Giải SGK Vật Lí 10 Bài 8 (Kết nối tri thức): Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc 

Video bài giảng Chuyển động biến đổi. Gia tốc  – Kết nối tri thức

Giải vật lí 10 trang 37 Tập 1 Kết nối tri thức

I. Chuyển động biến đổi 

Câu hỏi trang 37 Vật Lí 10: Hãy tìm thêm ví dụ về chuyển động biến đổi trong cuộc sống.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Lời giải:

Ví dụ về chuyển động biến đổi trong cuộc sống:

+ Máy bay đang bay trên bầu trời

+ Xe máy đang chuyển động trên đường

+ Con muỗi đang bay…

Giải vật lí 10 trang 38 Tập 1 Kết nối tri thức

II. Gia tốc của chuyển động biến đổi 

Câu hỏi 1 trang 38 Vật Lí 10: Xác định độ biến thiên vận tốc sau 8 s của chuyển động trên. 

Phương pháp giải:

Biểu thức độ biến thiên vận tốc: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$

Lời giải:

Bảng số liệu của chuyển động

Độ biến thiên vận tốc sau 8 s là:

$a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{12,5}{8}=1,5625(m/s^2)$

Câu hỏi 2 trang 38 Vật Lí 10: Xác định độ biến thiên của vận tốc sau mỗi giây của chuyển động trên trong 4 s đầu và trong 4 s cuối. 

Phương pháp giải:

Biểu thức độ biến thiên vận tốc: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$

Lời giải:

 Độ biến thiên vận tốc sau 4 s đầu chuyển động:

$a=\frac{\mathrm{\Delta }{v}_4}{\mathrm{\Delta }{t}_4}=\frac{5,28}{4}=1,32(m/s^2)$

+ Độ biến thiên vận tốc sau 4 s sau chuyển động:

$a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{12,50-5,28}{4}=1,805(m/s^2)$

Câu hỏi 3 trang 38 Vật Lí 10: Các đại lượng xác định được ở câu 2 cho ta biết điều gì về sự thay đổi vận tốc của chuyển động trên?

Phương pháp giải:

Biểu thức độ biến thiên vận tốc: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$

Lời giải:

Các đại lượng được xác định trong câu 2 cho ta biết vận tốc của vật chuyển động tăng dần.

Câu hỏi trang 38 Vật Lí 10: Hãy chứng tỏ khi $\overrightarrow{a }$cùng chiều với $\overrightarrow{v }$ (a.v>0) thì chuyển động là nhanh dần, khi $\overrightarrow{a }$ngược chiều với $\overrightarrow{v }$(a.v<0) thì chuyển động là chậm dần. 

Phương pháp giải:

Gia tốc a cho biết sự thay đổi nhanh chậm của vận tốc.

Lời giải chi tiết:

+ Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật

+ Giả sử vật chuyển động theo chiều dương nên v >0

+ Khi vật chuyển động nhanh dần thì vận tốc của vật cũng tăng dần, nên theo biểu thức tính gia tốc $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$ , $\mathrm{\Delta }v>0$

=> a.v>0

+ Khi vật chuyển động chậm dần thì vận tốc giảm dần, $\mathrm{\Delta }v<0$

=> a.v<0

Giải vật lí 10 trang 39 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi 1 trang 39 Vật Lí 10: 

a) Tính gia tốc của ô tô trên 4 đoạn đường trong Hình 8.1.

b) Gia tốc của ô tô trên đoạn đường 4 có gì đặc biệt so với sự thay đổi vận tốc trên các đoạn đường khác?

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính gia tốc: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$

+ 1 m/s = 3,6 km/h

Lời giải:

a) Đổi 5 km/h = $\frac{25}{18}$m/s; 29 km/h = $\frac{145}{18}$m/s; 49 km/h = $\frac{245}{18}$; 30 km/h = $\frac{25}{3}$m/s

+ Gia tốc trong đoạn đường 1: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{25}{18.1}=\frac{25}{18}\approx 1,39(m/s^2)$

+ Gia tốc trong đoạn đường 2: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{\frac{145}{18}-\frac{25}{18}}{4-1}\approx 2,22(m/s^2)$

+ Gia tốc trong đoạn đường 3: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{\frac{245}{18}-\frac{145}{18}}{6-4}\approx 2,78(m/s^2)$

+ Gia tốc trong đoạn đường 4: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{\frac{25}{3}-\frac{245}{18}}{7-6}\approx -5,28(m/s^2)$

b) Trong 4 đoạn đường trên, vận tốc tăng dần, còn gia tốc từ đoạn đường 1 đến đoạn đường 3 tăng dần, nhưng từ đoạn đường 3 đến đoạn đường 4 thì gia tốc giảm dần.

Câu hỏi 2 trang 39 Vật Lí 10: Một con báo đang chạy với vận tốc 30 m/s thì chuyển động chậm dần khi tới gần một con suối. Trong 3 giây, vận tốc của nó giảm còn 9 m/s. Tính gia tốc của con báo.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính gia tốc: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$

Lời giải:

Gia tốc của con báo là:

$a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{9-30}{3}=-7(m/s^2)$

Câu hỏi 3 trang 39 Vật Lí 10: Đồ thị ở Hình 8.2 mô tả sự thay đổi vận tốc theo thời gian trong chuyển động của một ô tô thể thao đang chạy thử về phía Bắc.

