Bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều và Cách giải – Vật lý 10 chuyên đề

Bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều và Cách giải. Nếu như ở bài trước các em đã hiểu rõ về chuyển động thẳng đều thì với nội dung và bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều sẽ không làm khó được các em.

Vậy bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều có những loại nào? cách giải các bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều ra sao? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này.

This post: Bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều và Cách giải – Vật lý 10 chuyên đề

* Một số công thức vận dụng để giải các dạng bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều:

– Công thức tính gia tốc: $a=frac{Delta v}{Delta t}=frac{v-v_0}{t-t_0}$

– Công thức tính vận tốc: v=v_0+at

– Công thức tính quãng đường đi được: $s=v_0t+frac{1}{2}at^2$

– Công thức liên quan giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được (công thức độc lập với thời gian): $v^2-v_{0}^{2}=2as$

* Trong đó:

• Nếu chuyển động nhanh dần đều thì gia tốc: a > 0

• Nếu chuyển động chậm dần đều thì gia tốc: a<0

* Các dạng bài tập về chuyển động thẳng biến đổi đều:

° Dạng 1: Xác định vận tốc, gia tốc, quãng đường đi trong chuyển động thẳng biến đổi đều

* Ví dụ 1: Một ô tô đang chạy thẳng đều với tốc độ 40 km/h bỗng tăng ga chuyển động nhanh dần đều. Tính gia tốc của xe, biết rằng sau khi chạy được quãng đường 1 km thì ô tô đạt tốc độ 60 km/h.

Xem lời giải

• Đề bài: Một ô tô đang chạy thẳng đều với tốc độ 40 km/h bỗng tăng ga chuyển động nhanh dần đều. Tính gia tốc của xe, biết rằng sau khi chạy được quãng đường 1 km thì ô tô đạt tốc độ 60 km/h.

° Lời giải:

a) Ta có:

v_o = 40 (km/h) = 40000(m)/3600(s) = 100/9 (m/s);

s = 1 (km) = 1000 (m);

v = 60 (km/h) = 60000(m)/3600(s) = 50/3 (m/s)

– Áp dụng công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và quãng đường.

$small v^{2}-v_{0}^{2}=2asRightarrow a=frac{v^{2}-v_{0}^{2}}{2s}$ $small =frac{left ( frac{50}{3} ight )^{2}-left ( frac{100}{9} ight )^{2}}{2.1000}=0,077(m/s^{2})$

* Ví dụ 2: Một đoàn tàu đang chuyển động với vận tốc v₀ = 72 km/h thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều, sau 10 giây đạt vận tốc v₁ = 54 km/h

a) Sau bao lâu kể từ lúc hãm phanh thì tàu đạt vận tốc v = 36 km/h và sau bao lâu thì tàu dừng hẳn.

b) Tính quãng đường đoàn tàu đi được cho đến lúc dừng lại.

Xem lời giải

• Đề bài: Một đoàn tàu đang chuyển động với vận tốc v₀ = 72 km/h thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều, sau 10 giây đạt vận tốc v₁ = 54 km/h

a) Sau bao lâu kể từ lúc hãm phanh thì tàu đạt vận tốc v = 36 km/h và sau bao lâu thì tàu dừng hẳn.

b) Tính quãng đường đoàn tàu đi được cho đến lúc dừng lại.

– Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động của tàu, gốc thời gian là lúc tàu bắt đầu hãm phanh.

¤ Lời giải:

a) Ta có: 72 km/h = 20 m/s; 54 km/h = 15 m/s

– Gia tốc của tàu là: $a=frac{Delta v}{Delta t}=frac{v_1-v_0}{Delta t}=frac{15-20}{10}=-0,5(m/s^2)$

– Vật đạt vận tốc v = 36km/h = 10m/s sau thời gian là:

Ta có: v=v_0+atLeftrightarrow 10=20+(-0,5)t Leftrightarrow 0,5.t=10Leftrightarrow t=20(s)

– Khi tàu dừng lại hẳn, vật có vận tốc v’=0.

v'=v_0+at'Leftrightarrow 0=20+(-0,5)t' Rightarrow t'=40s

→ Sau khoảng thời gian 20s thì tàu từ vận tốc 72(km/h) giảm xuống còn 36(km/h), và sau 40s thì tàu dừng hẳn.

b) Áp dụng công thức liên quan giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được, ta có:

$v'^2-v_{0}^{2}=2asLeftrightarrow 0^2-20^2=2.(-0,5).s$ Rightarrow s=400(m)

→ Vậy đoàn tàu đi được quãng đường 400(m) sau đó dừng lại.

