Giải SGK Vật Lí 10 (Cánh diều) Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

Giải Vật Lí 10 Bài 1: Tốc độ độ dịch chuyển và vận tốc

Mở đầu trang 15 Vật Lí 10: Tại Đại hội thể thao Đông Nam Á lần thứ 30 được tổ chức ở Philippines (Phi – líp – pin), một vận động viên Việt Nam đã giành huy chương Vàng ở nội dung thi chạy 10000 m, với thành tích 36 phút 23 giây 44.

Cứ mỗi giây, vận động viên này chạy được một đoạn đường như nhau hay khác nhau?

Lời giải:

Cứ mỗi giây, vận động viên này chạy được một đoạn đường khác nhau. Vì càng gần về đích (giai đoạn nước rút) tốc độ chạy của vận động viên càng tăng nên trong cùng một giây, quãng đường chạy được sẽ khác nhau.

I. Tốc độ

Câu hỏi 1 trang 16 Vật Lí 10: Ở hình 1.2, kim của đồng hồ đo tốc độ trên ô tô chỉ vào con số ứng với vạch giữa 80 và 100; kim này đang chỉ tốc độ trung bình hay tốc độ tức thời của ô tô?

Lời giải:

Tốc độ tính trong một thời gian rất ngắn được gọi là tốc độ tức thời. Nên khi lúc nhìn vào đồng hồ tốc độ trên xe thì đó là tốc độ tức thời tại ngay thời điểm người đó nhìn vào đồng hồ.

Câu hỏi 2 trang 16 Vật Lí 10: Một vận động viên đã chạy 10000 m trong thời gian là 36 phút 23 giây 44. Tính tốc độ trung bình của vận động viên đó theo đơn vị là m/s.

Lời giải:

Đổi thời gian: 

36 phút 23 giây 44 = 36 phút 23,44 giây = 36.60 + 23,44 = 2183,44 giây

Tốc độ trung bình: $v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{10000}{2183,44}\approx 4,58m/s$

II. Quãng đường và độ dịch chuyển

Câu hỏi 3 trang 16 Vật Lí 10: Khi nào quãng đường và độ dịch chuyển của một vật chuyển động có cùng độ lớn?

Lời giải:

Để quãng đường và độ dịch chuyển của một vật chuyển động cùng độ lớn khi vật chuyển động trên một đường thẳng và không đổi chiều (tức là di chuyển cùng một hướng).

III. Vận tốc

Câu hỏi 4 trang 17 Vật Lí 10: Một xe ô tô xuất phát từ tỉnh A, đi đến tỉnh B, rồi lại trở về vị trí xuất phát ở tỉnh A. Xe này đã dịch chuyển, so với vị trí xuất phát một đoạn bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Xe ô tô xuất phát từ A đến B rồi quay trở lại A nên độ dịch chuyển bằng 0 vì điểm xuất phát trùng với điểm dừng.

Luyện tập 1 trang 17 Vật Lí 10: Một ô tô chuyển động trên đường thẳng theo một hướng xác định. Tại thời điểm t₁, ô tô ở cách vị trí xuất phát 5 km. Tại thời điểm t₂, ô tô cách vị trí xuất phát 12 km. Từ t₁ đến t₂, độ dịch chuyển của ô tô đã thay đổi một đoạn bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Do ô tô chuyển động trên một đường thẳng nên ta có sơ đồ vị trí của ô tô ở thời điểm t₁ và thời điểm t₂ như sau:

Từ t₁ đến t₂, độ dịch chuyển của ô tô là: 12 – 5 = 7 km

Câu hỏi 5 trang 18 Vật Lí 10: Vận tốc của một vật là không đổi nếu nó chuyển động với tốc độ không đổi theo một hướng xác định. Tại sao nếu vật di chuyển theo đường cong thì vận tốc của vật là thay đổi?

Lời giải:

Do vận tốc là một đại lượng vectơ, mà đại lượng vec tơ có hướng (phương, chiều) và độ lớn. Khi vật di chuyển theo đường cong thì hướng của vận tốc thay đổi trên mỗi cung đường nên dẫn đến vận tốc của vật thay đổi.

IV. Một số phương pháp đo tốc độ

Câu hỏi 6 trang 18 Vật Lí 10: Phát biểu nào sau đây nói về vận tốc, quãng đường, độ dịch chuyển?

a) Con tàu đã đi 200 km theo hướng đông nam.

b) Một xe ô tô đã đi 200 km từ Hà Nội đến Nam Định.

c) Một thùng hàng được kéo thẳng đứng lên trên với mỗi 2 m trong một giây.

Lời giải:

Ta dựa vào những kiến thức:

- Vận tốc là đại lượng vecto được đặc trưng bởi hướng và độ lớn.

- Quãng đường là đại lượng vô hướng cho biết độ dài đoạn đường mà vật đi được.

