giáo án vật lý 10 HK1 của trường THPT mạc đĩnh chi

PHẦN 1 CƠ HỌC Chương 01 ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM Bài 1 : CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC I / Mục Tiêu : - Hiểu được các khái niệm cơ bản : Tính tương đối của chuyển động, chất điểm, hệ quy chiếu, xác địn

PHẦN 1

CƠ HỌC

Chương 01

ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM

Bài 1 :

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

I / Mục Tiêu :

- Hiểu được các khái niệm cơ bản : Tính tương đối của chuyển động, chất điểm, hệ quy chiếu, xác

định vị trí của của một chất điểm bằng tọa độ, xác định thời gian bằng đồng hồ, phân biệt khoảng thời gian và thời điểm

- Hiểu rõ là muốn nghiên cứu chuyển động của chất điểm, đầu tiên cần chọn một hệ quy chiếu để xác định vị trí của chất điểm và thời điểm tương ứng

- Nắm vững cách xác định tọa độ và thời gian tương ứng của một chất điểm trên hệ trục tọa độ

II / Chuẩn bị :

− Tranh 1.1 ; 1.3 ; 1.5 và bảng giờ tàu Thống Nhất Bắc Nam S1

− Thước và đồng hồ

−

III / Tổ chức hoạt động dạy học :

1 / Nội dung bài giảng:

Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh

1) Chuyển động cơ học là gì ?

GV : Tiến hành thí nghiệm cho một vật chuyển

động trên mặt phẳng nghiêng từ điểm A đến B

GV : Các em nhận thấy vị trí của vật như thế nào ?

HS : Thưa Thầy vị trí của vật thay đổi

GV  Chuyển động cơ học và thí dụ

GV đưa ra thí dụ như hình vẽ dưới đây

GV : Khi xe chuyển động, đối với người đứng bên

đường thì hành khách ngồi trên xe như thế nào ?

HS : Hành khách chuyển động

GV : Đối với bác tài xế thì hành khách như thế

nào ?

HS : Hành khách đứng yên

1) Chuyển động cơ học là gì ?

Chuyển động cơ học là sự dời chổ của các vật thể trong không gian theo thời gian

Thí dụ : Một người đứng và quan sát ôtô đang chuyển động, khoảng cách giữa ôtô và người đó thay đổi

Chuyển động cơ học có tính tương đối

Thí dụ : Ôto chuyển động so với hàng cây bên đường, nhưng đứng yên so với người ngồi trong đó

GV : Như vậy Một vật có thể đứng yên so với vật

này ( Vật mốc 1), nhưng có thể chuyển động so

với vật khác ( Vật mốc 2) Vậy, mọi chuyển động

và mọi trạng thái đứng yên đều có tính tương đối

 Chuyển động cơ học có tính tương đối

2) Chất điểm

GV:Thí dụ có một chiếc xe ôtô du lịch 12 chổ ngồi

trong sân trường, khi ấy kích thước ôtô có đáng kể

không các em ?

HS : Kích thước ôtô đáng kể !

GV : Nếu như chiếc ôtô đó đang chuyển động trên

một đoạn đường rất dài từ TP.HCM đến Biên Hòa

Thì kích thước ôtô như thế nào so với chiều dài

quãng đường trên ?

HS : Rất nhỏ so với chiều dài quãng đường trên

GV : Khi đó , ôtô được xem là một chất điểm ?

vậy khi nào vật được xem là một chất điểm ?

HS : Khi vật có kích thước rất nhỏ so với chiều dài

quỷ đạo mà nó đi được

GV : Yêu cầu học sinh cho thêm ví dụ về chất

điểm

3) Xác định vị trí của một chất điểm

GV : ( Mời một em HS ) : Trường học xa hay gần ?

HS (Giả sử) : Trường học xa !

GV : Trường học cách bao nhiêu ?

HS: Thưa Thầy cách 10 km !

GV : Em HS nói trường học xa và cách 10 km có

nghĩa là em xác định vị trí trường học so với địa

điểm nào ?

