Bài soạn các bài tâp về chuyển động thẳng

Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyên đề vật lí 10 GV Trần Thị yến Chuyên đề vật lý 10 Chủ đề 1. Chuyển động thẳng đều I. Cơ sở lí thuyết 1. Chuyển động thẳng - Chuyển động thẳng là chuyển động có quỹ đạo là đờng thẳng 2. Vận tốc trung bình 3. Chuyển động thẳng đều - Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đờng thẳng và có tốc độ trung bình nh nhau trên mọi quãng đờng. 4. Công thức tính quãng đờng: S=vt Trong đó: + S là quãng đờng mà vật đi đợc + v là vận tốc chuyển động của vật + t là thời gian chuyển động 5. Phơng trình chuyển động ( ) 0 0 x x v t t= + x là toạ độ của vật lúc t x 0 là toạ độ của vật lúc t 0 v là vận tốc chuyển động * Một số trờng hợp riêng: + Nếu chọn gốc toạ độ 0 trùng với vị trí ban đầu của vật: x=v(t - t 0 ) + Nếu chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu chuyển động(hoặc bắt đầu khảo sát chuyển động) thì t 0 = 0 x=x 0 + vt + Nếu vật bắt đầu chuyển động từ gốc toạ độ và gốc thời gian là lúc bắt đầu chuyển động: x= vt 6. Đồ thị toạ độ thời gian 1 Vận tốc trung bình= Quãng đường mà vật đi được Thời gian chuyển động t 0 x v<0 x 0 Đồ thị toạ độ thời gian khi vật chuyển động theo chiều âm x v>0 0 t x 0 Đồ thị toạ độ thời gian khi vật chuyển động theo chiều dương Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyªn ®Ị vËt lÝ 10 – GV TrÇn ThÞ n 7. §å thÞ vËn tèc: Lµ ®êng th¼ng song song víi trơc thêi gian. II. C¸c d¹ng bµi tËp D¹ng 1. X¸c ®Þnh c¸c ®¹i lỵng: s, v, x, x 0 dùa vµo ph¬ng tr×nh mµ bµi to¸n cho tr- íc 1. Ph¬ng ph¸p gi¶i Bíc 1: X¸c ®Þnh d¹ng cđa ph¬ng tr×nh mµ bµi to¸n cho: Lµ ph¬ng tr×nh vËn tèc, ph¬ng tr×nh qu·ng ®êng, ph¬ng tr×nh to¹ ®é thêi gian. Bíc 2: X¸c ®Þnh c¸c ®¹i lỵng mµ bµi to¸n yªu cÇu 2. Bµi tËp vÝ dơ VD1: Phương trình chuyển động của một chất điểm dọc theo trục Ox có dạng : x = 5 + 60 t ( x đo bằng km, t đo bằng giờ) Chất điểm đó xuất phát từ điểm nào và chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu ? A. Từ điểm M, cách O là 5km, với vận tốc 60km/h. B. Từ điểm M, cách O là 5km, với vận tốc 5km/h. C. Từ điểm O, với vận tốc 60km/h. D. Từ điểm O, với vận tốc 5km/h. VD2: Phương trình chuyển động của một chất điểm dọc theo trục Ox có dạng : x = - 50 + 20 t ( x đo bằng km, t đo bằng giờ) Quãng đường đi được của chất điểm sau 2h chuyển động là bao nhiêu ? A. 10km. B. 40km. C. - 40km. D. - 10km. VD3: Phương trình chuyển động thẳng đều dọc theo trục Ox, trong trường hợp vật không xuất phát từ điểm O là : A. x = vt. B. s = x + vt. C. s = vt. D. x = x 0 + vt. VD4: Phương trình chuyển động thẳng đều dọc theo trục Ox, trong trường hợp vật xuất phát từ điểm O là : A. x = vt. B. s = x + vt. C. s = vt. D. x = x 0 + vt. 3. Luy Ưn tËp 2 t 0 v v 0 Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyªn ®Ị vËt lÝ 10 – GV TrÇn ThÞ n D¹ng 2: LËp ph¬ng tr×nh chun ®éng ( Ph¬ng tr×nh to¹ ®é thêi gian) 1. Ph¬ng ph¸p gi¶i Bíc 1: Chän gèc to¹ ®é( Thêng chän vÞ trÝ xt ph¸t cđa mét vËt nµo ®ã) Bíc 2: Chän gèc thêi gian ( Thêng chän thêi ®iĨm xt ph¸t cđa mét vËt nµo ®ã) Bíc 3: Chän chiỊu d¬ng (Thêng chän chiỊu d¬ng lµ chiỊu chun ®éng cđa mét vËt nµo ®ã) Bíc 4: X¸c ®Þnh v,x 0 ,t 0 Bíc 5: ViÕt ph¬ng tr×nh chun ®éng: ( ) 0 0 x x v t t= + − • Lu ý: NÕu vËt chun ®éng theo chiỊu d¬ng th× v>0 vµ ngỵc l¹i; vµ x 0 >o nÕu n»m trªn trơc 0x vµ x 0 <0 nÕu n»m trªn trơc 0x’. 2. Bµi tËp vÝ dơ VD1: Lúc 7giờ sáng một người đi thẳng từ tỉnh A đi về phía tỉnh B với vận tốc 25km/h. Viết phương trình chun ®éng và cho biết lúc 10 giờ người đó ở đâu? ĐS : x = 25t ; cách A 75km VD2: Một ô tô khởi hành lúc 6h tại bến A cách trung tâm thành phố 4 km chuyển động thẳng đều về B với vận tốc 40 km/h. a. Lập phương trình chuyển động của ô tô trường hợp chọn : - Gốc toạ độ tại trung tâm thành phố, chiều dương cùng chiều chuyển động, gốc thời gian lúc 6h - Gốc toạ độ tại bến A, chiều dương cùng chiều chuyển động, gốc thời gian lúc 6h - Gốc toạ độ tại bến A, chiều dương cùng chiều chuyển động, gốc thời gian lúc 0h b. Lúc 8h 30phút ô tô cách trung tâm thành phố bao nhiêu km ? ĐS : a. x = 4 + 40t, x = 40t, x =40(t – 6) ; b. 104km 3. Lun tËp Bµi 1. Hai thµnh phè A,B c¸ch nhau 40km. Cïng mét lóc xe thø nhÊt qua A víi vËn tèc 10km/h, xe thø hai qua B víi vËn tèc 6km/h. ViÕt phu¬ng tr×nh t¹o ®é cđa mçi xe trong hai trêng hỵp: a. Hai xe chun ®éng theo chiỊu tõ A ®Õn B b. Hai xe chun ®éng ngù¬c chiỊu nhau. §S: a. x 1 =10t; x 2 =40+6t b. x 1 =10t; x 2 =40-60t Bµi 2. Hai thµnh phè A,B c¸ch nhau 60km. Lóc 7h mét « t« ®i tõ A vỊ B víi vËn tèc 20km/h. Lóc 8h mét m« t« ®i tõ B vỊ A víi vËn tèc 15km/h. ViÕt ph¬ng tr×nh to¹ ®é cđa mçi xe. §S: x 1 =20t x 2 =75-15t Bµi 3. Mét vËt chun ®éng th¼ng ®Ịu, lóc t 1 =2s vËt ®Õn A cã to¹ ®é x 1 =6m, lóc t 2 =5s 3 Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyªn ®Ị vËt lÝ 10 – GV TrÇn ThÞ n vËt ®Õn B cã to¹ ®é x 2 =12m. ViÕt ph¬ng tr×nh to¹ ®é cđa vËt §S: x=2t+2 Bµi 4:Lóc 6h s¸ng, mét ngêi khëi hµnh tõ A chun ®éng th¼ng ®Ịu víi vËn tèc 20km/h. 1. ViÕt ph¬ng tr×nh chun ®éng. 2. Sau khi chun ®éng 30ph, ngêi ®ã ë ®©u ? 