° Dạng 2: Viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều

• Bước 1: Chọn hệ quy chiếu

– Trục tọa độ Ox trùng với quỹ đạo chuyển động

– Gốc tọa độ (thường gắn với vị trí ban đầu của vật)

– Gốc thời gian (thường là lúc vật bắt đầu chuyển động)

– Chiều dương (thường chọn là chiều chuyển động của vật được chọn làm mốc)

• Bước 2: Từ hệ quy chiếu vừa chọn, xác định các yếu tố x₀; v₀; t₀ của vật

> Lưu ý: v₀ cần xác định dấu theo chiều chuyển động

• Bước 3: Viết phương trình chuyển động

– Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều có dạng:

$x=x_0+v_0t+frac{1}{2}at^2$

> Lưu ý:

– Trong trường hợp này cần xét đến dấu của chuyển động nên ta có:

overrightarrow{a}.overrightarrow{v}>0 khi vật chuyển động nhanh dần đều

overrightarrow{a}.overrightarrow{v}<0 khi vật chuyển động chậm dần đều

* Bài toán tìm vị trí, thời điểm hai vật gặp nhau:

+ Viết phương trình chuyển động của mỗi vật

+ Khi hai vật gặp nhau x_1=x_2

* Ví dụ: Lúc 8 giờ hai vật chuyển động ngược chiều nhau trên quãng đường AB dài 560m. Tại A một vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc 0,2 m/s². Tại B vật hai chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 0,4 m/s². Biết tại A vật một có vận tốc ban đầu 10 m/s, tại B vật hai bắt đầu chuyển động từ vị trí đứng yên.

a) Viết phương trình chuyển động của hai vật

b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.

Xem lời giải

• Đề bài: Lúc 8 giờ hai vật chuyển động ngược chiều nhau trên quãng đường AB dài 560m. Tại A một vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc 0,2 m/s². Tại B vật hai chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 0,4 m/s². Biết tại A vật một có vận tốc ban đầu 10 m/s, tại B vật hai bắt đầu chuyển động từ vị trí đứng yên.

a) Viết phương trình chuyển động của hai vật

b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.

¤ Lời giải:

Chọn gốc tọa độ tại A, gốc thời gian là lúc 8 giờ, chiều dương là chiều từ A đến B.

a) Phương trình chuyển động của hai vật là:

• Vật 1: $x_1=x_{01}+v_{01}t+frac{1}{2}a_1t^2=0+10t-0,1t^2$ (1)

(vật một chuyển động chậm dần đều nên a, v trái dấu; v > 0 ⇒ a < 0)

• Vật 2: $x_1=x_{02}+v_{02}t+frac{1}{2}a_2t^2=560-0,2t^2$ (2)

(vật 2 chuyển động nhanh dần đều nên a, v cùng dấu; ngược chiều dương nên v < 0 ⇒ a<0)

b) Khi hai xe gặp nhau ta có:

x_1=x_2Leftrightarrow 10t-0,1t^2=560-0,2t^2 $Leftrightarrow left [begin{matrix} t_1=40 t_2=-140 end{matrix} right.$

Với t = 40 (nhận); t = -140 (loại).

– Thay t = 40(s) vào phương trình (1) ta được:

x_A=10.40-0,1.40^2=240(m)

→ Vậy 2 xe gặp nhau sau khoảng thời gian 40(s) tại vị trí cách gốc tọa độ A là 240m.

° Dạng 3: Tính quãng đường vật đi được trong giây thứ n và trong n giây cuối

1. Quãng đường vật đi được trong giây thứ n

+ Tính quãng đường vật đi được tron n giây: $s_1=v_0.n+frac{1}{2}a.n^2$

+ Tính quãng đường vật đi được trong (n-1) giây: $s_2=v_0.(n-1)+frac{1}{2}a.(n-1)^2$

+ Quãng đường vật đi được trong giây thứ n: Delta s=s_1-s_2

2. Quãng đường vật đi được trong n giây cuối

+ Tính quãng đường vật đi trong t giây: $s_1=v_0t+frac{1}{2}at^2$

+ Tính quãng đường vật đi được trong (t – n) giây: $s_2=v_0(t-n)+frac{1}{2}a(t-n)^2$

+ Quãng đường vật đi được trong n giây cuối: Delta s=s_1-s_2

* Ví dụ 1 (Bài 14 trang 22 SGK Vật Lý 10): Một đoàn tàu đang chạy với tốc độ 40 km/h thì hãm phanh, chuyển động thẳng chậm dần đều để vào ga. Sau 2 phút thì tàu dừng lại ở sân ga.

a) Tính gia tốc của đoàn tàu.

b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong thời gian hãm phanh.

Xem lời giải

• Đề bài: Một đoàn tàu đang chạy với tốc độ 40 km/h thì hãm phanh, chuyển động thẳng chậm dần đều để vào ga. Sau 2 phút thì tàu dừng lại ở sân ga.

a) Tính gia tốc của đoàn tàu.

b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong thời gian hãm phanh.

° Lời giải:

◊ Ta có (đề cho):

– Ban đầu: v₀ = 40 (km/h) = 100/9 (m/s).

– Sau thời gian 2 phút, tức Δt = 2 phút = 120 s thì tàu dừng lại nên: v = 0

a) Gia tốc của đoàn tàu là:

$small a=frac{v-v_{0}}{Delta t}=frac{0-frac{100}{9}}{120}=-0,09259(m/s^{2})$

b) Quãng đường mà tàu đi đi được trong thời gian hãm phanh là:

$small s=v_{0}t+frac{1}{2}at^{2}$ $small =frac{100}{9}.120+frac{1}{2}(-0,09259).120^{2}=666,7(m)$

→ Quãng đường đi được trong thời gian hãm phanh là 666,7(m).

* Ví dụ 2 (Bài 15 trang 22 SGK Vật Lý 10): Một xe máy đang đi với tốc độ 36 km/h bỗng người lái xe thấy có một cái hố trước mặt, cách xe 20 m. Người ấy phanh gấp và xe đến sát miệng hố thì dừng lại.

a) Tính gia tốc của xe.

b) Tính thời gian hãm phanh.

Xem lời giải

• Đề bài: Một xe máy đang đi với tốc độ 36 km/h bỗng người lái xe thấy có một cái hố trước mặt, cách xe 20 m. Người ấy phanh gấp và xe đến sát miệng hố thì dừng lại.

a) Tính gia tốc của xe.

b) Tính thời gian hãm phanh.

° Lời giải:

◊ Ta có (đề bài cho):

– Ban đầu: v₀ = 36 (km/h) = 10 (m/s).

– Sau đó xe hãm phanh, sau quãng đường S = 20 m xe dừng lại: v = 0

a) Gia tốc của xe là:

$small v^{2}-v_{0}^{2}=2asRightarrow a=frac{ v^{2}-v_{0}^{2}}{2s}$ $small =frac{0-10^{2}}{2.20}=-2,5(m/s^{2})$

b) Thời gian hãm phanh là:

$small t=frac{v-v_{0}}{a}=frac{0-10}{(-2,5)}=4(s)$

→ Thời gian hãm phanh là 4(s)

* Ví dụ 3: Một ô tô chuyển động thẳng nhanh dần đều với v₀ = 10,8km/h. Trong giây thứ 6 xe đi được quãng đường 14m.

a) Tính gia tốc của xe

b) Tính quãng đường xe đi được trong 10 giây đầu tiên.

Xem lời giải

• Đề bài: Một ô tô chuyển động thẳng nhanh dần đều với v₀ = 10,8km/h. Trong giây thứ 6 xe đi được quãng đường 14m.

a) Tính gia tốc của xe

b) Tính quãng đường xe đi được trong 10 giây đầu tiên.

¤ Lời giải:

a) Ta có: 10,8 km/h = 3 m/s

– Quãng đường vật đi trong 6 giây là:

$s_{(6)}=v_0.6+frac{1}{2}a.6^2=3.6+frac{1}{2}.a.36$ =18+18a

– Quãng đường vật đi trong 5 giây đầu là:

$s_{(5)}=v_0.5+frac{1}{2}a.5^2=3.6+frac{1}{2}.a.25$ =15+12,5a

– Quãng đường vật đi được trong giây thứ 6 là:

$s=s_{(6)}-s_{(5)}=(18+18a)-(15+12,5a)$ =3+5,5a=14

⇒ Gia tốc của vật ở giây thứ 6 là: $a=frac{14-3}{5,5}=2(m/s)$

b) Quãng đường vật đi được trong 10 giây đầu tiên là:

$s=v_0t+frac{1}{2}at^2=3.10+frac{1}{2}.2.10^2=130(m)$

→ Trong 10s đầu tiên vật đi được quãng đường 130(m).

Như các em đã thấy, nếu đã hiểu rõ và biết vận dụng vào giải các bài tập ở phần chuyển động thẳng đều thì việc giải các bài tập vận ở nội dung về chuyển động thẳng biến đổi đều cũng không có gì là khó phải không nào.

Hy vọng, với phần rèn kỹ năng giải bài tập chuyển động thẳng biến đổi đều ở trên đã giúp các em hiểu rõ hơn nội dung lý thuyết, lấy đó làm cơ sở để tiếp thu tốt các bài học tiếp theo, chúc các em học tốt.

Bản quyền bài viết thuộc trường Mầm Non Ánh Dương. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận.
Nguồn chia sẻ: Trường Mầm Non Ánh Dương (mamnonanhduongvt.edu.vn)

Source: Mamnonanhduongvt.edu.vn
Category: Giáo dục