Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 12: Chuyển động ném

BÀI 12 CHUYỂN ĐỘNG NÉM

I. Chuyển động ném ngang

1. Khái niệm chuyển động ném ngang
2. Thí nghiệm 

Câu 1: Dựa vào hình 12.1 cho biết: hai viên bi có chạm đất cùng lúc không?

Trả lời:

Hai viên bi sẽ không chạm đất cùng lúc

Câu 2: Hãy nhận xét về sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của hai viên bi sau những khoảng thời gian bằng nhau.

Trả lời:

Nhận xét về sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của hai viên bi sau những khoảng thời gian bằng nhau: So với phương thẳng đứng càng lúc vị trí của viên bi sẽ càng xa hơn. Càng gần xuống mặt đất thì vị trí càng xa hơn và xa nhất là lúc tiếp đất.

3. Phân tích kết quả thí nghiệm

Câu 1: Quan sát ảnh hoạt nghiệm ở hình 12.2 để chứng tỏ chuyển động thành phần theo phương nằm ngang là chuyển động thẳng đều với vận tốc 

Trả lời:

Theo phương ngang, hình chiếu vị trí của viên bi A di chuyển được những quãng đường như nhau sau những khoảng thời gian bằng nhau. Do đó trên phương này, viên bi A chuyển động thẳng đều với vận tốc

Phần thảo luận:

Câu 1: Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra kết luận 1 và 2

Trả lời:

Kết luận 1: 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 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.

- Phương án thí nghiệm:

+ Dùng một cục tẩy chì và một nắp chai, đặt trên mép một mặt bàn nhẵn nằm ngang đặt cạnh một hố cát (mục đích để vật khi tiếp xúc với cát không bị nảy lên, đo tầm xa được chính xác hơn).

+ Lần lượt dùng tay búng vào cục tẩy và nắp chai các lực khác nhau sao cho lực búng vào cục tẩy mạnh hơn (cung cấp vận tốc đầu khác nhau).

+ Đo tầm xa của cục tẩy và nắp chai thì thấy cục tẩy có tầm xa lớn hơn.

=>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 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.

Kết luận 2: 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:

+ Dùng 2 cục tẩy giống nhau, hai chiếc bàn phẳng nhẵn có độ cao khác nhau (hai chiếc bàn đặt trên cùng một mặt phẳng nằm ngang), và một chiếc bút bi có nẫy bấm như hình dưới. Làm thí nghiệm cạnh một hố cát giống như thí nghiệm trên.

+ Đặt các cục tẩy trên các mặt bàn (đặt sát mép bàn).

+ Đặt bút bi sát với các cục tẩy và bấm nẫy để bút bi tác dụng lực vào cục tẩy làm cục tẩy chuyển động ngang.

+ Kết quả cục tẩy trên chiếc bàn có độ cao 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.

Câu 2: Dùng thước kẻ giữ ba viên bi ( sắt, thủy tinh, gỗ ) có cùng kích thước, trên một tấm thủy tinh đặt nghiêng trên mặt bàn rồi nâng thước lên . Hãy dự đoán tầm xa của ba viên bi và làm thí nghiệm kiểm tra 

Trả lời:

- Ba viên bi này có cùng độ cao H và có cùng vận tốc ban đầu nên tầm xa của ba viên bi này như nhau.

- Học sinh tự làm thí nghiệm kiểm tra.

Câu 3: Nếu đồng thời ném hai quả bóng giống nhau với những vận tốc như nhau theo phương năm ngang từ hai độ cao h₁, h₂ khác nhau (h₁<h₂) thì:

1. Quả bóng ném ở độ cao nào chạm đất trước?
2. Quả bóng ném ở độ cao nào có tầm xa lớn hơn?

Trả lời:

1. Quả bóng ném ở độ cao h1 sẽ chạm đất trước
2. Quả bóng ném ở độ cao h2 sẽ có tầm xa hơn

Câu 4: Một máy bay chở hàng đang bay ngang ở độ cao 490m với vận tốc 100m/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.

1. Sau bao lâu thì gói hàng chạm đất
2. Tầm xa của gói hàng là bao nhiêu
3. Xác định vận tốc của gói hàng khi chạm đất

Trả lời:

1. Gói hàng chạm đất sau thời gian:

Dựa vào công thức: H=  => t = = 10s

1. Tầm xa của gói hàng:

L= d_xmax= v.t = 100 x 10 = 1000m

1. c) Khi chạm đất: v = 

Thành phần chuyển động theo phương ngang: v_x = v₀ = 100m/s

Thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng: v_y = gt = 

Vận tốc của gói hàng khi chạm đất là:

v = = ≈ 140m/s

II. Chuyển động ném xuyên

Câu 1: Tìm thêm ví dụ về chuyển động ném xuyên trong đời sống.