3. Ngêi ®ã c¸ch A 30km lóc mÊy giê ? §S: x=20t; 10km; 7,5h Bµi 5. Lóc 7h s¸ng, mét ngêi ®i xe ®¹p chun ®éngth¼ng ®Ịu tõ A ®Õn B víi vËn tèc 15km/h . a. LËp ph¬ng tr×nh chun ®éng cđa xe ®¹p. b. Lóc 11 giê th× ngêi ®i xe ®¹p ë vÞ trÝ nµo? D¹ng 3: X¸c ®Þnh thêi ®iĨm, vÞ trÝ hai vËt gỈp nhau 1. Ph¬ng ph¸p gi¶i Bíc 1: Chän gèc to¹ ®é( Thêng chän vÞ trÝ xt ph¸t cđa mét vËt nµo ®ã) Bíc 2: Chän gèc thêi gian ( Thêng chän thêi ®iĨm xt ph¸t cđa mét vËt nµo ®ã) Bíc 3: Chän chiỊu d¬ng (Thêng chän chiỊu d¬ng lµ chiỊu chun ®éng cđa mét vËt nµo ®ã) Bíc 4: X¸c ®Þnh v 1 , x 01 , t 01 , v 2 , x 02 , t 02 Bíc 5: ViÕt ph¬ng tr×nh chun ®éng: VËt 1: ( ) 1 01 1 01 x x v t t= + − (1) VËt 2: ( ) 2 02 2 02 x x v t t= + − (2) Bíc 6: §iỊu kiƯn ®Ĩ hai vËt gỈp nhau: 1 2 x x t= ⇒ X¸c ®Þnh thêi ®iĨm hai xe gỈp nhau: (t + gèc thêi gian ®· chän) X¸c ®Þnh vÞ trÝ hai xe gỈp nhau: B»ng c¸ch thay t ®· tÝnh ®ỵc ë trªn vµo ph¬ng tr×nh (1) hc (2). • Lu ý: §Ĩ x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch cđa hai xe sau kho¶ng thêi gian t: 1 2 x x x∆ = − 2. Bµi tËp vÝ dơ VD1: Hai ô tô xuất phát cùng lúc tại hai điểm A và B cách nhau 15km trên cùng một đường thẳng qua A và B, chuyển động cùng chiều từ A đến B. Tốc độ của ô tô xuất phát tại A là 20km/h, của ô tô xuất phát tại B là 12km/h. Chọn gốc toạ độ tại A, gốc thời gian lúc xuất phát, phương trình chuyển động của hai xe là : A. x A = 20t ; x B = 12t. B. x A = 15 + 20t ; x A = 12t. C. x A = 20t ; x A = 15 + 12t. D. x A = 15 + 20t ; x B = 15 + 12t. VD2: Lúc 7 giờ , một người đi xe đạp đuổi theo một người đi bộ đã đi được 10 km .Vận tốc xe đạp là 15 km/h và của người đi bộ 5 km/h .Tìm vò trí và thời điểm lúc người xe đạp đuổi kòp người đi bộ . ĐS : lúc 8h, x = 15km 4 Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyªn ®Ị vËt lÝ 10 – GV TrÇn ThÞ n VD3: Lúc 8h hai ô tô cùng khởi hành từ hai đòa điểm A và B cánh nhau 96 km và đi ngược chiều nhau . Vận tốc của xe đi từ A là 36 km/h , của xe đi từ B là 28 km/h . a. Lập phương trình chuyển độn g của hai xe . b. Tìm vò trí của hai xe và khoảng cách giữa chúng lúc 9h. c. Xác đònh vò trí và thời điểm lúc hai xe gặp nhau. ĐS : a. x A = 36t, x B = 96 – 28t ; b. x A = 36km, x B = 68km, 32km c. lúc 9h30’ và cách A 54km VD4: Hai ô tô cùng khởi hành cùng một lúc ở hai đòa điểm A và B cánh nhau 54 km và đi theo cùng chiều . Hỏi sau bao lâu và cách điểm xuất phát của ô tô thứ nhất bao nhiêu km thì ôtô thứ hai đuổi kòp ôtô thứ nhất, biết vận tốc