Sáng kiến kinh nghiệm Một số bài toán về tính tương đối của chuyển động - Cơ học lớp 10

Trong cơ học lớp 10 có đề cập đến tính tương đối của chuyển động: thể hiện ở tính tương đối của quỹ đạo vận tốc và gia tốc. Đây là một trong những phần khó mà học sinh thường mắc sai lầm khi giải bài tập. Để giúp học sinh hiểu sâu hơn, có kỹ năng tốt hơn khi giải các bài tập về tính tương đối của chuyển động.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sáng kiến kinh nghiệm " Một số bài toán về tính tương đối của chuyển động - Cơ học lớp 10 " SKKN: Một số bài toán về tính tương đối của chuyển động - Cơ học lớp 10 (Bùi Văn Cơ) PHẦN MỞ ĐẦU: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI- Trong cơ học lớp 10 có đề cập đến tính t ương đối của chuyển động: thể hiện ởtính tương đối của quỹ đạo vận tốc và gia tốc. Đây là một trong những phần khómà học sinh thường mắc sai lầm khi giải bài tập. Để giúp học sinh hiểu sâu hơn,có kỹ năng tốt hơn khi giải các bài tập về tính tương đối của chuyển động. Tôiđưa ra một số bài tập có vận dụng công thức cộng vận tốc, khảo sát chuyển độngcủa vật trong hệ quy chiếu có gia tốc và hệ quy chiếu đứng yên.- Phần công thức cộng vận tốc: Các bài tập đưa ra theo độ khó tăng dần. Cỏc bàitập về chuyển động thẳng cùng phương và khác phương, chuyển động tròn đều,chuyển động thẳng và chuyển động tròn đều, Chuyển động trũn đều và chuyểnđộng trũn đều- Phần thứ 2 chủ yếu là các bài toán trong hệ quy chiếu gắn với thang máy và mặtphẳng nghiêng chuyển động có gia tốc, phần này chỉ dừng lại ở việc tính gia tốccủa vật.- Các bài tập ở phần này chủ yếu dành cho học sinh không chuyên lớp 10 nângcao 1 PHẦN NỘI DUNGI – CÔNG THỨC CỘNG VẬN TỐC Vận dụng công thức : V 13  V 12  V 23* Bài tập đơn giản vận dụng công thức cộng vận tốc trong chuyển động thẳngcùng phươngCâu 1: Trên một đường thẳng có ba người chuyển động, một người đi xe máy,một người đi xe đạp và một người đi bộ giữa hai người kia. Ở thời điểm ban đầu,khoảng cách giữa người đi bộ và người đi xe đạp nhỏ hơn khoảng cách giữa ngườiđi bộ và người đi xe máy hai lần. Người đi xe máy và người đi xe đạp đi lại gặpnhau với vận tốc lần lượt là 60km/h và 20km/h. Biết rằng cả ba người gặp nhau tạicùng một thời điểm. Xác định vận tốc và hướng chuyển động của người đi bộ.Giải: B A C- Gọi vị trí người đi xe máy, người đi bộ xVà người đi xe đạplúc ban đầu lần lượt là A,B và CS là chiều dài quảng đường AC. Vậy AB = 2S/3,BC = S/3.- Chọn trục tọa độ trùng với đường thẳng chuyển động, 2chiều dương là chiều chuyển động của người đi xe máy. Mốc thời gian là lúc bắtđầu chuyển động: v1 = 60km/h, v3 = - 20km/h- Người đi bộ đi với vận tốc v2. Vận tốc của người đi xe máy đối với người đi bộ làv12.Ta có: v1  v12  v2  v12  v1  v 2 => v12 = v1 – v2 (đk: v12 >0 (1): để người đi xemáy gặp người đi bộ)- Vận tốc của người đi bộ đối với người đi xe đạp là v23.Ta có: v2  v23  v3  v 23  v 2  v3 => v23 = v2 – v3 (đk : v23 >0 (2): để người đibộ gặp người đi xe đạp).- Kể từ lúc xuất phát, thời gian người đi xe máy gặp người đi bộ và người đi bộgặp người đi xe đạp lần lượt là:+ t1 = AB/v12 = 2S/3(v1 – v2)+ t2 = BC/v23 = S/3(v2 – v3)Vì ba người gặp nhau cùng lúc nên: t1 = t2  2S/3(v1 – v2) = S/3(v2 – v3) 2( v2 – v3) = v1 – v2  v2 = (v1 + 2v3)/3 = (60 – 2.20)/3  6,67 (km/h)- Vậy vận tốc của người đi bộ là 6,67 km/h theo hướng từ B đến C* Bài tập đơn giản vận dụng công thức cộng vận tốc trong chuyển động thẳngđều có phương vuông góc 3Câu 2: Hai vật nhỏ chuyển động trên hai trục tọa độ vuông góc Ox, Oy và qua Ocùng một lúc. Vật thứ nhất chuyển động trên trục Ox theo chiều dương với gia tốc1m/s2 và vận tốc khi qua O là 6m/s. Vật thứ hai chuyển động chậm dần đều theochiều âm trên trục Oy với gia tốc 2m/s2 và vận tốc khi qua O là 8m/s. Xác địnhvận tốc nhỏ nhất của vật thứ nhất đối với vật thứ hai trong khoảng thời gian từ lúcqua O cho đến khi vật thứ hai dừng lại.Giải:Chọn mốc thời gian lúc 2 vật qua O- Phương trình vận tốc của vật thứ nhất trên trục Ox: y v1 = v01 + a1t = 6 + t- Phường trình vận tốc của vật thứ hai trên trục Oy: v1 O x v12 v2 = v02 + a2t = - 8 + 2t- Khoảng thời gian vật thứ hai dừng lại: v2 = 0 => t = 4s v2- Vận tốc của vật thứ nhất đối với vật thứ hai là: v12  v1  v2 . Do v1 vuông góc với v2 . v12  v 2 = 2 (6  t ) 2  (8  2t ) 2=> v12 ==> v12 = 5t 2  20t  100 .Biểu thức trong căn của v12 đạt giá trị nhỏ nhất khi 4  (20)t=  2 (s) < ...