Lý thuyết Vật lý 10 bài 12 KNTT

Chuyển động ném

Lý thuyết Vật lý lớp 10 bài 12: Chuyển động ném được VnDoc sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách Kết nối tri thức. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

Bài: Chuyển động ném

A. Lý thuyết Vật lý 10 bài 12
- 1. Chuyển động ném ngang
- 2. Chuyển động ném xiên
B. Bài tập minh họa
C. Trắc nghiệm Vật lý 10 bài 12

A. Lý thuyết Vật lý 10 bài 12

1. Chuyển động ném ngang

a. 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.

b. Thí nghiệm

Hình 12.1. Thí nghiệm về chuyển động nằm ngang

Bi B được thanh thép đàn hồi ép vào vật đỡ. Khi dùng búa đập nhẹ vào thanh thép, thanh thép không ép vào bi B nữa làm bi B rơi tự do, đồng thời đẩy bi A theo phương nằm ngang khỏi giá đỡ với vận tốc v_o. Cả hai viên bi đều chạm đất cùng một lúc.

Hình 12.2. Ảnh chụp hoạt nghiệm chuyển động của hai viên bi A và B

Phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm trên giúp so sánh chuyển động rơi tự do của bi B (sự thay đổi vị trí của bi B theo phương thẳng đứng) với vận tốc ban đầu v_0y với sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của viên bi A bị ném ngang với vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang v_0x= v₀.

c. Phân tích kết quả thí nghiệm

- Phân tích chuyển động của vật bị ném ngang thành hai chuyển động thành phần: chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng và chuyển động thành phần theo phương nằm ngang. Hai chuyển động thành phần này độc lập với nhau.

- 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 từ trên xuống và gọi H là độ cao của vật khi bị ném ngang thì: $H=\dfrac{1}{2}.g.t^2\Rightarrow t=\sqrt{\dfrac{2H}{g}}$ $H=\dfrac{1}{2}.g.t^2\Rightarrow t=\sqrt{\dfrac{2H}{g}}$

+ Công thức trên cho thấy:

Thời gian rơi của vật bị ném ngang chỉ phụ thuộc độ cao H của vật khi bị ném, không phụ thuộc vận tốc ném.
Nếu từ cùng một độ cao, đồng thời ném ngang các vật khác nhau với các vận tốc khác nhau thì chúng đều rơi xuống đất cùng một lúc.

- Thành phần chuyển động theo phương nằm ngang

+ Nếu chọn chiều dương là chiều ném viên bi thì độ dịch chuyển trong chuyển động thành phần nằm ngang là: $d_x=v_x.t=v_0.t$

+ 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: $L=d_{xmax}=v_0.t_{max}$ $L=d_{xmax}=v_0.t_{max}$, với $t_{max}$ $t_{max}$ là thời gian rơi của vật,

+ Do đó: $L=\text{v}_0\sqrt{\dfrac{2.H}{g}}$ $L=\text{v}_0\sqrt{\dfrac{2.H}{g}}$

+ Công thức trên 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 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.

2. Chuyển động ném xiên

- Khi đá một quả bóng lên cao theo phương xiên góc với phương nằm ngang, người ta thấy quả bóng bay lên rồi rơi xuống theo một quỹ đạo có dạng hình parabol. Chuyển động của quả bóng trong trường hợp này gọi là chuyển động của vật bị ném xiên, gọi tắt là chuyển động ném xiên.

a. Phân tích chuyển động ném xiên

- 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.

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

- Tầm cao: $H=d_{ymax}=\dfrac{v_0^2sin^2\alpha}{2.g}$ $H=d_{ymax}=\dfrac{v_0^2sin^2\alpha}{2.g}$

- Tầm xa: $L=d_{xmax}=\dfrac{v_0^2.sin2\alpha}{g}$ $L=d_{xmax}=\dfrac{v_0^2.sin2\alpha}{g}$

B. Bài tập minh họa

Bài 1: Một người nhảy xa với vận tốc ban đầu 7,5 m/s theo phương xiên 30° với phương nằm ngang. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 9,8 m/s². Tính:

a) Vận tốc ban đầu của người nhảy theo phương thẳng đứng và theo phương nằm ngang.

b) Tầm cao H.

c) Thời gian từ khi bắt đầu nhảy tới khi đạt tầm cao.

d) Thời gian từ lúc bắt đầu nhảy lên tới lúc rơi xuống hố nhảy.

e) Tầm xa L.

Hướng dẫn giải

Chọn hệ tọa độ Oxy với O là vị trí trên mặt đất mà người đó đặt chân vào để nhảy lên, chiều dương là chiều từ dưới lên (Oy) và chiều từ trái sang phải (Ox), gốc thời gian là thời điểm nhảy.

a) Vận tốc ban đầu:

V_oy = V₀.sin 30° = 3,75 m/s (từ dưới lên)

V_ox = V₀.cos 30° = 6,50 m/s (trái sang phải)

b) Khi đạt tầm cao H thì vận tốc của người nhảy theo phương thẳng đứng bằng 0:

$\begin{array}{l} v_y^2 - v_{0y}^2 = 2a.H = - 2g.H\\ H = \frac{{v_{0y}^2}}{{2g}} = 0,717m \end{array}$ $\begin{array}{l} v_y^2 - v_{0y}^2 = 2a.H = - 2g.H\\ H = \frac{{v_{0y}^2}}{{2g}} = 0,717m \end{array}$

c) Thời gian từ lúc bắt đầu nhảy tới khi đạt tầm cao: ${v_y} = {v_{oy}} - g.t \to t = \frac{{3,75}}{{9,8}} = 0,383s$ ${v_y} = {v_{oy}} - g.t \to t = \frac{{3,75}}{{9,8}} = 0,383s$

d) Thời gian từ lúc bắt đầu nhảy lên tới lúc rơi xuống hố nhảy:

t' = 2.t = 2.0,383 = 0,766 s

e) Tầm xa:

L = d_xmax= V_ox.t' = 4,98 m

Bài 2: Hãy áp dụng định luật II Niu – Tơn theo mỗi trục tọa độ để tìm các gia tốc a_x, a_y của hai chuyển động thành phần. Kết hợp với điều kiện ban đầu về vận tốc (v_ox, v_oy), hãy xác định tính chất của mỗi chuyển động thành phần.

Hướng dẫn giải

Theo phương ngang lực tổng hợp bằng 0

${\overrightarrow F _{hl}} = 0 \Rightarrow {a_x} = \dfrac{{{F_{hl}}}}{m} = 0$ ${\overrightarrow F _{hl}} = 0 \Rightarrow {a_x} = \dfrac{{{F_{hl}}}}{m} = 0$

$\Rightarrow {m_x}$ $\Rightarrow {m_x}$ chuyển động thằng đều v_ox = v₀

Phương thẳng đứng.

Vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực $\overrightarrow P$ $\overrightarrow P$ nên:

${a_y} = \dfrac{P}{m} = g$ ${a_y} = \dfrac{P}{m} = g$

Vậy m_y rơi tự do với vận tốc đầu V_oy = 0