Trả lời nhanh
Để tính độ dịch chuyển từ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian, em lấy hiệu giá trị d tại hai thời điểm cuối và đầu; độ dốc của đồ thị chính là vận tốc. Khi vật tham gia hai chuyển động, độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp được tìm bằng phép cộng vectơ: nếu hai vectơ vuông góc thì dùng định lí Pythagore.
1. Tóm tắt kiến thức cần nhớ của Bài 2
Bài này có ba ý lớn. Em nắm chắc ba ý này là giải được hầu hết câu hỏi trong SGK.
Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian (d – t)
- Vật chuyển động thẳng đều theo một hướng: đồ thị là đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
- Độ dốc của đồ thị = độ dịch chuyển / thời gian = vận tốc. Độ dốc càng lớn, vật chuyển động càng nhanh.
- Đoạn nằm ngang (độ dốc bằng 0): vật đứng yên.
- Đoạn có độ dốc âm: vật chuyển động ngược chiều đã chọn.
Độ dịch chuyển tổng hợp
Độ dịch chuyển là đại lượng vectơ, nên khi vật đi liên tiếp qua nhiều đoạn thì: d = d1 + d2 + … (cộng vectơ). Quãng đường thì khác: nó là tổng độ dài các đoạn đã đi, luôn lớn hơn hoặc bằng độ lớn độ dịch chuyển.
Vận tốc tổng hợp
Nếu một vật tham gia đồng thời hai chuyển động thì vận tốc tổng hợp bằng tổng vectơ các vận tốc thành phần: v = v1 + v2. Khi hai vận tốc vuông góc: v² = v1² + v2².
2. Đồ thị d – t của một xe chuyển động thẳng đều
Hình dưới là đồ thị của bài Luyện tập 1: đường thẳng đi qua gốc O và các điểm (1 s; 85 m), (2 s; 170 m), (3 s; 255 m), (4 s; 340 m).
Lưu ý: cùng khoảng thời gian 1 s, độ dịch chuyển luôn tăng thêm 85 m, đó là lí do các điểm nằm trên một đường thẳng.
3. Giải bài tập Bài 2 Vật lí 10 Cánh Diều
Mở đầu: Làm thế nào để xác định quãng đường, độ dịch chuyển, vận tốc của vật?
Ta vẽ đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian của vật. Từ đồ thị, đọc độ dịch chuyển tại từng thời điểm, tính độ dốc để biết vận tốc, rồi kết hợp các công thức để tìm đại lượng cần thiết. Nếu vật đổi chiều, phải cộng các đoạn riêng khi tính quãng đường. Chi tiết xem thêm ở mục lời giải từng trang dưới đây. Em có thể xem lời giải theo trang: Giải Vật lí 10 trang 21.
Câu hỏi 1 (trang 22): Đặc điểm của đồ thị d – t khi vật chuyển động thẳng một hướng với tốc độ không đổi
Đồ thị là một đường thẳng xiên lên đi qua gốc tọa độ (nếu chọn mốc thời gian lúc vật ở gốc). Độ dốc của đường thẳng không đổi và bằng vận tốc của vật. Xem thêm: Giải Vật lí 10 trang 22.
Câu hỏi 2 (trang 22): Ghép phát biểu với hình 2.3
Theo lời giải thông dụng của hình 2.3, kết quả ghép là: 1 – d, 2 – b, 3 – a, 4 – c. Em đối chiếu với hình trong sách theo đặc điểm dạng đồ thị:
| Phát biểu | Dạng đồ thị cần tìm | Hình |
|---|---|---|
| 1. Độ dốc không đổi, tốc độ không đổi | Một đường thẳng xiên lên | d |
| 2. Độ dốc lớn hơn, tốc độ lớn hơn | Hai đường thẳng, đường dốc đứng hơn ứng với vật nhanh hơn | b |
| 3. Độ dốc bằng không, vật đứng yên | Đường nằm ngang song song với trục thời gian | a |
| 4. Đổi chiều chuyển động | Đường gấp khúc, đoạn sau đi xuống (độ dốc âm) | c |
Mẹo nhớ: “Dốc lên là tiến, nằm ngang là dừng, dốc xuống là lùi.” Lỗi hay gặp: thấy đồ thị đi xuống liền cho rằng vật đang chậm dần. Thực ra ở đồ thị d – t, đi xuống chỉ có nghĩa là vật chuyển động ngược chiều dương.
