Giáo án điện tử vật lí 10 chân trời bài 5: Chuyển động tổng hợp

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC

Bạn C đứng yên trên sân ga vẫy tay tiễn bạn A và bạn B trên tàu hỏa. Khi tàu chạy, bạn C thấy bạn B đang chuyển động ra xa trong khi bạn A lại thấy bạn B đứng yên trên tàu. (Hình 5.1). Tại sao?

BÀI 5:

 CHUYỂN ĐỘNG TỔNG HỢP

NỘI DUNG BÀI HỌC

Độ dịch chuyển tổng hợp – vận tốc tổng hợp

Vận dụng công thức tính tốc độ, vận tốc

1. Tính tương đối của chuyển động
2. Định nghĩa về tính tương đối của chuyển động

Mô tả chuyển động của:

1. Bé trai ở hình a đối với mẹ trên thanh cuộn và đối với bố cùng em gái đứng trên mặt đất.
2. Thuyền giấy hình b đối với nước và đối với người quan sát đứng yên trên mặt đất.

Câu trả lời:

1. a) Bé trai đứng yên so với mẹ và chuyển động xa dần so với bố cùng em gái.
2. b) Thuyền giấy đứng yên đối với nước và chuyển động xa dần đối với người quan sát.

• Một vật có thể xem như là đứng yên trong hệ quy chiếu này, nhưng lại chuyển động trong hệ quy chiếu khác. Đó chính là tính tương đối của chuyển động.

1. Một số khái niệm cơ bản về hệ quy chiếu.

• Sân ga trong hình 5.1 hay ngưaời quan sát đứng trên mặt đất trong hình 5.2 được gọi là hệ quy chiếu đứng yên.
• Tàu hỏa chuyển động so với sân ga ở hình 5.1 và bậc thang cuốn đang hoạt động so với mặt đất và dòng nước đang trôi so với người đứng yên ở hình 5.2 được gọi là hệ quy chiếu chuyển động.
• Em hãy cho biết hệ quy chiếu đứng yên là gì, hệ quy chiếu chuyển động là gì?
• Hệ quy chiếu đứng yên là hệ quy chiếu gắn với vật làm gốc được quy ước là đứng yên.
• Hệ quy chiếu chuyển động là hệ quy chiếu gắn với vật làm gốc chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên.
• Người quan sát (bạn C đứng yên trên sân ga, 2 bố con đứng yên trên mặt đất) sẽ gắn với hệ quy chiếu đứng yên.
• Người quan sát là bé trai thì sẽ vừa gắn với hệ quy chiếu đứng yên (đối với người mẹ), vừa gắn với hệ quy chiếu chuyển động (đối với bố và em gái).

1. c) Độ dịch chuyển tổng hợp – vận tốc tổng hợp

Bạn B đi từ cuối lên đầu của một toa tàu đang chuyển động. Để xem xét độ dịch chuyển của bạn B ta quy ước:

• Vật số 1 (người) là vật chuyển động đang xét
• Vật số 2 (toa tàu) là vật chuyển động được chọn làm gốc của hệ quy chiếu chuyển động.
• Vật số 3 (đường ray) là vật đứng yên được chọn làm gốc của hệ quy chiếu đứng yên.
• Khi vật số 1 có độ dịch chuyển trong hệ quy chiếu chuyển động. Đồng thời, hệ quy chiếu chuyển động cũng có độ dịch chuyển   so với hệ quy chiếu đứng yên. Dựa vào hình 5.3 phương pháp tọa độ của toán học, ta suy ra:
• Độ dịch chuyển tổng hợp là:

 +   (5.1)

• Vận tốc tổng hợp là:

 +   (5.2)

Các đại lượng trong công thức 5.2:

• : vận tốc tuyệt đối – là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên.
• : vận tốc tương đối – là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động.
• : vận tốc kéo theo – là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên. 
• Em hãy đưa ra dự đoán để so sánh  thời gian chuyển động của thuyền khi chạy xuôi dòng và khi chạy ngược dòng giữa hai vị trí cố định trên bờ sông (Hình 5.4)
• Câu trả lời:
• Vận tốc tổng hợp của thuyền ( ) sẽ bằng vận tốc thực của thuyền ( ) + vận tốc kéo theo mà dòng nước đẩy thuyền ( ).
• a) Khi chạy xuôi dòng: Vì vận tốc của thuyền và dòng nước là cùng chiều nên độ lớn vận tốc tổng hợp của thuyền sẽ là:
• = .
• b) Khi chạy ngược dòng: Vì vận tốc của thuyền và dòng nước là ngược chiều nên độ lớn vận tốc tổng hợp của thuyền sẽ là:
• = .
• => Vận tốc của thuyền khi chạy xuôi dòng sẽ lớn hơn khi chạy ngược dòng nên cần ít thời gian hơn.
• Trên đường đi học, một bạn phát hiện để quên tài liệu học tập ở nhà. Vì vậy, bạn đó đã gọi điện thoại nhờ anh trai của mình đem đến giúp. Giả sử hai xe cùng chuyển động thẳng đều. Áp dụng công thức vận tốc tổng hợp, hãy giải thích trong trường hợp nào dưới đây bạn đó sẽ nhận được tài liệu nhanh hơn.
• Anh trai chạy đuổi theo bạn đó với vận tốc  trong khi bạn đó tiếp tục chạy cùng chiều với vận tốc   (  )
• Anh trai chạy đến đó với vận tốc  Trong khi bạn đó chạy ngược lại với vận tốc 

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của người anh trai. Gọi   ,   lần lượt là vận tốc của người anh trai và của bạn học sinh đối với mặt đường (hệ quy chiếu đứng yên).  là vận tốc của người anh trai đối với bạn học sinh ( hệ quy chiếu chuyển động).

Khi đó:  +

1. a) Khi người anh trai đuổi theo bạn học sinh và bạn học sinh tiếp tục chạy cùng chiều: =

• ( vì