Tổng hợp lý thuyết , công thức , các dạng bài tập môn Vật lí Lớp 10

Nội dung text: Tổng hợp lý thuyết , công thức , các dạng bài tập môn Vật lí Lớp 10

1. TỔNG HỢP LÝ THUYẾT – CÔNG THỨC – CÁC DẠNG BT KTGK1 Bài 1 : CHUYỂN ĐỘNG CƠ I. Chuyển động cơ – Chất điểm 1. Chuyển động cơ Chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian. 2. Chất điểm Những vật có kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc với những khoảng cách mà ta đề cập đến), được coi là chất điểm. Khi một vật được coi là chất điểm thì khối lượng của vật coi như tập trung tại chất điểm đó. 3. Quỹ đạo Quỹ đạo của chuyển động là đường mà chất điểm chuyển động vạch ra trong không gian. (Quỹ đạo là tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định.) II. Cách xác định vị trí của vật trong không gian. 1. Vật làm mốc và thước đo Để xác định chính xác vị trí của vật ta chọn một vật làm mốc và một chiều dương trên quỹ đạo rồi dùng thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật. 2. Hệ toạ độ a) Hệ toạ độ 1 trục (sử dụng khi vật chuyển động trên một đường thẳng): Toạ độ của vật ở vị trí M : x = OM b) Hệ toạ độ 2 trục (sử dụng khi vật chuyển động trên một đường cong trong một mặt phẳng): Toạ độ của vật ở vị trí M : x = OM x y = OM y III. Cách xác định thời gian trong chuyển động . 1. Mốc thời gian và đồng hồ. Để xác định từng thời điểm ứng với từng vị trí của vật chuyển động ta phải chọn mốc thời gian và đo thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian bằng một chiếc đồng hồ. 2. Thời điểm và thời gian. Vật chuyển động đến từng vị trí trên quỹ đạo vào những thời điểm nhất định còn vật đi từ vị trí này đến vị trí khác trong những khoảng thời gian nhất định. IV. Hệ qui chiếu. Một hệ qui chiếu gồm : + Một vật làm mốc, một hệ toạ độ gắn với vật làm mốc. + Một mốc thời gian và một đồng hồ
2. Bài 2 : CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU I. Chuyển động thẳng đều 1. Tốc độ trung bình. s v tb t Với : s = x2 – x1 ; t = t2 – t1 2. Chuyển động thẳng đều. Là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường. 3. Quãng đường đi trong chuyển động thẳng đều. s = vtbt = vt Trong chuyển động thẳng đều, quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t. II. Phương trình chuyển động và đồ thị toạ độ – thời gian của chuyển động thẳng đều. 1. Phương trình chuyển động. x = xo + s = xo + vt Trong đó: s là quãng đường đi v là vận tốc của vật hay tốc độ t là thời gian chuyển động x0 là tọa độ ban đầu lúc t 0 x là tọa độ ở thời điểm t 2. Đồ thị toạ độ – thời gian của chuyển động thẳng đều. Các dạng bài tập có hướng dẫn Dạng 1: Xác định vận tốc, quãng đường và thời gian trong chuyển động thẳng đều. Xác định vận tốc trung bình. Cách giải: - Sử dụng công thức trong chuyển động thẳng đều: S = v.t S S1 S 2 S n -Công thức tính vận tốc trung bình. vtb t t1 t2 tn Dạng 2: Viết phương trình chuyển động thẳng đều Cách giải:
3. Dạng 3: Đồ thị của chuyển động thẳng đều. Cách giải: Bài 3 : CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU I. Vận tôc tức thời. Chuyển động thẳng biến đổi đều. 1. Độ lớn của vận tốc tức thời. Trong khoảng thời gian rất ngắn t, kể từ lúc ở M vật dời được một đoạn đường s rất ngắn thì đại lượng: v = s là độ lớn vận tốc tức thời của vật tại M. t Đơn vị vận tốc là m/s 2. Véc tơ vận tốc tức thời . Vectơ vận tốc tức thời v tại một điểm trong chuyển động thẳng có: + Gốc nằm trên vật chuyển động khi qua điểm đó + Hướng trùng với hướng chuyển động s + Độ dài biểu diễn độ lớn vận tốc theo một tỉ xích nào đó và được tính bằng: v t Với s là quãng đường đi rất nhỏ tính từ điểm cần tính vận tốc tức thời t là khoảng thời gian rất ngắn để đi đoạn s 3. Chuyển động thẳng biến đổi đều - Chuyển động thẳng nhanh dần đều là chuyển động có quỹ đạo là một đường thẳng và có vận tốc tức thời tăng đều theo thời gian. - Chuyển động thẳng chậm dần đều là chuyển động có quỹ đạo là một đường thẳng và có vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian. II. Chuyển động thẳng nhanh dần đều và thẳng chậm dần đều. 1. Gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều và thẳng chậm dần đều. a) Khái niệm gia tốc. a = v = hằng số t Với : v = v – vo ; t = t – to Đơn vị gia tốc là m/s2. b) Véc tơ gia tốc. v v v a o t to t
4. - Chiều của vectơ gia tốc a trong chuyển động thẳng nhanh dần đều luôn cùng chiều với các vectơ vận tốc - Chiều của vectơ gia tốc a trong chuyển động thẳng chậm dần đều luôn ngược chiều với các vectơ vận tốc 2. Vận tốc, quãng đường đi, phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh dần đề và thẳng chậm dần đều: - Công thức vận tốc: v v0 at 1 - Công thức tính quãng đường đi: s v t at 2 0 2 1 - Phương trình chuyển động: x x v t at 2 0 0 2 - Công thức liên hệ giữa a, v và s của chuyển động thẳng biến đổi đều: 2 2 v – vo = 2as Trong đó: v0 là vận tốc ban đầu v là vận tốc ở thời điểm t a là gia tốc của chuyển động t là thời gian chuyển động x0 là tọa độ ban đầu x là tọa độ ở thời điểm t Nếu chọn chiều dương là chiều chuyển động thì : * v0 0 và a > 0 với chuyển động thẳng nhanh dần đều * v0 0 và a 0 nếu CĐNDĐ; a < 0 nếu CĐCDĐ Dạng 2: Tính quãng đường vật đi được trong giây thứ n và trong n giây cuối. Cách giải: * Quãng đường vật đi trong giây thứ n. 2 - Tính quãng đường vật đi trong n giây: S1 = v0.n + ½ a.n 2 - Tính quãng đường vật đi trong (n – 1) giây: S2 = v0.( n- 1) + ½ a.(n – 1 ) - Tính quãng đường vật đi trong giây thứ n: S = S1 – S2 * Quãng đường vật đi trong n giây cuối. 2 - Tính quãng đường vật đi trong t giây: S1 = v0.t + ½ a.t 2 - Tính quãng đường vật đi trong (t – n) giây: S2 = v0.( t - n) + ½ a.(t – n ) - Tính quãng đường vật đi trong n giây cuối : S = S1 – S2 Dạng 3: Viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều. Cách giải: - Chọn góc toạ độ, chọn gốc thời gian và chiều dương cho chuyển động. 2 - Phương trình chuyển động có dạng: x = x0 + v0.t + ½ at
5. Bài 4 : SỰ RƠI TỰ DO I. Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do. 1. Sự rơi của các vật trong không khí. Các vật rơi trong không khí xảy ra nhanh chậm khác nhau là do lực cản của không khí tác dụng vào chúng khác nhau. 2. Sự rơi của các vật trong chân không (sự rơi tự do). - Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do. • Định nghĩa : - Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. II. Nghiên cứu sự rơi tự do của các vật. 1. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do. + Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng (phương của dây dọi). + Chiều của chuyển động rơi tự do là chiều từ trên xuống dưới. + Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều. 2. Các công thức của chuyển động rơi tự do không có vận tốc đầu: 1 v = g,t ; S= gt 2 ; v2 = 2gS 2 2. Gia tốc rơi tự do. + Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc g. + Ở những nơi khác nhau, gia tốc rơi tự do sẽ khác nhau : - Ở địa cực g lớn nhất : g = 9,8324m/s2. - Ở xích đạo g nhỏ nhất : g = 9,7872m/s2 + Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao, ta có thể lấy g = 9,8m/s2 hoặc g = 10m/s2. Các dạng bài tập có hướng dẫn Dạng 1: Vận dụng công thức tính quãng đường, vận tốc trong rơi tự do Cách giải: Sử dụng các công thức - Công thức tính quãng đường: S = ½ gt2 - Công thức vận tốc: v = g.t Dạng 2: Tính quãng đường vật đi được trong n giây cuối, và trong giây thứ n. Cách giải: * Quãng đường vật đi được trong n giây cuối. 2 - Quãng đường vật đi trong t giây: S1 = ½ g.t 2 - Quãng đường vật đi trong ( t – n ) giây: S2 = ½ g.(t-n) - Quãng đường vật đi trong n giây cuối: S = S1 – S2 * Quãng đường vật đi được trong giây thứ n. 2 - Quãng đường vật đi trong n giây: S1 = ½ g.n 2 - Quãng đường vật đi trong (n – 1) giây: S2 = ½ g.(n-1) - Quãng đường vật đi được trong giây thứ n: S = S1 – S2
