Bài tập định tính phần cơ học vật lý lớp 10: Sự rơi tự do và chuyển động tròn đều

MỤC LỤC

Sự rơi tự do

- Vận tốc trung bình của một chuyển động thẳng biến đổi đều trên một quãng đường nhất định là một đại lượng đo bằng thương số giữa quãng đường đi được và khoảng thời gian để đi hết quãng đường đó. - Vận tốc tức thời hay vận tốc tại một điểm đã cho trên quỹ đạo đo bằng thương số giữa quãng đường đi rất nhỏ tính từ điểm đã cho và khoảng thời gian rất nhỏ để đi hết quãng đường đó. - Gia tốc là một đại lượng Vật Lý đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của vận tốc và đo bằng thương số giữa độ biến thiên của vận tốc và khoảng thời gian xảy ra sự biến thiên đó.

- Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Chọn vị trí ban đầu của vật làm gốc tọa độ, chiều dương hướng từ trên xuống dưới. Ở cùng một nơi trên Trái Đất các vật rơi tự do có cùng gia tốc, gọi là gia tốc rơi tự do.

Chuyển động tròn đều

Vận tốc của vật chuyển động với các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Trong trường hợp các chuyển động cùng phương thì các công thức vectơ chuyển thành công thức đại số.

Hệ thống và giải bài tập định tính về Động học .1 Chuyển động cơ

Chuyển động thẳng điều

Từ hai địa điểm AB cách nhau 35 km, có hai chiếc ôtô chuyển động thẳng đều ngược chiều nhau lần lượt với vận tốc 20 km/h và 15 km/h. Có một con chim từ ôtô thứ nhất bay thẳng đều sang chạm vào ôtô thứ hai, rồi lại bay thẳng đều sang chạm ôtô thứ nhất và cứ thế với vận tốc không đổi là 120 km/h. Các xe chuyển động thẳng đều tức là chuyển động thẳng trên một đường thẳng trong đó vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

Vì AB cách nhau 100 km nên để hai ôtô gặp nhau thì ôtô thứ nhất phải đi được một đoạn 36 km và ôtô thứ hai chuyển động một đoạn 64 km, nghĩa là hai ôtô sẽ gặp nhau sau 1h. Chuyển động thẳng đều, khi tìm quãng đường ta cần có vận tốc và thời gian và thời gian cũng đã có nên việc tính toán rất đẽ dàng. Độ dốc của đồ thị hay góc hợp bởi đồ thị và trục thời gian cho phép so sánh vận tốc của các vật chuyển động thẳng đều.

Vì vậy dựa vào hình ta thấy vật II chuyển động nhanh nhất vì có độ dốc lớn nhất, vật III chuyển động chậm nhất vì có độ dốc nhỏ nhất. Giao điểm của đồ thị với trục Ox cho biết khoảng cách từ vật đến vị trí làm mốc trong hệ quy chiếu đã chọn tại thời điểm ban đầu.

Chuyển động thẳng biến đổi điều Bài tập định tính thí nghiệm

Nếu tăng góc nghiêng thì sự biến đổi vận tốc càng lớn, tốc độ viên bi tăng nhanh hơn, nếu giảm góc nghiêng thì ngược lại. Chuyển động của bi lăn trên máng nghiêng, bỏ qua ma sát viên bi chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của máng nghiêng lên bi. Dưới tác dụng của hợp lực không đổi thì gia tốc sinh ra là không đổi trong suốt thời gian chuyển động lăn của bi trên máng nghiêng.

Gia tốc không đổi và độ lớn của gia tốc trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào độ dốc của máng nghiêng, nó càng tăng khi máng càng dốc. Độ lớn gia tốc chỉ phụ thuộc vào thành phần của trọng lực theo phương mặt phẳng nghiêng, còn thành phần theo phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng đã triệt tiêu với phản lực của máng. Có thể khẳng định lập luận trên là đúng có thể dùng tính toán chứng minh hoặc thực nghiệm từ thí nghiệm điều này giáo viên và học sinh có thể tự làm được.