Trả lời:

Chuyển động của quả cầu mây khi hai người chơi đá cầu, chuyển động của quả bóng chuyền khi chơi trên sân

1. Phân tích chuyển động ném xiên

2. Công thức xác định tầm cao và tầm xa của chuyển động ném xa. 

Người ta bắn một viên bi với vận tốc ban đầu 4 m/s  hướng lên với phương xiên 45 độ 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 taị các thờ điểm: bắt đầu bắn, sau 0.1s và 0.2s.

2.

1. Viên bi đạt tầm cao H lúc nào?
2. Tính tầm cao H
3. Gia tốc của viên bi ở tầm cao H có giá trị bằng bao nhiêu

3.

1. Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí nào?
2. Viên bi có vận tốc cực tiểu ở thời điểm nào?

4.

1. Khi nào viên bi chạm sàn?
2. Xác định vận tốc của viên bi khi chạm sàn
3. Xác định tầm xa L của viên bi.

Trả lời:

1.

Vận tốc của viên bi tại thời điểm bắt đầu bắn:

v_0y=v₀.sin45 = 5.657 m/s

v_0x=v₀.cos45 = 5.657 m/s

Vận tốc của viên bi sau 0.1s bằng vận tốc sau 0.2s == 7.97 m/s

Khi đạt tầm cao H thì vận tốc của người nhảy theo phương  đứng bằng 0.

Tầm cao H = = 1.63 m

Thời gian từ khi bắt đầu nhảy đến khi đạt tầm cao H là:

v_y=v_0y - g.t => t= 5.657: 9.8 =0.577s

4. a) Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí tầm cao H = 0,408 m
5. b) Viên vi có vận tốc cực tiểu vào thời điểm vật bắt đầu chạm sàn vì khi đó vật bay ngược chiều dương đã chọn và vận tốc có giá trị âm:

t’ = 2t = 2. 0,289 = 0,578 s

5. a) Khi viên bi chạm sàn thì thời gian chuyển động  là: t' = 2t = = 2.0,289 = 0,578s
6. b) Khi chạm sàn: v=(1)

Thành phần chuyển động theo phương ngang: v_x=v_0x=2m/s (2)

Thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng: vy=2.  (3)

Thay (2) và (3) vào (1) ta được: 

v=≈ 4m/s

2. c) Tầm xa: d_xmax=v_0c.t′= 2.0,578= 1,635

Em có thể 

Câu 1: Sử dụng được các công thức của chuyển động ném ngang để giải thích cách thả hàng cứu trợ bằng máy bay.

Trả lời:

• Khi máy bay đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc v0, người ta thả một thùng hàng xuống thì lúc đó thùng hàng sẽ chuyển động theo quán tính với vận tốc đúng bằng vận tốc máy bay đang chuyển động. Khi đó thùng hàng coi như một chuyển động ném ngang. Ngoài ra thùng hàng còn chịu ảnh hưởng của gió.
• Do đó, để những thùng hàng này có thể rơi đúng vị trí, người ta cần tính toán được vận tốc thả của thùng hàng khi bắt đầu thả (có thể là vận tốc tổng hợp của vận tốc máy bay khi đó và vận tốc gió), độ cao so với mặt đất để xác định được tầm xa của chúng theo công thức: L=

Câu 2: Vận dụng được kiến thức về chuyển động ném xiên để giải thích một số tình huống đơn giản trong cuộc sống. Ví dụ thành tích nhảy xa của vận động viên phụ thuộc vào góc nhảy, việc điều chỉnh góc bắn để có tầm đạn bay xa nhất của các pháo thủ.

Trả lời:

Thành tích của vận động viên cũng chính là tầm xa của vận động viên.

• Công thức tính tầm xa: L=v20.sin2αg => Tầm xa sẽ phụ thuốc vào góc
• Tầm xa lớn nhất khi sin2α lớn nhất ⇔  α=45∘

Hoạt động trải nghiệm

Câu 1: Tìm hiểu bằng lí thuyết

Vận dụng những kiến thức đã học về chuyển động ném để dự đoán về:

Để ném ngang một vật đạt tầm bay xa lớn nhất thì phải chọn độ cao như thế nào?

Để ném xiên một vật đạt tầm xa lớn nhất thì phải chọn góc ném như thế nào?

Câu 2:  Lập phương án làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.

Câu 3: Thực hiện thí nghiệm, rút ra kết luận.

Câu 4: Viết báo cáo về kết quả tìm được.

Câu 5: Trình bày báo cáo trước lớp.

Trả lời:

Câu 1: 

Để ném ngang một vật đạt tầm bay xa lớn nhất thì phải chọn vị trí ném vật ở độ cao lớn nhất.

Để ném xiên một vật đạt tầm xa lớn nhất thì phải chọn góc ném ở vị trí 45∘

Câu 2: Xem lại các ví dụ có trong bài học

Câu hỏi 3,4,5: Hs tự thực hiện