Gadt10 t8,9,10

Soạn ngày 1/11/2022 BUỔI SỰ RƠI TỰ DO A.Mục tiêu: Kiến thức - Học sinh hiểu rơi tự ? Các đặc điểm rơi tự Biết cách đo gia tốc rơi tự phương pháp thực nghiệm Kỹ - Vận dụng công thức để giải số tập rơi tự - Thực hành đo gia tốc rơi tự phương pháp thực nghiệm - Kĩ hoạt động nhóm, kĩ xử lí số liệu thí nghiệm Thái độ - Thái độ nghiêm túc học tập Vật lý - Có ý thức vận dụng kiến thức vào thực tế - Có tính sáng tạo - Rèn luyện cho tính cẩn thận q trình làm thí nghiệm Năng lực hướng tới - Năng lực phán đoán khoa học, phản biện khoa học - Năng lực phương pháp: giải thích tượng vật lí liên quan đến rơi nhanh hay chậm vật không khí, biết cách lắp ráp, tiến hành thí nghiệm - Năng lực trao đổi thông tin thông qua hoạt động nhóm - NL sử dụng ngơn ngữ: Báo cáo sản phẩm học tập II TÓM TẮT KIẾN THỨC SỰ RƠI TRONG KHƠNG KHÍ Trong khơng khí vật rơi nhanh, chậm khác Sự rơi nhanh hay chậm vật phụ thuộc vào đ khí tác dụng lên vật Lực cản nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật vật rơi nhanh ngược lại Nếu loại bỏ sức cản khơng khí vật rơi nhanh SỰ RƠI TỰ DO Sự rơi tự Sự rơi tự rơi tác dụng trọng lực Nếu vật rơi không khí mà độ lớn lực cản khơng khí khơng đáng kể so với trọng lượng vật coi rơi tự Đặc điểm chuyển động rơi tự Có phương thẳng đứng Chiếu từ xuống Là chuyển động thẳng nhanh dần Công thức rơi tự Chuyển động rơi tự chuyển động không vận tốc đầu (v0 = 0) Vận tốc tức thời thời điểm t: v g t Độ dịch chuyển, quãng đường thời điểm t: d S  g t 2 Hệ thức độc lập với thời gian v 2.g.S Khi vật chạm đất (s = h): 2h h  g.t  tcd  g (thời gian từ lúc rơi đến khí chạm đất) Vận tốc chạm đất: vcd  gh hay vcd  g tcd Gia tốc rơi tự Tại nơi Trái Đất, vật rơi tự với gia tốc g g gọi gia tốc rơi tự Đơn vị: m/s2 Giá trị g phụ thuộc vào vĩ độ địa lí độ cao Ở gần bề mặt Trái Đất người ta thường lấy giá trị g 9,8 m/s2 Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Một người thả bi từ cao xuống đất đo thời gian rơi 3,1 s Bỏ qua sức cản khơng khí Lấy g = 9,8 m/s2 a Tính độ cao nơi thả hịn bi so với mặt đất vận tốc lúc chạm đất b Tính quãng đường rơi 0,5 s cuối trước chạm đất Hướng dẫn giải 1 h  g t  9,8.3,12 47, 089 m 2 a) vcd g t 9,8.3,1 30,38m / s b) - Quãng đường rơi 2,6 s đầu 1 s1  g.t12  9,8.2, 33,124m 2 - Quãng đường rơi 0,5 s cuối trước chạm đất s2 h  s1 47, 089  33,124 13,965m Ví dụ 2: Một vật rơi tự địa điểm có độ cao 500m, biết g = 10m/s2 Tính a Thời gian vật rơi hết quãng đường b Quãng đường vật rơi 5s c Quãng đường vật rơi giây thứ Hướng dẫn giải t a) 2h 2.500  10s g 10 s5  10.52 125m b) Quãng đường vật rơi 5s đầu: s4  10.4 80m c) Quãng đường vật rơi 4s đầu: Quãng đường vật rơi giây thứ 5: s s5  s4 125  80 45m Ví dụ 3: Thả rơi tự vật từ độ cao 180m so với mặt đất, đồng thời ném vật từ mặt đất lên với vận tốc 80 m/s, lấy g = 10m/s2 a Tìm độ cao so với mặt đất thời gian hai vật gặp b Sau độ lớn vận tốc hai vật Hướng