Nhưng kết luận này chỉ đúng khi vật chuyển động thẳng đều (s tỉ lệ t), còn viên bi thì chuyển động nhanh dần đều là chưa đúng. Chuyển động của bi là chuyển động nhanh dần đều khác với chuyển động thẳng đều nên quãng đường không tỉ lệ với thời gian còn có thêm thành phần nữa là gia tốc.

Sự rơi tự do

Ngoài không khí vật càng nhẹ thì sẽ rơi chậm hơn so với vật nặng vì đối với vật nặng lực cản không khi rất nhỏ so với khối lượng của chúng nên ta không nhận ra. Khi vật rơi tự do thì chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên và mội vật đều rơi như nhau, trường hợp này mội vật rơi vào trạng thái không trọng lượng. Người cùng với lò xo, quả nằng đều rơi tự do theo thang máy, chính vì vậy tất cả rơi vào trạng thái không trọng lượng các quả nặng không còn tác dụng lực vào lò xo nữa.

Lò xo dãn ra được hiểu là chống lại tác dụng của trọng lực của quả nặng, ở trạng rơi tư do là trạng thái vật không trọng lượng nên các vật rơi như nhau và không ảnh hưởng với nhau. Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng của trọng lực, trọng lượng khi vật đang rơi bằng không tức là ở trạng thái không trọng lượng. Bạn đó rất ngạc nhiên vì sau khi áp dụng công thức về sự rơi tự do: v2= 2gh thì đã tìm thấy vận tốc của hạt mưa lúc chạm đất là v = 141 (m/s), tức là bằng vận tốc của viên đạn bắn ra khỏi nòng súng!.

Học sinh tính vận tốc hạt mưa rơi trong điều kiện lý tưởng vì ngoài thực tế hạt mưa chịu ảnh hưởng từ môi trường cụ thể hơn là lực cản của không khí. Hạt mưa rơi trong không khí luôn chịu tác dụng của lực cản không khí, nó nhanh chóng đạt vận tốc giới hạn và rơi đều tới mặt đất với vận tốc đó (có độ lớn khoảng 7m/s với những hạt mưa có bán kính 1,5 mm).

Phần ba: kết luận

Đề xuất

    Bài tập định tính nói chung thường đề cập đến một hiện tượng vật lí xảy ra trong đời sống, tự nhiên và kỹ thuật.Tuy nhiên mỗi một hiện tượng vật lý luôn chịu sự chia phối bời nhiều định luật và các quá trình diễn ra rất phức tạp. Giải bài tập định tính giúp học sinh nhìn nhận đúng đắn về sự vật và hiện tượng xung quanh. Từ bài tập định tính phát hiện bản chất vật lí của vấn đề, liên hệ hiện tượng đã cho với một hoặc một số định luật, khái niệm và thuyết vật lí để tìm mối liên hệ giữa chúng bằng cách phân tích hiện tượng phức tạp ra nhiều hiện hiện tượng nhỏ đơn giản.

    Khi nhìn nhận khảo sát một hiện tượng phải đặt chúng vào những trường hợp riêng lẽ, chịu sự chia phối của những định luật cơ bản nhất định đã có từ đó rút ra kết luận và so sánh với kết quả vốn có của hiện tượng. Bài tập định tính còn được sử dụng trong thí nghiệm, giải bài tập định lượng, kiểm chứng củng cố lý thuyết cho học sinh. Bài tập định tính hình thành kinh nghiệm thực tiễn và tầm mắt kỹ thuật cho học sinh.

    Đề tài đã hệ thống kiến thức cơ bản của từng bài từ đó biên soạn và sưu tầm một số bài tập mà sách giáo khoa chưa có. Hệ thống bài tập trong đề tài với cỏc mức độ khỏc nhau và lời giải rừ ràng dễ hiểu nờn khi sử dụng giảng dạy chắc chắn sẽ giúp ích rất nhiều cho công việc giảng dạy của giáo viên và nhận thức của học sinh. Hệ thống bài tập trong đề tài tương đối đa dạng với những lời giải logic rừ ràng dễ hiểu nhưng chưa thật sự phong phỳ và sinh động.

    Nếu cú đủ thời gian và điều kiện tôi sẽ hoàn thiện đề tài của mình để nó thật sự là tài liệu hữu ích cho người dạy, người học vật lý và cả người không học chuyên sâu vật lý.