phương trình chuyển động thẳng biến đổi Phương trình độ dịch chuyển Nếu vật chuyển động thẳng biến đổi khơng đổi chiều PT: PT xác định quãng đường vật Nếu thời điểm t0, vật có vị trí x0 so với gốc toạ độ Do d = x - x0, Phương trình xác định toạ độ vật chuyển động thẳng biến đổi Thảo luận Hãy rút phương trình liên hệ gia tốc, vận tốc độ dịch chuyển Khử biến thời gian t phương trình ta rút biểu thức liên hệ gia tốc, vận tốc độ dịch chuyển Phương trình liên hệ gia tốc, vận tốc độ dịch chuyển: Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Vận dụng công thức chuyển động thẳng biến đổi Ví dụ 1: Một người xe đạp lên dốc dài 50 m Tốc độ chân dốc 18 km/h đầu dốc lúc đến nơi m/s Tính gia tốc chuyển động thời gian lên dốc Coi chuyển động chuyển động thẳng chậm dần Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Vận dụng công thức chuyển động thẳng biến đổi Ví dụ 1: Một người xe đạp lên dốc dài 50 m Tốc độ chân dốc 18 km/h đầu dốc lúc đến nơi m/s Tính gia tốc chuyển động thời gian lên dốc Coi chuyển động chuyển động thẳng chậm dần Bài giải Chọn gốc thời gian lúc vật chân dốc, chiều dương chiều chuyển động Áp dụng phương trình, suy ra: = =  0,16 m/s2 Thời gian chuyển động lên dốc: = Như vậy, gia tốc có độ lớn khơng đổi 0,16 m/s2 có chiều ngược chiều dương quy ước chiều chuyển động, vật chuyển động chậm dần Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Vận dụng công thức chuyển động thẳng biến đổi Ví dụ 2: Một người xe đạp chuyển động thẳng nhanh dần Trong hai khoảng thời gian s liên tiếp, người di chuyển quãng đường 24 m 64 m Tính gia tốc tốc độ đầu chuyển động Bài giải Chọn: - Gốc thời gian lúc bắt đầu chuyển động - Chiều dương chiều chuyển động Ta có: t1 = s; d1 = s1 = 24 m t2 = s; d2 = s1 + s2 = 88 m Thay vào phương trình độ dịch chuyển theo thời gian giải hệ phương trình, Ta có: v0 = m/s a = 2,5 m/s2 Luyện tập Một đoàn tàu chạy với vận tốc 43,2 km/h hãm phanh, chuyển động thẳng chậm dần để vào ga Sau phút tàu dừng lại sân ga a) Tính gia tốc tàu b) Tính quãng đường mà tàu thời gian hãm phanh a? 43,2 km/h km/h t = phút S? Bài tập Một máy bay chở khách đạt tốc độ cất cánh 297 km/h cuối đường băng sau 30 giây từ lúc bắt đầu lăn bánh Giả sử máy bay chuyển động thẳng, tính gia tốc trung bình máy bay trình v0 = m/s t = 30 s =? v = 297 km/h Bài tập Xét vận động viên chạy xe đạp đoạn đường thẳng Vận tốc vận động viên thời điểm ghi lại bảng Hãy vẽ đồ thị vận tốc - thời gian mơ tả tính chất chuyển động vận động viên t(s) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 v (m/s) 5 10 10 10 12 14 16 16 ... tốc theo thời gian Q = v P = t H t(s) Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Gia tốc Gia tốc đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên vận tốc theo thời gian Gia tốc trung... vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Gia tốc Trong số phương tiện giao thông máy bay, xe đua, gia tốc tức thời đo trực tiếp gia tốc kế Bảng điều khiển máy bay Gia tốc kế máy... điểm Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng khái niệm gia tốc Gia tốc Vận tốc đại lượng vectơ nên gia tốc đại lượng vectơ  Khi nhỏ, gia tốc trung bình trở thành gia tốc tức thời có gốc vị