HS: Xa so với ở nhà của em !

GV : ( Giảng giải ) Để xác định vị trí của một vật

trong không gian vào một thời điểm nhất định , ta

phải làm sao ?

Chọn một vật làm móc ( Vật móc : Chẳng hạn như

ngôi nhà em ) và gắn vào đó một hệ trục tọa độ để

2) Chất điểm

Chất điểm là vật có kích thước rất nhỏ có thể bỏ qua được so với phạm vi chuyển động

Thí dụ : Ôtô có kích thước nhỏ so với quỹ đạo đi dược, nên ta coi ôtô là chất điểm

 Khi một vật có kích thước rất nhỏ

so với chiều dài quỹ đạo mà nó đi được, vật có thể coi là chất điểm  Khi chuyển động, chất điểm vạch

ra một đường trong không gian gọi là quỹ đạo

3) Xác định vị trí của một chất điểm

− Xét chuyển động của một chất điểm trên một đường thẳng

− Chọn : + Trục tọa độ : Có phương trùng với đường đi

+ Gốc tọa độ : Tại một điểm O trên đường đi

+ Chiều dương : Như hình vẽ

− Vị trí của chất điểm tại điểm

M được xác định bằng tọa độ :

A B

C

xác định vị trí của vật đó so với vật mốc ! ( Chẳng

hạn như cách xa 10 km là tính từ nhà em HS ấy ?

4) Xác định thời gian

GV : Từ nhà em đến trường, mất bao lâu ?

HS : Thưa Thầy mất 30 phút !

GV : Mất 30 phút nghĩa là tính từ lúc nào ?

HS : Tính từ lúc em bắt đầu đi học !

GV : Để xác định sự biến đổi vị trí của vật theo

thời gian ta phải chọn 1 lúc nào đó làm móc thời

gian, thường chọn thời điểm bắt đầu khảo sát

( Có thể nói rõ hơn : ∆t = t – t0 ; Với t0 : Thời điểm

đầu , hay là mốc thời gian ( Thường chọn t0 = 0 )

5) Chuyển động tịnh tiến

GV : Giả sử khi có một chiếc xe đang chuyển động

thẳng thì mọi người ngồi trên xe đều có quỹ đạo là

đường thẳng như quỹ đạo của xe thì chuyển động

của xe là chuyển động tịnh tiến ⇒ Chuyển động

tịnh tiến !

GV : Đưa ra thí dụ về chiếc đu quay trong công

viên và yêu cầu học sinh cho biết : Thân chiếc đu

quay và người ngồi trong đu quay chuyển động

tịnh tiến hay không tịnh tiến

HS : Người chuyển động tịnh tiến còn đu quay

không chuyển động tịnh tiến

GV hướng dẫn thêm cho HS về chuyển động tịnh

tiến qua hình vẽ 1.1 SGV

Chuyển động tịnh tiến – Chuyển động quay

x = OM

 Nếu vật chuyển động cùng chiều trục tọa độ thì : x > 0

 Nếu vật chuyển động ngược chiều trục tọa độ thì : x < 0

4) Xác định thời gian

Muốn xác định thời điểm, người ta chọn một gốc thời gian và đo khoảng thời gian từ gốc đến lúc đó bằng đồng hồ Đơn vị : giây ( s ) [ ]SI

Trong vật lý, người ta thường chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu xảy ra một quá trình nào đó hoặc lúc bắt đầu khảo sát một hiện tượng

* Khi khảo sát chuyển động của một chất điểm : Ta chọn một vật làm mốc và gắn vào đó một trục tọa độ tức là ta đã chọn một hệ quy chiếu Đồng thời ta cũng chọn gốc thời gian

5) Chuyển động tịnh tiến

Chuyển động của một vật là tịnh tiến khi đoạn thẳng nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn song song với một phương nhất định

Thí dụ : Khung ôtô, xe máy khi chuyển động trên đường thẳng

3 / Cũng cố :

a / Chuyển động cơ học là gì ? b / Chất điểm là gì ?

c / Chuyển động tịnh tiến là gì ?

4 / Dặn dò :

− Trả lời câu hỏi : 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; Làm bài tập : 1 ; 2 ; 3

  

A

Bài 2 :

CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU

I / Mục tiêu :

− Nắm vững định nghĩa độ dời qua tọa độ của chất điểm trên một trục, từ đó dẫn đến định nghĩa vận tốc trung bình trong một khoảng thời gian t2− t1 , và vận tốc tức thời tại thời điểm t

− Biết cách xây dựng phương trình chuyển động thẳng đều từ định nghĩa và công thức vận tốc, áp dụng phương trình chuyển động để giải các bài toán chuyển động thẳng đều của một chất điểm, bài toán gặp nhau hay đuổi nhau của hai chất điểm

− Biết cách vẽ đồ thị biễu diễn phương trình chuyển động và đồ thị vận tốc theo thời gian, sử dụng đồ thị để giải các bài toán nói trên

II / Chuẩn bị :

− Thước

III / Tổ chức hoạt động dạy học :

1 / Kiểm tra bài cũ :

+ Câu 1 : Chuyển động cơ học là gì ?

+ Câu 2 : Chất điểm là gì ?

+ Câu 3 : Chuyển động tịnh tiến là gì ?

2 / Nội dung bài giảng:

Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh

1) Độ dời

GV Tại thời điểm t1 chất điêm M ở vị trí M1 có

toạ độ x1 Tại thời điểm t2 chất điêm M ở vị trí

M1 có toạ độ x2

Độ dời trong khoảng thời gian ∆t = t2 – t1 là :

∆x = x2 – x1

∆x > 0 : Chiều chuyển động cùng chiều

dương Ox

∆x < 0 : Chiều chuyển động ngược chiều

dương Ox

Chú ý :

Nếu chất điểm chuyển động theo một chiều thì

quỹ đạo đường trùng với độ dời :

s = ∆x

1) Độ dời

 Độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian ∆ t = t2 − t1 là đoạn thẳng M1M2

có giá trị đại số là :

∆x = x2− x1

 Nếu ∆ x > 0 thì chiều chuyển động trùng với chiều dương của trục ox

 Nếu ∆ x < 0 thì chiều chuyển động ngược với chiều dương của trục ox

Chú ý :

Nếu chất điểm chuyển động theo một chiều thì quỹ đạo đường trùng với độ dời : s = ∆x

2) Vận tốc trung bình

GV : Nói đến vật đang chuyển động ta xét đại

lượng nào đặc trưng cho sự nhanh hay chậm : VD

: Trong thời gian 2 giờ : Ôtô đi 80 km, trong 3

giờ xe đạp đi 45 km, để biết phương tiện nào đi

nhanh hơn ta làm cách nào ?

HS1 : Thưa Thầy ta so sánh độ dời ôtô và xe đạp

đi được trong cùng một đơn vị thời gian nghĩa là

1 giờ ôtô đi được 40 km và xe đạp đi được 15 km

Vậy ôtô chuyển động nhanh hơn xe đạp

GV : Có cách nào khác hơn nữa không ?

HS2 : Thưa Thầy ta so sánh thời gian ôtô và xe

đạp đi được trong cùng một độ dời nghĩa là trên

độ dời 10 km thì ôtô mất thời gian ít hơn xe đạp

chứng tỏ ôtô chuyển động nhanh hơn xe đạp ?

GV : Hai cách trên, cách nào đơn giản hơn và

ứng dụng nhiều hơn ?

HS : Cách 1 !

GV : Ta gọi v1 và v2 là đại lượng đặc trưng cho

độ dời ôtô và xe đạp đi được trong cùng một đơn

vị thời gian :

v1 = 80 : 2 = 40 km/h ; v2 = 45 : 3 = 15 km/h

⇒ v1 > v2⇒ ôtô chuyển động nhanh hơn xe đạp

Vậy đại lượng v được gọi là vận tốc :

t

x t

t

x x

v TT

∆

∆

=

−

−

=

1 2

1 2

→ Vậy để so sánh sự nhanh hay chậm của

chuyển động ta dùng thương số ∆x/t , gọi là vận

tốc ⇒ Vận tốc ⇒ Đơn vị !

3) Vận tốc tức thời

Để đặc trưng chính xác cho độ nhanh chậm của

chuyển động trong thời gian rất nhỏ ; người ta

dùng đại lượng vật lí vận tốc tức thời Nghĩa là

xét trong một khoảng thời gian rất nhỏ

4) Chuyển động thẳng đều

 Định nghĩa :

GV : Giả sử một chất điểm M đang chuyển động

trên đường thẳng khi qua điểm A nó chuyển

động với vận tốc 5 m/s ; Khi qua B nó chuyển

động với vận tốc 5 m/s ta nói vật chuyển động

thẳng đều Vậy chuyển động thẳng đều là gì ?

HS : Chuyển động thẳng đều là chuyển động

trong đó vận tốc không thay đổi

2) Vận tốc trung bình

 Vận tốc trung bình của một chất

điểm đặc trưng cho độ nhanh hay chậm của chuyển động và được đo bằng thương số của độ dời và khoảng thời gian có độ dời ấy

1 2

2 1 1

2

t t

M M t

x t

x x

v TB

−

=

∆

∆

=

∆

−

 Đơn vị vận tốc trung bình : m/s hoặc km/h

1 km/h = 31,6 m/s

3) Vận tốc tức thời

Để đặc trưng chính xác cho độ nhanh chậm của chuyển động ; người ta dùng đại lượng vật lí vận tốc tức thời

Vận tốc tức thời là vận tốc tại một thời điểm bất kỳ trong quá trình chuyển động

t

x t

t

x x

v TT

∆

∆

=

−

−

=

1 2

1

2  Với ∆t là khoảng thời gian “rất nhỏ”

 Đơn vị vận tốc tức thời : m/s hoặc km/h

4) Chuyển động thẳng đều

a) Định nghĩa

Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng trong đó vận tốc không đổi

 Phương trình :

GV giảng giải phần phương trình chuyển động

thẳng đều và phần đồ thị

Nhấn mạnh hệ số góc thời gian tgα

 Đồ thị vận tốc theo thời gian

Trong chuyển động thẳng đều , vận tốc không

đổi v = hằng số nên đồ thị biểu diễn vận tốc theo

thời gian là một đường thẳng song song với trục

thời gian

b) Phương trình chuyển động thẳng đều

Gọi x0 là toạ độ của chất điểm vào lúc

t0 = 0, theo công thức  ta có :

t

x x

v= − 0

hay x = x0 + v.t  Công thức  gọi là phương trình chuyển động của chất điểm trong chuyển động thẳng đều

 Đồ thị của tọa độ theo thời gian t là một đường thẳng cắt trục tung tại điểm x

= x0 và có hệ số góc bằng :

tgα =

t

x

− Hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian bằng vận tốc của chất điểm

c) Đồ thị vận tốc theo thời gian

Trong chuyển động thẳng đều , vận tốc không đổi v = hằng số nên đồ thị biểu diễn vận tốc theo thời gian là một đường thẳng song song với trục thời gian

[ Trên thực tế, để xác định vị trí chuyển động

của một chất điểm thì ta dùng hệ trục tọa độ , có

nhiều hệ trục tọa độ như trục tọa độ Descartes,

trục tọa độ địa lý … chẳng hạn như trục tọa độ địa

lý gồm kinh độ và vĩ độ Kinh tuyến số 0 qua

đài thiên văn Grinných ( London) ( 180 kinh

đông và 180 kinh tây ) , vĩ tuến là đường xích

đạo ( 900 Vĩ bắc và 900 Vĩ Nam ) VD : Tọa độ

con tàu trên biển là 300 Kinh Tây và 300 Vĩ Bắc ]

5) Bài tập vận dụng

GV : Trình bày cách chọn trục tọa độ

GV : Sau khi vẽ hình, HS nao có thể nhắc lại

công thức tính vận tốc ?