dẫn giải - Chọn gốc tọa độ vị trí thả vật, chiều dương hướng xuống Gốc thời gian lúc bắt đầu thả vật y1  g t 2 - Phương trình chuyển động vật rơi tự do: y2 180  80t  g.t 2 - Phương trình chuyển động vật ném lên: y1  y2 gt 180  80t  gt 2 a) Khi hai vật gặp nhau:  t 2, 25s h h  y1 180  10.2, 252 154, 6875m Độ cao gặp nhau: b) Vận tốc vật thả rơi tự do: v1 gt - Vận tốc vật ném lên: v2  80  gt - Độ lớn vận tốc hai vật nhau: v1  v2 gt   80  gt  t 4 s Ví dụ 4: Tính khoảng thời gian rơi tự t viên đá Cho biết giây cuối trước chạm đất, vật rơi đoạn đường dài 24,5 m Lấy gia tốc rơi tự g = 9,8 m/s2 Hướng dẫn giải Gọi: - s quãng đường viên đá sau khoảng thời gian t kể từ bắt đầu rơi tới chạm đất - s1 quãng đường viên đá trước chạm đất s, tức khoảng thời gian rơi t1 = t Ta có: s  gt 2 s1  g (t  1) 2 - Quãng đường viên đá s cuối trước chạm đất 1 g s s  s1  gt  g (t  1)  gt  2 s 24,5 m g  gt  24,5 Lại có:  t 3 s (với g = 9,8 m/s2) Ví dụ 5: Thả đá rơi từ miệng hang sâu xuống đến đáy Sau s kể từ lúc bắt đầu thả nghe tiếng hịn đá chạm vào đáy Tính chiều sâu hang Biết vận tốc truyền âm khơng khí 330 m/s Lấy g = 9,8 m/s2 Hướng dẫn giải Gọi h chiều sâu hang - Thời gian từ lúc thả đến lúc đá chạm đáy hang t1  2h 2h  g 9,8 h h t2   v 330 - Thời gian âm truyền từ đáy hang đến miệng hang Ta có: t1  t2 4  2h h  4 9,8 330  h 70, 27 m Ví dụ 6: Thả sỏi từ gác cao xuống đất Trong giây cuối sỏi rơi quãng đường 15 m Tính độ cao điểm từ bắt đầu thả rơi sỏi Lấy g = 9,8 m/s2 Hướng dẫn giải Gọi: - h độ cao điểm từ bắt đầu thả hịn sỏi - t thời gian rơi - h1 quãng đường vật rơi thời gian t -1 Ta có: h  h1 15 gt  g (t  1) 15 2  t 2, 03 s  h  gt 20, m Suy ra: Ví dụ 7: Một cầu thủ tennis ăn mừng chiến thắng cách đánh bóng lên trời theo phương thẳng đứng với vận tốc lên tới 30 m/s Bỏ qua sức cản khơng khí lấy g = 10 m/s2 a Tính độ cao cực đại mà bóng đạt b Tính thời gian từ bóng đạt độ cao cực đại tới trở vị trí đánh lên c Tính vận tốc bóng thời điểm t = s kể từ đánh lên d Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian gia tốc – thời gian chuyển động bóng Hướng dẫn giải a) Chọn gốc tọa độ O trùng với vị trí đánh bóng lên, chiều dương hướng lên - Trong trình ném lên, chuyển động chậm dần mà v > nên gia tốc a  g - Khi lên đến độ cao cực đại: v = Ta có: v  v0 2(  g )h 02  302 2.(  10).h  h 45 m b) Khi bóng đạt độ cao cực đại: v v0  gt  30  10t  t 3 s - Thời gian thời gian bóng rơi từ độ cao cực đại vị trí ban đầu c) Vận tốc bóng thời điểm t = s kể từ đánh lên: v5 v0  gt 30  10.5  20 m / s - Dấu '' '' thể sau s kể từ lúc ném bóng rơi xuống (ngược chiều dương) d) Đồ thị vận tốc – thời gian Ví dụ 8: Một bóng quần vợt thả từ khinh khí cầu bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 7,5 m/s Bóng rơi chạm đất sau 2,5 s Bỏ qua sức cản khơng khí lấy g = 10 m/s2 a Mơ tả chuyển động bóng b Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian bóng c