Luyện tập 1 (trang 23): Xe đua thử tốc độ
Cách làm: vẽ các điểm (0; 0), (1; 85), (2; 170), (3; 255), (4; 340) lên hệ trục (t, d). Các điểm thẳng hàng, nên xe chuyển động thẳng đều, đồ thị là đường thẳng qua gốc O.
Tính tốc độ: lấy độ dốc = d / t = 340 / 4 = 85 m/s. Em kiểm tra bằng điểm khác: 170 / 2 = 85 m/s, kết quả giống nhau. Xem thêm: Giải Vật lí 10 trang 23.
Câu hỏi 3 (trang 24): Tính độ dịch chuyển và quãng đường từ nhà đến trường bằng bản đồ
Đây là câu hỏi thực hành nên đáp số phụ thuộc vào nhà mỗi bạn. Các bước làm:
- Đánh dấu nhà (A) và trường (B) trên bản đồ, xem tỉ lệ xích.
- Độ dịch chuyển: đo đoạn thẳng AB trên bản đồ (dùng thước hoặc sợi chỉ căng thẳng), nhân với tỉ lệ. Hướng là hướng từ A đến B.
- Quãng đường: đặt sợi chỉ men theo đường đi thực tế qua các ngã rẽ, đo chiều dài sợi chỉ rồi nhân với tỉ lệ.
Ví dụ tự đặt: bản đồ tỉ lệ 1 : 10 000, đo AB = 6 cm, đường đi dài 9 cm. Độ dịch chuyển = 6 × 10 000 = 60 000 cm = 600 m (hướng A đến B). Quãng đường = 9 × 10 000 = 90 000 cm = 900 m. Vì đường đi không thẳng nên quãng đường lớn hơn độ lớn độ dịch chuyển. Xem thêm: Giải Vật lí 10 trang 24 và lời giải câu hỏi 3.
Luyện tập 2 (trang 25): Hòn đá ném từ vách đá xuống biển
Đề cho vận tốc khi chạm mặt biển v = 24 m/s, thành phần thẳng đứng v1 = 17 m/s, thành phần ngang v2.
a) Vẽ hình chữ nhật (hoặc tam giác vuông): v1 hướng xuống, v2 nằm ngang, vectơ v là đường chéo (cạnh huyền) nối gốc chung đến đỉnh đối diện.
b) Vì v1 ⟂ v2 nên v² = v1² + v2², suy ra
v2 = √(24² − 17²) = √(576 − 289) = √287 ≈ 16,9 m/s.
Nếu cần hướng của vận tốc: sin α = v1 / v = 17 / 24 ≈ 0,708, nên α ≈ 45° so với phương ngang. Xem thêm: Giải Vật lí 10 trang 25 và lời giải Luyện tập 2.
Tìm hiểu thêm (trang 26): Trái Đất quay quanh trục
Em cần nhớ ý chính: vật đứng trên mặt đất ở xích đạo vừa đứng yên so với mặt đất, vừa chuyển động tròn cùng Trái Đất so với trục quay. Vận tốc cần tìm luôn phải nói rõ “so với vật làm mốc nào”. Em có thể ước lượng tốc độ của một điểm trên xích đạo: bán kính khoảng 6 400 km, chu kì 24 h = 86 400 s:
v = 2πR / T ≈ 2π × 6,4.106 / 86 400 ≈ 465 m/s.
Đây là cách ước lượng của riêng em để kiểm tra bậc độ lớn; số liệu cụ thể của đề hãy lấy theo SGK. Xem thêm: Giải Vật lí 10 trang 26 và lời giải Tìm hiểu thêm.
Vận dụng (trang 26): Thiết bị bay cá nhân bay từ A đến B khi có gió 27 km/h
Bài toán này áp dụng công thức vmặt đất = vthiết bị/không khí + vgió. Vì đề gốc còn nhiều dữ kiện (hướng gió, tốc độ thiết bị), em hãy xem phương pháp qua ví dụ tự đặt sau: thiết bị bay hướng bắc với tốc độ 40 km/h so với không khí, gió thổi hướng đông 27 km/h.
- Hai vận tốc vuông góc, nên tốc độ so với mặt đất: v = √(40² + 27²) = √2329 ≈ 48,3 km/h.
- Hướng bay lệch về phía đông một góc α với tan α = 27 / 40 = 0,675, suy ra α ≈ 34° so với hướng bắc.
