Ngày soạn 23032023 TIẾT 39 42 ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I MỤC TIÊU 1 Kiến thức Củng cố kiến thức chuyển động tròn đều 2 Mức độ cần đạt Thông hiểu, nhận biết, vận dụng thấp, vận dụng cao II N.Giáo án dạy thêm vật lí 10, soạn theo sách KNTT chuẩn, tài liệu được biên soạn và đã qua giảng dạy, được soạn bám sát theo sách KNTT, bao gồm các bài tập mục đích yêu cầu chuẩn, thày cô có thể sử dụng cho dạy thêm của mình
Trang 1Ngày soạn: 23/03/2023
TIẾT 39-42 ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
- Củng cố kiến thức chuyển động tròn đều
2 Mức độ cần đạt:
- Thông hiểu, nhận biết, vận dụng thấp, vận dụng cao
II NỘI DUNG KIẾN THỨC:
1 Kiến thức trọng tâm:
1 Khái niệm về đơn vị góc.
- Mối liên hệ giữa góc, bán kính và độ dài cung tròn:
s r
θ =
- Radian là số đo góc ở tâm chắn cung có độ dài bằng bán kính
đường tròn:
* Chuyển đổi giữa đợn vị độ và đơn vị rađian:
1 d
180
ra
π
θ π
° =
°
Ví dụ 1: Hoàn thành bảng chuyển đổi đơn vị đo góc sau
Số đo theo độ 0° 30° ? ? 90° 135°
Số đo theo
π 3
π
Hướng dẫn giải
Áp dụng công thức chuyển đổi giữa đơn vị độ và đơn vị radian
1 d
180
ra
π
θ π
° =
°
ta hoàn thành được bảng
Số đo theo độ 0° 30° 45° 60° 90° 135° 360°
Số đo theo
π 4
π 3
π 2
4
π 2π
2 Chuyển động tròn đều Tốc độ và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều.
* Tốc độ chuyển động tròn đều:
s v t
= = hằng số
- Chuyển động của một vật theo quỹ đạo tròn với tốc độ không đổi gọi là chuyển động tròn đều
* Tốc độ góc.
Trong chuyển động tròn đều tốc độ góc bằng độ dịch chuyển góc chia cho thời gian dịch chuyển
t
θ
ω =
Đơn vị: rad/s
* Chu kì
+ Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng
+ Công thức liên hệ giữa tốc độ góc và chu kì:
2
T= π ω + Đơn vị chu kì là giây (s)
* Tần số
Trang 2+ Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.
+ Công thức liên hệ giữa chu kì và tần số:
1 f T
= + Đơn vị tần số là vòng trên giây (vòng/s) hoặc héc (Hz)
* Tốc độ, tốc độ góc và bán kính quỹ đạo liên hệ với nhau theo công thức: v=ω.r
3 Vận tốc trong chuyển động tròn đều.
t
d
v
t
∆
=
∆
ur
ur
* Trong đó:
d
∆uur
là độ dịch chuyển của chuyển động của chuyển động tròn
t
∆
là khoảng thời gian rất của chuyển động
Vector
t
vur
có phương trùng với tiếp tuyến của đường tròn
- Trong chuyển động tròn đều, độ lớn vận tốc không đổi nhưng hướng luôn thay đổi
2 Vận dụng kiến thức:
1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Vận dụng các kiến thức, công thức:
a Góc quay được:
s r
θ =
b Tốc độ góc: t
θ
ω =
c Tốc độ chuyển động của vật: v=ω.r
d Chu kỳ chuyển động và tần số chuyển động:
( ) ( )
2 s 1
Hz 2
T f T
π ω ω π
=
= =
2 BÀI TẬP MINH HOẠ
Bài 1: Lồng giặt của một máy giặt TOSHIBA khi hoạt động ổn định thì có tốc độ
quay từ 600
vòng/phút đến 1800
vòng/phút tùy thuộc vào chế độ giặt
a Tính tốc độ góc bé nhất và lớn nhất của lồng giặt trên?
