Hoạt động 1 trang 51 Vật Lí 10: Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra những kết luận 2 và 3.

Phương pháp giải:

Tự thực hiện thí nghiệm.

Lời giải:

 Kết luận 2 và 3 là:

+ Nếu từ cùng một độ cao đồng thời ném các vật khác nhau với vận tốc khác nhau thì vật nào có vận tốc ném lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn

+ Nếu từ các độ cao khác nhau ném ngang các vật với cùng vận tốc thì vật nào được ném ở độ cao lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn

Phương án thí nghiệm: Lấy một viên bi và một quả bóng, cùng ném từ một độ cao, ném viên bi với vận tốc lớn hơn khi ném quả bóng, sau khi ném xong hai vật thì ta đo khoảng cách từ chỗ ta đang đứng đến vật.

Hoạt động 2 trang 51 Vật Lí 10: Dùng thước kẻ giữ ba viên bi (sắt, thủy tinh và gỗ) trên một tấm thủy tinh đặt nghiêng trên mặt bàn rồi nâng thước lên (Hình 12.5). Hãy dự đoán tầm xa của ba viên bi và làm thí nghiệm kiểm tra.

Phương pháp giải:

Tự thực hiện thí nghiệm

Lời giải:

Tầm xa của ba viên bi là như nhau

Học sinh tự làm thí nghiệm kiểm tra.

Câu hỏi 1 trang 51 Vật Lí 10: Nếu đồng thời ném hai quả bóng giống nhau với những vận tốc bằng nhau theo phương nằm ngang từ hai độ cao h₁ và h₂ khác nhau (h₁ < h₂) thì:

a) Quả bóng ném ở độ cao nào chạm đất trước?

b) Quả bóng ném ở độ cao nào có tầm xa lớn hơn?

Phương pháp giải:

Thời gian rơi của vật: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Biểu thức tính tầm xa: $L=v_0.t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Lời giải:

a) Từ biểu thức tính thời gian rơi của vật $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$, ta có t² tỉ lệ thuận với h, mà h₁ < h₂

=> $t_1<t_2$

=> Quả bóng ném ở độ cao h₁ chạm đất trước

b) Từ biểu thức tính tầm xa $L=v_0.t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$, vận tốc ban đầu của hai quả bóng như nhau, $t_1<t_2$

=> $L_1<L_2$

=> Quả bóng ném ở độ cao h₂ có tầm xa lớn hơn.

Câu hỏi 2 trang 51 Vật Lí 10: Một máy bay chở hàng đang bay ngang ở độ cao 490 m với vận tốc 100 m/s thì thả một gói hàng cứu trợ xuống một làng đang bị lũ lụt. Lấy g = 9,8 m/s² và bỏ qua sức cản của không khí.

a) Sau bao lâu thì gói hàng chạm đất?

b) Tầm xa của gói hàng là bao nhiêu?

c) Xác định vận tốc của gói hàng khi chạm đất.

Phương pháp giải:

+ Thời gian rơi của vật đến khi chạm đất: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

+ Biểu thức tính tầm xa: $L=v_0.t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$

+ Vận tốc của vật khi chạm đất: $v^2=v_0^2+2gh$

Lời giải:

a) Thời gian gói hàng chạm đất là:

$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2.490}{9,8}}=10(s)$

b) Tầm xa của gói hàng là:

$L=v_0.t=100.10=1000(m)$

c) Vận tốc của gói hàng khi chạm đất là:

$\begin{array}{l}{v}^2=v_0^2+2gh\\ \Rightarrow v=\sqrt{v_0^2+2gh}=\sqrt{{100}^2+2.9,8.490}\approx 140(m/s)\end{array}$

II. Chuyển động ném xiên 

Câu hỏi trang 51 Vật Lí 10: Hãy tìm thêm ví dụ về chuyển động ném xiên trong đời sống.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế.

Lời giải:

Ví dụ về chuyển động ném xiên trong đời sống:

+ Ném bóng rổ

+ Ném bóng khi học thể dục môn bóng ném

+ Đánh bóng tennis...

Giải vật lí 10 trang 53 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi trang 53 Vật Lí 10: Người ta bắn một viên bi với vận tốc ban đầu 4 m/s theo phương xiên 45⁰ so với phương nằm ngang. Coi sức cản của không khí là không đáng kể.

1. Tính vận tốc của viên bi theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng tại các thời điểm: bắt đầu bắn, sau 0,1 s và sau 0,2 s.