Xác định thời điểm bóng đạt độ cao cực đại d Tính quãng đường bóng từ thả rơi tới đạt độ cao cực đại e Độ cao cực đại bóng cách mặt đất bao nhiêu? Hướng dẫn giải a Bóng thả có vận tốc ban đầu vận tốc khinh khí cầu thời điểm bóng thả Dưới tác dụng trọng lực, bóng chuyển động lên chậm dần với gia tốc a = - g Khi đạt độ cao cực đại, bóng có vận tốc v = từ rơi tự tới chạm đất b Đồ thị vận tốc – thời gian bóng c Khi bóng đạt độ cao cực đại: v = Ta có: v v0  gt  7,  10t  t 0, 75 s d v  v0 2.( g ).h 02  7,52 2.( 10).h  h 2,8125 m e Thời gian bóng rơi tự từ độ cao cực đại tới đất: t ' 2,  0, 75 1, 75 s Độ cao cực đại bóng cách mặt đất khoảng: H  gt '  10.1, 752 15, 3125 m 2 Bài tập trắc nghiệm PHẦN 1: TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1: Câu 2: Câu 3: Câu 4: Câu 5: Sự rơi tự A dạng chuyển động thẳng B chuyển động không chịu lực tác dụng C chuyển động tác dụng trọng lực D chuyển động bỏ qua lực cản Rơi tự có quỹ đạo đường A thẳng B cong C tròn D zigzag Rơi tự chuyển động A thẳng B chậm dần C nhanh dần D nhanh dần Một vật rơi không khí nhanh chậm khác nhau, nguyên nhân sau định điều đó? A Do vật nặng nhẹ khác B Do vật to nhỏ khác C Do lực cản khơng khí lên vật D Do vật làm chất liệu khác Thí nghiệm Galilê tháp nghiêng Pida ống Niutơn chứng tỏ A vật rơi theo phương thẳng đứng B rơi tự chuyển động nhanh dần C vật nặng, nhẹ rơi tự D vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Câu 6: Điều sau sai nói rơi vật khơng khí? A Trong khơng khí vật rơi nhanh chậm khác B Các vật rơi nhanh hay chậm chúng nặng nhẹ khác C Các vật rơi nhanh hay chậm sức cản khơng khí tác dụng lên vật khác khác D Vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Câu 7: Chuyển động coi chuyển động rơi tự do? A Một viên đá nhỏ thả rơi từ cao xuống mặt đất B Một lông chim rơi ống thuỷ tinh đặt thẳng đứng hút chân không C Một rụng rơi từ xuống đất D Một viên bi chì rơi ống thuỷ tinh đặt thẳng đứng hút chân không Câu 8: Chọn phát biểu sai A rơi tự tốc độ vật tăng dần B Vật rơi tự lực cản khơng khí nhỏ so với trọng lực C Vận động viên nhảy dù từ máy bay xuống mặt đất rơi tự D Rơi tự có quỹ đạo đường thẳng Câu 9: Chuyển động vật coi rơi tự thả rơi? A Một mẩu phấn B Một bàng C Một sợi D Một sách Câu 10: Chuyển động sau xem rơi tự do? A Một cánh hoa rơi B Một viên phấn rơi không vận tốc đầu từ mặt bàn C Một sỏi ném lên theo phương thẳng đứng D Một vận động viên nhảy dù Câu 11: Vật xem rơi tự do? A Viên đạn bay không trung B Phi công nhảy dù C Quả táo rơi từ xuống D Máy bay bay gặp tai nạn lao xuống Câu 12: Đặc điểm đặc điểm chuyển động rơi tự vật? A Chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ xuống B Chuyển động thẳng nhanh dần C Ở nơi gần mặt đất, vật rơi tự D Lúc t = vận tốc vật khác không Câu 13: Chuyển động vật rơi tự khơng có tính chất sau đây? A Vận tốc vật tăng theo thời gian B Gia tốc vật tăng theo thời gian C Càng gần