Giáo án vật lí 10 cánh diều bài: Bài tập chủ đề 1

t(s)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

d(m)

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

HĐ CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

Nhiệm vụ 1: Phân tích thí nghiệm khảo sát gia tốc theo lực

- GV đưa ra câu hỏi: Lực có ảnh hưởng gì đến vận tốc của chuyển động?

(Lực có thể thay đổi độ nhanh chậm hoặc hướng của chuyển động).

- GV giới thiệu bộ thí nghiệm khảo sát gia tốc theo lực tác dụng và bảng số liệu 1.1 SGK.

+ Nhấn mạnh: sử dụng xe có khối lượng không đổi, thay đổi giá trị của lực và xác định giá trị a của gia tốc xe.

+ HS trả lời câu hỏi 1: Từ số liệu bảng 1.1, hãy chỉ ra mối liên hệ giữa gia tốc của xe với lực tác dụng lên nó?

(Tỉ lệ thuận).

BÀI TẬP CHỦ ĐỀ 1

Bài 1. Trái Đất quay quanh Mặt Trời ở khoảng cách 150 000 000 km.

1. a) Phải mất bao lâu để ánh sáng từ Mặt Trời đến Trái Đất? Biết tốc độ ánh sáng trong không gian là 3,0.10⁸m/s.
2. b) Tính tốc độ quay quanh Mặt Trời của Trái Đất. Giải thích tại sao đây là tốc độ trung bình, không phải là vận tốc của Trái Đất.

Hướng dẫn:

1. a) Đổi 150 000 000 km = 150 000 000 000 m

Thời gian để ánh sáng từ Mặt Trời đến Trái Đất:

1. b) Trái Đất quay quanh Mặt Trời với chu kì là 365 ngày (năm thường, không xét năm nhuận).

T = 365 ngày = 365.24.60.60 = 31 536 000 (giây)

Độ dài đường trong quỹ đạo

Tốc độ quay quanh Mặt Trời của Trái Đất:

Bài 2. Một người đi bằng thuyền với tốc độ 2,0 m/s về phía đông. Sau khi đi được 2,2 km, người này lên ô tô về phía bắc trong 15 phút với tốc độ 60 km/h. Bỏ qua thời gian chuyển từ thuyền lên ô tô. Tìm:

1. a) Tổng quãng đường đã đi.
2. b) Độ lớn của độ dịch chuyển tổng hợp.
3. c) Tổng thời gian đi.
4. d) Tốc độ trung bình tính bằng m/s.
5. e) Độ lớn của vận tốc trung bình.

Hướng dẫn:

1. a) Đổi đơn vị:

15 phút  giây

2,2 km .

Quãng đường người này đi được khi đi về phía Bắc là:

Tổng quãng đường đã đi là

1. b) Từ hình vẽ xác định độ dịch chuyển là độ dài cạnh huyền của tam giác vuông
2. c) Thời gian người này đi được quãng đường là:

Tổng thời gian di chuyển trên hai quãng đường ,  là:

1. d) Tốc độ trung bình trên cả quãng đường đi là:
2. e) Độ lớn của vận tốc trung bình:

Bài 3. Hai người đi xe đạp theo một con đường thẳng. Tại thời điểm t = 0, người A đang đi với tốc độ không đổi là 3,0 m/s qua chỗ người B đang ngồi trên xe đạp đứng yên. Cũng tại thời điểm đó, người B bắt đầu đuổi theo người A. Tốc độ của người B tăng từ thời điểm t = 0,0 s đến t = 5,0 s, khi đi được 10 m. Sau đó người B tiếp tục đi với tốc độ không đổi là 4 m/s.

1. a) Vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của người A, từ t = 0,0 s đến t = 12,0 s.
2. b) Khi nào người B đuổi kịp người A.
3. c) Người B đi được bao nhiêu mét trong khoảng thời gian đi với tốc độ không đổi (đến khi gặp nhau)?

Hướng dẫn

3. a) Vì độ dịch chuyển người A đi được tính theo công thức d = 3.t, ta có bảng sau:

 Từ đây ta vẽ được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của người A, từ t = 0 s đến t = 12 s.

1. b) Người B đi từ t₁= 0 s đến t₂= 5 s và đi được quãng đường s₂ = 10m.

Vậy, trong thời gian từ t₁ = 0 s đến t₂ = 5 s thì người A đi được quãng đường là

s₁ = v₁.5 = 3.5 = 15 m.

Tính từ thời điểm t = 5 s người B đi với vận tốc không đổi v₂ = 4 m/s, người A vẫn đi với vận tốc 3 m/s.

Ta biểu diễn vị trí của hai người A và B qua sơ đồ như sau:

Giả sử người B đuổi kịp người A vào lúc t(s) tại vị trí C như sơ đồ.

Ta có: s_B – s_A = 5 ⇒ 4.t – 3.t = 5 ⇒ t = 5(s)

Vậy, kể từ lúc xuất phát tới khi người B đuổi kịp người A mất thời gian là:

t_B = 5 + 5 = 10s

1. c) Quãng đường người B đi được trong khoảng thời gian 5(s) (thời gian gặp người A) với tốc độ không đổi 4m/s là:

s_B = v₂.5 = 4.5 = 20 m.

Bài 4. Trước khi đi vào đường cao tốc, người ta làm một đoạn đường nhập làn để ô tô có thể tăng tốc. Giả sử rằng một ô tô bắt đầu vào một đoạn đường nhập làn với tốc độ 36 km/h, tăng tốc với gia tốc 4,0 m/s², đạt tốc độ 72 km/h khi hết đường nhập làn để bắt đầu vào đường cao tốc. Tính độ dài tối thiểu của đường nhập làn.

Hướng dẫn

Vận tốc ban đầu: v₀ = 36 km/h = 10 m/s

Vận tốc sau khi nhập làn: v = 72 km/h = 20 m/s

Độ dài tối thiểu của đường nhập làn:

Bài 5. Hai xe ô tô A và B chuyển động thẳng cùng chiều. Xe A đang đi với tốc độ không đổi 72 km/h thì vượt xe B tại thời điểm t = 0. Để đuổi kịp xe A, xe B đang đi với tốc độ 45 km/h ngay lập tức tăng tốc đều trong 10 s để đạt tốc độ không đổi 90 km/h. Tính:

1. a) Quãng đường xe A đi được trong 10 s đầu tiên, kể từ lúc t = 0.
2. b) Gia tốc và quãng đường đi được của xe B trong 10 s đầu tiên.
3. c) Thời gian cần thiết để xe B đuổi kịp xe A.
4. d) Quãng đường mỗi ô tô đi được, kể từ lúc t = 0 đến khi hai xe gặp nhau.

Hướng dẫn

Đổi đơn vị: 72 km/h = 20 m/s; 45 km/h = 12,5 m/s; 90 km/h = 25 m/s

1. a) Quãng đường xe A đi được trong 10 s đầu tiên, kể từ lúc t = 0:

s_A = v_A.t = 20.10 = 200 m.

1. b) Vận tốc ban đầu của xe B là v_1B= 12,5 m/s

Vận tốc sau khi xe B tăng tốc là v_2B = 25 m/s

Gia tốc xe B trong 10 s đầu tiên:

Quãng đường xe B đi được trong 10 s đầu tiên:

1. c) Gọi thời gian cần thiết để xe đuổi kịp xe là t
   Tính từ thời điểm , lúc xe  vượt xe  :
   Quãng đường xe A di chuyển cho đến khi 2 xe gặp nhau là:

Quãng đường xe B di chuyển cho đến khi 2 xe gặp nhau là:

Do 2 xe di chuyển cùng chiều, không đổi hướng nên tính từ thời điểm t = 0 đến khi gặp nhau thì quãng đường di chuyển của 2 xe bằng nhau:

Vậy thời gian cần thiết là 12 giây (tính từ lúc xe  vượt xe  ) để xe  đuổ kịp xe A.
d) Quãng đường xe  và xe  đi được khi đó:

Bài 6. Hình 1 biểu diễn đồ thị vận tốc – thời gian của một quả bóng thả rơi chạm đất rồi nảy lên theo phương thẳng đứng. Quả bóng được thả tại A và chạm đất tại B. Quả bóng rời khỏi mặt đất tại D và đạt độ cao cực đại tại E. Có thể bỏ qua tác dụng của lực cản không khí.

1. a) Tại sao độ dốc của đoạn thẳng AB lại giống độ dốc của đoạn thẳng DE?
2. b) Diện tích tam giác ABC biểu thị đại lượng nào?
3. c) Tại sao diện tích tam giác ABC lớn hơn diện tích tam giác CDE.

Hướng dẫn

1. a) Vì đều tăng tốc do trọng lượng của quả bóng
2. b) Độ cao ban đầu của bóng so với mặt đất
3. c) Bóng không nảy cao bẳng độ cao ban đầu vì mất một phần động năng.

Bài 7. Một quả bóng được thả rơi từ độ cao 1,20 m. Sau khi chạm đất, quả bóng bật lên ở độ cao 0,80 m. Thời gian tiếp xúc giữa bóng và mặt đất là 0,16 s. Lấy g = 9,81 m/s². Bỏ qua sức cản của không khí. Tìm:

1. a) Tốc độ của quả bóng ngay trước khi chạm đất.
2. b) Tốc độ của quả bóng ngay khi bắt đầu bật lên.
3. c) Độ lớn và phương gia tốc của quả bóng khi nó tiếp xúc với mặt đất.

Hướng dẫn

Công thức quãng đường của vật rơi tự do không vận tốc đầu:
Chọn trục tọa độ  có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống.
a) Thời gian bóng rơi từ độ cao  đến khi vừa chạm đất là:
Tốc độ của bóng ngay trước khi chạm đất là:

1. b) Tốc độ của quả bóng ngay khi bắt đầu bật lên.
2. c) Độ lớn của gia tốc là , phương của gia tốc là phương thẳng đứng và có chiều ngược với chiều chuyển động (hướng lên trên).

Ngày soạn: .../.../...

Ngày dạy: .../.../...

CHỦ ĐỀ 2. LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

BÀI 1. LỰC VÀ GIA TỐC

1. MỤC TIÊU:
2. Kiến thức: Học xong bài này, HS đạt các yêu cầu sau:

• Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước để rút ra được  từ đó rút ra được biểu thức  hoặc .
• Vận dụng được mối liên hệ đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ bản của hệ SI.

2. Năng lực

 - Năng lực chung:

• Năng lực tự chủ và tự học trong tìm tòi khám phá
• Năng lực giao tiếp và hợp tác trong trình bày, thảo luận và làm việc nhóm
• Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong thực hành, vận dụng.

Năng lực môn vật lí:

• Năng lực nhận thức vật lí: Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí. Trình bày, giải thích được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt…
• Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: Tìm hiểu được một số hiện tượng, quá trình vật lí đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận…

3. Phẩm chất

• Có ý thức học tập, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo, có ý thức làm việc nhóm, tôn trọng ý kiến các thành viên khi hợp tác.
• Chăm chỉ tích cực xây dựng bài, có trách nhiệm, chủ động chiếm lĩnh kiến thức theo sự hướng dẫn của GV.

1. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
2. Đối với GV:

- SGK, SGV, Giáo án.

- Tranh vẽ, hình ảnh minh họa có liên quan đến bài học.

- Máy tính, máy chiếu (nếu có).

2. Đối với HS:

- Sách giáo khoa

- Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học và dụng cụ học tập (nếu cần) theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)
2. a) Mục tiêu:

- HS được gợi mở giữa mối liên hệ của lực và gia tốc.

1. b) Nội dung: HS đọc tình huống mở đầu, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
2. c) Sản phẩm: HS trả lời được câu hỏi mở đầu.
3. d) Tổ chức thực hiện:

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS đọc tình huống mở đầu:

Trong hình 1.1 là một chiếc siêu xe. Nhà sản xuất công bố nó có thể tăng tốc từ 0 km/h đến 100km/h trong khoảng thời gian dưới 2 giây, tăng tốc từ 0 km/h đến 300km/h trong khoảng thời gian dưới 12 giây. Tốc độ tối đa khoảng 350km/h. Một trong những thông số mà các nhà sản xuất ô tô thường cạnh tranh là giảm thời gian tăng tốc. Mối liên hệ giữa lực và gia tốc là cơ sở để các nhà sản xuất cải tiến ô tô nhằm giảm thời gian tăng tốc. Vậy làm thế nào để rút ngắn thời gian tăng tốc của ô tô?

https://www.youtube.com/watch?v=FpLNFPzttX8 (Video xe tăng tốc từ giây 0:25 đến 0:42).

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: HS quan sát và chú ý lắng nghe, suy nghĩ, trao đổi, đưa ra ý kiến.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận: GV gọi một số HS trả lời, HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV đánh giá kết quả của HS, trên cơ sở đó dẫn dắt HS vào bài học mới: "Ta có thể vận dụng các định luận vật lí để tìm hiểu câu hỏi đã đặt ra hay không? Bài học hôm nay chúng ta cùng đi tìm hiểu."

1. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1: Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng

1. a) Mục tiêu:

- Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước để rút ra được   từ đó rút ra được biểu thức  hoặc .

- Vận dụng mối liên hệ  để giải quyết các bài toán tính toán.

1. b) Nội dung:

 HS đọc SGK, nghe giảng, thực hiện các nhiệm vụ được giao, suy nghĩ trả lời các câu hỏi, đọc hiểu Ví dụ và làm Tìm hiểu thêm.

1. c) Sản phẩm: HS hình thành được kiến thức bài học, vận dụng liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng để tính toán.
2. d) Tổ chức thực hiện:

Nhiệm vụ 2: Phân tích thí nghiệm khảo sát gia tốc theo khối lượng

- GV đặt vấn đề gia tốc thay đổi với các vật có khối lượng khác nhau: vật nào có khối lượng lớn hơn thì khó tăng tốc hơn và cũng mất nhiều thời gian hơn để dừng lại.

- HS lấy ví dụ để chứng minh điều đó.

(Ví dụ: đẩy xe hàng nhiều đồ với xe hàng trống).

- HS trả lời câu hỏi 2: Để khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng, ta cần thực hiện thí nghiệm như thế nào?

(Thực hiện thí nghiệm tương tự như ở trên cho các xe khối lượng khác nhau, đo gia tốc a, khi lực không thay đổi).

- GV cho HS tìm hiểu thí nghiệm trong SGK.

+ Từ bảng 1.2, hãy cho biết mối liên hệ giữa khối lượng và gia tốc khi lực không đổi? (Tỉ lệ nghịch).

Nhiệm vụ 3: Rút ra liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng

- GV cho HS thảo luận nhóm đôi, đưa ra mối liên hệ giữa gia tốc và khối lượng, giữa gia tốc và lực:

Từ liên hệ a và F, a và m, rút ra liên hệ giữa ba đại lượng?

().

- GV cho HS đọc hiểu Ví dụ, hướng dẫn HS cách tính, lưu ý về dấu "-" của bài toán.

- HS thực hiện phần Tìm hiểu thêm, theo nhóm 2.

- GV cho HS trả lời câu hỏi mở đầu: Làm thế nào để rút ngắn thời gian tăng tốc của ô tô?

(Lực của động cơ tăng hoặc khối lượng của xe giảm.

Ngoài ra còn có thể phụ thuộc các yếu tố khác như: điều kiện mặt đường, thời tiết, lốp xe,..)

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi.

- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

I. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng

Mối liên hệ:

- Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc của vật.

- Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của mỗi vật.

Ví dụ (SGK -tr45)

Tìm hiểu thêm:

Đổi 97 km/h =  m/s

Giá trị a của gia tốc mà xe tăng tốc từ 0 km/h đến 97 km/h trong 1,98 giây là:  (m/s²)

Lực để tạo ra gia tốc trên là:

F = ma = 2.10³.13,6 = 27,2.10³ (N).