- Độ dịch chuyển là đại lượng vectơ, cho biết khoảng cách mà vật di chuyển được theo một hướng xác định.

a) Con tàu đã đi 200 km theo hướng đông nam – phát biểu này nói về độ dịch chuyển vì con số 200 km cho biết khoảng cách mà vật di chuyển, phía đông nam cho biết hướng di chuyển xác định.

b) Một xe ô tô đã đi 200 km từ Hà Nội đến Nam Định – phát biểu này nói về quãng đường vì con số 200 km cho biết độ dài đoạn đường mà xe đi được từ Hà Nội đến Nam Định.

c) Một thùng hàng được kéo thẳng đứng lên trên với mỗi 2 m trong một giây – phát biểu này nói về vận tốc vì thùng hàng được kéo theo một phương (phương thẳng đứng), hướng từ dưới lên trên, độ lớn là 2 m/s.

Câu hỏi 7 trang 19 Vật Lí 10: Trên hình 1.5, quãng đường xe đi qua cổng quang điện được xác định như thế nào?

Lời giải:

Quãng đường xe đi qua cổng quang điện chính là chiều rộng của tấm chắn sáng. Ta có thể dùng các dụng cụ đo độ dài như thước kẻ để đo độ rộng của tấm chắn sáng.

Câu hỏi 8 trang 20 Vật Lí 10: So sánh các phương pháp đo tốc độ được trình bày ở trên, rút ra một số ưu điểm và nhược điểm của chúng.

Lời giải:

Hai phương pháp đo tốc độ đã trình bày ở trên là:

+ Dùng cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số: đo thời gian xe gắn tấm chắn sáng đi qua cổng quang điện. Thời gian hiển thị trên đồng hồ là thời gian xe đi hết quãng đường bằng chiều rộng của tấm chắn sáng. Từ các số liệu đó có thể tính được tốc độ của xe.

+ Dùng xe kĩ thuật số: đo độ dịch chuyển của xe thông qua tốc độ quay của trục bánh xe trong những khoảng thời gian bằng nhau. Bộ đo thời gian cho phép đặt được độ dài mỗi khoảng thời gian đến 0,01 s. Biết quãng đường xe đi trong mỗi khoảng thời gian đã định trước, ta xác định được tốc độ của xe.

Luyện tập 2 trang 20 Vật Lí 10: Kết quả đo thời gian tấm chắn sáng (rộng 10 mm) đi qua cổng quang điện được cho ở bảng 1.2.

Bảng 1.2

Từ số liệu ở bảng 1.2, tính thời gian trung bình và sai số tuyệt đối trung bình của phép đo.

Lời giải:

+ Thời gian trung bình: $\overline{t}=\frac{t_1+t_2+t_3}{3}=\frac{0,101+0,098+0,102}{3}=0,100s$

+ Sai số tuyệt đối của các lần đo:

$\Delta t_1=\left|\overline{t}-t_1\right|=\left|0,100-0,101\right|=0,001s$

$\Delta t_2=\left|\overline{t}-t_2\right|=\left|0,100-0,098\right|=0,002s$

$\Delta t_3=\left|\overline{t}-t_3\right|=\left|0,100-0,102\right|=0,002s$

+ Sai số tuyệt đối trung bình của 3 lần đo:

Thực hành trang 20 Vật Lí 10:

Dụng cụ

Xe có tấm chắn sáng, máng đỡ, cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian hiện số.

Tiến hành

Lắp các dụng cụ như trên hình 1.5

+ Đặt máng đỡ nghiêng so với phương ngang để xe có thể chuyển động trên máng đỡ.

+ Cắm đầu nối dây của cổng quang điện vào ổ A của đồng hồ đo thời gian hiện số và chọn kiểu đo là A/B.

+ Cho xe chuyển động qua cổng quang điện, ghi thời gian trên đồng hồ đo thời gian hiện số. Đo ít nhất 3 lần.

Kết quả

Ghi kết quả đo vào bảng số liệu (như bảng 1.1)

Bảng 1.1

Lời giải:

Bạn có thể tham khảo bảng kết quả:

Vận dụng trang 20 Vật Lí 10: Bạn hãy thiết lập phương án để đo được tốc độ của xe chuyển động trên máng đỡ bằng các dụng cụ sau đây:

Xe kĩ thuật số kèm bộ xử lí số liệu, giá đỡ.

Lời giải:

- Dụng cụ:

+ Xe kĩ thuật số

+ Giá đỡ để tạo độ dốc

+ Thước đo góc

+ Máng đỡ để gắn xe kĩ thuật số

- Lắp các dụng cụ như hình trên

+ Đặt máng đỡ nghiêng so với phương ngang để xe có thể chuyển động trên máng đỡ.

+ Cài đặt các khoảng thời gian cố định để đo độ dịch chuyển.

- Tiến hành thí nghiệm: Cho xe chuyển động từ đỉnh của giá đỡ xuống, bộ xử lí số liệu gắn trên xe sẽ cung cấp số liệu để tính, đo ít nhất 3 lần

- Xử lý kết quả:

+ Bộ xử lí số liệu tự động tính độ dịch chuyển thông qua tốc độ quay của trục bánh xe.

+ Từ độ dịch chuyển thu được và khoảng thời gian đã cài đặt trước đó tính được tốc độ chuyển động của xe.

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài mở đầu : Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc–thời gian 

Bài 4: Chuyển động biến đổi

Bài tập chủ đề 1