tới mặt đất vật rơi nhanh D Quãng đường hàm số bậc hai theo thời gian Câu 14: Nhận xét sau sai? A Vectơ gia tốc rơi tự có phương thẳng đứng, hướng xuống B Tại nơi Trái Đất gia tốc rơi tự không đổi C Gia tốc rơi tự thay đổi theo vĩ độ D Gia tốc rơi tự 9,8 m/s2 nơi Câu 15: Gia tốc rơi tự phụ thuộc vào yếu tố nào? A Khối lượng kích thước vật rơi B Độ cao vĩ độ địa lý C Vận tốc đầu thời gian rơi D Áp suất nhiệt độ môi trường Câu 16: Tại nơi có gia tốc trọng trường g, vật có khối lượng m rơi tự từ độ cao h xuống mặt đất Ngay trước chạm đất vật đạt vận tốc A v = mgh B v = √ gh C √ gh D √ gh Câu 17: Nếu bỏ qua sức cản khơng khí vị trí xác định mặt đất độ cao A hai vật rơi với vận tốc B vận tốc vật nặng lớn vận tốc vật nhẹ C vận tốc vật nặng nhỏ vận tốc vật nhẹ D vận tốc hai vật không đổi Câu 18: Hai vật có khối lượng m1 < m2 rơi tự độ cao với vận tốc tương ứng chạm đất v1 v2 Kết luận sau A v1 < v2 B v1 > v2 C v1 = v2 D v1 ≥ v2 v1 < v2 Câu 19: Hai vật có khối lượng m1 < m2 rơi tự địa điểm Gọi t 1, t2 tương ứng thời gian từ lúc bắt đầu thả rơi tới lúc vừa chạm đất vật thứ vật thứ hai, bỏ qua sức cản khơng khí Mối liên hệ t1 t2 A t1 = t2 B t1 > t2 C t1 < t2 D Không đủ sở để kết luận Câu 20: Ở nơi Trái Đất, thời gian rơi tự vật phụ thuộc vào A Khối lượng kích thước vật rơi B Độ cao vĩ độ địa lí C Vận tốc đầu thời gian rơi D Áp suất nhiệt độ môi trường PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP DẠNG 1: XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƯỜNG, VẬN TỐC, THỜI GIAN CỦA MỘT VẬT RƠI TỰ ĐO s  gt 2 Quãng đường vật rơi: Vận tốc: v = g.t v2 = 2gs Khi vật chạm đất: (s = h) 2h h  gt  t cd  g v cd gt cd  2gh Câu 21: Một vật rơi tự từ độ cao 80m xuống đất, g = 10m/s2 a Tính thời gian để vật rơi đến đất A 2s B 3s C 4s D 5s b Tính vận tốc lúc vừa chạm đất A 40 m/s B 30m/s C 20m/s D 10m/s Câu 22: Một vật thả rơi không vận tốc đầu vừa chạm đất có v = 60m/s, g = 10m/ s2 Xác định quãng đường rơi vật, tính thời gian rơi vật Câu 23: Câu 24: Câu 25: Câu 26: A 180m; 10s B 180m; 6s C 120m; 3s D 110m; 5s Một vật thả rơi không vận tốc đầu từ độ cao 5m Lấy g = 10m/s2 Tốc độ chạm đất A 50 m/s B 10 m/s C 40 m/s D 30 m/s Một giọt nước rơi tự từ độ cao 45m xuống Sau rơi tới mặt đất? Cho g = 10m/s2 A 2,1s B 3s C 4,5s D 9s Một vật thả rơi tự do, vận tốc vật chạm đất 50m/s Cho g =10m/s2 Độ cao vật sau 3s A 80m B 125m C 45m D 100m Thả hai vật rơi tự đồng thời từ hai độ cao h khác h2 Biết thời gian chạm đất vật thứ h1 2 A h lần vật thứ hai tỉ số √2 h1  B h 2 h1  C h h1 1 D h Câu 27: Hai vật thả rơi tự đồng thời từ hai độ cao khác h h2 Khoảng thời gian rơi vật thứ lớn gấp đôi khoảng thời gian rơi vật thứ hai Bỏ qua lực cản khơng khí Tỉ số h1 h1 h1 h1 2   4 A h B h 2 C h D h Góc hợp phương vận tốc phương ngang sau ném 0,2s: cos   vx 10  0,98   110 v 10, Ví dụ Một cầu ném theo phương ngang từ độ cao 80 m Sau chuyển động 3s vận tốc cầu hợp với phương ngang góc 450 a) Tìm vận tốc ban đầu cầu b) Quả cầu chạm đất lúc nào? Ở đâu ? Với vận tốc ? Lấy g = 10 m/s2 Hướng dẫn giải - Chọn gốc tọa độ O điểm ném vật:  - Trục Ox hướng theo v0 , trục Oy thẳng đứng hướng xuống - Gốc thời gian lúc ném vật a) Khi chuyển động 3s, ta có: v  v02  v y2  v02   gt   45 - Ta có: cos 45  v0 v0 v2 v2 1    2    v0 30 m / s 2 v 2 v  900 v  gt   v0   gt  t b) Thời gian cầu chuyển động từ lúc ném đến chạm đất: 2h 2.80  4s g 10 - Khi đó, vị trí vật: x v0t 30.4 120m - Vận tốc vật lúc chạm đất: v  v02   gt   302  402 50m / s Ví dụ 3: Người ta bắn viên bi với vận tốc ban đầu m/s theo phương xiên 45 so với phương nằm ngang Coi sức cản khơng khí khơng đáng kể Tính vận tốc viên bi theo phương nằm ngang phương thẳng đứng thời điểm: bắt đầu bắn, sau 0,1s sau 0,2 s a) Viên bi đạt tầm cao H vào lúc ? b) Tính tầm cao H c) Gia tốc viên bi tầm cao H có giá trị ? a) Vận tốc viên bi có độ lớn cực tiểu vị trí ? b) Viên bi có vận tốc cực tiểu vào thời điểm ? a) Khi viên bi chạm sàn ? b) Xác định vận tốc viên bi chạm sàn c) Xác định tầm xa L viên bi Hướng dẫn giải Chọn hệ tọa độ Oxy với O vị trí bắn viên bi, chiều dương trục Oy chiều từ lên chiều dương trục Ox chiều từ trái sang phải, gốc thời gian thời điểm bắt đầu ném 1)  Vận tốc viên bi theo phương ngang thời điểm: v0 x v0 cos 4.cos450 2 m / s - Ban đầu: - Sau 0,1s 0,2s:  vx v0 x 2 m / s (theo phương ngang viên bi chuyển động đều) Vận tốc viên bi theo phương thẳng đứng thời điểm: - Ban đầu: v0 y v0 sin  4.sin 450 2 m / s - Sau 0,1s: v y v0 y  gt 2  9,8.0,1 1,85 m / s - Sau 0,2s: v y v0 y  gt 2  9,8.0, 0,87 m / s 2) t a Thời gian viên bi đạt tầm cao H: H b Tầm cao H v02y 2.g  2  2.9,8 v0 y g  2 0, 29 s 9,8 0, m c Gia tốc viên bi tầm cao H: a g 9,8 m / s 3) a Vận tốc viên bi có độ lớn cực tiểu vật đạt tầm cao H b Viên bi có vận tốc cực tiểu chạm sàn 4) a Thời gian viên bi chạm sàn t ' 2.t 2.0, 29 0,58 s b Vận tốc viên bi chạm sàn v  vx2  v 2y vx v0 x 2 m / s v y v0 y  g t 2  9,8.0,58  2,86 m / s  v  vx2  v y2   2 2    2,86  4, 02 m / s c Tầm xa viên bi L v02 sin 2 42.sin(2.45)  1, 63 m g 9,8 L v0 x t ' 2 2.0,58 1, 63 m Ví dụ 4: Một hịn đá ném từ độ cao 2,1 m so với mặt đất với góc ném  45 so với mặt phẳng ngang Hòn đá rơi đến cách chỗ ném theo phương ngang khoẳng 42m Tính: a) Vận tốc hịn đá ném b) Thời gian đá rơi c) Độ cao lớn mà đá đạt so với mặt đất Lấy g = 9,8 m/s2 Hướng dẫn giải - Chọn gốc tọa độ O mặt đất - Trục Ox nằm ngang, trục Oy thẳng đứng hướng lên - Gốc thời gian lúc ném hịn đá - Các phương trình đá: vx v0 cos 450 v y v0 sin 45  gt x v0 cos 450.t y h  v0 sin 450.t  - Từ (3)  t   1  2  3 gt   x cos 450 , thay vào (4) ta được: y h  tan 450.x  x2 g  5 v0 cos 450 a) Khi hịn đá rơi đến đất y 0 x 42m h  tan 450.x  x2 g 0  v0 20 m / s v0 cos 450 - Vận tốc đá ném: b) Thời gian đá chuyển động từ lúc ném đến chạm đất:  t  Từ (1) x 42  3s v0 cos 45 20