Giải SGK Vật Lí 10 (Kết nối tri thức) Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Giải Vật Lí 10 Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Khởi động trang 34 Vật Lí 10: Hãy nhớ lại kiến thức đã học về đồ thị của chuyển động trong môn Khoa học tự nhiên 7 để phát hiện ra tính chất của các chuyển động thẳng có đồ thị mô tả ở những hình sau.

Lời giải:

- Hình a: Chuyển động thẳng đều.

- Hình b: Vật đứng yên không chuyển động.

- Hình c: Với cùng một khoảng thời gian, vật (1) đi được quãng đường lớn hơn vật (2) nên vật (1) có tốc độ lớn hơn vật (2).

- Hình d: Vật (1) chuyển động theo chiều dương, vật (2) chuyển động theo chiều âm.

I. Chuyển động thẳng

Câu hỏi trang 34 Vật Lí 10: Hãy tính quãng đường đi được, độ dịch chuyển, tốc độ, vận tốc của bạn A khi đi từ nhà đến trường và khi đi từ trường đến siêu thị (Hình 7.1). Coi chuyển động của bạn A là chuyển động đều và biết cứ 100 m bạn A đi hết 25 s.

Lời giải:

- Khi đi từ nhà đến trường:

+ Quãng đường bạn A đi được là: s = 1000 m

+ Độ dịch chuyển = quãng đường đi được do bạn A chuyển động thẳng không đổi chiều: d = s = 1000 m.

+ Thời gian bạn A đi từ nhà đến trường là: t = $\frac{1000}{100}$.25 = 250 s

+ Tốc độ của bạn A là: v = $\frac{s}{t}$ = $\frac{1000}{250}$ = 4m/s

+ Vận tốc của bạn A là: v = $\frac{d}{t}$ = $\frac{1000}{250}$ = 4m/s

- Khi đi từ trường đến siêu thị:

+ Quãng đường bạn A đi được là: s = 1000 – 800 = 200 m

+ Độ dịch chuyển d = - 200 m (do bạn A đi ngược chiều dương)

+ Thời gian bạn A đi từ trường đến siêu thị là: t = $\frac{200}{100}$.25 = 50 s

+ Tốc độ của bạn A là: v = $\frac{s}{t}=\frac{200}{50}$ = 4m/s

+ Vận tốc của bạn A là: t = $\frac{d}{t}=\frac{-200}{50}$ = -4m/s

II. Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng

Hoạt động trang 35 Vật Lí 10: Hãy vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động của bạn A nêu ở trên theo trình tự sau đây:

1. Lập bảng ghi số liệu vào vở.

2. Vẽ đồ thị: trên trục tung (trục độ dịch chuyển) 1 cm ứng với 200 m; trên trục hoành (trục thời gian) 1 cm ứng với 50 s.

Lời giải:

Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động của bạn A:

Hoạt động trang 35 Vật Lí 10: Hình 7.2 là đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của một người đang bơi trong một bể bơi dài 50 m. Đồ thị này cho biết những gì về chuyển động của người đó?

1. Trong 25 giây đầu mỗi giây người đó bơi được bao nhiêu mét? Tính vận tốc của người đó ra m/s.

2. Từ giây nào đến giây nào người đó không bơi?

3. Từ giây 35 đến giây 60 người đó bơi theo chiều nào?

4. Trong 20 giây cuối cùng, mỗi giây người đó bơi được bao nhiêu mét? Tính vận tốc của người đó ra m/s.

5. Xác định độ dịch chuyển và vận tốc của người đó khi bơi từ B đến C.

6. Xác định độ dịch chuyển và vận tốc của người đó trong cả quá trình bơi.

Lời giải:

1. Trong 25 s đầu, ta thấy người đó chuyển động thẳng từ O đến A. Độ dịch chuyển của người đó là: d = 50 m.

- Trong 25 giây đầu mỗi giây người đó bơi được $\frac{50}{25}$ = 2m

- Vận tốc của người đó là: v = $\frac{d}{t}=\frac{50}{25}$ = 2m/s

2. Từ giây 25 đến giây 35 ta thấy độ dịch chuyển không thay đổi nên trong khoảng thời gian này người đó không bơi.

3. Từ giây 35 đến giây 60 người đó bơi theo chiều ngược lại.

4. Trong 20 giây cuối cùng (từ giây 40 đến giây 60), độ dịch chuyển của người đó là:

d = 25 – 45 = – 20 m.

- Mỗi giây người đó bơi được $\frac{20}{20}$ = 1m

- Vận tốc bơi của người đó là: v = $\frac{d}{t}=\frac{-20}{20}$ = -1m/s

5. Khi bơi từ B đến C:

- Độ dịch chuyển của người đó là: d = 25 – 50 = – 25 m.

- Thời gian bơi của người đó là: t = 60 – 35 = 25 s

- Vận tốc của người đó là: v = $\frac{d}{t}=\frac{-25}{25}$ = -1m/s

6. Trong cả quá trình bơi:

- Độ dịch chuyển của người đó là: d = 25 – 0 = 25 m.

- Thời gian bơi của người đó là: t = 60 – 0 = 60 s

- Vận tốc của người đó là: v = $\frac{d}{t}=\frac{25}{60}$ ≈ 0,417m/s

Câu hỏi trang 35 Vật Lí 10: Hãy xác định vận tốc và tốc độ của người bơi từ giây 45 đến giây 60 bằng đồ thị ở Hình 7.2.

Lời giải:

Từ giây 45 đến giây 60 ta có:

- Thời gian bơi của người đó là: t = 60 – 45 = 15 s.

- Quãng đường người đó bơi được là: s = 40 – 25 = 15 m.

- Độ dịch chuyển của người đó là: d = 25 – 40 = –15 m.

- Tốc độ bơi của người đó là: v = $\frac{s}{t}=\frac{15}{15}$ = 1m/s

- Vận tốc bơi của người đó là: v = $\frac{d}{t}=\frac{-15}{15}$ = -1m/s

III. Vận tốc và đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng

Hoạt động 1 trang 36 Vật Lí 10: Số liệu về độ dịch chuyển và thời gian của chuyển động thẳng của một xe ô tô đồ chơi chạy bằng pin được ghi trong bảng bên:

Dựa vào bảng này để:

a) Vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động.

b) Mô tả chuyển động của xe.

c) Tính vận tốc của xe trong 3 s đầu.

Lời giải:

a) Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động.

b) Mô tả chuyển động của xe:

- Từ giây 0 đến giây thứ 3: xe chuyển động thẳng.

- Từ giây thứ 3 đến giây thứ 5: xe đứng yên không chuyển động.

c) Độ dịch chuyển của xe trong 3 giây đầu là: d = 7 – 1 = 6 m

Vận tốc của xe trong 3 s đầu là: v = $\frac{d}{t}=\frac{6}{3}$ = 2m/s

Hoạt động 2 trang 36 Vật Lí 10: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng của một xe ô tô đồ chơi điều khiển từ xa được vẽ ở Hình 7.4.

a) Mô tả chuyển động của xe.

b) Xác định vị trí của xe so với điểm xuất phát của xe ở giây thứ 2, giây thứ 4, giây thứ 8 và giây thứ 10.

c) Xác định tốc độ và vận tốc của xe trong 2 giây đầu, từ giây thứ 2 đến giây thứ 4 và từ giây thứ 4 đến giây thứ 8.

d) Xác định quãng đường đi được và độ dịch chuyển của xe sau 10 giây chuyển động. Tại sao giá trị của chúng không giống nhau?

Lời giải:

a) Mô tả chuyển động của xe:

- Trong 2 s đầu, xe chuyển động thẳng.

- Từ giây thứ 2 đến giây thứ 4, xe đứng yên.

- Từ giây thứ 4 đến giây thứ 9, xe chuyển động thẳng theo chiều ngược lại.

- Từ giây thứ 9 đến giây thứ 10, xe đứng yên.

b)

- Ở giây thứ 2, xe cách vị trí xuất phát 4 m.

- Ở giây thứ 4, xe cách vị trí xuất phát 4 m (vì từ giây thứ 2 đến giây thứ 4 vật đứng yên).

- Ở giây thứ 8, xe cách vị trí xuất phát 0 m (vật quay về vị trí xuất phát).

- Ở giây thứ 10, xe cách vị trí xuất phát 1 m theo chiều âm.

c)

- Trong 2 giây đầu xe chuyển động thẳng và không đổi hướng nên tốc độ và vận tốc của xe như nhau: v = $\frac{s}{t}=\frac{4}{2}$ = 2m/s

- Từ giây thứ 2 đến giây thứ 4, xe đứng yên nên tốc độ và vận tốc của xe đều bằng 0.

- Từ giây thứ 4 đến giây thứ 8:

+ Quãng đường từ giây thứ 4 đến giây thứ 8 là: s = 4 m

+ Độ dịch chuyển từ giây thứ 4 đến giây thứ 8 là: d = 0 – 4 = –4 m

+ Tốc độ của xe là: v = $\frac{s}{t}=\frac{4}{4}$ = 1m/s

+ Vận tốc của xe là: v = $\frac{d}{t}=\frac{-4}{4}$ = -1m/s

d)

- Quãng đường xe đi được sau 10 giây chuyển động là: s = 4 + 4 + 1 = 9 m.

- Độ dịch chuyển của xe sau 10 giây chuyển động là: d = (-1) - 0 = (-1) m.

Quãng đường và độ dịch chuyển khác nhau vì xe chuyển động thẳng có đổi chiều.

Em có thể 1 trang 36 Vật Lí 10: Vẽ được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng.

Lời giải:

Ví dụ:

Một xe đua chuyển động thẳng trong quá trình thử tốc độ. Độ dịch chuyển của nó tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng.

Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của xe đua:

Em có thể 2 trang 36 Vật Lí 10: Dựa vào đồ thị độ dịch chuyển – thời gian, xác định được vị trí và vận tốc của vật ở bất kì thời điểm nào.

Lời giải:

Ví dụ:

Một vật có đồ thị độ dịch chuyển – thời gian như hình vẽ.

a) Xác định vị trí của xe so với điểm xuất phát của xe ở giây thứ 2, giây thứ 4?

c) Xác định tốc độ và vận tốc của xe trong 3 giây đầu?

a)

- Ở giây thứ 2, xe cách điểm xuất phát 20 m

- Ở giây thứ 4, xe cách điểm xuất phát 40 m.

b)

Trong 3 s đầu, xe chuyển động thẳng không đổi hướng nên tốc độ và vận tốc của xe như nhau: v = $\frac{s}{t}=\frac{30}{3}$ = 10m/s

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

Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 10: Sự rơi tự do