Giải SGK Vật Lí 10 Bài 5 (Kết nối tri thức): Tốc độ và vận tốc

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Video bài giảng Tốc độ và vận tốc – Kết nối tri thức

Giải vật lí 10 trang 26 Tập 1 Kết nối tri thức

I. Tốc độ

Hoạt động trang 26 Vật Lí 10: Một vận động viên người Nam Phi đã lập kỉ lục thế giới về chạy ba cự li: 100 m, 200 m và 400 m (Bảng 5.1). Hãy dùng hai cách trên để xác định vận động viên này chạy nhanh nhất ở cự li nào?

 Phương pháp giải:

– So sánh quãng đường đi được trong cùng một thời gian.

– So sánh thời gian để đi cùng một quãng đường.

Lời giải:

* Cách 1: So sánh quãng đường đi được trong cùng một thời gian.

– Quãng đường vận động viên đi được trong 1 s ở mỗi cự li là:

+ Cự li 100 m: $s_1=\frac{100}{9,98}=10,02\left(m\right)$

+ Cự li 200 m: $s_2=\frac{200}{19,94}=10,03\left(m\right)$

+ Cự li 400 m: $s_3=\frac{400}{43,45}=9,21\left(m\right)$

=> Vận động viên chạy nhanh nhất trong cự li 200 m.

* Cách 2: So sánh thời gian để đi cùng một quãng đường.

– Thời gian để vận động viên chạy quãng đường 100 m ở mỗi cự li là:

+ Cự li 100 m: $t_1=9,98\left(s\right)$

+ Cự li 200 m: $t_2=100:\frac{200}{19,94}=9,97(s)$

+ Cự li 400 m: $t_3=100:\frac{400}{43,45}=10,86(s)$

=> Vận động viên chạy nhanh nhất ở cự li 200 m

Câu hỏi 1 trang 26 Vật Lí 10: Tại sao tốc độ trong công thức (5.1b) được gọi là tốc độ trung bình?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình của chuyển động.

Lời giải:

Tốc độ này được gọi là tốc độ trung bình vì nó cho biết quãng đường vật đi được trong một thời gian xác định. 

Câu hỏi 2 trang 26 Vật Lí lớp 10: Hãy tính tốc độ trung bình ra m/s và km/h của nữ vận động viên tại một số giải thi đấu. Hãy tính tốc độ trung bình ra m/s và km/h của nữ vận động viên tại một số giải thi đấu dựa vào Bảng 5.2.

 Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình của chuyển động.

Lời giải:

Tốc độ trung bình của nữ vận động viên tại các giải thi đấu là:

– Điền kinh quốc gia 2016:

$v=\frac{100}{11,64}=8,59\left(m/s\right)=30,92\left(km/h\right)$

– SEA Games 29 (2017):

$v=\frac{100}{11,56}=8,65\left(m/s\right)=31,14\left(km/h\right)$

– SEA Games 29 (2019):

$v=\frac{100}{11,54}=8,67\left(m/s\right)=31,21\left(km/h\right)$

Giải vật lí 10 trang 27 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi trang 27 Vật Lí 10: Bố bạn A đưa A đi học bằng xe máy vào lúc 7 giờ. Sau 5 phút xe đạt tốc độ 30 km/h. Sau 10 phút nữa, xe tăng tốc lên thêm 15 km/h. Đến gần trường, xe giảm dần tốc độ và dừng trước cổng trường lúc 7 giờ 30 phút.

a) Tính tốc độ trung bình của xe máy chở A khi đi từ nhà đến trường. Biết quãng đường từ nhà đến trường dài 15 km.

b) Tính tốc độ của xe vào lúc 7 giờ 15 phút và 7 giờ 30 phút. Tốc độ này là tốc độ gì?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình:

$v=\frac{\mathrm{\Delta }s}{\mathrm{\Delta }t}$

Lời giải:

a)

– Thời gian xe máy đi từ nhà đến trường là:

$\mathrm{\Delta }t=7h30-7h=30phút=0,5h$

– Tốc độ trung bình của xe máy chở A khi đi từ nhà đến trường là:

$v=\frac{\mathrm{\Delta }s}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{15}{0,5}=30\left(km/h\right)$

b)

Theo đề bài ta có:

+ Sau 5 phút kể từ khi xuất phát, xe đạt tốc độ 30 km/h

+ Sau 10 phút nữa, xe tăng tốc lên thêm 15 km/h

Suy ra, tốc độ của xe vào lúc 7 giờ 15 phút là: $v_1=30+15=45\left(km/h\right)$

+ Xe dừng trước cổng trường lúc 7 giờ 30 phút => Tốc độ của xe lúc 7 giờ 30 phút là: $v_2=0\left(km/h\right)$

=> Tốc độ này là tốc độ tức thời.