Tính gia tốc của ô tô:

a) Trong 4 s đầu.

b) Từ giây thứ 4 đến giây thứ 12.

c) Từ giây thứ 12 đến giây thứ 20.

d) Từ giây thứ 20 đến giây thứ 28.

Phương pháp giải:

+ Quan sát đồ thị

+ Biểu thức tính gia tốc: $a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}$

Lời giải:

a) Trong 4 s đầu:

$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }v=20(m/s);\mathrm{\Delta }t=4(s)\\ \Rightarrow a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{20}{4}=5(m/s^2)\end{array}$

b) Từ giây thứ 4 đến giây thứ 12

$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }v=20-20=0(m/s);\mathrm{\Delta }t=12-4=8(s)\\ \Rightarrow a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=0(m/s^2)\end{array}$

c) Từ giây thứ 12 đến giây thứ 20:

$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }v=0-20=-20(m/s);\mathrm{\Delta }t=20-12=8(s)\\ \Rightarrow a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{-20}{8}=-2,5(m/s^2)\end{array}$

d) Từ giây thứ 20 đến giây thứ 28:

$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }v=-20-0=-20(m/s);\mathrm{\Delta }t=28-20=8(s)\\ \Rightarrow a=\frac{\mathrm{\Delta }v}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{-20}{8}=-2,5(m/s^2)\end{array}$

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 10: Sự rơi tự do

Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do

Lý thuyết Chuyển động biến đổi. Gia tốc

I. Chuyển động biến đổi

– Chuyển động biến đổi là chuyển động có vận tốc thay đổi.

– Chuyển động nhanh dần – có vận tốc tăng dần

– Chuyển động chậm dần – có vận tốc giảm dần.

Ví dụ: Một ôtô đang đứng yên, bắt đầu chuyển động sẽ chuyển động nhanh dần (vận tốc tăng dần); khi đang chuyển động muốn dừng lại sẽ phải chuyển động chậm dần (vận tốc giảm dần).

Hình ảnh dưới đây là ảnh chụp miêu tả thí nghiệm sự thay đổi vận tốc của một ôtô đồ chơi trong ba giai đoạn chuyển động

a. Giai đoạn xe chuyển động nhanh dần

b. Giai đoạn xe chuyển động đều

c. Giai đoạn xe chuyển động chậm dần

II. Gia tốc của chuyển động biến đổi

1. Khái niệm gia tốc

– Gia tốc (gia tốc chuyển động) là đại lượng cho biết sự thay đổi nhanh hay chậm của vận tốc.

– Trong khoảng thời gian $\mathrm{\Delta }\text{t}$, độ biến thiên vận tốc là $\text{Δv}$ thì độ biến thiên của vận tốc trong một đơn vị thời gian là: $\text{a = }\frac{\text{Δv}}{\text{Δt}}\text{ = }\frac{{\text{v}}_{\text{t}}{\text{ – v}}_{\text{0}}}{{\text{t – t}}_{\text{0}}}$

– Nếu $\text{Δv}$ có đơn vị là $\text{m/s}$(${\text{m.s}}^{-1}$), $\mathrm{\Delta }\text{t}$ có đơn vị là giây (s) thì gia tốc có đơn vị là ${\text{m/s}}^2$(${\text{m.s}}^{-2}$).

– Vì $\text{Δ}\overrightarrow{\text{v}}$ là đại lượng vectơ, nên gia tốc $\overrightarrow{\text{a}}$ cũng là đại lượng vectơ.

$\overrightarrow{\text{a}}\text{ = }\frac{\text{Δ}\overrightarrow{\text{v}}}{\text{Δt}}$

+ Khi $\overrightarrow{\text{a}}$ cùng chiều với $\overrightarrow{\text{v}}$(a.v > 0) thì chuyển động là nhanh dần.

+ Khi $\overrightarrow{\text{a}}$ ngược chiều với $\overrightarrow{\text{v}}$(a.v < 0) thì chuyển động là chậm dần.

2. Bài tập ví dụ

Một xe máy đang chuyển động thẳng với vận tốc 10 m/s thì tăng tốc. Biết rằng sau 5 s kể từ khi tăng tốc, xe đạt vận tốc 12 m/s.

a. Tính gia tốc của xe

b. Nếu sau khi đạt vận tốc 12 m/s, xe chuyển động chậm dần với gia tốc có độ lớn bằng gia tốc trên thì bao lâu xe dừng lại.

Tóm tắt

a, ${\text{v}}_{\text{0}}\text{=10 m/s}$

$\text{v = 12 m/s}$

$\mathrm{\Delta }\text{t = 5s}$

${\text{a = ? m/s}}^2$

b, ${\text{v}}_{\text{0}}\text{‘ = 12 m/s}$

$\text{v}‘\text{= 0}$

${\text{a = – 0,4 m/s}}^2$

$\mathrm{\Delta }\text{t = ?}$

Giải

a, $\mathrm{a}=\frac{\mathrm{\Delta v}}{\mathrm{\Delta t}}=\frac{12-10}{5}=0,4\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$

Gia tốc của xe ${\text{a = 0,4m/s}}^{\text{2}}$

b, $\mathrm{\Delta t}‘=\frac{\mathrm{\Delta v}‘}{\mathrm{a}}=\frac{0-12}{-0,4}=30\mathrm{s}$

Xe dừng lại sau 30 giây