b Tính chu kỳ quay và tần số quay nhỏ nhất và lớn nhất của lồng giặt?
c Đường kính lồng giặt là
330 mm
Tính tốc độ chuyển động nhỏ nhất và lớn nhất của một điểm trên thành lồng giặt khi máy đang chạy ổn định
Hướng dẫn giải
Trang 3*
n =
vòng/phút =10
(vòng/giây)
*
n =
vòng/phút =30
(vòng/giây)
a Tốc độ góc tỷ lệ với tốc độ quay ω =2 nπ
Tốc độ góc bé nhất của lồng giặt
min 2 nmin 2 10 62,8rad/s
Tốc độ góc lớn nhất của lồng giặt
max 2 nmax 2 30 188, 4 rad/s
b Chu kỳ quay
2
T π ω
=
và Tần số
1
f T
=
* Chu kỳ quay bé nhất
min max max
0,033s
T
n
π ω
min
1
30 Hz
T
* Chu kỳ quay lớn nhất
max
min min
0,1s
T
n
π ω
max
1
10 Hz
T
b Tốc độ chuyển động của một điểm trên lồng giặt v=ω.r
* Tốc độ chuyển động nhỏ nhất của một điểm trên lồng giặt
min min
0,33 62,8 10,362 m/s
2
v =ω r= =
* Tốc độ chuyển động lớn nhất của một điểm trên lồng giặt
max max
0,33 188, 4 31,086 m/s
2
Bài 2: Một hòn đá nhỏ buộc vào sợi dây có chiều dài
1,5m , quay đều trong mặt phẳng thẳng đứng với tốc độ 80
vòng/phút
a Tính chu kỳ và tần số quay của hòn đá
b Điểm M nằm trên sợi dây cách tâm quay
1m quay với tốc độ bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
80
n=
vòng/phút
4 3
= vòng/giây
Tốc độ góc:
8
2 rad/s
3
n π
ω = π =
a Chu kỳ quay
2 2 3
2,355s 8
Tần số
8 1,33Hz
f ω π
b Điểm M quay với tốc độ là
8 1 8,37 m/s 3
v=ωr= π =
Bài 3: Một cánh quạt có tốc độ quay 6000
vòng/phút Tính chu kì quay của cánh quạt
Trang 4Hướng dẫn giải
6000
n=
vòng/phút=100
vòng/giây
2 100 200 rad/s
0,01s 200
Bài 4: Một thanh cứng, nhẹ AB, có chiều dài 150 cm Sau 2 giây thanh quay
được góc 45°
quanh tâm quay A Tính độ dài cung tròn mà đầu B chuyển động được sau 2 giây?
Hướng dẫn giải.
- Đổi
4
π
° =
-
150 cm 1,5 m=
a Áp dụng công thức:
s r
θ = ⇒
độ dài cung tròn s=θ.r
Độ dài cung tròn đầu B chuyển động được là
3,14 1,5 1,5 1,57 m
Bài 5: Một vật chuyển động tròn đều trên đường tròn bán kính 50 cm Sau thời gian 2 giây vật đi được
cung tròn dài 6 cm
a Tính góc ở tâm mà bán kính quét được sau 2 giây
b Tính tốc độ góc của vật
c Tính tốc độ chuyển động của vật
d Tính chu kỳ và tần số chuyển động của vật
Hướng dẫn giải.