- Muốn bay đúng hướng bắc, phải hướng thiết bị lệch về phía tây một góc β với sin β = 27 / 40 = 0,675, tức β ≈ 42,5°. Khi đó tốc độ so với mặt đất là √(40² − 27²) = √871 ≈ 29,5 km/h.
Em thay số liệu thật của đề vào đúng các bước này. Xem thêm: lời giải Vận dụng.
4. Các dạng bài thường gặp và cách làm
| Dạng bài | Cách làm |
|---|---|
| Tính vận tốc từ đồ thị d – t | Chọn hai điểm trên đoạn thẳng: v = (d2 − d1) / (t2 − t1) |
| Tính độ dịch chuyển | Lấy d cuối trừ d đầu, có chú ý dấu và hướng |
| Tính quãng đường | Cộng độ lớn độ dịch chuyển của từng đoạn (đoạn đi xuống vẫn cộng dương) |
| Hai độ dịch chuyển vuông góc | d = √(d1² + d2²) |
| Hai vận tốc cùng phương | Cùng chiều thì cộng độ lớn, ngược chiều thì trừ độ lớn |
5. Lỗi sai thường gặp
- Nhầm độ dịch chuyển với quãng đường: vật đi một vòng về chỗ cũ có độ dịch chuyển bằng 0 nhưng quãng đường khác 0.
- Dùng cộng đại số cho hai vận tốc không cùng phương. Phải vẽ hình và dùng quy tắc hình bình hành hoặc Pythagore.
- Quên đổi đơn vị: km/h sang m/s (chia 3,6), cm trên bản đồ sang m.
- Đọc độ dốc trên đồ thị mà không chia theo đúng số liệu trên hai trục.
6. Bài luyện tập có đáp án
- Bài 1. Đồ thị d – t của một vật: từ 0 đến 2 s, d tăng từ 0 đến 6 m; từ 2 s đến 4 s, d giữ 6 m; từ 4 s đến 7 s, d giảm từ 6 m về 0. Tính vận tốc mỗi giai đoạn, độ dịch chuyển và quãng đường cả 7 s.
Đáp án: vận tốc 3 m/s; 0; −2 m/s. Độ dịch chuyển = 0 − 0 = 0. Quãng đường = 6 + 0 + 6 = 12 m. - Bài 2. Một người đi 300 m về phía đông rồi 400 m về phía bắc. Tìm độ dịch chuyển và quãng đường.
Đáp án: độ dịch chuyển = √(300² + 400²) = 500 m (hướng đông bắc, lệch bắc so với hướng đông một góc có tan = 4/3, khoảng 53°); quãng đường = 700 m. - Bài 3. Một thuyền chạy với vận tốc 3 m/s so với nước, hướng vuông góc bờ. Nước chảy song song bờ với tốc độ 4 m/s. Tìm vận tốc thuyền so với bờ.
Đáp án: v = √(3² + 4²) = 5 m/s; góc so với bờ có tan = 3/4, khoảng 37°.
7. Tài liệu liên quan
- Lý thuyết Bài 2 Vật lí 10 Cánh Diều
- 20 câu trắc nghiệm Bài 2 có đáp án
- Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc
- Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc – thời gian
- Bài 4: Chuyển động thẳng biến đổi đều
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Giải SGK Vật lí 10 Cánh diều: Mục lục đầy đủ Bài mở đầu và 5 chủ đề.
Câu hỏi thường gặp
Làm sao tính độ dịch chuyển từ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian?
Đọc giá trị d tại thời điểm đầu và thời điểm cuối rồi lấy d cuối trừ d đầu. Dấu của kết quả cho biết chiều: dương cùng chiều đã chọn, âm là ngược chiều.
Độ dốc của đồ thị d – t cho biết đại lượng nào?
Độ dốc bằng độ dịch chuyển chia thời gian, tức là vận tốc. Độ dốc dương là chuyển động theo chiều dương, bằng 0 là đứng yên, âm là chuyển động ngược chiều.
Khi nào độ lớn độ dịch chuyển bằng quãng đường?
Khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều. Nếu vật đi đường cong hoặc quay đầu thì quãng đường lớn hơn độ lớn độ dịch chuyển.
Cách tính vận tốc tổng hợp khi hai vận tốc vuông góc?
Dùng định lí Pythagore: v = √(v1² + v2²). Hướng của vận tốc tổng hợp xác định bằng tan α = v2 / v1, với α là góc so với v1.