Lý thuyết Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc (Cánh diều 2024) Vật lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

A. Lý thuyết Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

I. Tốc độ

1. Tốc độ trung bình

- Ta tính được tốc độ trung bình của một vật chuyển động nếu biết quãng đường mà nó di chuyển và thời gian để đi hết quãng đường ấy:

- Nếu kí hiệu: vtb là tốc độ trung bình, s là quãng đường vật đi được trong thời gian t thì:

$v_{tb}=\frac{s}{t}$

- Tốc độ trung bình tính trong một thời gian rất ngắn được gọi là tốc độ tức thời.

Đồng hồ đo tốc độ trên ô tô – cho biết tốc độ tức thời

2. Đơn vị đo tốc độ

- Quãng đường được đo bằng mét (m)

- Thời gian được đo bằng giây (s)

 Do đó: tốc độ được tính bằng mét trên giây (m/s)

- Lưu ý: Việc lựa chọn đơn vị đo còn phụ thuộc vào tình huống.

Phương tiện đường thủy thường sử dụng đơn vị hải lí/ giờ

Đo tốc độ phát triển của cây sử dụng đơn vị mm/ ngày

II. Quãng đường và độ dịch chuyển.

- Khoảng cách mà vật di chuyển được theo một hướng xác định là độ dịch chuyển.

- Độ dịch chuyển là một đại lượng véctơ. Khi xác định độ dịch chuyển, phải xác định cả độ lớn và hướng của nó.

- Quãng đường là một đại lượng vô hướng chỉ được đặc trưng bởi độ lớn.

III. Vận tốc

- Vận tốc là một đại lượng vectơ. Vận tốc có thể được coi là tốc độ của vật theo một hướng xác định.

- Tốc độ là một đại lượng vô hướng.

- Nếu biết độ dịch chuyển trong một khoảng thời gian, thì vận tốc được xác định là:

- Hướng của vận tốc là hướng của độ dịch chuyển. Giá trị v của vận tốc được tính bằng:

$v=\frac{\Delta d}{\Delta t}$

- Với $\Delta t$ là giá trị độ dịch chuyển của vật trong khoảng thời gian 

- Công thức tổng quát: $\overrightarrow{v}=\frac{\Delta \overrightarrow{d}}{\Delta t}$

- Vận tốc cũng được đo bằng đơn vị như đơn vị tốc độ.     

IV. Một số phương pháp đo tốc độ

1. Phương pháp đo tốc độ

- Xác định tốc độ của một vật chuyển động bằng cách đo thời gian vật đi giữa hai vị trí xác định và khoảng cách (hay quãng đường) giữa chúng.

Ví dụ: sử dụng đồng hồ bấm giây đo thời gian ô tô đi trên quãng đường cố định 2000m sẽ tính được tốc độ trung bình của ô tô giữa hai vị trí đặt biển báo.

- Trong nhiều trường hợp có thể không đo trực tiếp được quãng đường bằng dụng cụ đo độ dài mà phải qua các bước trung gian.

Sử dụng đồng hồ bấm giây để đo thời gian

2. Đo tốc độ trong phòng thực hành

- Dùng cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số.

Cách đo:

+ Khi tấm chắn sáng chắn chùm tia sáng ở cổng quang điện thì đồng hồ bắt đầu đo thời gian.

+ Khi tấm chắn sáng không chắn chùm tia sáng ở cổng quang điện thì đồng hồ ngừng đo.

+ Thời gian hiển thị trên đồng hồ là thời gian xe đi hết quãng đường bằng chiều rộng của    tấm chắn sáng.

Cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian hiện số

- Dùng xe kĩ thuật số.

Bộ đo thời gian cho phép đặt được độ dài mỗi khoảng thời gian đến 0,01s.

B. Trắc nghiệm Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về vận tốc của một ô tô:

A. Ô tô A chuyển động theo hướng tây bắc với tốc độ 50 km/h.

B. Ô tô A có vận tốc là 50 km/h.

C. Mỗi giờ, ô tô A đi được 50 km.

D. Ô tô A đã đi 50 km theo hướng tây bắc.

Đáp án: A

Giải thích:

Khi nói về vận tốc của một vật nào đó, chúng ta phải xác định hướng mà nó đang chuyển động và tốc độ chuyển động của vật.

A – Cung cấp đầy đủ thông tin về hướng và độ lớn tốc độ. Hướng: Tây Bắc. Tốc độ: 50 km/h.

B – Chỉ nói về giá trị tốc độ là 50 km/h.

C – Chỉ nói về giá trị tốc độ 50 km trong 1 giờ.

D – Nói về độ dịch chuyển của ô tô A. Độ lớn độ dịch chuyển: 50 km. Hướng: Tây Bắc.

Câu 2: Tốc độ trung bình là đại lượng:

A. Đặc trưng cho độ nhanh, chậm của chuyển động.

B. Đặc trưng cho hướng của chuyển động.

C. Đặc trưng cho vị trí của chuyển động.

D. Đặc trưng cho mọi tính chất của chuyển động.

Đáp án: A

Giải thích:

Tốc độ trung bình là đại lượng đặc trưng cho độ nhanh, chậm của chuyển động và được tính bằng thương số giữa quãng đường đi được với khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.

Câu 3: Một xe ô tô xuất phát từ tỉnh A, đi đến tỉnh B cách A 10 km; rồi lại trở về vị trí xuất phát ở tỉnh A. Kết luận nào dưới đây là đúng?

A. Quãng đường mà ô tô đó đi được là 0 km. Độ dịch chuyển là 0 km.

B. Quãng đường mà ô tô đó đi được là 20 km. Độ dịch chuyển là 0 km.

C. Quãng đường mà ô tô đó đi được là 20 km. Độ dịch chuyển là 20 km.

D. Quãng đường mà ô tô đó đi được là 0 km. Độ dịch chuyển là 20 km.

Đáp án: B

Giải thích:

Ô tô đi từ A đến B, sau đó lại về A. Quãng đường ô tô đó đi được là:

10 + 10 = 20 km

Vị trí đầu của ô tô là ở A. Vị trí cuối của ô tô vẫn là A.

Vậy độ dịch chuyển của ô tô bằng 0.

Câu 4: Một máy bay bay từ Hà Nội đến Thành phố Hồ Chí Minh hết 1 h 45 p. Nếu đường bay Hà Nội – Hồ Chí Minh dài 1400 km thì tốc độ trung bình của máy bay là bao nhiêu?

A. 600 km/h.

B. 700 km/h.

C. 800 km/h.

D. 900 km/h.

Đáp án: C

Giải thích:

Đổi đơn vị: 1 h 45 p = 1,75 h

Tốc độ trung bình của máy bay là: $v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{1400}{1,75}=800$ (km/h)

Câu 5: Biểu thức xác định vận tốc trung bình là:

A. $v=\frac{d}{t}$.

B. $\overrightarrow{v}=\frac{\overrightarrow{\Delta d}}{t}$.

C. $\overrightarrow{v}=\frac{\overrightarrow{\Delta d}}{\Delta t}$.

D. $\overrightarrow{v}=\frac{\overrightarrow{d}}{\Delta t}$.

Đáp án: C

Giải thích:

Với Δd là giá trị độ dịch chuyển của vật trong khoảng thời gian Δt. Vận tốc trung bình được xác định: $\overrightarrow{v}=\frac{\overrightarrow{\Delta d}}{\Delta t}$

Câu 6: Tốc độ trung bình được tính bằng:

A. Quãng đường đi được chia cho khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.

B. Quãng đường đi được nhân với khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.

C. Độ dịch chuyển chia cho khoảng thời gian dịch chuyển.

D. Độ dịch chuyển nhân với khoảng thời gian dịch chuyển.

Đáp án: A

Giải thích:

Tốc độ trung bình được tính bằng quãng đường đi được chia cho khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.

Câu 7: Vận tốc được tính bằng:

A. Quãng đường đã đi chia cho khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.

B. Quãng đường đã đi nhân với khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.

C. Độ dịch chuyển chia cho khoảng thời gian dịch chuyển.

D. Độ dịch chuyển nhân với khoảng thời gian dịch chuyển.

Đáp án: C

Giải thích:

Vận tốc được tính bằng độ dịch chuyển chia cho khoảng thời gian dịch chuyển.

Câu 8: Số hiển thị trên đồng hồ đo tốc độ của các phương tiện giao thông khi đang di chuyển là gì?

A.Vận tốc trung bình.

B. Tốc độ trung bình.

C. Vận tốc tức thời.

D. Tốc độ tức thời.

Đáp án: D

Giải thích:

Khi nhìn vào đồng hồ đo tốc độ của các phương tiện giao thông đang di chuyển, ta không biết tốc độ trung bình của chúng, mà chỉ biết tốc độ vào đúng lúc ta nhìn đồng hồ, đây là tốc độ tức thời của phương tiện giao thông.

Câu 9: Quãng đường là một đại lượng:

A. Vô hướng, có thể âm.

B. Vô hướng, bằng 0 hoặc luôn dương.

C. Vectơ vì vừa có hướng và vừa có độ lớn.

D. Vectơ vì có hướng.

Đáp án: B

Giải thích:

Quãng đường là một đại lượng vô hướng chỉ đặc trưng bởi độ lớn. Giá trị của quãng đường có thể bằng 0 hoặc luôn dương.

Câu 10: Độ dịch chuyển là một đại lượng:

A. Vô hướng, có thể âm.

B. Vô hướng, bằng 0 hoặc luôn dương.

C. Vectơ vì vừa có hướng xác định và vừa có độ lớn.

D. Vectơ vì có hướng xác định.

Đáp án: C

Giải thích:

Độ dịch chuyển là khoảng cách mà vật di chuyển theo một hướng xác định, độ dịch chuyển là một đại lượng vectơ.

Câu 11: Nhà Minh cách trường 3 km, Minh đạp xe từ nhà theo hướng Nam tới trường mất 15 phút. Phát biểu nào sau đây là đúng:

A. Tốc độ đạp xe của Minh là 12 km/h theo hướng Bắc.

B. Vận tốc đạp xe của Minh là 12 km/h theo hướng Bắc.

C. Tốc độ đạp xe của Minh là 12 km/h theo hướng Nam.

D. Vận tốc đạp xe của Minh là 12 km/h theo hướng Nam.

Đáp án: D

Giải thích:

Đổi đơn vị: 15 p = 0,25 h.

Tốc độ đạp xe trung bình của Minh là: $v=\frac{s}{t}=\frac{3}{0,25}=12$ (km/h)

Vì Minh đạp xe từ nhà đến trường theo hướng Nam, nên vận tốc đạp xe của Minh là 12 km/h theo hướng Nam.

* Sử dụng dữ liệu sau để trả lời các câu hỏi 12, 13, 14, 15.

Một xe máy chuyển động trên đường thẳng theo hướng từ Đông sang Tây. Sau một khoảng thời gian t1 là 20 phút, xe máy cách vị trí xuất phát 15 km. Tiếp sau đó một khoảng thời gian t2 là 30 phút, xe máy cách vị trí xuất phát là 35 km.

Câu 12: Độ dịch chuyển của xe máy từ thời điểm t1 đến t2 là:

A. 15 km.

B. 20 km.

C. 30 km.

D. 35 km.

Đáp án: B

Giải thích:

Sau khoảng thời gian t2, xe máy cách vị trí xuất phát là 35 km.

Do đó, độ dịch chuyển của xe máy từ thời điểm t1 đến t2:

35 – 15 = 20 km.

Câu 13: Tốc độ của xe máy trong khoảng thời gian t1 là bao nhiêu?

A. 45 km/h.

B. 55 km/h.

C. 45 km/h theo hướng Đông – Tây.

D. 55 km/h theo hướng Đông – Tây.

Đáp án: A

Giải thích:

Quãng đường xe máy đã đi trong khoảng thời gian t1 là 15 km.

Thời gian xe máy đi là: 20 p = $\frac{1}{3}$ h.

Tốc độ trung bình của xe máy trong khoảng thời gian t1 là:

$v_{tb}=\frac{s_1}{t_1}=15:\frac{1}{3}=45$ km/h.

Câu 14: Vận tốc của xe máy trong khoảng thời gian t2 là bao nhiêu?

A. 70 km/h.

B. 40 km/h.

C. 70 km/h theo hướng Đông – Tây.

D. 40 km/h theo hướng Đông – Tây.

Đáp án: D

Giải thích:

Độ dịch chuyển của xe máy trong khoảng thời gian t2 là 20 km.

Khoảng thời gian dịch chuyển là 30 p = 0,5 h.

Tốc độ của xe máy trong khoảng thời gian này là:

$v=\frac{s}{t}=\frac{20}{0,5}=40km/h$

Xe máy chuyển động theo hướng từ Đông sang Tây.

Nên vận tốc của xe là 40 km/h theo hướng Đông – Tây.

Câu 15: Tốc độ trung bình của xe máy trên toàn bộ đoạn đường là bao nhiêu?

A. 35 km/h.

B. 30 km/h.

C. 15 km/h.

D. 42 km/h.

Đáp án: D

Giải thích:

Quãng đường xe máy đã đi là 35 km.

Thời gian xe máy đi hết quãng đường là: 20 + 30 = 50 p = $\frac{5}{6}$ h.

Tốc độ trung bình của xe máy trên cả đoạn đường là: $v_{tb}=\frac{s}{t}=35:\frac{5}{6}=42$ km/h