a Áp dụng công thức:
0,06
0,12 rad 0,5
s r
b Tốc độ góc của vật:
0,12 0,06 rad/s 2
t
θ
c Tốc độ chuyển động của vật:
0,06.0,5 0,03m/s
v=ωr⇒ =v =
d Chu kỳ chuyển động:
104,67s 0,06
T π T
ω
Tần số chuyển động:
0,0095Hz 104,67
f T
Bài 5: Vòng quay Sun Wheel tại Asia Park của TP Đà Nẵng có đường kính
105m , lọt top 5 các vòng quay cao nhất hành tinh, cũng là 1 trong 2 vòng quay cao nhất Việt Nam Vòng quay có tổng cộng 64
cabin, mỗi cabin có sức chứa tối đa 6 người Mỗi lượt quay một vòng, vòng quay Sun Wheel đưa du khách chiêm ngưỡng toàn cảnh Đà Nẵng trong thời gian 15
phút
a Tính chiều dài quĩ đạo của mỗi điểm treo cabin khi vòng quay chuyển động được một vòng
b Tính tốc độ góc, tần số chuyển động của vòng quay Sun Wheel
Trang 5Hướng dẫn giải
a Một vòng quay tương ứng với góc
2 rad
θ = π Bán kính vòng quay là
52,5 m
r =
Chiều dài quĩ đạo của mỗi điểm treo cabin khi vòng quay chuyển động
được một vòng là
2 52,5 2.3,14.52,5 329,7 m
s=θ r= π = =
b.Tốc độ góc
2
rad/s
900 450
t
ω= ⇒ =ω =
Tần số chuyển động
1 Hz
2 900
f ω π
3 BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Một đĩa quay đều quanh trục qua tâm O, với vận tốc qua tâm là 300
vòng/phút
a) Tính tốc độ góc, chu kì
b) Tính tốc độ của một điểm trên đĩa cách tâm
10cm
Tóm tắt
300
f =
vòng/ phút
0,1
r= m
Hướng dẫn giải
300
5 60
f = =
vòng/s
a Tốc độ góc
s
2 f 10 r d/a
ω= π = π
Chu kỳ quay:
1
0, 2s
T f
= =
b Tốc độ
. 3,14 m/s
v = rω=
Bài 2: Coi chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời là chuyển động tròn đều và chuyển động tự quay
quanh mình của Trái Đất cũng là chuyển động tròn đều
Biết bán kính của Trái Đất là
6400 km
, Trái Đất cách Mặt Trời 150
triệu km Chu kỳ quay của Trái Đất quanh Mặt Trời là
365, 25
ngày Trái Đất tự quay quanh mình nó mất 1 ngày Tính:
a Tốc độ góc và tốc độ của tâm Trái Đất trong
chuyển động tròn quanh Mặt Trời
b Tốc độ góc và tốc độ của một điểm nằm trên đường xích đạo trong chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất
c Tốc độ góc và tốc độ của một điểm nằm trên vĩ tuyến 30
trong chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất
Tóm tắt
Trang 6a
9
1 150.10 m
R =
,
1 365, 25 31557600s
T = ngày=
b
3
2 6400.10 m
R =
,
2 24 86400s
T = h=
c
3
3= 6400.10 30o
,
3 24 86400s
T = h=
Hướng dẫn giải
a Tốc độ góc và tốc độ của tâm Trái Đất trong chuyển động tròn quanh Mặt Trời
7 1
1
1 1
1,99.10 rad/s 31557600
1,99.10 150.10 29850 m/s
T
ω
ω
−
−
b Tốc độ góc và tốc độ của một điểm nằm trên đường xích đạo trong chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất
5 2
2
2 2 2
7,3.10 rad/s 86400
467, 2 m/s
T
ω
ω
−
c Tốc độ góc và tốc độ của một điểm nằm trên vĩ tuyến 30
trong chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất
5 3
3
3 3 3
7,3.10 rad/s 86400
3 7,3.10 6400.10 404,6 m/s
2
T
ω
ω
−
−
Bài 3: Trái đất quay quanh Mặt trời theo quỹ đạo
coi như tròn có bán kính
8 1,5.10 km
R=
