Các kn về vận tốc tương đối, tuyệt đối , kéo theo. công thức cộng vận tốc.

TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG. CÔNG THỨC CỘNG VẬN TỐC I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Hiểu được tính tương đối của chuyển động. - Trong những trường hợp cụ thể, chỉ ra được đâu là hệ quy chiếu đứng yên, đâu là hệ quy chiếu chuyển động. - Viết được đúng công thức cộng vận tốc cho từng trường hợp cụ thể của chuyển động cùng phương. 2. Kỹ năng: - Giải được một số bài toán cộng vận tốc cùng phương. - Giải thích được một số hiện tượng liên quan đến tính tương đối của chuyển động. II. PHƯƠNG PHÁP: - Kết hợp các phương pháp thuyết trình, phát vấn III. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của giáo viên: - Chuẩn bị thí nghiệm về tính tương đối của chuyển động. 2. Chuẩn bị của học sinh: - Ôn lại những kiến thức đã học về tính tương đối của chuyển động học ở lớp 8. IV. TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC: 1. Ổn định lớp: 1 phút 2. Kiểm tra bài cũ: 7 phút Thế nào là chuyển động tròn đều? Nêu những đặc điểm và viết công thức tính gia tốc trong chuyển động tròn đều. 3. Bài mới: 27 phút Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Tìm hiểu tính tương đối của chuyển động. - Nêu và phân tích về tính tương đối của quỹ đạo. - Quan sát hình 6.1 và trả lời C1. I. Tính tương đối của chuyển động: 1.Tính tương đối của quỹ đạo: Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Quỹ đạo có - Mô tả một thí dụ về tính tương đối của vận tốc. - Nêu và phân tích về tính tương đối của vận tốc. Hoạt động 2: Phân biệt hệ quy chiếu đứng yên và HQC chuyển động: - Yêu cầu nhắc lại khái niệm HQC. - Phân tích chuyển động của hai HQC đối với mặt đất. Hoạt động 3: Xây dựng công thức cộng vận tốc: - Nêu các khái niệm về - Lấy ví dụ về tính tương đối của vận tốc. - Nhớ lại khái niệm HQC. - Quan sát hình 6.2 và rút ra nhận xét về hai HQC có trong hình. - Ghi nhận các khái niệm đó. tính tương đối. 2. Tính tương đối của vận tốc: Vận tốc của vật chuyển động đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Vận tốc có tính tương đối. II. Công thức cộng vận tốc: 1. Hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động: - Ví dụ: + Hệ quy chiếu gắn với bờ coi như là hệ quy chiếu đứng yên. + Hệ quy chiếu gắn với một vật trôi theo dòng nước là hệ quy chiếu chuyển động. 2. Công thức cộng vận tốc: a] Các khái niệm: + Vận tốc của một vật đối với HQC đứng yên, gọi là vận tốc tuyệt đối. + Vận tốc của một vật đối với HQC vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối và vận tốc kéo theo. - Nêu và phân tích bài toán các vận tốc cùng phương, cùng chiều. - Yêu cầu HS chỉ rõ: vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối và vận tốc kéo theo. - Nêu và phân tích bài toán các vận tốc cùng phương, ngược chiều. - Chỉ rõ: vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối và vận tốc kéo theo. - Viết phương trình vectơ. - Xác định độ lớn của vận tốc tuyệt đối trong bài toán. - Xác định vectơ vận tốc chuyển động, gọi là vận tốc tương đối. + Vận tốc của HQC chuyển động đối với HQC đứng yên, gọi là vận tốc kéo theo. b] Trường hợp các vận tốc cùng phương, cùng chiều: - Bài toán: Một thuyền chạy xuôi dòng, tính vận tốc của thuyền so với bờ? - Gọi: + tbvlà vận tốc của thuyền đối với bờ . + tnvlà vận tốc của thuyền đối với nước + nbvlà vận tốc của nước đối với bờ - Ta có vận tốc của thuyền đối với bờ - Yêu cầu trả lời C3. - Tổng quát hóa công thức cộng vận tốc. tuyệt đối trong bài toán các vận tốc cùng phương, ngược chiều. - Trả lời C3. nbtntbvvv tb tn nbv v v   c] Trường hợp các vận tốc cùng phương, ngược chiều: - Bài toán: Thuyền chạy ngược dòng, Tìm vận tốc của thuyền đối với bờ? - Vectơ vận tốc tương đối tnvsẽ cùng phương, ngược chiều với vectơ vận tốc kéo theo nbv - Nên về độ lớn: nbtntbvvv  - Dưới dạng vectơ: nbtntbvvv * Kết luận: Vận tốc tuyệt đối bằng tổng vectơ của vận tốc tương đối và vận tốc kéo theo. 231213vvv với quy ước: số 1 ứng với vật chuyển động; số 2 ứng với HQC chuyển động, số 3 ứng với HQC đứng yên. 4. Củng cố: 8 phút Hướng dẫn HS làm bài tập 4, 5 trang 38 SGK. 5. Hướng dẫn học tập về nhà: 2 phút - Cần nắm được: tính tương đối của chuyển động, khái niệm hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động, công thức cộng vận tốc. - Làm các bài tập 6, 7, 8 trang 38 SGK. - Đọc phần “Em có biết?”.

Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc – Lý thuyết tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc. I. Tính tương đối của chuyển động

I.  Tính tương đối của chuyển động

   . Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Quỹ đạo có tính tương đối.

   . Vận tốc của chuyển động đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Vận tốc có tính tương đối.

II.  Công thức cộng vận tốc

\[\overrightarrow {{v_{1,3}}}  = \overrightarrow {{v_{1,2}}}  + \overrightarrow {{v_{2,3}}} \] Trong đó số 1 ứng vói vật chuyển động, số 2 ứng với hệ quy chiếu chuyển động, số 3 ứng với hệ quy chiếu đứng yên.

Ta có vận tốc tuyệt đối bằng tổng véc tơ vận tốc  tương đối và vận tốc kéo theo.

Vận tốc tuyệt đối là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên; vận tốc tương đối là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động; vận tốc kéo theo là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên.

v1,3 = v1,2  + v2,3

|v1,3| = |v1,2| + |v2,3|

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 10: Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc [Nâng Cao] giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Câu 1 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Những đại lượng động học nào có tính tương đối?

Lời giải:

Qũy đạo chuyển động của một vật có tính tương đối; vận tốc của một vật có tính tương đổi.

Câu 2 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Giải thích tại sao khi trời không có gió, người ngồi trên xe máy chạy thấy mưa rơi như xiên góc?

Lời giải:

Coi hạt mưa là vật 1, người và xe là vật 2, đất là vật 3 thì

v13→ là vận tốc tương đối của giọt mưa đối với đất, v13→ có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống [vì trời yên gió]

v23→ là vận tốc tương đối của người ngồi trên xe máy đối với đất, có phương ngang [đường ngang]

v12→ là vận tốc tương đối của giọt mưa đối với người

Ta có: v12→ = v13→ + v32→ = v13→ – v23→

Từ giản đồ véctơ, theo quy tắc hình bình hành ta thấy v12→ có phương xiên nên người ngồi trên xe thấy mưa rơi xiên về phía mình.

Câu 3 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Viết quy tắc cộng vận tốc và giải thích.

Lời giải:

Tại mỗi thời điểm, vectơ vận tốc tuyệt đối bằng tổng vectơ của vectơ vận tốc tương đối và vectơ vận tốc kéo theo:

v13→ = v12→ + v23→

Vận tốc tuyệt đối v13→ là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên; vận tốc tương đối v12→ là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động; vận tốc kéo theo v23→ là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên.

Bài 1 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Hãy tìm phát biểu sai.

A. Qũy đạo của một vật là tương đối, đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì quỹ đạo của vật là khác nhau.

B.Vận tốc của vật là tương đối. Trong các hệ quy chiếu khác nhau thì vận tốc của cùng một vật là khác nhau.

C. Khoảng cách giữa hai điểm trong không gian là tương đối.

D. Tọa độ của một chất điểm phụ thuộc hệ quy chiếu.

Lời giải:

Đáp án: C sai.

Khoảng cách giữa hai điểm trong mặt phẳng, trên đường thẳng và trong không gian là tuyệt đối, không thay đổi trong mọi hệ quy chiếu.

Bài 2 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Một chiếc thuyền chuyển động ngược dòng với vận tốc 14km/h so với mặt nước. Nước chảy với tốc độ 9km/h so với bờ. Hỏi vận tốc của thuyền so với bờ? Một em bé đi từ đầu thuyền đến cuối thuyền với vận tốc 6km/h so với thuyền. Hỏi với vận tốc của em bé so với bờ?

Lời giải:

a] Gọi thuyền là vật 1; nước là vật 2; bờ là vật 3

v12→ là vận tốc của thuyền so với nước.

v23→ là vận tốc của nước so với bờ.

v13→ là vận tốc của thuyền so với bờ.

Ta có: v13→ = v12→ + v23→

Chọn chiều dương là chiều chuyển động ngược dòng của thuyền. Khi đó:

v12 = 14km/h > 0; v23 = -6km/h [vì v23→ ngược chiều dương]

Vận tốc của thuyền so với bờ: v13 = 14 + [-9] = 5km/h.

b] Gọi em bé là vật 1; thuyền là vật 2; bờ là vật 3.

Ta có: v13→ = v12→ + v23→

Chiều dương là chiều chuyển động của em bé đối với thuyền. Khi đó:

v12 = 6 km/h > 0, v23 = -5km/h [vì em bé chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của thuyền nên v23→ ngược chiều dương]

Vận tốc của em bé so với bờ: v13 = 6 + [-5] = 1 km/h.

Bài 3 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Hai bến sông A và B cách nhau 18km theo đường thẳng. Mộ chiếc canô phải mất bao nhiêu thời gian để đi từ A đến B rồi trở lại ngay từ B về A? Biết rằng vận tốc của canô khi nước không chảy là 16,2 km/h và vận tốc của dòng nước so với bờ sông là 1,5m/s.

Lời giải:

Gọi canô: 1; nước: 2; bờ: 3; ta có:

Lúc xuôi dòng từ A → B:

+Vận tốc canô đối với bờ là:

v13 = 16,2 + 5,4 = 21,6 km/h

+Thời gian canô xuôi dòng là:

*Lúc canô ngược dòng từ B → A:

+Vận tốc canô đối với bờ là:

v13 = 16,2 – 5,4 = 10,8 km/h

+Thời gian canô ngược dòng là:

Thời gian tổng cộng cả đi và về là:

Bài 4 [trang 48 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Một người lái xuồng máy dự định mở máy cho xuồng chạy ngang con sông rộng 240m, mũi xuồng luôn luôn vuông góc với bờ sông. Nhưng do nước chảy nên xuồng sang đến bờ bên kia tại một địa điểm cách bến dự định 180m về phía hạ lưu và xuồng đi hết 1 phút. Xác định vận tốc của xuồng so với bờ sông.

Lời giải:

Gọi xuồng là vật 1; nước là vật 2; bờ là vật 3.

v12→ là vận tốc của xuồng so với nước và v12 = AB/t = 240/60 = 4m/s

v23→ là vận tốc của nước so với bờ, v23 = BC/t = 180/60 = 3m/s

v13→ là vận tốc của xuồng so với bờ.

Ta có: v13→ = v12→ + v23→

Từ hình vẽ ta có:

Vậy vận tốc xuồng đối với bờ là: v13 = 5m/s