II. Vận tốc

Câu hỏi trang 27 Vật Lí 10: Một người đi xe máy đi từ ngã tư (Hình 5.1) với tốc độ trung bình 30 km/h theo hướng Bắc. Sau 3 phút người đó đến vị trí nào trên hình?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: $v=\frac{s}{t}$

Lời giải:

Đổi: 3 phút = 0,05 giờ

Quãng đường người đó đi được sau 3 phút là:

Ta có: $v=\frac{s}{t}\Rightarrow s=v.t=30.0,05=1,5\left(km\right)$

Vậy sau 3 phút, người đó đến vị trí E trên hình.

Câu hỏi trang 27 Vật Lí 10: Theo em, biểu thức nào sau đây xác định giá trị vận tốc? Tại sao?

a) $\frac{s}{t}$                   b) $vt$                      

c) $\frac{d}{t}$                   d) $d.t$

Lời giải:

Biểu thức xác định giá trị vận tốc là biểu thức : c) $\frac{d}{t}$

Vì d là độ dịch chuyển của vật sẽ cho chúng ta biết được độ dịch chuyển của vật trong một đơn vị thời gian xác định.

Giải vật lí 10 trang 28 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi trang 28 Vật Lí 10: Bạn A đi học từ nhà đến trường theo lộ trình ABC (Hình 5.2). Biết bạn A đi đoạn đường AB = 400 m hết 6 phút, đoạn đường BC = 300 m hết 4 phút. Xác định tốc độ trung bình và vận tốc trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường.

 Phương pháp giải:

– Xác định độ dài quãng đường từ nhà đến trường

– Xác định thời gian từ nhà đến trường

– Xác định độ dịch chuyển từ nhà đến trường

– Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình và vận tốc trung bình.

Lời giải:

– Độ dài quãng đường từ nhà đến trường là:

$s=AB+BC=400+300=700\left(m\right)$

– Thời gian đi từ nhà đến trường là:

$t=6+4=10$ (phút)

– Tốc độ trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường là:

$v=\frac{s}{t}=\frac{700}{10}=70(m/ph\text{’}ut)\approx 1,167(m/s)$

– Độ dịch chuyển của bạn A là:

$d=AC=\sqrt{A{B}^2+B{C}^2}=\sqrt{{400}^2+{300}^2}=500\left(m\right)$

– Vận tốc trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường là:

$v=\frac{d}{t}=\frac{500}{6+4}=50(m/ph\text{’}ut)\approx 0,83(m/s)$

Câu hỏi 1 trang 28 Vật Lí 10: Hãy xác định vận tốc của hành khách đối với mặt đường nếu người này chuyển động về cuối đoàn tàu với vận tốc có cùng độ lớn 1 m/s.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tổng hợp vận tốc.

Lời giải:

Đổi: 36 km/h = 10 m/s

Gọi:

${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của hành khách so với tàu

${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của tàu so với mặt đường

${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của hành khách so với mặt đường

Suy ra, ta có: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

Do hành khách chuyển động về cuối đoàn tàu, tức là ngược chiều chuyển động của đoàn tàu nên ta có:

$v_{1,3}=-v_{1,2}+v_{2,3}=-1+10=9\left(m/s\right)$

Vậy vận tốc của hành khách đối với mặt đường trong trường hợp này là 9 m/s.

Câu hỏi 2 trang 28 Vật Lí 10: Một người bơi trong bể bơi yên lặng có thể đạt tới vận tốc 1 m/s. Nếu người này bơi xuôi dòng sông có dòng chảy với vận tốc 1 m/s thì có thể đạt vận tốc tối đa là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tổng hợp vận tốc.

Lời giải:

Gọi:

${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của người so với nước

${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của nước so với bờ

${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của người so với bờ

Ta có: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

– Khi người bơi trong bể nước yên lặng, tức $v_{2,3}=0$, ta có:

$v_{1,2}=v_{1,3}=1\left(m/s\right)$

– Khi người này bơi xuôi dòng chảy với vận tốc $v_{2,3}=1\left(m/s\right)$, ta có:

$v_{1,3}=v_{1,2}+v_{2,3}=1+1=2\left(m/s\right)$

Vậy nếu người này bơi xuôi dòng sông có dòng chảy với vận tốc 1 m/s thì có thể đạt vận tốc tối đa là 2 m/s.

Câu hỏi 3 trang 28 Vật Lí 10: Một canô chạy hết tốc lực trên mặt nước yên lặng có thể đạt 21,5 km/h. Canô này chạy xuôi dòng sông trong 1 giờ rồi quay lại thì phải mất 2 giờ nữa mới về tới vị trí ban đầu. Hãy tính vận tốc chảy của dòng sông.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tổng hợp vận tốc.

Lời giải:

Gọi:

${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của canô so với nước

${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của nước so với bờ

${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của canô so với bờ

Ta có: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

– Khi canô chạy trên mặt nước yên lặng, tức $v_{2,3}=0$, ta có:

$v_{1,2}=v_{1,3}=21,5\left(km/h\right)$

– Khi canô chạy xuôi dòng sông, ta có:

$v{}_{1,3}^{\prime }=v_{1,2}+v_{2,3}=21,5+v_{2,3}$

$\Rightarrow t_1=\frac{d}{21,5+v_{2,3}}\iff 1=\frac{d}{21,5+v_{2,3}}\iff 21,5=d-v_{2,3}$  (1)

– Khi canô quay lại, ta có:

$v{}_{1,3}^{\prime }=v_{1,2}-v_{2,3}=21,5-v_{2,3}$

$\Rightarrow t_1=\frac{d}{21,5-v_{2,3}}\iff 2=\frac{d}{21,5-v_{2,3}}\iff 43=d+2v_{2,3}$  (2)

– Từ (1) và (2) ta suy ra: $\{\begin{array}{l}d=28,67\left(km\right)\\ v_{2,3}=7,17\left(km/h\right)\end{array}$

Vậy vận tốc chảy của dòng sông là 7,17 km/h.

Giải vật lí 10 trang 29 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi 1 trang 29 Vật Lí 10: Một máy bay đang bay theo hướng Bắc với vận tốc 200 m/s thì bị gió từ hướng Tây thổi vào với vận tốc 20 m/s. Xác định vận tốc tổng hợp của máy bay lúc này.

Phương pháp giải:

– Sử dụng lý thuyết tổng hợp hai vận tốc vuông góc với nhau.– Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình.

Lời giải:

Gọi:

${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của máy bay so với gió

${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của gió so với đường bay

${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của máy bay so với đường bay

Suy ra:

Vận tốc tổng hợp của máy bay lúc này là:

$v_{1,3}=\sqrt{v_{1,2}^2+v_{2,3}^2}=\sqrt{{200}^2+{20}^2}=201\left(m/s\right)$

Câu hỏi 2 trang 29 Vật Lí 10: Một người lái máy bay thể thao đang tập bay ngang. Khi bay từ A đến B thì vận tốc tổng hợp của máy bay là 15 m/s theo hướng 60⁰ Đông – Bắc và vận tốc của gió là 7,5 m/s theo hướng Bắc.

a) Hãy chứng minh rằng khi bay từ A đến B thì người lái phải luôn hướng máy bay về hướng Đông.

b) Sau khi bay 5 km từ A đến B, máy bay quay lại theo đường BA với vận tốc tổng hợp 13,5 m/s. Coi thời gian ở lại B là không đáng kể, tính tốc độ trung bình trên cả tuyến đường từ A đến B rồi trở lại A.

 Phương pháp giải:

– Sử dụng lý thuyết tổng hợp hai vận tốc vuông góc với nhau.

– Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình.

Lời giải:

a)

b)

Quãng đường máy bay đã đi là:

$s=2AB=2.5=10km$

Thời gian máy bay, bay từ A đến B là:

$t_1=\frac{AB}{v_1}=\frac{5000}{15}=333\left(s\right)$

Thời gian máy bay, bay từ B về A là:

$t_2=\frac{BA}{13,5}=\frac{5000}{13,5}=370\left(s\right)$

Tốc độ trung bình trên cả tuyến đường bay là:

$v=\frac{s}{t_1+t_2}=\frac{10000}{333+370}=14,2\left(m/s\right)$

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được 

Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc