Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Khởi động trang 21
Đề bài: Một ô tô đi tới điểm O của một ngã tư đường có 4 hướng: Đông, Tây, Nam, Bắc với tốc độ không đổi 36 km/h. Nếu ô tô đi tiếp thì sau 10 s:
a) Quãng đường đi tiếp của ô tô là bao nhiêu mét? b) Vị trí của ô tô ở điểm nào trên hình vẽ?
Lời giải:
a) Đổi đơn vị tốc độ về m/s:
$$v = 36 \text{ km/h} = \dfrac{36 \times 1000}{3600} = 10 \text{ m/s}$$
Quãng đường ô tô đi được trong 10 s:
$$s = v \cdot t = 10 \times 10 = 100 \text{ m}$$
b) Vị trí của ô tô phụ thuộc vào hướng ô tô đi tiếp. Dựa vào tỉ xích 50 m và vị trí các điểm trên sơ đồ:
- Nếu ô tô đi theo hướng bắc: vị trí ở điểm B (cách O 100 m).
- Nếu đi theo hướng đông: vị trí ở điểm L.
- Nếu đi theo hướng nam: vị trí ở điểm E.
- Nếu đi theo hướng tây: vị trí ở điểm H.
I. Vị trí của vật chuyển động tại các thời điểm
Câu hỏi 1 mục I
Đề bài: Hãy dùng bản đồ Việt Nam và hệ toạ độ địa lí, xác định vị trí của thành phố Hải Phòng so với vị trí của Thủ đô Hà Nội.
Lời giải:
Dùng bản đồ Việt Nam và hệ toạ độ địa lí (trục hoành là đường nối hai hướng tây – đông, trục tung là đường nối hai hướng bắc – nam, gốc đặt tại Hà Nội):
Thành phố Hải Phòng nằm về phía đông – nam của Hà Nội, cách Hà Nội khoảng 100 km (lệch một chút về phía nam so với hướng đông).
Câu hỏi 2 mục I
Đề bài: Xác định vị trí của vật A trên trục Ox vẽ ở Hình 4.3 tại thời điểm 11 h. Biết vật chuyển động thẳng, mỗi giờ đi được 40 km.
Lời giải:
Bước 1: Xác định khoảng thời gian từ mốc đến thời điểm cần tính:
$$\Delta t = 11 – 8 = 3 \text{ h}$$
Bước 2: Tính quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó:
$$\Delta x = v \cdot \Delta t = 40 \times 3 = 120 \text{ km}$$
Bước 3: Vì tại $t_0 = 8$ h vật ở gốc O nên tại thời điểm 11 h vật ở vị trí:
$$x_A = 120 \text{ km}$$
(cách gốc O 120 km theo chiều dương trục Ox).
II. Độ dịch chuyển
Câu hỏi mục II
Đề bài: Hãy xác định các độ lớn độ dịch chuyển mô tả ở Hình 4.5 trong toạ độ địa lí.
Lời giải:
Để xác định độ lớn độ dịch chuyển, ta đo độ dài mỗi vectơ rồi nhân với tỉ xích ($1 \text{ cm} \leftrightarrow 100 \text{ m}$):
- $\vec{d_1}$: vectơ dài 2 cm → độ lớn $d_1 = 2 \times 100 = 200$ m, hướng bắc.
- $\vec{d_2}$: vectơ dài khoảng $2\sqrt{2}$ cm → độ lớn $d_2 \approx 200\sqrt{2} \approx 283$ m, hướng đông – bắc (hợp với hướng đông một góc $45^\circ$).
- $\vec{d_3}$: vectơ dài 3 cm → độ lớn $d_3 = 3 \times 100 = 300$ m, hướng đông.
- $\vec{d_4}$: vectơ dài 1 cm → độ lớn $d_4 = 1 \times 100 = 100$ m, hướng tây.
(Lưu ý: độ dài các vectơ ở trên là giá trị đo được trên hình SGK; khi làm bài em đo trực tiếp trên hình của mình.)
III. Phân biệt độ dịch chuyển và quãng đường đi được
Hoạt động 1 mục III
Đề bài: Hãy so sánh độ lớn của độ dịch chuyển và quãng đường đi được của ba chuyển động ở Hình 4.6.
Lời giải:
Cả ba người đều có cùng điểm đầu (A) và điểm cuối (B), nên:
- Độ dịch chuyển của cả ba người là như nhau, bằng vectơ $\vec{AB}$ (cùng độ dài, cùng hướng từ A đến B).
- Quãng đường đi được khác nhau vì ba người đi theo ba đường khác nhau. Người đi bộ (số 2) đi gần như theo đường thẳng nên có quãng đường ngắn nhất; người đi xe máy (số 1) và người đi ô tô (số 3) phải đi vòng theo đường giao thông nên quãng đường dài hơn.
Hoạt động 2 mục III
Đề bài: Theo em, khi nào độ lớn của độ dịch chuyển và quãng đường đi được của một chuyển động bằng nhau?
Lời giải:
Độ lớn của độ dịch chuyển và quãng đường đi được bằng nhau khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều.
Câu hỏi mục III
Đề bài: Bạn A đi xe đạp từ nhà qua trạm xăng, tới siêu thị mua đồ rồi quay về nhà cất đồ, sau đó đi xe đến trường (Hình 4.7).
- Chọn hệ toạ độ có gốc là vị trí nhà bạn A, trục Ox trùng với đường đi từ nhà bạn A tới trường.a) Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của bạn A khi đi từ trạm xăng tới siêu thị. b) Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của bạn A trong cả chuyến đi trên.
- Vẽ Bảng 4.1 vào vở và ghi kết quả tính được ở câu 1 vào các ô thích hợp.
- Hãy dựa vào bảng kết quả trên để kiểm tra dự đoán của em trong câu hỏi 2 cuối trang 23 là đúng hay sai.
Lời giải:
Chọn gốc toạ độ tại nhà bạn A (vị trí N), trục Ox theo chiều từ nhà đến trường (chiều dương). Khi đó vị trí các điểm là:
- Nhà: $x_N = 0$ m
- Trạm xăng: $x_X = 400$ m
- Siêu thị: $x_S = 800$ m
- Trường: $x_T = 1200$ m
1.a) Từ trạm xăng đến siêu thị:
- Quãng đường: $s_{XS} = x_S – x_X = 800 – 400 = 400$ m.
- Độ dịch chuyển: bạn A đi theo chiều dương nên $d_{XS} = +400$ m (hướng từ nhà đến trường).
1.b) Cả chuyến đi:
Lộ trình của bạn A: Nhà $\to$ Trạm xăng $\to$ Siêu thị $\to$ Nhà $\to$ Trường.
- Quãng đường (cộng tất cả các đoạn đường đi được):
$$s = 400 + 400 + 800 + 1200 = 2800 \text{ m}$$
- Độ dịch chuyển (chỉ tính vị trí đầu và cuối):
$$d = x_T – x_N = 1200 – 0 = +1200 \text{ m}$$
2. Bảng 4.1:
| Chuyển động | Quãng đường đi được $s$ (m) | Độ dịch chuyển $d$ (m) |
|---|---|---|
| Từ trạm xăng đến siêu thị | $s_{XS} = 400$ | $d_{XS} = +400$ |
| Cả chuyến đi | $s = 2800$ | $d = +1200$ |
3. Kiểm tra dự đoán:
- Từ trạm xăng đến siêu thị: $s_{XS} = |d_{XS}| = 400$ m → bằng nhau. Đây là chuyển động thẳng và không đổi chiều.
- Cả chuyến đi: $s = 2800$ m $\neq |d| = 1200$ m → không bằng nhau. Vì trong chuyến đi có đoạn quay về nhà (đổi chiều).
→ Dự đoán “độ lớn độ dịch chuyển bằng quãng đường khi vật chuyển động thẳng, không đổi chiều” là đúng.
IV. Độ dịch chuyển tổng hợp
Câu hỏi 1 mục IV
Đề bài: Một người lái ô tô đi thẳng 6 km theo hướng tây, sau đó rẽ trái đi thẳng theo hướng nam 4 km rồi quay sang hướng đông đi 3 km. Xác định quãng đường đi được và độ dịch chuyển của ô tô.
Lời giải:
Quãng đường đi được (cộng các đoạn):
$$s = 6 + 4 + 3 = 13 \text{ km}$$
Độ dịch chuyển: ta vẽ ba đoạn dịch chuyển nối tiếp theo đúng hướng, rồi nối điểm đầu với điểm cuối.
Chọn hệ trục: hướng đông là chiều dương trục $Ox$, hướng bắc là chiều dương trục $Oy$. Tính các thành phần dịch chuyển:
- Đoạn 1 (6 km hướng tây): $(-6; 0)$ km.
- Đoạn 2 (4 km hướng nam): $(0; -4)$ km.
- Đoạn 3 (3 km hướng đông): $(+3; 0)$ km.
Cộng các thành phần lại:
$$\vec{d} = (-6 + 0 + 3;\ 0 – 4 + 0) = (-3;\ -4) \text{ km}$$
Độ lớn độ dịch chuyển:
$$d = \sqrt{(-3)^2 + (-4)^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5 \text{ km}$$
Hướng: vectơ $\vec{d}$ có thành phần âm theo cả $Ox$ và $Oy$ → hướng tây – nam.
Vậy:
- Quãng đường: $s = 13$ km.
- Độ dịch chuyển: $d = 5$ km, hướng tây – nam.
Câu hỏi 2 mục IV
Đề bài: Một người bơi ngang từ bờ bên này sang bờ bên kia của một dòng sông rộng 50 m. Người bơi theo hướng vuông góc với dòng sông, nước sông chảy theo hướng từ bắc xuống nam. Khi sang đến bờ bên kia thì người đó đã trôi xuôi theo dòng nước 50 m. Xác định độ dịch chuyển của người đó.
Lời giải:
Người này có hai dịch chuyển vuông góc với nhau:
- Dịch chuyển ngang qua sông (vuông góc với dòng nước): $d_1 = 50$ m.
- Dịch chuyển xuôi theo dòng nước (theo hướng bắc – nam): $d_2 = 50$ m.
Vì hai dịch chuyển này vuông góc với nhau nên độ lớn độ dịch chuyển tổng hợp được tính theo định lí Pythagore:
$$d = \sqrt{d_1^2 + d_2^2} = \sqrt{50^2 + 50^2} = \sqrt{5000} = 50\sqrt{2} \approx 70{,}7 \text{ m}$$
Hướng: vì $d_1 = d_2$ nên vectơ độ dịch chuyển hợp với mỗi cạnh một góc $45^\circ$, tức là hướng hợp với bờ sông một góc $45^\circ$ xuôi theo dòng nước.
Vậy độ dịch chuyển của người đó là $d = 50\sqrt{2} \approx 70{,}7$ m, hợp với bờ sông một góc $45^\circ$ xuôi theo dòng nước.
Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn