Xây dựng một số bài tập song ngữ chương động học chất điểm (2017)

Quĩ đạo của chất điểm - Khi nghiên cứu chuyển động của vật, kích thước của vật rất nh so vớiphạm vi chuyển động của nó, ta có thể coi vật như một chất điểm.. - Khi chuyển động, chất điểm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

Chuyên ngành: Vật lý đại cương

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

ThS Hoàng Văn Quyết

HÀ NỘI, 2017

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng

dẫn khoa học ThS Hoàng Văn Quyết đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành

khóa luận này

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Ban chủ nhiệm khoa Vật lý

và Phòng sau Đại học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình giúp đỡtôi hoàn thành khóa luận này

Xuân Hòa, ngày 20 tháng 4 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Phượng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, khôngtrùng lặp với các đề tài khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ choviệc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trongkhóa luận đã được chỉ rõ nguồn gốc

Xuân Hòa, ngày 20 tháng 4 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Phượng

MỤC LỤC

Đ U 1

1 do chọn đề tài 1

2 c đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 hiệm v nghiên cứu 2

5 hương pháp nghiên cứu 2

U 3

Chương 1 Cơ sở lý thuyết 3

1.1 Các khái niệm cơ bản 3

1.1.1 Chất điểm Quĩ đạo của chất điểm 3

1.1.2 Hệ qui chiếu 3

1.1.3 Độ dời 3

1.1.4 Vận tốc trung bình Tốc độ trung bình Vận tốc tức thời 3

1.1.5 Gia tốc 5

1.2 Chuyển động thẳng đều 5

1.3 Chuyển động thẳng biến đổi đều 6

1.4 Sự rơi tự do 6

1.5 Chuyển động tròn 7

1.5.1 Chuyển động tròn đều 7

1.5.2 Chuyển động tròn biến đổi đều 8

1.6 Chuyển động của vật bị ném 8

1.6.1 Chuyển động ném ngang 8

1.6.2 Chuyển động của vật bị ném xiên 10

1.7 Tính tương đối của chuyển động Công thức cộng vận tốc 12

1.7.2 Vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối, vận tốc kéo theo 13

1.7.3 Công thức cộng vận tốc 13

Kết luận chương 1 14

Chương 2 hân dạng bài tập 15

2.1 Tốc độ trung bình Vận tốc trung bình 15

2.1.1 Bài tập mẫu 15

2.1.2 Bài tập tự luyện 16

2.2 Chuyển động thẳng đều 18

2.2.1 Bài tập mẫu 18

2.2.2 Bài tập tự luyện 19

2.3 Chuyển động thẳng biến đổi đều 21

2.3.1 Bài tập mẫu 21

2.3.2 Bài tập tự luyện 23

2.4 Sự rơi tự do 24

2.4.1 Bài tập mẫu 24

2.4.2 Bài tập tự luyện 26

2.5 Chuyển động tròn 27

2.5.1 Bài tập mẫu 27

2.5.2 Bài tập tự luyện 29

2.6 Bài toán về chuyển động tương đối 31

2.6.1 Bài tập mẫu 31

2.6.2 Bài tập tự luyện 33

2.7 Chuyển động của vật bị ném 35

2.7.1 Bài tập mẫu 35

2.7.2 Bài tập tự luyện 37

2.8 Bài toán 2 vật gặp nhau 39

2.8.1 Bài tập mẫu 39

2.8.2 Bài tập tự luyện 41

Kết luận chương 2 44

KẾT LUẬN 45

T U TH H 46

1 Lý do chọn đ tài

MỞ Đ U

Cứ m i giây m i phút trôi qua, c hàng nghìn tưởng sáng tạo đượcnảy sinh, hàng tr m phát minh được ra đời và biết bao sự thay đổi khoa học –công nghệ đang di n ra Chính vì điều này mà người ta n i rằng thế kỉ làthế kỉ của sự b ng nổ về khoa học – công nghệ, là thế kỉ mà người ta coi trọngsáng tạo là yếu tố đặc trưng của con người Trong thế kỉ , để Việt amtrở thành một quốc gia giàu mạnh, để c một xã hội phồn vinh, thịnh vượng,không bị t t hậu so với thế giới thì chúng ta phải không ng ng đổi mới vàkhông ng ng tư duy sáng tạo để c thể sánh vai với các cường quốc n mchâu Để làm được điều đ , chúng ta phải không ng ng đổi mới và hoàn thiệngiáo d c sao cho ph hợp nhất h ng n m gần đây, nền giáo d c của chúng

ta liên t c được đổi mới sâu sắc và toàn diện để bắt kịp nền giáo d c thế giới,đào tạo ra nh ng con người c đủ n ng lực, sáng tạo mà xã hội đặt ra

Sự phát triển như vũ bão của khoa học – công nghệ đã đòi h i Đảng vàNhà nước phải tiến hành đổi mới giáo d c đây, nền giáo d c không nh ngđổi mới, hoàn thiện về nội dung mà còn đổi mới, hoàn thiện về phương pháp

và hình thức giáo d c, thể hiện r nhất là việc ộ iáo d c xuất bản sáchsong ng , việc dạy – học loại sách này đang được thí điểm ở một số trường.Trong thời kì đổi mới hiện nay, trước nh ng thời cơ và thách thức tolớn, để tránh được nguy cơ t t hậu, việc lồng gh p tiếng anh trong các mônhọc khác n i chung và vật l n i riêng là điều rất cần thiết và càng trở nên cấpbách hơn bao giờ hết Đ cũng là l do mà trong thời gian tới, ộ iáo d c s chính thức đưa sách song ng vào trong hoạt động dạy và học ở tất cả cáctrường TH T

hận thấy được tình hình trên, em chọn ây dựng một số bài tập song

ng chương Động học chất điểm làm đề tài kh a luận tốt nghiệp của mình

2 Mục đ ch nghiên c u

Tổng hợp lí thuyết và phân dạng bài tập phần Động học chất điểm bằngsong ng

3 Đ i tượng và phạ vi nghiên c u

- Đối tượng nghiên cứu: Các kiến thức phần Động học chất điểm vàtiếng anh cho chuyên ngành vật l

- hạm vi nghiên cứu: Vật l cổ điển

NỘI UNG Chương 1 Cơ

sở lý thuyết 1.1 Các khái niệ cơ bản

1.1.1 Chất điểm Quĩ đạo của chất điểm

- Khi nghiên cứu chuyển động của vật, kích thước của vật rất nh so vớiphạm vi chuyển động của nó, ta có thể coi vật như một chất điểm

- Khi chuyển động, chất điểm vạch lên một đường trong không gian gọi

là quĩ đạo của chuyển động

⃗ biểu thị vị trí cuối cùng của các đối tượng

⃗ biểu thị vị trí ban đầu của đối tượng

Khi chất điểm chuyển động, quãng đường n đi được có thể không trùngvới độ dời của nó

⃗

⃗⃗

⃗

⃗⃗

3

(khi rất nh )

4

- Vận tốc tức thời tại thời điểm đặc trưng cho chiều và độ nhanhchậm của chuyển động tại thời điểm đ

- Khi rất nh thì độ lớn của độ dời bằng quãng đường đi được , vì vậy

độ lớn của vận tốc tức thời luôn bằng tốc độ tức thời

Trong đ : là tọa độ của chất điểm ở thời điểm ban đầu

là tọa độ của chất điểm ở thời điểm

1.3 Chuyển động thẳng biến đổi đ u

- Định nghĩa: à chuyển động c quĩ đạo là đường thẳng và độ lớn củavận tốc tức thời t ng đều hoặc giảm đều theo gian

- Giả sử chất điểm chuyển động trên tr c

hương trình chuyển động:

Vận tốc: :

Gia tốc:

Quãng đường đi được:

Công thức độc lập thời gian:

Trong đ : , là tọa độ, vận tốc của chất điểm ở thời điểm ban đầu

, là tọa độ, vận tốc của chất điểm ở thời điểm

là gia tốc của chuyển động

là quãng đường chất điểm đi được trong khoảng thời gian

- Chuyển động thẳng nhanh dần đều:

- Chuyển động thẳng chậm dần đều:

1.4 Sự rơi tự do

- Định nghĩa: à sự rơi chỉ dưới tác d ng của trọng lực

- Đặc điểm của sự rơi tự do:

Là chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu

hương thẳng đứng, chiều t trên xuống dưới

Thời gian rơi của vật: √

- Điều kiện để một vật rơi tự do trong không khí:

là g c mà vật qu t được trong khoảng thời gian

- ối liên hệ gi a tốc độ dài và tốc độ g c:

(m)

là bán kính quĩ đạo, đơn vị là m

- Chu kì của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được mộtvòng:

(s)giây:

- Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1

(Hz)

- Mối liên hệ gi a tốc độ góc và chu kì hay tần số :

ia tốc hướng tâm:

hương: Vuông góc với tiếp tuyến của quĩ đạo tại điểm khảo sát

Chiều: Hướng vào tâm

- Các phương trình của chuyển động tròn biến đổi đều:

là tọa độ góc và tốc độ góc ở thời điểm ban đầu

là tọa độ góc và tốc độ góc ở thời điểm

γ là gia tốc góc của chuyển động tròn biến đổi đều

1.6 Chuyển động của vật bị ném

1.6.1 Chuyển động ném ngang

- Định nghĩa: Chuyển động ném ngang là chuyển động của một vật được

n m n m theo phương ngang với vận tốc ban đầu ⃗

- Chọn mặt phẳng tọa độ là mặt phẳng chứa ⃗ Gốc trùng vớiđiểm xuất phát của vật Tr c hướng xuống Gốc thời gian là thời điểmném vật B qua mọi lực cản của không khí, khi đ , vật chỉ chịu tác d ng củatrọng lực

- Chuyển động thành phần theo tr c Ox là chuyển động thẳng đều với:

- Chuyển động thành phần theo tr c Oy là chuyển động rơi tự do với:

- hương trình quĩ đạo:

→ Quỹ đạo của chuyển động ném ngang là một nửa đường parabol

- Thời gian chuyển động của vật ném ngang t độ cao được xác định:

√

- Tầm bay xa là khoảng cách gi a điểm n m và điểm rơi trên c ng mặtđất, được xác định:

√

1.6.2 Chuyển động của vật bị ném xiên

- Định nghĩa: Chuyển động ném xiên là chuyển động của một vật được

ném)

xuất phát của vật Tr c hướng lên trên Gốc thời gian là thời điểm némvật B qua mọi lực cản của không khí, khi đ , vật ném chỉ chịu tác d ng củatrọng lực

Theo phương x, vật không chịu tác d ng của lực nào →

- hương trình quĩ đạo:

→ Quĩ đạo chuyển động của vật n m xiên là đường parabol

- Tầm bay cao là độ cao cực đại mà vật đạt tới

Khi vật lên đến đỉnh của của quĩ đạo, ⃗ hướng theo phương ngang,

→ Tầm bay cao được xác định:

đất

- Tầm bay xa là khoảng cách gi a điểm n m và điểm rơi trên c ng mặt

Khi vật trở về mặt đất, , thay vào phương trình chuyển động, ta tìmđược thời điểm vật trở về mặt đất

→ Tầm bay xa được xác định:

 Mở rộng: Chuyển động ném xiên xuống

- Định nghĩa: Chuyển động ném xiên xuống là chuyển động của một vật

(gọi là góc ném)

xuất phát của vật Tr c hướng xuống Gốc thời gian là thời điểm ném vật

B qua mọi lực cản của không khí, khi đ , vật ném chỉ chịu tác d ng củatrọng lực

→ Vật chuyển động thẳng nhanh dần đều

- hương trình chuyển động:

- hương trình quĩ đạo:

→ Quĩ đạo chuyển động của vật n m xiên là đường parabol

1.7 T nh tương đ i của chuyển động Công th c cộng vận t c

1.7.1 HQC chuyển động và HQC đứng yên

- HQC đứng yên: là HQC gắn với vật đứng yên.

- HQC chuyển động: là HQC gắn với vật chuyển động.

1.7.2 Vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối, vận tốc kéo theo

- Vận tốc tuyệt đối: là vận tốc của vật so với HQC đứng yên

- Vận tốc tương đối:là vận tốc của vật so với HQC chuyển động

- Vận tốc kéo theo: Là vận tốc của HQC chuyển động so với HQC đứngyên

Kết luận chương 1

Trong chương 1, chúng tôi đã hệ thống các cơ sở lý thuyết ph c v chochương 2 một cách logic và hệ thống Để khắc ph c nh ng kh kh n và sailầm của học sinh, sinh viên trong việc giải bài tập và giúp giáo viên d dànglựa chọn và sử d ng được các bài tập bằng song ng một cách có hiệuquả trong quá trình dạy học chương Động học chất điểm trong cơ họcnhằm phát huy tính tích cực của học sinh, sinh viên cần phải phân dạng cácbài tập chương này một cách phù hợp dựa trên cơ sở lý thuyết đã đưa ra.Trong chương 2 chúng tôi s phân dạng và hướng dẫn giải hệ thống cácdạng bài tập chương Động học chất điểm

2.1 T c độ trung bình Vận t c 2.1 Average speed Average

2.1.1 Bài tập mẫu 2.1.1 Sample exercises

Bài 1 Vikram lái xe của mình trong 3

giờ với tốc độ 60 km/h và trong vòng

Exercise 1 Vikram drove his car for

3 hours at the rate of 60 kilometers

4 giờ với tốc độ 50 km/h Tìm tốc độ per hour and for 4 hours at 50trung bình cho hành trình của anh ấy? kilometers per hour Find his average

Để tính toán tốc độ trung bình, chúng For calculating average speed we

ta cần tìm tổng quãng đường do

Vikram du hành

Ta có:

kmkm

o đ , tổng quãng đường đi là

km ׀

׀ km/h So, the average speed is

Bài 2 Một người đi xe đạp và một Exercise 2 A cyclist and a pedestrian

walk together at 7am at the beginningngười đi bộ cùng xuất phát lúc 7h tại

Chương 2 Phân dạng bài tập

speed for the journey?

đầu A trên một con đường thẳng AB of A on a 15 km AB straight Whendài 15km hi đi đến đầu người đi going to the top of B, the cyclist turns

xe đạp quay ngược lại và gặp người

Chọn hệ tọa độ có gốc tọa độ tại vị trí

xuât phát, gốc thời gian là thời điểm

To select the coordinate system withthe origin at the starting position, thexuất phát, chiều dương là chiều t A time origin is the starting point, theđến B positive direction is the direction

Để tính được vận tốc trung bình của from A to B

người m i người, ta cần tính được độ

dời của m i người và thời gian để

thưc hiện độ dời đ

Độ dời của người đi xe đạp và người

To calculate the average velocity ofeach person, we need to calculate thedisplacement of each person and time

to determine the displacement

đi đi bộ khi gặp nhau là: AC=7 km The displacement of cyclists andThời gian thực hiện độ dời của người

đi xe đạp và người đi bộ là:

walkers when met is: AC = 7 kmThe displacement time for cyclists

Vận tốc trung bình của m i người là: The average velocity of each person:

2.1.2 Bài tập tự luyện 2.1.2 Self-paced exercises

Bài 1 ột chiếc xe đang di chuyển Exercise 1 A car is travelling with

the speed of 30 km/h from city A to Band back from city B to A with the

với tốc độ 30 km/h t thành phố

đến và trở lại t thành phố đến

người?

với tốc độ 40 km/h Tìm tốc độ trung speed of 40 km/h Find its average

speed?

Key: 34,29 km/h

bình của chiếc xe?

Đáp số: 34,29 km/h

Bài 2 ột người đàn ông đang đi du Exercise 2 A man is traveling in his

lịch trong xe của mình t thành phố car from city A to city B and back Inđến thành phố và trở lại Trong the journey from city A to city B, hechuyến đi t thành phố đến thành is traveling with the constant speed ofphố , anh ta đang đi du lịch với tốc 40 km/h, and he is traveling with the

độ không đổi 40 km/h, và anh ta đang 45 km/h while he is coming back The

đi du lịch với 45 km/h trong khi anh total journey took 3 hours to

ta đang trở lại Tổng hành trình mất

3 giờ để hoàn thành Tìm tốc độ

trung

complete Find the average speed

of the car for the whole journey?

trình?

Bài 3 Một xe chạy trong 5 giờ: 2 giờ

đầu chạy với tốc độ trung bình là 60

km/h, 3 giờ sau chạy với tốc độ 40

km/h Tính tốc độ trung bình của xe

trong suốt thời gian chuyển động?

Exercise 3 A car runs for 5 hours:

the first 2 hours run at an averagespeed of 60 km/h, 3 hours laterruns at a speed of 40 km/h Calculatethe average speed of the car duringthe movement time?

Key: 48km/hĐáp số: 48km/h

Bài 4 Một ô tô đi t đến B dài Exercise 4 A car going from A to B

long 100km Know the first half of the road, the car goes at a speed of

50km/h, then go to B with velocity

100km Biết nửa đầu quãng đường, ô

tô đi với vận tốc 50km/h, sau đi đến

B với vận tốc 60km/h Đến B, ô tô

nghỉ 2 tiếng sau đ quay về A với vận

tốc 60km/h Tính tốc độ trung bình và hours then returns to A at 60 km/

h

vận tốc trung bình trong suốt cả Calculate the average speed and

Đáp số: 36,36km/h; 0 km/h Key: 36,36km/h; 0 km/h

2.2 Chuyển động thẳng đ u 2.2 Constant motion

2.2.1 Bài tập mẫu 2.2.1 Sample exercises

Bài 1 Cho phương trình chuyển động Exercise 1 Give the equation of

của một chất điểm với motion of a point substance

tính bằng , tính bằng with calculation unit is m,

a ác định ? calculation unit is s

b ác định vị trí của chất điểm sau a Determined ?

c Tính quãng đường mà chất điểm đi c What mileage did the quality go tođược sau 2 phút kể t thời điểm

banđầu?

→ m/s b Substitute t = 4 into the equation x

b Thay vào phương trình = 2 + 5t then we get the position of

thì ta được vị trí của chấtđiểm sau 4s là:

the point after 4s:

c Ta có: 2 phút = 120s

Sau 2 phút, quãng đường mà chất

điểm đi được là:

c We have: 2 minutes =120sAfter 2 minutes, the quality pointdistance traveled is:

Bài 2 Một chất điểm chuyển động Exercise 2 A moving point along the

dọc theo tr c Ox với phương trình Ox axis with the equation of motionchuyển động dạng trong where calculation unit

đ tính bằng m, tính bằng Tính is m, calculation unit is s Calculatequãng đường mà chất điểm đi được the distance traveled during a periodtrong khoảng thời gian t from to ?

T

→ và m/s → và m/s

Quãng đường mà chất điểm đi được The distance traveled during thetrong khoảng thời gian t s period from to is:đến s là:

mm

2.2.2 Bài tập tự luyện 2.2.2 Self-paced exercises

Bài 1 Một xe máy chuyển động dọc

theo tr c Ox có phương trình tọa độ

Exercise 1 A motorcycle moving

along the Ox axis has an equation ofdạng x= 60 –45(t – 7) với x(km); t(h) coordinates with

(km), (h)

a Xe máy chuyển động theo chiều

dương hay chiều âm của tr c Ox?

a Motorcycles move in the positive

or negative direction of the Ox axis?

b ác định thời điểm xe máy đi qua b Determine when the motor goesgốc tọa độ? through the origin of the coordinate

c ác định quãng đường xe máy đi c Determine the distance and velocityđến ?

system?

được trong 30 phút kể t

chuyển động?

lúc bắt đầu of the motorbike for 30 minutes from

the beginning of the movement?Đáp số: a Chiều âm; b h; c Key: a Negative; b h; c

Bài 2 Một người đi xe máy trên Exercise 2 A motorcyclist on a

distance of 60km At first, this personintends to travel at the velocity of30km/h But after a quarter of thedistance traveled, he wants to arriveearlier than 30 minutes Asked at therear, how much velocity would hehave to travel?

Key: km/h

quãng đường dài 60km úc đầu,

người này dự định đi với vận tốc

30km/h hưng sau khi đi được ¼

quãng đường, người này muốn đến

nơi sớm hơn 30 phút H i ở quãng

đường sau, người đ phải đi với vận

tốc bao nhiêu?

Đáp số: km/h

Bài 3 Một người đi t đến B với Exercise 3 A person goes from A to

B with velocity km/h If heaccelerates by 3km/h, he arrivessooner than 1 hour Find the distance

AB and time planned to go all theway?

Key: 60km; 5h

vận tốc km/h Nếu người đ

t ng tốc độ thêm 3km/h thì đến

nơi

sớm hơn 1h Tìm quãng đường AB và

thời gian dự định đi hết quãng

đường đ ?

Đáp số: 60km; 5h

Bài 4 Một người đi xe máy t A lúc Exercise 4 A motorcyclist from A at

6h to B at 8am Then he rest 30minutes and back to A 10h Know AB

= 60km and consider constantmotion Graphing coordinatesdepend on time?

6h và đến lúc 8h Sau đ người này