Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 12: Chuyển động ném sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 12 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 12: Chuyển động ném

Khởi động trang 49 Vật lí 10: Nhảy xa là một ví dụ về chuyển động ném. Theo em, trong việc nhảy xa thì những yếu tố nào có tính quyết định đến thành tích nhảy của vận động viên?

Lời giải:

Theo em, những yếu tố có tính quyết định đến thành tích nhảy của vận động viên là tốc độ chạy đà và góc giậm nhảy.

I. Chuyển động ném ngang

Câu hỏi trang 49 Vật lí 10

Câu hỏi trang 49 Vật lí 10: Hai viên bi có chạm đất cùng một lúc không?

Phương pháp giải:

Quan sát thí nghiệm và đưa ra dự đoán.

Lời giải:

Thông qua thí nghiệm, ta thấy quãng đường viên bi A chuyển động dài hơn quãng đường của viên bi B nên hai viên bi không rơi xuống cùng một lúc, viên bi B sẽ rơi xuống trước viên bi A.

Câu hỏi trang 49 Vật lí 10: Hãy nhận xét về sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của hai viên bi sau những khoảng thời gian bằng nhau.

Phương pháp giải:

Quan sát ảnh chụp trong sách giáo khoa Vật lí 10 và đưa ra nhận xét.

Lời giải:

Qua ảnh chụp hoạt nghiệm chuyển động của hai viên bi A và B, ta thấy rằng sau những khoảng thời gian bằng nhau, tọa độ theo phương Oy của hai viên bi không thay đổi, nhưng tọa độ theo phương Ox của viên bi B thay đổi (lớn dần lên), của viên A trong suốt quá trình chuyển động không thay đổi.

Câu hỏi trang 50 Vật lí 10: Hãy quan sát ảnh chụp 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 $v_x=v_0$.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ.

Lời giải:

Thông qua quan sát, ta thấy tọa độ tính theo phương ngang của hai viên bi A và viên bi B đều không thay đổi, và đều trong cùng một khoảng thời gian

Mặt khác, ta có $v=\frac{s}{t}=\frac{x}{t}$ (do vật không đổi chiều chuyển động). Tọa độ x không đổi, thời gian như nhau, nên vận tốc không thay đổi

=> $v_x=v_0$

Hoạt động trang 51 Vật lí 10

Hoạt động 1 trang 51 Vật lí 10: Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra những kết luận 1 và 2.

Phương pháp giải:

Tự thực hiện thí nghiệm

Lời giải:

 Kết luận 1 và 2 là:

+ 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

Phương án thí nghiệm: Lấy một viên bi và một quả bóng, cùng ném từ một độ cao, ném viên bi với vận tốc lớn hơn khi ném quả bóng, sau khi ném xong hai vật thì ta đo khoảng cách từ chỗ ta đang đứng đến vật.

Hoạt động 2 trang 51 Vật lí 10: Dùng thước kẻ giữ ba viên bi (sắt, thủy tinh và gỗ) trên một tấm thủy tinh đặt nghiêng trên mặt bàn rồi nâng thước lên (Hình 12.5). Hãy dự đoán tầm xa của ba viên bi và làm thí nghiệm kiểm tra.

Phương pháp giải:

Tự thực hiện thí nghiệm

Lời giải:

Tầm xa của ba viên bi là như nhau

Học sinh tự làm thí nghiệm kiểm tra

Câu hỏi trang 51 Vật lí 10

Câu hỏi trang 51 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 51 Vật lí 10: Nếu đồng thời ném hai quả bóng giống nhau với những vận tốc bằng nhau theo phương nằm ngang từ hai độ cao h1 và h2 khác nhau (h1 < h2) thì:

a) Quả bóng ném ở độ cao nào chạm đất trước?

b) Quả bóng ném ở độ cao nào có tầm xa lớn hơn?

Phương pháp giải:

Thời gian rơi của vật: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Biểu thức tính tầm xa: $L=v_0.t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Lời giải:

a) Từ biểu thức tính thời gian rơi của vật $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$, ta có t2 tỉ lệ thuận với h, mà h1 < h2

=> $t_1<t_2$

=> Quả bóng ném ở độ cao h1 chạm đất trước

b) Từ biểu thức tính tầm xa $L=v_0.t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$, vận tốc ban đầu của hai quả bóng như nhau, $t_1<t_2$

=> $L_1<L_2$

=> Quả bóng ném ở độ cao h2 có tầm xa lớn hơn.

Câu hỏi 2 trang 51 Vật lí 10: Một máy bay chở hàng đang bay ngang ở độ cao 490 m với vận tốc 100 m/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.

a) Sau bao lâu thì gói hàng chạm đất?

b) Tầm xa của gói hàng là bao nhiêu?

c) Xác định vận tốc của gói hàng khi chạm đất.

Phương pháp giải:

+ Thời gian rơi của vật đến khi chạm đất: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

+ Biểu thức tính tầm xa: $L=v_0.t=v_0\sqrt{\frac{2h}{g}}$

+ Vận tốc của vật khi chạm đất: $v^2=v_0^2+2gh$

Lời giải:

a) Thời gian gói hàng chạm đất là:

$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2.490}{9,8}}=10(s)$

b) Tầm xa của gói hàng là:

$L=v_0.t=100.10=1000(m)$

c) Vận tốc của gói hàng khi chạm đất là:

$\begin{array}{l}{v}^2=v_0^2+2gh\\ \Rightarrow v=\sqrt{v_0^2+2gh}=\sqrt{{100}^2+2.9,8.490}\approx 140(m/s)\end{array}$

II. Chuyển động ném xiên

Câu hỏi trang 51 Vật lí 10: Hãy tìm thêm ví dụ về chuyển động ném xiên trong đời sống.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế.

Lời giải:

Ví dụ về chuyển động ném xiên trong đời sống:

+ Ném bóng rổ

+ Ném bóng khi học thể dục môn bóng ném

+ Đánh bóng tennis...

Câu hỏi trang 53 Vật lí 10

Câu hỏi trang 53 Vật lí 10: Người ta bắn một viên bi với vận tốc ban đầu 4 m/s theo phương xiên 450 so với phương nằm ngang. Coi sức cản của không khí là không đáng kể.

Câu hỏi 1 trang 53 Vật lí 10: Tính vận tốc của viên bi theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng tại các thời điểm: bắt đầu bắn, sau 0,1 s và sau 0,2 s.

Phương pháp giải:

+ Vận tốc ban đầu của vật tính theo phương ngang: $v_{0x}=v_0.\cos \alpha$

+ Vận tốc ban đầu của vật tính theo phương thẳng đứng: $v_{0y}=v_0.\sin \alpha$

+ Vận tốc theo phương ngang không thay đổi

+ Vận tốc của vật theo phương thẳng đứng sau thời gian t: $v_y=v_{0y}-gt$

Lời giải:

+ Vận tốc ban đầu của viên bi theo phương ngang:

 $v_{0x}=v_0.\cos \alpha =4.\cos {45}^o=2\sqrt{2} (m/s)$

+ Vận tốc ban đầu của viên bi theo phương thẳng đứng: 

$v_{0y}=v_0.\sin \alpha =4.\sin {45}^o=2\sqrt{2} (m/s)$

+ Vận tốc của viên bi theo phương ngang sau 0,1 s và sau 0, 2 s là $v_{0x}=2\sqrt{2} m/s$

+ Vận tốc của viên bi theo phương thẳng đứng sau 0,1 s là:

 $v_y=v_{0y}-gt=2\sqrt{2}-9,8.0,1\approx 1,85 m/s$

+ Vận tốc của viên bi theo phương thẳng đứng sau 0,2 s là:

 $v_y=v_{0y}-gt=2\sqrt{2}-9,8.0,2\approx 0,87 m/s$

Câu hỏi 2 trang 53 Vật lí 10:

a)  Viên bi đạt tầm cao H vào lúc nào?

b) Tính tầm cao H.

c) Gia tốc của viên bi ở tầm cao H có giá trị bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính tầm cao H: $H=\frac{{v_{0y}}^2}{2g}$

+ Thời gian vật đạt tầm cao H: $t=\frac{v_{0y}}{g}$

+ Gia tốc của viên bi ở tầm cao H: a = g

Lời giải: 

a) Thời gian viên bi đạt tầm cao H: $t=\frac{v_{0y}}{g}=\frac{2\sqrt{2}}{9,8}\approx 0,29s$

b) Tầm cao H là: $H=\frac{{v_{0y}}^2}{2g}=\frac{{\left(2\sqrt{2}\right)}^2}{2.9,8}\approx 0,4m$

c) Gia tốc của viên bi ở tầm cao H là: a = g = 9,8 ($m/s^2$)

Câu hỏi 3 trang 53 Vật lí 10: 

a) Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí nào?

b) Viên bi có vận tốc cực tiểu vào thời điểm nào?

Phương pháp giải:

Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí tầm cao H

Lời giải:

a) Vận tốc của viên bi có độ lớn cực tiểu ở vị trí tầm cao H = 0,4 m

b) Viên vi có vận tốc cực tiểu vào thời gian: t = 0,29 s

Câu hỏi 4 trang 53 Vật lí 10:

a) Khi nào thì viên bi chạm sàn?

b) Xác định vận tốc của viên bi khi chạm sàn.

c) Xác định tầm xa L của viên bi.

Phương pháp giải:

+ Thời gian vật rơi xuống đất: $t=\frac{2v_{0y}}{g}$

+ Vận tốc của viên bi khi chạm sàn: ${v_y}^2={v_{0y}}^2+2gh$

+ Tầm xa L: $L=\frac{{v_0}^2.{\sin }^{2}2x}{g}$

Lời giải:

a) Thời gian viên bi chạm mặt sàn là: $t=\frac{2v_{0y}}{g}=\frac{2.2\sqrt{2}}{9,8}\approx 0,58s$

b) Vận tốc của viên bi khi chạm đất là:

${v_y}^2={v_{0y}}^2+2gh \Rightarrow v_y=\sqrt{{v_{0y}}^2+2gh}=\sqrt{{\left(2\sqrt{2}\right)}^2+2.9,8.0,4}\approx 4 m/s$

c) Tầm xa của viên bi là:

$L=\frac{{v_0}^2.{\sin }^{2}2x}{g}=\frac{{\left(2\sqrt{2}\right)}^2.{\sin }^2{90}^o}{9,8}\approx 0,82m$

Em có thể trang 54 Vật lí 10

Em có thể 1 trang 54 Vật lí 10: Sử dụng được các công thức của chuyển động ném ngang để giải thích cách thả hàng cứu trợ bằng máy bay.

Lời giải:

- 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: $L=v_0.\sqrt{\frac{2H}{g}}$

Máy bay thả hàng cứu trợ

Em có thể 2 trang 54 Vật lí 10: 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.

Lời giải:

- Chuyển động của vận động viên nhảy xa là chuyển động ném xiên. Do đó, thành tích của vận động viên cũng chính là tầm xa của vận động viên.

+ Tầm xa phụ thuộc vào góc theo công thức: $L=\frac{{v_0}^2.\sin 2\alpha }{g}$

+ Tầm xa lớn nhất khi sin2α lớn nhất ⇔ sin2α = 1 ⇔ α = ${45}^o$

- Tương tự như trên, các pháo thủ điều chỉnh góc bắn α = ${45}^o$ thì sẽ có tầm đạn bay xa nhất.

Hoạt động trải nghiệm trang 54 Vật lí 10

Hoạt động trải nghiệm 1 trang 54 Vật lí 10: 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?

Lời giải:

Tìm hiểu bằng lí thuyết

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

- Để ném xiên một vật đạt tầm xa lớn nhất thì phải chọn góc ném

Hoạt động trải nghiệm 2 trang 54 Vật lí 10: Lập phương án làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.

Lời giải:

Lập phương án thí nghiệm

- Kiểm chứng kết quả ném ngang một vật đạt tầm bay xa lớn nhất thì phải chọn độ cao lớn nhất học sinh có thể tham khảo phương án thí nghiệm ở phần Hoạt động 1 trang 51 SGK Vật Lí 10.

- Kiểm chứng ném xiên một vật đạt tầm xa lớn nhất thì phải chọn góc ném  ta sẽ sử dụng một mặt phẳng nghiêng có độ nghiêng thay đổi được (mục đích thay đổi góc nghiêng), dùng các một nam châm có gắn công tắc (giống như ở thí nghiệm kiểm chứng sự rơi tự do), viên bi sắt. Viên bi sắt được gắn vào nam châm, đặt ở khoảng giữa mặt phẳng nghiêng, bấm công tắc để viên bi bắn ra theo mặt phẳng nghiêng. Đo các kết quả tầm xa với các góc khác nhau

Hoạt động trải nghiệm 3 trang 54 Vật lí 10: Thực hiện thí nghiệm, rút ra kết luận.

Lời giải: 

Học sinh tự viết ghi kết quả

Hoạt động trải nghiệm 4 trang 54 Vật lí 10: Viết báo cáo về kết quả tìm được.

Lời giải: 

Học sinh tự viết ghi kết quả

Hoạt động trải nghiệm 5 trang 54 Vật lí 10: Trình bày báo cáo trước lớp.

Lời giải: 

Học sinh tự viết ghi kết quả

Lý thuyết Bài 12: Chuyển động ném

I. Chuyển động ném ngang

1. 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.

2. Thí nghiệm

Dùng búa đập nhẹ vào thanh thép giữ bi B, thanh thép chuyển động thả bi B rơi tự do đồng thời đẩy bi A theo phương nằm ngang khỏi giá đỡ với vận tốc $v_0$.

3. Phân tích kết quả thí nghiệm

Thí nghiệm cho thấy thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của viên bi A giống chuyển động rơi của viên bi B

=> Chứng tỏ thành phần chuyển động theo phương nằm ngang của viên bi A không ảnh hưởng đến thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của nó: Hai chuyển động thành phần này độc lập với nhau.

a) Thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng

- Vận tốc ban đầu: $v_{0y}$ = 0

- Độ cao của vật bị ném ngang: $H=\frac{1}{2}g{t}^2$

=> Thời gian rơi của vật: $t=\sqrt{\frac{2H}{g}}$

=> Nhận xét:

+ 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 thì chúng đều rơi xuống đất cùng một lúc.

b) Thành phần chuyển động theo phương nằm ngang

- Độ dịch chuyển: $d_x=v_x.t=v_0.t$

- Tầm xa L (giá trị cực đại của độ dịch chuyển trong chuyển động): $L=d_{xmax}=v_0.t_{max}$

=> $L=v_0.\sqrt{\frac{2H}{g}}$

=> Nhận xét:

+ Tầm xa của vật 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 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.

II. Chuyển động ném xiên

1. Phân tích chuyển động ném xiên

Chuyển động ném xiên cũng được phân tích theo hai thành phần:

+ Chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng

+ Chuyển động thành phần theo phương nằm ngang

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

- Tầm cao: $H=d_{y max}=\frac{{v_0}^2.{\sin }^2\alpha }{2g}$

- Tầm xa: $L=d_{x max}=\frac{{v_0}^2.\sin 2\alpha }{g}$

* Chú ý: Các công thức trên chỉ đúng khi lực cản của không khí không đáng kể

Sơ đồ tư duy về “Chuyển động ném”