ôtô thứ nhất là 54 km/h và của ôtô thứ hai là 72km/h . ĐS : a. sau 3h và cách A 108km VD5: Một ôtô xuất phát từ A vào lúc 7h đi về B cách A 100km với vận tốc không đổi là 40km/h . Lúc 8h, một xe khác xuất phát từ B chuyển động về A với vận tốc không đổi là 25 km/h . a. Viết phương trình chuyển động của hai xe . b. Vẽ đồ thò toạ độ- thời gian của hai xe c . X¸c ®Þnh thêi ®iĨm vÞ trÝ hai xe gỈp nhau ĐS : a. x A = 40t, x B = 100 – 25(t – 1) VD6: Hai th nh phà è A, B c¸ch nhau 28km. Cïng mét lóc cã hai «t« ch¹y cïng chiỊu theo híng tõ A ®Õn B, vËn tèc cđa «t« ch¹y tõ A lµ v 1 =54km/h vµ cđa «t« ch¹y tõ B lµ v 2 =40km/h. Sau bao l©u hai «t« gỈp nhau, n¬i gỈp c¸ch A bao nhiªu? §S:2h;108km VD7: Hai thµnh phè c¸ch nhau 110 km. Xe «t« khëi hµnh tõ A lóc 6h víi vËn tèc 30km/h ®i vỊ phÝa B. Xe m« t« khëi hµnh tõ B lóc 7h víi vËn tèc 10km/h ®i vỊ phÝa A. Chän gèc to¹ ®é t¹i A, chiỊu d¬ng tõ A ®Õn B, gèc thêi gian 6h a. ViÕt ph¬ng tr×nh to¹ ®é cđa mçi xe b. T×m kho¶ng c¸ch hai xe lóc 8h30 vµ 9h30. c. Hai xe gỈp nhau lóc mÊy giê, n¬i gỈp c¸ch A bao nhiªu §S: a. x 1 =30t; x 2 =120-10t b. 20km; -20km c. 9h; 90m VD8: Lóc 7h s¸ng ngêi thø nhÊt khëi hµnh tõ A vỊ B víi vËn tèc 40km/h. Cïng lóc ®ã ngêi thø hai ®i tõ B vỊ A víi vËn tèc 60km/h. BiÕt AB = 100km. 1. ViÕt ph¬ng tr×nh chun ®éng cđa 2 ngêi trªn. 2. Hái hai ngêi gỈp nhau lóc mÊy giê ? ë ®©u ? Khi gỈp nhau mçi ngêi ®· ®i ®ỵc qu·ng ®êng lµ bao nhiªu ? 5 Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyên đề vật lí 10 GV Trần Thị yến VD9:Lúc 7h, một ngời đang ở A chuyển động thẳng đều với vận tốc 36km/h đuổi theo một ngời ở B đang chuyển động với vận tốc 5m/s. Biết AB = 18km. 1. Viết phơng trình chuyển động của hai ngời. 2. Ngời thứ nhất đuổi kịp ngời thứ hai lúc mấy giờ ? ở đâu ? VD10 :Lúc 7h, một ngời đi bộ khởi hành từ A đi về B với vận tốc 4km/h. Lúc 9h, một ngời đi xe đạp cũng xuất phát thừ A đi về B với vận tốc 12km/h. 1. Viết phơng trình chuyển động của hai ngời. 2. Lúc mấy giờ, hai ngời này cách nhau 2km. *VD11: Lúc 6h sáng một ngời đi xe đạp chuyển động đều với vận tốc 12km/h gặp một ngời đi bộ ngợc chiều chuyển động đều với vận tốc 4km/h trên cùng một đoạn đờng thẳng. Ngời đi xe đạp dừng lại lúc 6h30 sáng để nghỉ 30 phút, sau đó anh ta quay trở lại đuổi theo ngời đi bộ với vận tốc nh trớc. Hãy xác định lúc và nơi hai ngời gặp nhau HD: Chọn gốc toạ độ tại vị trí hai ngời gặp nhau lần thứ nhất Gốc thời gian lúc 6h, chiều dơng là chiều chuyển động của ngời đi xe đạp lúc đầu x 1 =12.0,5-12(t-0,5) x 2 =-4t Sử dụng điều kiện để hai vật gặp nhau VD12: Lúc 6h sáng một ngời đi xe dạp duổi theo một ngời đi bộ đã đi đợc 8 km. cả hai ngời chuyển động thẳng đều với vận tốc là 12km/h và 4km/h. Tìm vị trí và thời gian xe đạp đuổi kịp ngời đi bộ. ĐS: 12km; 7h sáng. VD13: Hai ô tô chuyển động thẳng đều hớng về nhau với các vận tốc 40kh/h và 60km/h. Lúc 7h sáng, hai xe cách nhau 150km. Hỏi hai xe ô tô gặp nhau lúc mấy giờ và ở đâu. ĐS: 8h30; cách gốc 60km VD14: Một xe khởi hành từ A lúc 9 giờ để về B theo chuyển động thẳng đều vận tốc 36km/h. Nửa giờ sau, một xe đi từ B đến A với vận tốc 54km/h. Cho AB = 108km. Xác định nơi và thời điểm hai xe gặp nhau. ĐS: 10h30; 54km. VD15:Lúc 8h một ngời đi xe đạp với vận tốc đều 12kh/h gặp một ngời đi bộ ngợc chiều đều với vận tốc 4km/h trên cùng một đoạn đờng thẳng. tới 8h 30 phút ngời đi xe đạp dừng lại nghỉ 30 phút rồi quay trở lại đuổi ngời đi bộ với vận tốc nh cũ. Xác định lúc và nơi hai ngời gặp nhau. ĐS. 10h15; Cách chỗ gặp 9km Dạng 4: Đồ thị của chuyển động 1. Phơng pháp Bớc 1: Chọn hệ quy chiếu, gốc thời gian và tỉ lệ xích thích hợp Bớc 2: Viết phơng trình toạ độ của vật, từ đó vẽ đồ thị chuyển động * Chú ý: + Khi v>0 đồ thị hớng lên 6 Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyên đề vật lí 10 GV Trần Thị yến + Khi v<0 đồ thị hớng xuống dới + Khi v=0 đồ thị nằm ngang + Khi v 1 =v 2 hai đồ thị song song + Hai đồ thị cắt nhau: Toạ độ giao điểm cho biết thời điểm và nơi gặp nhau của hai vật chuyển động. 2. Bài tập ví dụ VD1: Hai thành phố A,B cách nhau 100km. Cùng một lúc hai xe chuyển động đều ng- ợc chiều nhau, xe ô tô đi từ A với vận tốc 30km/h, xe mô tô đi từ B với vận tốc 20km/h. Chọn A làm gốc toạ độ, chiều dơng từ A đến B, gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu đi. a. Viết phơng trình chuyển động của mỗi xe b. Vẽ đồ thị toạ độ của mỗi xe. Từ đồ thị, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau. Giải a. Phơng trình chuyển động của hai xe Xe ô tô: x 1 =30t Xe mô tô: x 2 = 100 - 20t b. Đồ thị toạ độ- thời gian, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau. + Chọn hệ toạ độ nh hình vẽ: + Đồ thị toạ độ: Của ô tô: Đoạn thẳng OM Của mô tô: Đoạn thẳng PM + Vị trí hai xe gặp nhau: Cách gốc tạo độ 60km, thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h VD2: Đồ thị chuyển động của hai xe I, II đợc biểu thị trên hình vẽ. Dựa vào đồ thị: a. Xác định tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe. b. Lập phơng trình toạ độ của mỗi xe c. Xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau Giải a. Tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe. Xe (I): chuyển động thẳng đều Vận tốc: ( ) 1 1 1 20 20 / 1 x v km h t = = = Xe (II): Chuyển động thẳng đều Vận tốc: ( ) 2 2 2 30 20 5 / 0 ( 2) x v km h t = = = b. Phơng trình toạ độ của hai xe Xe (I): x 1 = 20t Xe (II): x 2 = 20 + 5(t+2)=30+5t c. Thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau: + Hai xe gặp nhau cách gốc tọa độ 40km + Thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h 7 60 100 2 O x(km) t(h) P M x 1 x 2 x(km) t(h) O 1 -2 20 40 30 A M (II) (I) Email: tranhaiyen1984@gmail.com Chuyên đề vật lí 10 GV Trần Thị yến VD3: Một ô tô khởi hành từ Hà Nội lúc 7h sáng, chạy về hớng Ninh Bình với vận tốc 60km/h. Sau khi đi đợc 45 phút, xe dừng 15 rồi tiếp tục đi với vận tốc đều nh lúc trớc. Lúc 7h30 phút sáng một ô tô thứ hai khởi hành từ Hà Nội đuổi theo xe thứ nhất, với vận tốc đều 70km/h. 1. Vẽ đồ thị toạ độ thời gian của mỗi xe 2. Hai xe gặp nhau lúc nào và ở đâu Giải Chọn gốc thời gian là lúc 7h Chọn gốc toạ độ tại Hà Nội Chọn chiều dơng là chiều chuyển động của hai xe 1. Vẽ đồ thị của hai xe + Đồ thị của ô tô thứ nhất gồm hai đoạn thẳng song song + Đồ thị của ôtô thứ hai nh hình vẽ 2. Dựa vào đồ thị ta thấy hai ô tô gặp nhau lúc 9h nơi gặp cách gốc toạ độ 105km 3. Bài tập luyện tập Bài 1. Trong các đồ thị dới đây đồ thị nào đúng với chuyển động thẳng đều Bài 2. Ghép đồ thị toạ độ sau tơng ứng với các chuyển động đã cho: a. Vật đứng yên tại một vị trí không phải là gốc toạ độ. b. Vật xuất phát từ phía dơng của trục toạ độ và chuyển động theo chiều dơng. c. Vật xuất phát từ phía âm của trục toạ độ và chuyển động theo chiều dơng. d. Vật xuất phát từ phía dơng của trục toạ độ và chuyển động theo chiều âm. e. Vật xuất phát từ phía âm của trục toạ độ và chuyển động theo chiều âm. f. Vật xuất phát từ gốc toạ độ chuỷên động theo chiều dơng. g. Vật xuất phát từ gốc toạ độ chuỷên động theo chiều âm. h. Vật xuất phát từ gốc sau thời gian t 0 tính từ gốc thời gian. 8 x(km) t(h) O 3/4 45 105 M (II) (I) 1 0,5 2 v O t Hình c x O t Hình b x O t Hình a v O t Hình d x O t Hình 3 x O t Hình 2 x O t Hình 1 x O t Hình 4 . 1. Chuyển động thẳng đều I. Cơ sở lí thuyết 1. Chuyển động thẳng - Chuyển động thẳng là chuyển động có quỹ đạo là đờng thẳng 2. Vận tốc trung bình 3. Chuyển. đờng thẳng 2. Vận tốc trung bình 3. Chuyển động thẳng đều - Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đờng thẳng và có tốc độ trung bình nh nhau trên