6. Bài 5 : CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I. Định nghĩa. 1. Chuyển động tròn. Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn. 2. Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn. Tốc độ trung bình của chuyển động tròn là đại lượng đo bằng thương số giữa độ dài cung tròn mà vật đi được và thời gian đi hết cung tròn đó. s vtb = t 3. Chuyển động tròn đều. Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau. II. Tốc độ dài và tốc độ góc. 1. Tốc độ dài. v = s t Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật có độ lớn không đổi. 2. Véc tơ vận tốc trong chuyển động tròn đều. s v = t Véctơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo. Trong chuyển động tròn đều véctơ vận tốc có phương luôn luôn thay đổi. 3. Tần số góc, chu kì, tần số. a) Tốc độ góc. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng đo bằng góc mà bán kính quay quét được trong một đơn vị thời gian.  t Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là một đại lượng không đổi. Đơn vị tốc độ góc là rad/s. b) Chu kì. Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng. Liên hệ giữa tốc độ góc và chu kì : T = 2  Đơn vị chu kì là giây (s). c) Tần số. Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây. Liên hệ giữa chu kì và tần số : f = 1 T Đơn vị tần số là vòng trên giây (vòng/s) hoặc héc (Hz). d) Liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc. v = r II. Gia tốc hướng tâm. 1. Hướng của véctơ gia tốc trong chuyển động tròn đều.
7. Trong chuyển động tròn đều, tuy vận tốc có độ lớn không đổi, nhưng có hướng luôn thay đổi, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm. 2. Độ lớn của gia tốc hướng tâm. 2 v 2 aht = = r r Các dạng bài tập có hướng dẫn Vận dụng các công thức trong chuyển động tròn đều Cách giải: 2. - Công thức chu kì T  1  - Công thức tần số: f T 2. v2 - Công thức gia tốc hướng tâm: a r. 2 ht r Công thức liên hệ giữa tốc độ dài, tốc độ góc: v r. Bài 6 : TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG. CÔNG THỨC CỘNG VẬN TỐC I. Tính tương đối của chuyển động. 1. Tính tương đối của quỹ đạo. Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ qui chiếu khác nhau thì khác nhau. Quỹ đạo có tính tương đối 2. Tính tương đối của vận tốc. Vận tốc của vật chuyển động đối với các hệ qui chiếu khác nhau thì khác nhau. Vận tốc có tính tương đối II. Công thức cộng vận tốc. 1. Hệ qui chiếu đứng yên và hệ qui chiếu chuyển động. Hệ qui chiếu gắn với vật đứng yên gọi là hệ qui chiếu đứng yên. Hệ qui chiếu gắn với vật vật chuyển động gọi là hệ qui chiếu chuyển động. 2. Công thức cộng vận tốc.    - Công thức cộng vận tốc: v13 v12 v23 Trong đó: * v vận tốc tuyệt đối ( vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên) 1 3 * v vận tốc tương đối ( vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động) 12 * v vận tốc kéo theo ( vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên) 23   - Trường hợp v12 cùng phương, cùng chiều v23 • Về độ lớn: v v v 1 3 12 23   • Về hướng: v cùng hướng với v và v  13 12 23  - Trường hợp v12 cùng phương, ngược chiều v23 • Về độ lớn: v v v 1 3 12 23  • Về hướng: v13 cùng hướng với v12 khi v12 v23
8.   v13 cùng hướng với v23 khi v23 v12 Các dạng bài tập có hướng dẫn Các dạng bài tập. Xác định vận tốc tương đối, tuyệt đối, kéo theo. Cách giải - Gọi tên các đại lượng: số 1: vật chuyển động số 2: hệ quy chiếu chuyển động số 3: hệ quy chiếu đứng yên - Xác định các đại lượng: v13 ; v12 ; v23   - Vận dụng công thức cộng vận tốc: v13 v12 v23 Khi cùng chiều: v13 = v12 + v23 Khi ngược chiều: v13 = v12 – v23 S Quãng đường: v 1 3 t Bài 7 : SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ I. Phép đo các đại lượng vật lí – Hệ đơn vị SI. 1. Phép đo các đại lượng vật lí. Phép đo một đại lượng vật lí là phép so sánh nó với đại lượng cùng loại được qui ước làm đơn vị. + Công cụ để so sánh gọi là dụng cụ đo. + Đo trực tiếp : So sánh trực tiếp qua dụng cụ. + Đo gián tiếp : Đo một số đại lượng trực tiếp rồi suy ra đại lượng cần đo thông qua công thức. 2. Đơn vị đo. Hệ đơn vị đo thông dụng hiện nay là hệ SI. Hệ SI qui định 7 đơn vị cơ bản : Độ dài : mét (m) ; thời gian : giây (s) ; khối lượng : kilôgam (kg) ; nhiệt độ : kenvin (K) ; cưòng độ dòng điện : ampe (A) ; cường độ sáng : canđêla (Cd) ; lượng chất : mol (mol). II. Sai số của phép đo. 1. Sai số hệ thống. Là sự sai lệch do phần lẻ không đọc được chính xác trên dụng cụ (gọi là sai số dụng cụ A’) hoặc điểm 0 ban đầu bị lệch. Sai số dụng cụ A’ thường lấy bằng nữa hoặc một độ chia trên dụng cụ. 2. Sai số ngẫu nhiên. Là sự sai lệch do hạn chế về khả năng giác quan của con người do chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài. 3. Giá trị trung bình. A A A A 1 2 n n 4. Cách xác định sai số của phép đo. Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo : A 1 = A A1 ; A2 = A A2 ; . Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo :
9. A A A A 1 2 n n Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số tuyệt đối trung bình và sai số dụng cụ : A A A' 5. Cách viết kết quả đo. A = A A 6. Sai số tỉ đối. A A .100% A 7. Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp. - Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng. - Sai số tuyệt đối khi dùng thước bằng một nửa độ chia nhỏ nhất - Sai số tỉ đối của một tích hay thương thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số. - Nếu trong công thức vật lí xác định các đại lượng đo gián tiếp có chứa các hằng số thì hằng số phải lấy đến phần thập phân lẻ nhỏ hơn 1 ttổng các sai số có mặt trong cùng công thức tính. 10 - Nếu công thức xác định đại lượng đo gián tiếp tương đối phức tạp và các dụng cụ đo trực tiếp có độ chính xác tương đối cao thì có thể bỏ qua sai số dụng cụ. Bài 9 : TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM I. Lực. Cân bằng lực. - Lực là đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng. - Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. - Đơn vị của lực là Niutơn (N). II. Tổng hợp lực. 1. Định nghĩa. Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực. 2. Qui tắc hình bình hành. Nếu hai lực đồng qui làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kể từ điểm đồng qui biểu diễn hợp lực của chúng. F F1 F2 III. Điều kiện cân bằng của chất điểm. Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không.    F F1 F2 0 IV. Phân tích lực. 1. Định nghĩa. Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó. Các lực thay thế gọi là các lực thành phần. 2. Phân tích một lực thành hai lực thành phần trên hai phương cho trước.
10. Các dạng bài tập có hướng dẫn Cách giải: - Nếu 2 lực cùng phương, cùng chiều thì lực tổng hợp: F = F 1 + F2 và có chiều cùng chiều với 2 lực. - Nếu 2 lực cùng phương, ngược chiều thì lực tổng hợp: F F1- F2 và có chiều cùng chiều với lực có độ lớn lớn hơn. 2 2 - Nếu 2 lực cùng phương, vuông góc thì lực tổng hợp: F F1 F2 2 2 2 - Nếu 2 lực không cùng phương thì lực tổng hợp: F F 1 F 2 2.F1.F2.cos và có chiều theo quy tắc hình bình hành. - Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời của hai lực thành phần có độ lớn F 1 và F2 thì hợp lực F của chúng luôn có độ lớn thỏa mãn hệ thức F1 F2 F F1 F2