Mặt trăng quay quanh Trái đất theo quĩ đạo coi như tròn có bán
kính
5 3,8.10 km
r=
Biết Trái đất quay quanh Mặt trời một vòng hết thời gian là
1 365, 25
T =
ngày, Mặt trăng quay quanh trái đất một vòng hết thời gian là
2 27,32
T =
ngày
a Tính quãng đường Trái đất vạch được trong thời
gian Mặt trăng quay đúng một vòng (1 tháng âm lịch)
b Tính số vòng quay của Mặt trăng quanh trái đất trong thời gian Trái đất quay đúng một vòng (1 năm)
Hướng dẫn giải
Áp dụng - Công thức tính chu kỳ:
T
T
ω
- Công thức
s
s r r
θ = ⇒ =θ
- Công thức
.t t
θ
ω= ⇒ =θ ω Vậy ta có s=ω .t r
Trang 7Tốc độ góc của Trái đất khi chuyển động quanh Mặt trời:
1 2
2
T
π
ω =
Tốc độ góc của Mặt trăng khi chuyển động quanh Trái đất:
2 2
2
T
π
ω =
a Quãng đường Trái đất đi được sau thời gian
2
T
là
2
2 T 2
π
1
27,32
.2.3,14.1,5.10 70, 46.10 m=70,46.10 km
365, 25
Vậy: Quãng đường mà Trái Đất quay quanh Mặt Trời trong thời gian Mặt Trăng quay đúng một vòng là
6
1 70, 46.10
b Số vòng quay của Mặt Trăng quanh Trái Đất trong thời gian Trái Đất quay đúng một vòng (1 năm)
- Trong thời gian
2
T
Mặt Trăng quay quanh Trái Đất được một vòng
- Trong thời gian
1
T
Mặt Trăng quay quanh Trái Đất được N vòng:
1
2
365, 25
13, 4 27,32
T
T
- Số vòng quay của Mặt Trăng quanh Trái Đất trong thời gian Trái Đất quay đúng một vòng (1 năm) là
13, 4
N =
vòng
Bài 4: Guồng quay của máy gặt đập liên hợp YANMAR có kích thước 900 mm x1920 mm (đường kính x
chiều dài) có tốc độ quay 55 vòng/phút Coi guồng quay quay đều khi máy hoạt động ổn định
a Tính tốc độ góc của guồng
b Tính diện tích máy gặt được sau thời gian 5 phút
c Tính chu kỳ, tần số quay của guồng
Hướng dẫn giải
Tốc độ quay n=55
vòng/phút =
11 12 vòng/s
a Tốc độ góc
11
2 2.3,14 5,76 rad/s
12
n
b Đường kính
d = mm= m
- Chu vi của 1 vòng guồng
3,14.0,9 2.826
C=π d = = m
- Chiều dài mà máy gặt được sau 5 phút là
2,826.300 847,8
l C t= = = m
- Diện tích máy gặt được:
2 847,8.1,920 1627,776
c Chu ky quay
2 2.3,14
1,11s 5,67
T π ω
Tần số quay:
1
0,9 Hz 2
f T
ω π
Trang 8Bài 5: Vệ tinh VINASAT-1 của Việt Nam được phóng lên quỹ
đạo ngày 19/4/2008 Sau khi ổn định, vệ tinh chuyển động tròn đều
với
2, 21km/h
v=
ở độ cao
24000 km
6389 km
Tính tốc độ góc, chu kì, tần số của vệ tinh?
Đáp số
Tốc độ góc:
8 2.10 rad/s
Chu kì:
313015931,6s
T =
Tần số:
9
3, 2.10 Hz
f = −
Bài 6: Một đĩa đồng chất có dạng hình tròn có
30cm
R=
đang quay tròn đều quanh trục của nó Biết thời gian quay hết 1 vòng là 2 giây Tính tốc độ, tốc độ góc của 2 điểm
A, B nằm trên cùng 1 đường kính của đĩa Biết điểm A nằm trên vành đĩa, điểm B nằm trên trung điểm giữa tâm O của vòng tròn và vành đĩa
Đáp số
Tốc độ, tốc độ góc của điểm A
:
0,94 m/s
A
v =
,
rad/s
A
ω =π
Tốc độ, tốc độ góc của điểm B
:
0, 47 m/s
v =r ω =
,
rad/s
B
ω =π
Bài 7: Kim phút của một đồng hồ dài bằng
4 3 chiều dài kim giờ Xác định tỉ số tốc độ góc và tốc độ giữa kim giờ và kim phút?
Đáp số
a) Tỷ số tốc độ góc:
1 2
1 12
ω
ω =
b) Tỷ số giữa tốc độ của kim giờ và kim phút
1 2
1 16
v
v =
Bài 8: Một bánh xe quay đều quanh trục O Một điểm A
nằm ở vành ngoài bánh
xe có vận tốc
0,8 m/s
A
v =
và một điểm B nằm trên cùng bán kính với A, AB 12 cm=
có vận tốc
0,5m/s
B
v =
như hình vẽ Tính tốc độ góc và đường kính bánh xe?
Đáp số
+ Tốc độ góc của bánh xe:
2,5rad/s
ω =
+ Đường kính bánh xe:
Bài 9: Một bánh xe quay đều với vận tốc góc 5
vòng/giây, bán kính bánh xe là
30 cm Tính tốc độ của một điểm trên vành bánh xe Lấy
2 10
π =
Đáp số
v 942cm/s =
3 Vận dụng:
Trang 9Câu 1. Một vật chuyển động tròn đều với chu kì T, tần số góc ω
, số vòng mà vật đi được trong một giây
là
f
Chọn hệ thức đúng
A
2
T
π
ω=
2
f
π
ω=
C.
T =ωf
D.
2
1
T f
=
Câu 2. Chuyển động của vật nào dưới đây là chuyển động tròn đều?
A Chuyển động của pittông trong động cơ đốt trong.
B Chuyển động của một mắt xích xe đạp
C Chuyển động của đầu kim phút.
D Chuyển động của con lắc đồng hồ.
Câu 3. Phát biểu nào sau đây không chính xác về chuyển động tròn?
A Quạt điện khi đang hoạt động ổn định thì chuyển động của một điểm trên cánh quạt là chuyển động
tròn đều
B Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn
C Số chỉ trên tốc kí của đồng hồ đo tốc độ xe cho ta biết tốc độ trung bình
D Vệ tinh địa tĩnh quay quanh trái đất
Câu 4. Chuyển động của vật nào dưới đây không phải là chuyển động tròn đều?
A Chuyển động quay của chiếc đu quay khi đang hoạt động ổn định là chuyển động tròn đều
B Quạt điện khi đang hoạt động ổn định thì chuyển động của một điểm trên cánh quạt là chuyển động
tròn đều
C Chuyển động quay của bánh xe máy khi đang hãm phanh là chuyển động tròn đều
D Chuyển động của cánh quạt máy bay khi máy bay đang bay ổn định trong không trung là chuyển động
tròn đều
Câu 5. Chọn câu sai Trong chuyển động tròn đều bán kính r, chu kì T, tần số
f
A Chất điểm đi được một vòng trên đường tròn hết T giây.
B Cứ mỗi giây, chất điểm đi được
f
vòng, tức là đi được một quãng đường bằng
2 frπ
C Chất điểm đi được
f
vòng trong T giây
D Nếu chu kì T tăng lên hai lần thì tần số
f
giảm đi hai lần
Câu 6. Trong các chuyển động tròn đều
A có cùng bán kính thì chuyển động nào có chu kì lớn hơn sẽ có tốc độ lớn hơn.
B chuyển động nào có chu kì nhỏ hơn thì có tốc độ góc nhỏ hơn.
C chuyển động nào có tần số lớn hơn thì có chu kì nhỏ hơn
D có cùng chu kì thì chuyển động nào có bán kính nhỏ hơn sẽ có tốc độ góc nhỏ hơn.
Câu 7. Trong các chuyển động tròn đều
A chuyển động nào có chu kỳ quay lớn hơn thì có tốc độ góc nhỏ hơn.
B có cùng bán kính, chuyển động nào có tần số quay nhỏ hơn thì có tốc độ nhỏ hơn
C có cùng chu kỳ, chuyển động nào có bán kính lớn hơn thì có tốc độ góc lớn hơn
D chuyển động nào có tần số nhỏ hơn thì có chu kỳ lớn hơn.
Hướng dẫn giải :
+
;v r ;r T
Câu 8. Chuyển động của vật nào dưới đây là chuyển động tròn đều?
A Chuyển động của đầu van bánh xe đạp khi xe đang chuyển động thẳng chậm dần đều.
B Chuyển động quay của Trái Đất quanh Mặt Trời.
C Chuyển động của điểm đầu cánh quạt trần khi đang quay ổn định.
D Chuyển động của điểm đầu cánh quạt khi vừa tắt điện.
Trang 10Câu 9. Tìm các cặp công thức đúng, liên hệ giữa tốc độ góc ω
với chu kì T và với tần số
f
trong chuyển động tròn đều
A
2
T
π
ω=
và
2 f
ω= π
B ω =2 Tπ
và
2 f
ω= π
.C ω =2 Tπ
và
2
f
π
ω =
D
2
T
π
ω=
và
2
f
π
ω =
Câu 10. Một bánh xe quay đều 100
vòng trong 4 giây Chu kì quay của bánh xe là?
A
0.04s
B
0,02s
C.
25s
D
50s
Hướng dẫn giải :
+ Chu kỳ quay là thời gian quay được 1 vòng:
4
0, 04s 100
T = =
Câu 11. Một vật chuyển động tròn đều với bán kính r, tốc độ góc ω
Tốc độ của vật
A không phụ thuộc vào r B luôn không đổi khi thay đổi tốc độ góc ω
C bằng thương số của bán kính r và tốc độ góc ω
D tỉ lệ với bán kính r
Hướng dẫn giải :
+ Ta có v=ω.r
Câu 12. Chọn phát biểu sai Vật chuyển động tròn đều với chu kì T không đổi, khi bán kính r của quĩ đạo
A giảm thì tốc độ giảm B thay đổi thì tốc độ góc không đổi.
C tăng thì độ lớn gia tốc hướng tâm tăng D tăng thì tốc độ góc tăng.
Hướng dẫn giải :
+ Ta có:
;v r r
không phụ thuộc r, tốc độ v
phụ thuộc r
Câu 13. Điều nào sau đây là sai khi nói về vật chuyển động tròn đều?
A Chu kỳ quay càng lớn thì vật quay càng chậm.
B Tần số quay càng nhỏ thì vật quay càng chậm.
C Tốc độ góc càng nhỏ thì vật quay càng chậm.
D Tốc độ góc càng nhỏ thì vật quay càng nhanh.
Hướng dẫn giải :
+ Chu kì quay lớn thì vật quay chậm và ngược lại
+ Tốc độ góc càng nhỏ thì vật quay càng chậm
Câu 14. Chuyển động của vật nào dưới đây không phải là chuyển động tròn đều ?
A Chuyển động của con ngựa trong chiếc đu quay khi đang hoạt động ổn định.
B Chuyển động của điểm đầu kim giờ khi đồng hồ đang hoạt động
C Chuyển động của điểm đầu cánh quạt máy bay khi máy bay đang bay thẳng đều đối với người dưới
đất
D chuyển động của điểm đầu kim phút khi đồng hồ đang hoạt động
Hướng dẫn giải
Chuyển động tròn đều có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau
Chuyển động của điểm đầu cánh quạt khi máy bay đang bay thẳng đều đối với người dưới đất không phải
là chuyển động tròn đều
Chọn C
Câu 15. Trong chuyển động tròn đều vectơ vận tốc có
A phương không đổi và luôn vuông góc với bán kính quỹ đạo.
B có độ lớn thay đổi và có phương tiếp tuyến với quỹ đạo.
C có độ lớn không đổi và có phương luôn trùng với tiếp tuyến của quỹ đạo tại mỗi điểm.
D có độ lớn không đổi và có phương luôn trùng với bán kính của quỹ đạo tại mỗi điểm