Phương pháp giải:

+ Vận tốc ban đầu của vật tính theo phương ngang: $v_{0x}=v_0.\cos \alpha$

+ Vận tốc ban đầu của vật tính theo phương thẳng đứng: $v_{0y}=v_0.\sin \alpha$

+ Vận tốc theo phương ngang không thay đổi

+ Vận tốc của vật theo phương thẳng đứng sau thời gian t: $v_y=v_{0y}-gt$

Lời giải:

+ Vận tốc ban đầu của viên bi theo phương ngang: $v_{0x}=v_0.\cos \alpha =4.\cos {45}^0=2\sqrt{2}(m/s)$

+ Vận tốc ban đầu của viên bi theo phương thẳng đứng: $v_{0y}=v_0.\sin \alpha =4.\sin {45}^0=2\sqrt{2}(m/s)$

+ Vận tốc của viên bi theo phương ngang sau 0,1 s và sau 0, 2 s là $v_{0x}=2\sqrt{2}m/s$

+ Vận tốc của viên bi theo phương thẳng đứng sau 0,1 s là: $v_y=v_{0y}-gt=2\sqrt{2}-9,8.0,1\approx 1,85(m/s)$

+ Vận tốc của viên bi theo phương thẳng đứng sau 0,2 s là:

$v_y=v_{0y}-gt=2\sqrt{2}-9,8.0,2\approx 0,87(m/s)$

2.

a)  Viên bi đạt tầm cao H vào lúc nào?

b) Tính tầm cao H.

c) Gia tốc của viên bi ở tầm cao H có giá trị bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính tầm cao H: $H=\frac{v_{0y}^2}{2.g}$

+ Thời gian vật đạt tầm cao H: $t=\frac{v_{0y}}{g}$

+ Gia tốc của viên bi ở tầm cao H: a = g

Lời giải:

a) Thời gian viên bi đạt tầm cao H: $t=\frac{v_{0y}}{g}=\frac{2\sqrt{2}}{9,8}\approx 0,29(s)$

b) Tầm cao H là: $H=\frac{v_{0y}^2}{2.g}=\frac{{(2\sqrt{2})}^2}{2.9,8}\approx 0,4(m)$

c) Gia tốc của viên bi ở tầm cao H là: a = g = 9,8 (m/s² )

3.

a) Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí nào?

b) Viên bi có vận tốc cực tiểu vào thời điểm nào?

Phương pháp giải:

Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí tầm cao H

Lời giải:

a) Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí tầm cao H = 0,4 m

b) Viên vi có vận tốc cực tiểu vào thời gian: t = 0,29 s

4.

a) Khi nào thì viên bi chạm sàn?

b) Xác định vận tốc của viên bi khi chạm sàn.

c) Xác định tầm xa L của viên bi.

Phương pháp giải:

+ Thời gian vật rơi xuống đất: $t=\frac{2.v_{0y}}{g}$

+ Vận tốc của viên bi khi chạm sàn: $v_y^2=v_{0y}^2+2gh$

+ Tầm xa L: $L=\frac{v_0^2.{\sin }^{2}2\alpha }{g}$

Lời giải:

a) Thời gian viên bi chạm mặt sàn là: $t=\frac{2.v_{0y}}{g}=\frac{2.2\sqrt{2}}{9,8}\approx 0,58(s)$

b) Vận tốc của viên bi khi chạm đất là:

$\begin{array}{l}{v}_y^2=v_{0y}^2+2gh\\ \Rightarrow v_y=\sqrt{v_{0y}^2+2gh}=\sqrt{{(2\sqrt{2})}^2+2.9,8.0,4}\approx 4(m/s)\end{array}$

c) Tầm xa của viên bi là:

$L=\frac{v_0^2.{\sin }^{2}2\alpha }{g}=\frac{{(2\sqrt{2})}^2.{\sin }^2{90}^0}{9,8}\approx 0,82(m)$

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

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

Bài 13: Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực

Bài 14: Định luật 1 Newton

Bài 15: Định luật 2 Newton

Lý thuyết Chuyển động ném

I. Chuyển động ném ngang

1. Khái niệm chuyển động ném ngang

- Chuyển động ném ngang là chuyển động có vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang và chuyển động dưới tác dụng của trọng lực.

Viên đạn được phóng có vận tốc đầu theo phương ngang ở trên cao

2. Thí nghiệm

Hình 1 bố trí thí nghiệm để tìm hiểu về chuyển động ném theo phương ngang. Dùng búa đập nhẹ vào thanh thép giữ bi B, thanh thép xê dịch rồi thả rơi viên bi B, đồng thời đẩy viên bi A theo phương ngang khỏi giá đỡ với vận tốc .

