Khởi động: Hãy nhớ lại kiến thức đã học về đồ thị của chuyển động trong môn Khoa học tự nhiên 7 để phát hiện ra tính chất của các chuyển động thẳng có đồ thị mô tả ở những hình sau.
Lời giải:
- Hình a: Chuyển động thẳng đều.
- Hình b: Vật đứng yên không chuyển động.
- Hình c: Với cùng một khoảng thời gian, vật (1) đi được quãng đường lớn hơn vật (2) nên vật (1) có tốc độ lớn hơn vật (2).
- Hình d: Vật (1) chuyển động theo chiều dương, vật (2) chuyển động theo chiều âm.
I. Chuyển động thẳng
Câu hỏi: Hãy tính quãng đường đi được, độ dịch chuyển, tốc độ, vận tốc của bạn A khi đi từ nhà đến trường và khi đi từ trường đến siêu thị (Hình 7.1). Coi chuyển động của bạn A là chuyển động đều và biết cứ 100 m bạn A đi hết 25 s.
Lời giải:
a. Vì bạn A đi từ nhà đến trường là theo 1 hướng, không đổi hướng nên :
+ Quãng đường đi được và độ dịch chuyển là như nhau và bằng 1000m.
+ Vận tốc và tốc độ là như nhau và bằng : 100 : 25 = 4 m/s
b. Vì bạn A đi từ trường đến siêu thị là theo 1 hướng, không đổi hướng nên :
+ Quãng đường đi được và độ dịch chuyển là như nhau và bằng 1000 - 800 = 200 m.
+ Vận tốc và tốc độ là như nhau và bằng : 100 : 25 = 4 m/s.
II. Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng
1. Cách vẽ đồ thị độ dịch chuyển - thời gian (d - t) trong chuyển động thẳng đều
Hoạt động: Hãy vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động của bạn A nêu ở trên theo trình tự sau đây:
1. Lập bảng ghi số liệu vào vở.
2. Vẽ đồ thị: trên trục tung (trục độ dịch chuyển) 1 cm ứng với 200 m; trên trục hoành (trục thời gian) 1 cm ứng với 50 s.
Lời giải:
2. Sử dụng đồ thị độ dịc chuyển - thời gian trong chuyển động thẳng
Hoạt động: Hình 7.2 là đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của một người đang bơi trong một bể bơi dài 50 m. Đồ thị này cho biết những gì về chuyển động của người đó?
1. Trong 25 giây đầu mỗi giây người đó bơi được bao nhiêu mét? Tính vận tốc của người đó ra m/s.
2. Từ giây nào đến giây nào người đó không bơi?
3. Từ giây 35 đến giây 60 người đó bơi theo chiều nào?
4. Trong 20 giây cuối cùng, mỗi giây người đó bơi được bao nhiêu mét? Tính vận tốc của người đó ra m/s.
5. Xác định độ dịch chuyển và vận tốc của người đó khi bơi từ B đến C.
6. Xác định độ dịch chuyển và vận tốc của người đó trong cả quá trình bơi.
Lời giải:
1. Trong 25 s đầu, ta thấy người đó chuyển động thẳng từ O đến A. Độ dịch chuyển của người đó là: d = 50 m.
- Trong 25 giây đầu mỗi giây người đó bơi được = 2m
- Vận tốc của người đó là: v = = 2m/s
2. Từ A – B: người đó không bơi => Người đó không bơi từ giây 25 đến giây 35.
3. Từ giây 35 đến 60 người đó bơi theo chiều ngược lại với chiều ban đầu.
4. Trong 20 giây cuối cùng (từ giây 40 đến giây 60), độ dịch chuyển của người đó là:
d = 25 – 45 = – 20 m.
- Mỗi giây người đó bơi được = 1m
- Vận tốc bơi của người đó là: v = = -1m/s
6. Trong cả quá trình:
+ Độ dịch chuyển của người đó ( tính từ gốc O đến điểm C) : 25 - 0 = 25 (m)
+ Vận tốc : 25 : 60 = 0,42 (m/s)
Câu hỏi: Hãy xác định vận tốc và tốc độ của người bơi từ giây 45 đến giây 60 bằng đồ thị ở Hình 7.2.
Lời giải:
Từ giây 45 đến giây 60 ta có:
- Thời gian bơi của người đó là: t = 60 – 45 = 15 s.
- Quãng đường người đó bơi được là: s = 40 – 25 = 15 m.
- Độ dịch chuyển của người đó là: d = 25 – 40 = –15 m.
- Tốc độ bơi của người đó là: v = = 1m/s
- Vận tốc bơi của người đó là: v = = -1m/s
III. Vận tốc và đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng
Hoạt động 1: Số liệu về độ dịch chuyển và thời gian của chuyển động thẳng của một xe ô tô đồ chơi chạy bằng pin được ghi trong bảng bên:
Dựa vào bảng này để:
a) Vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động.
b) Mô tả chuyển động của xe.
c) Tính vận tốc của xe trong 3 s đầu.
Lời giải:
a. Vẽ đồ thị
b. Mô tả chuyển động của xe :
Từ giây thứ 0 đến giây thứ 3, xe chuyển động theo chiều dương, quãng đường dịch chuyển được là 7 - 1 = 6 (m)
Từ giây thứ 3 đến 5, xe đứng yên
c. Trong 3s đầu, xe dịch chuyển được 6m=> Vận tốc sẽ là : 6 : 3 = 2 (m/s)
Hoạt động 2: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng của một xe ô tô đồ chơi điều khiển từ xa được vẽ ở Hình 7.4.
a) Mô tả chuyển động của xe.
b) Xác định vị trí của xe so với điểm xuất phát của xe ở giây thứ 2, giây thứ 4, giây thứ 8 và giây thứ 10.
c) Xác định tốc độ và vận tốc của xe trong 2 giây đầu, từ giây thứ 2 đến giây thứ 4 và từ giây thứ 4 đến giây thứ 8.
d) Xác định quãng đường đi được và độ dịch chuyển của xe sau 10 giây chuyển động. Tại sao giá trị của chúng không giống nhau?
Lời giải:
a) Mô tả chuyển động của xe:
- Trong 2 s đầu, xe chuyển động thẳng.
- Từ giây thứ 2 đến giây thứ 4, xe đứng yên.
- Từ giây thứ 4 đến giây thứ 9, xe chuyển động thẳng theo chiều ngược lại.
- Từ giây thứ 9 đến giây thứ 10, xe đứng yên.
b)
- Ở giây thứ 2, xe cách vị trí xuất phát 4 m.
- Ở giây thứ 4, xe cách vị trí xuất phát 4 m (vì từ giây thứ 2 đến giây thứ 4 vật đứng yên).
- Ở giây thứ 8, xe cách vị trí xuất phát 0 m (vật quay về vị trí xuất phát).
- Ở giây thứ 10, xe cách vị trí xuất phát 1 m theo chiều âm.
c)
- Trong 2 giây đầu xe chuyển động thẳng và không đổi hướng nên tốc độ và vận tốc của xe như nhau: v = = 2m/s
- Từ giây thứ 2 đến giây thứ 4, xe đứng yên nên tốc độ và vận tốc của xe đều bằng 0.
- Từ giây thứ 4 đến giây thứ 8:
+ Quãng đường từ giây thứ 4 đến giây thứ 8 là: s = 4 m
+ Độ dịch chuyển từ giây thứ 4 đến giây thứ 8 là: d = 0 – 4 = –4 m
+ Tốc độ của xe là: v = = 1m/s
+ Vận tốc của xe là: v = = -1m/s
d)
- Quãng đường xe đi được sau 10 giây chuyển động là: s = 4 + 4 + 1 = 9 m.
- Độ dịch chuyển của xe sau 10 giây chuyển động là: d = (-1) - 0 = (-1) m.
Quãng đường và độ dịch chuyển khác nhau vì xe chuyển động thẳng có đổi chiều.
Em có thể?
1. Vẽ được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của chuyển động thẳng.
Lời giải:
Một vận động viên mô tô chuyển động thẳng trong quá trình thử tốc độ. Độ dịch chuyển của nó tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng.
Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian :
2. Dựa vào đồ thị độ dịch chuyển – thời gian, xác định được vị trí và vận tốc của vật ở bất kì thời điểm nào.
Lời giải:
Ví dụ:
Một vật có đồ thị độ dịch chuyển – thời gian như hình vẽ.
a) Xác định vị trí của xe so với điểm xuất phát của xe ở giây thứ 2, giây thứ 4?
c) Xác định tốc độ và vận tốc của xe trong 3 giây đầu?
a)
- Ở giây thứ 2, xe cách điểm xuất phát 20 m
- Ở giây thứ 4, xe cách điểm xuất phát 40 m.
b)
Trong 3 s đầu, xe chuyển động thẳng không đổi hướng nên tốc độ và vận tốc của xe như nhau: v = = 10m/s