HS : Được xem như dạng bài tập mẫu, cần giảng

chậm cho học sinh

5 ) Bài tập vận dụng

Hai xe cùng khởi hành một lúc từ hai điểm A và B cách nhau 120 km, chuyển động ngược chiều nhau Vận tốc của xe

đi từ A là 40 km/h, của xe đi từ B là 20 km/h Coi chuyển động của các xe như chuyển động của chất điểm và đường đi là thẳng

a) Viết phương trình chuyển động của hai xe Từ đó, tìm thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau

b) Giải bài toán trên bằng đồ thị

Bài giải

a) Phương trình chuyển động của hai xe

Gốc tọa độ O : Tại A Chọn: Chiều (+) Ox : Chiều từ A đến B MTG: Lúc 2 xe bắt đầu chuyển động

(t0 = 0 )

Ta có PTCĐ: x = x0 + v(t – t0)

Xe A : x A = x 0A + v A (t - t 0 ) = 40t (1)

Xe B : x B = x 0B + v B (t - t 0 ) = 120 – 20t (2)

Khi 2 xe gặp nhau ⇒ xA = xB

⇒ 40t = 120 – 20t ⇒ t = 2h Thế t =2 vào (1) ⇒ x = 40t = 80 km Vậy sau 2 giờ hai xe gặp nhau tại vị trí cách A 80 km

b) Giải bài toán bằng đồ thị

 Lập bảng giá trị cho mỗi xe

Đối với xe A :

Đối với xe B :

Giao điểm P của hai đường thẳng trên có toạ độ (2, 80 )

Vậy hai xe gặp nhau sau 2 giờ và cách

A một khoảng 80 km

3 / Cũng cố :

a / Độ dời là gì ?

b / Vận tốc trung bình là gì ?

c / Vận tốc tức thời là gì ?

d / Viết phương trình chuyển động thẳng đều ?

4 / Dặn dò :

− Trả lời câu hỏi trắc nghiệm

− Làm bài tập : 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5

  

Bài 03

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

I / MỤC TIÊU :

− Nắm vững mục đích của việc khảo sát một chuyển động thẳng là tìm hiểu đặc tình nhanh chậm của chuyển động thể hiện ở biểu thức vận tốc theo thời gian

− Hiểu được rằng muốn đo vận tốc thì phải xác định tọa độ của chất điểm ở các thời điểm khác nhau và biết cách sử dụng thì kế ( hoặc đồng hồ trong trường hợp không có thì kế ) để xác định thời điểm vật ( ở đây là bọt khí ) đi qua một tọa độ đã biết

− Biết cách xử lý các kết quả đo đạc bằng cách lập bảng và sử dụng các công thức thích hợp để tìm các đại lượng mong muốn như tính vận tốc tức thời tại một thời điểm

− Biết cách vẽ đồ thị vận tốc theo thời gian và có những nhận xét từ đồ thị

II / Chuẩn bị :

− Một ống thủy tinh hoặc nhựa trong suốt dài khoảng 1,2 ( m )

− Đồng hồ hoặc thì kế

− Thước gỗ dài 1 ( m ) có chia đến ( cm )

− Tấm phẳng cứng kê một đầu thành một mặt nghiêng dùng làm giá đỡ cho ống và thước đặt song song nhau

− Nước đủ để rót vào ống

− Phễu

− Máng nghiêng với xe lăn nhỏ

− Bộ rung đo thời gian và mực

− Nhiều băng giấy dài dùng riêng cho thí nghiệm này

III / Tổ chức hoạt động dạy học :

1 / Kiểm tra bài cũ :

+ Câu 1 : Độ dời là gì ?

+ Câu 2 : Vận tốc trung bình là gì ?

+ Câu 3 : Vận tốc tức thời là gì ?

+ Câu 4 : Viết phương trình chuyển động thẳng đều ?

2 / Nội dung bài giảng:

Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh

I / Chuyển động của bọt không khí trong một

ống dài đựng nước :

GV cho lớp phân chia thành 8 nhóm, mỗi nhóm 6

HS, phân phát cho ỗi nhóm bộ thí nghiệm chuẩn bị

sẳn phần trên

a / Mô tả thí nghiệm :

− Lấy một ống thủy tinh hay ống nhựa thẳng trong

suốt, chiều dài khoảng 1 ( m ), bán kính trong

khoảng 0,5 ( cm ) Đổ nước gần đầy ống, để lại một

bọt không khí dài khoảng 1 ( cm ), rồi nút chặt ống

− Mỗi khi ta quay đầu ống có bọt khí xuống phía

dưới, thì bọt khí sẽ từ từ chuyển động lên trên

b / Tiến hành thí nghiệm :

I / Chuyển động của bọt không khí trong một ống dài đựng nước :

a / Mô tả thí nghiệm :

− Lấy một ống thủy tinh hay ống

nhựa thẳng trong suốt, chiều dài khoảng 1 ( m ), bán kính trong khoảng 0,5 ( cm ) Đổ nước gần đầy ống, để lại một bọt không khí dài khoảng 1 ( cm ), rồi nút chặt ống

− Mỗi khi ta quay đầu ống có bọt khí xuống phía dưới, thì bọt khí sẽ từ từ chuyển động lên trên

Khi HS tiến hành thí nghiệm, GV cần lưu ý các em

ở những vấn đề sau :

- Nghiêng ống bọt khí với góc nghiêng vừa phải,

góc nghiêng không quá nhỏ (bọt khí có thể bị đứng

lại) hay quá lớn (bọt khí chuyển động rất nhanh khó

xác định thời gian )

- Một bạn giữ thật chặt ống bọt khí khi nghên,

không đẻ góc nghiêng thay đổi sẽ làm sai số kết quả

; Một HS quan sát và bấm đồng hồ giây cho thật

chính xác

- Có thể để bọt khí chuyển động đến vạch 10cm rồi

bắt đầu tính thời gian ( Cũng có thể để HS quan sát số

liệu trên thước khi bọt khí chuyển động được những khoảng

thời gian bằng nhau, đây là một tiến trình làm ngược lại,

nghĩa là xác định độ dời của bọt khí trong những khoãng

thời gian như nhau )

c / Đồ thị tọa độ theo thời gian

Sau khi xác định số liệu đo đạt một cách chính xác

ở 3 lần thí nghiệm, HS lập bảng giá trị các số liệu

rồi tiến hành vẽ đồthị ( Chú ý đến những sai số của

số liệu đo đạt )

GV yêu cầu HS rút ra nhận xét về dạng đồ thị và

tính chất chuyển động của bọt khí

II / Chuyển động của một xe nhỏ lăn trên máng

nghiêng :

a / Mô tả thí nghiệm :

− Một xe lăn nhỏ trên một máng nghiêng kéo theo

một băng giấy Băng giấy được luồn qua khe một bộ

rung đo thời gian sao cho bút mực ở đầu cần rung có

thể ghi một vết trên băng mỗi khi chạm vào băng

giấy

b / Tiến hành thí nghiệm :

b / Tiến hành thí nghiệm :

x (m)

t ( s )

c / Đồ thị tọa độ theo thời gian

d / Nhận xét :

− Chuyển động của bọt khí trong ống là chuyển động thẳng đều

− Vận tốc của bọt khí có giá trị bằng hệ số góc của đường thẳng trên

− Phương trình chuyển động của bọt khí có dạng : x = x0 + vt

II / Chuyển động của một xe nhỏ lăn trên máng nghiêng :

a / Mô tả thí nghiệm :

− Một xe lăn nhỏ trên một máng

nghiêng kéo theo một băng giấy Băng giấy được luồn qua khe một bộ rung đo thời gian sao cho bút mực ở đầu cần rung có thể ghi một vết trên băng mỗi khi chạm vào băng giấy

b / Tiến hành thí nghiệm :