Hình 1

Hình 2 là ảnh chụp hoạt nghiệm chuyển động của hai viên bi A và B

Hình 2

Việc phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm thí nghiệm giúp ta so sánh chuyển động rơi tự do của viên bi B (sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng ${\text{v}}_{\text{Oy(B)}}=0$) và sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của viên bi A bị ném ngang ${\text{v}}_{\text{Ox(A)}}={\text{v}}_{\text{o}}$.

3. Phân tích kết quả thí nghiệm

- Đối với chuyển động ném ngang, người ta quan tâm tới thời gian kể từ khi vật được ném tới khi vật rơi chạm đất và tầm bay xa của vật theo phương nằm ngang. Chuyển động ném ngang là chuyển động tổng hợp từ hai chuyển động thành phần: thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng và thành phần chuyển động theo phương nằm ngang.

- Từ thí nghiệm ta thấy, thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của viên bi A, giống với chuyển động  rơi của viên bi B. Điều đó chứng tỏ thành phần chuyển động theo phương ngang của viên bi A không ảnh hưởng đến thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của viên bi A. Hai chuyển động này là độc lập với nhau.

a. Thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng

- Nếu bỏ qua sức cản của không khí thì chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng của vật là chuyển động rơi tự do với vận tốc ban đầu bằng 0

- Nếu chọn chiều dương là chiều chuyển động từ trên xuống và gọi H là độ cao của vật khi ném ngang thì

$\text{H = }\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{.g.t}}^{\text{2}}\Rightarrow \text{ t =}\sqrt{\frac{\text{2.H}}{\text{g}}}$

+ Thời gian rơi của vật bị ném ngang chỉ phụ thuộc vào độ cao H của vật bị ném, không phụ thuộc vào vận tốc ném.

+ Nếu từ cùng một độ cao, đồng thời ném các vật khác nhau  với các vận tốc khác nhau thì chúng đều chạm đất cùng một lúc.

b. Thành phần chuyển động theo phương ngang

- Nếu chọn chiều dương là chiều ném viên bi thì độ dịch chuyển trong thành phần nằm ngang là ${\text{d}}_{\text{x}}{\text{= v}}_{\text{x}}{\text{.t= v}}_{\text{0}}\text{.t}$

- Giá trị cực đại của độ dịch chuyển trong chuyển động thành phần nằm ngang được gọi là tầm xa L của chuyển động ném ngang.

${\text{L = d}}_{\text{xmax}}{\text{= v}}_0{\text{.t}}_{\text{max}}$, với ${\text{t}}_{\text{max}}$ là thời gian rơi của vật

Vậy ${\text{L = v}}_0\text{.}\sqrt{\frac{\text{2.H}}{\text{g}}}$

Công thức tầm xa cho thấy

+ Tầm xa của vật bị ném ngang phụ thuộc vào độ cao H của vật khi bị ném và vận tốc ném. Nếu từ cùng một độ cao, ta ném đồng thời các vật khác nhau với vận tốc khác nhau thì vật nào có vận tốc ném lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.

+ Nếu từ các độ cao khác nhau, ta ném ngang các vật với cùng vận tốc thì vật nào được ném ở độ cao lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.

II. Chuyển động ném xiên

Chuyển động ném xiên là chuyển động có hình dạng quỹ đạo Parabol

Chuyển động của quả bóng rổ là chuyển động của vật bị ném xiên

Chuyển động của quả bóng sau khi rời khỏi chân của cầu thủ

là chuyển động ném xiên

1. Phân tích chuyển động ném xiên

- Đối với chuyển động ném xiên, người ta cũng quan tâm đến thời gian từ khi vật được ném lên tới khi vật rơi chạm đất và tầm xa của vật theo phương nằm ngang.

- Để xác định các đại lượng này, người ta cũng phân tích chuyển động ném xiên thành hai chuyển động thành phần: chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng và chuyển động thành phần theo phương nằm ngang.

2. Công thức xác định tầm cao và tầm xa

Bằng cách làm tương tự như cách phân tích chuyển động ném ngang. Khi bỏ qua sức cản của không khí, các thành phần chuyển động là độc lập với nhau.

+ Tầm cao ${\text{H = d}}_{\text{y max}}=\frac{{\mathrm{v}}_0^2.{\sin }^2\mathrm{\alpha }}{\text{2.g}}$

+ Tầm xa ${\text{L = d}}_{\text{x max}}\text{=}\frac{{\text{v}}_{\text{0}}^{\text{2}}\text{.sin2α}}{\text{g}}$