Ôn tập Vật lý 10 - Chương I: Động học chất điểm

CHƯƠNG I. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM
BÀI 1. CHUYỂN ĐỘNG CƠ.
1. Chuyển động là gì?
 - Chuyển động cơ là sự dời chỗ của vật theo thời gian. Khi vật dời chỗ thì có sự thay đổi khoảng cách giữa vật và những vật khác coi như đứng yên. Vật đứng yên gọi vật mốc.
- Chuyển động cơ có tính tương đối. 
2. Chất điểm. Quỹ đạo chất điểm:
- Khi khảo sát chuyển động của một vật, nếu kích thước của vật nhỏ so với phạm vi chuyển động của nó thì vật được coi là một chất điểm, chỉ mhư một điểm hình học và có khối lượng của vật.
- Khi chuyển động thì chất điểm vạch một đường trong không gian gọilà quỹ đạo.
3. Xác định vị trí của một chất điểm:
- Để xác định vị trí của một chất điểm, người ta chọn mộtvật mốc, gắn vào đó một hệ tọa độ thích hợp, khi đó vị trí của chất điểm được xác định trong hệ tọa độ này.
4. Xác định thời gian:
- Khi vật chuyển động thì vị trí của vật thay đổi theo thời gian, do đó muốn xác định được chuyển động ta phải đo thời gian chuyển động.
- Để xác định thời gian thì phải dùng đồng hồ, đơn vị thời gian tính ra giây (s).
- Muốn xác định thời điểm xảy ra một hiện tượng nào đó thì phải chọn một thời điểm làm mốc thời gian và tính khoảng thời gian từ mốc thời gian.
- Thời gian có thể được biểu diễn bằng một trục số, trong đó gốc O được chọn ứng với một sự kiện xảy ra.
5.Hệ quy chiếu: (SGK)
6. Chuyển động tịnh tiến:
- Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của nó có quỹ đạo giống hệt nhau, có thể chồng khít lên nhau.
BÀI 2. VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG.
CHUYỂN ĐỘNG ĐỀU.
1. Độ dời:
a/ Độ dời: 
 - Xét chuyển động của chất điểm theo một quỹ đạo bất kì, tại thời điểm t1 ch.điểm ở vị trí M1, th.điểm t2 ch.điểm ở vị trí M2. Trong khoảng thời gian t = t2 - t1 chất điểm đã dời từ M1 đến M2.
Véctơ gọi là véctơ độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian trên.
b/ Độ dời trong chuyển động thẳng:
- Trong chuyển động thẳng, véctơ độ dời nằm trên đường thẳng quỹ đạo, nếu chọn trục Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo thì véctơ độ dời có phương trùng với trục Ox. Giá trị đại số tính theo biểu thức: .
- Trong chuyển động thẳng, thay cho véctơ độ dời, ta xét giá trị đại số của nó là : gọi là độ dời.
2. Độ dời và quãng đường đi:
- Khi chất điểm chuyển động thì có thể coi quãng đường nó đi được trùng với độ dời của nó.
- Nếu chất điểm chuyển động theo một chiều và lấy chiều đó làm chiều dương của trục tọa độ thì độ dơig trùng với quãng đường đi được.
3. Vận tốc trung bình: ; Véctơ vận tốc tr.bình có phương và chiều trùng với véctơ độ dời.
- Trong chuyển động thẳng, véctơ vận tốc trung bình có phương với đường thẳng quỹ đạo, nếu chọn trục Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo thì: vtb = ; 
- Cần phân biệt vận tốc trung bình và tốc độ trung bình: tốc độ trung bình = còn vtb = ;
4. Vận tốc tức thời:
 - Xét chuyển động của một chất điểm trong khoảng thời gian từ t đến t + .
 - Nếu chọn rất nhỏ, nhỏ đến mức gần bằng 0, trong khoảng thời gian rất nhỏ này chất điểm chỉ chuyển động theo một chiều và vận tốc tr.bình có độ lớn trùng với tốc độ trung bình, tức là: , 
khi đó vtb đặc trưng cho độ nhanh chậm và chiều của chuyển động. Lúc đó có thể dùng khi rất nhỏ để đặc trưng cho phương, chiều, độ nhanh chậm của chuyển động và gọi đó là véctơ vận tốc tức thời ở thời điểm t.
*/ Kết luận: ( SGK) v = ( khi rất nhỏ)
5. Chuyển động thẳng đều:
a/ Định nghĩa: (SGK ).
b/ Phương trình chuyển động: x = xo + v.t: tọa độ x là một hàm bậc nhất của thời gian.
6. Đồ thị:
 a/ Đồ thị tọa độ: Đồ thị là một đường thẳng xiên góc xuất phát từ điểm có tọa độ ( xo, 0 ). Độ dốc của đường thẳng là: tan = = v. Vậy trong c.đ.t.đ, hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian có giá trị bằng vận tốc.
 - Khi v > 0, tan > 0: đường biểu diễn đi lên phía trên
 - Khi v < 0, tan< 0: đường biểu diễn đi xuống phía dưới
b/ Đồ thị vận tốc: 
 - Trong chuyền động thẳng đều , vận tốc không đổi.Đồ thị biểu diển vận tốc theo thời gian là một đường thằng song song với trục thời gian.
 - Độ dời (x - xo) được tính bằng diền tích hình chư nhật (hình 2.9 ) có một cạnh bằng vo và một cạnh bằng t. 
 Ở đây vận tốc tức thời không đổi ,bằng vần tốc đầu vo: v = vo.
BÀI 4. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU.
1. Gia tốc trong chuyển động thẳng: Đại lượng đặc trưng cho độ biến đổi nhanh chạm của vận tốc gọi là gia tốc
a/ Gia tốc trung bình:
- Xét một chất điểm chuyển động trên một quỹ đạo thẳng, thời điểm t1 có vận tốc v1, thời điểm t2 có vận tốc v2, trong khoảng thời gian t = t2 - t1, véctơ vận tốc của chất điểm đã biến đổi một lượng: . 
- Thương số: gọi là véctơ gia tốc trung bình của chất điểm trong khoảng thời gian . Giá trị đại số của nó là: atb = = xác định độ lớn và chiều của véctơ gia tốc trung bình.
b/ Gia tốc tức thời:
- Nếu trong công thức trên, ta lấy giá trị rất nhỏ thì thương số: cho ta một giá trị gọi là véctơ gia tốc tức thời. Vậy = ( khi rất nhỏ ) bằng gia tốc trung bình trong khoảng thời gian , nó đặc trưng cho độ nhanh chậm của sự biến đổi véctơ vận tốc của chất điểm.
- Véctơ gia tốc tức thời là một véctơ cùng phương với quỹ đạo thẳng của chất điểm, có giá trị đại số a = đặc trưng cho độ biến đổi nhanh hay chậm của vận tốc.
2. Chuyển động thẳng biến đổi đều:
a/ Ví dụ về chuyển động thẳng biến đổi đều: ( SGK )
b/ Định nghĩa: ( SGK )
3. Sự biến đổi của vận tốc theo thời gian: Từ công thức định nghĩa gia tốc, ta có: v = vo + at.a/ Chuyển động nhanh dần đều: Tại thời điểm t, vận tốc v cùng dấu với gia tốc a, tức là tích v.a > 0. tăng dần đều theo thời gian hay nói cách khác vận tốc tăng được những lượng bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.
 b/ Chuyển động chậm dần đều: v.a < 0. giảm dần đều theo thời gian.
 c/ Đồ thị vận tốc - thời gian:
 - Đồ thị là một đường thẳng xiên góc cắt trục tung tại điểm v = vo. Hệ số góc bằng: tan = a.
BÀI 5. PHƯƠNG TRÌNH CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU.
1. Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều:
a/ Thiết lập phương trình:
 - Xét một chất điểm c.đ.t b.đ.đ, ở thời điểm to chất điểm có vận tốc vo và tọa độ ban đầu xo, tại thời điểm t, chất điểm có vận tốc v và tọa độ x, ta có: v = vo + at.
- Trong khoảng thời gian: t = t - to ( to = 0: mốc thời gian), chất điểm đã thực hiện độ dời: x - xo, như vậy tọa độ của chất điểm biến thiên theo thời gian, ta thiết lập quy luật biến thiên này như sau: bằng phương pháp hình học
- Ta có đồ thị vận tốc thời gian: Ta chia khoảng thời gian từ 0 đến t thành n khoảng thời gian như nhau và bằng rất nhỏ: = tA - tC, trong khoảng thời gian rất nhỏ này, có thể coi ch.động của chất điểm là đều với vận tốc là vB. Độ dời tương ứng bằng: = xC - xA = vB. 
tA
tB
tC
CC
CC
vB
vCA
vA
t(s)
CC
v(m/s)
CC
vo
vt
- Theo hình vẽ ta dễ thấy rằng: = SHCN có cạnh là vB và ,
lại thấy rằng SHCN = diện tích của hình thang vuông có hai cạnh 
đáy là vA và vC, đường cao là .Vậy ta có: = 
- Độ dời x - xo trong khoảng thời gian từ 0 đến t bằng tổng diện tích tất 
cả các hình thang nhỏ và bằng diện tích của hình thang lớn có hai đáy 
là vo và vt, chiều cao là t, tức là: 
hay x - xo = ; thay v = vo + at vào ta được:
 x = xo +vot +at2.
*/Nhận xét: Tọa độ x là một hàm bậc hai của thời gian t.
b/ Đồ thị tọa độ của chuyển động thẳng biến đổi đều:
- Đường biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ theo thời gian là một đường parabol, dạng cụ thể của nó tùy thuộc vào các giá trị của vo và a.
- Đường biểu diễn có phần lõm hướng lên trên nếu a > 0, phần lõm hướng xuống nếu a < 0.
2. Công thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc:
*/ Phương trình đường đi của chuyển động thẳng biến đổi đều: Từ phương trình x = xo +vot +at2 hay 
x - xo = vot +at2. Nhận thấy rằng độ dời ch.điểm thực hiện được trong thời gian từ to = 0 đến t bằng quãng đường vật thực hiện được trong khoảng thời gian đó: x- xo = s hay: s = vot +at2.
*/Công thức độc lập với thời gian: .
BÀI 6. SỰ RƠI TỰ DO.
1. Thế nào là rơi tự do? ( SGK)
2. Phương và chiều của chuyển động rơi tự do: (SGK)
3. Tính chất của chuyển động rơi tự do: Là một chuyển động nhanh dần đều.
4. Gia tốc rơi tự do: 
- Một vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì luôn có một gia tốc bằng gia tốc rơi tự do g.
- Ở cùng một nơi trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật rơi tự do đều có cùng một gia tốc g.
- gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào vĩ độ địa lý ( giảm từ địa cực đến xích đạo), phụ thuộc độ cao và cấu trúc địa lí
5. Các công thức của chuyển động rơi tự do: (SGK).
BÀI 8. CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU. TỐC ĐỘ DÀI. TỐC ĐỘ GÓC.
1.Véctơ vận tốc trong chuyển động cong:
- Khi chuyển động cong, véctơ vận tốc luôn luôn thay đổi hướng.
- Tại thời điểm t véctơ vận tốc tức thời có phương trùng với tiếp tuyến của quỹ đạo tại điểm M đang xét , cùng chiều với chuyển động và có độ lớn: v = ( khi rất nhỏ).
2. Véctơ vận tốc trong chuyển động tròn đều. Tốc độ dài:
- Đ.nghĩa chuyển động tròn đều: ( SGK )
- Tại một điểm trên đường tròn, véctơ vận tốc của chất điểm có phương trùng với tiếp tuyến và có chiều chuyển động, có độ lớn bằng: v = = const. Véctơ vận tốc của chất điểm trong c.đ.tr.đều có độ lớn không đổi nhưng có hướng luôn thay đổi.
3. Chu kì và tần số của chuyển động tròn đều:
- Chu kì là một đặc trưng của chuyển động tròn đều. Sau mỗi chu kì chất điểm trở về vị trí ban đầu và lặp lại chuyển động như trước. Chuyển động như thế gọi là tuần hoàn với chu kì T. Vậy chu kì của chuyển động tròn đều là khoảng thời gian ngắn nhất để ch.điểm quay hết một vòng.
- Công thức: Từ công thức v = = suy ra T = = 
- Tần số f của chuyển động tròn đều là đại lượng đặc trưng cho cho chuyển động tròn đều, tần số là đại lượng nghịch đảo của chu kì và là số vòng chất điểm đi được trong một giây: f =-
Đơn vị: 1Hz = 1vòng/giây. 
4. Tốc độ góc. Liên hệ giữa tốc độ góc với tốc độ dài:
- Khi chất điểm đi được một cung tròn = thì bán kính OMo của nó quét được một góc : . Thương số gọi là tốc độ góc của chất điểm: ; đơn vị: Rad/s.
- Trong cùng một thời gian chuyển động tròn đều nào có tốc độ góc thì góc quét của bán kính OM lớn và ngược lại. Vậy tốc độ góc đặc trưng cho sự quay nhanh chậm quanh tâm O của véctơ chất điểm. Ta có:
v = = R. hay v = .R
5. Liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì T hay với tần số f:
- Thay công thức v = .R vào công thức T = ta có: v = hay = = 2.
- Công thức trên cho ta mối liên hệ giữa chu kì quay T và tần số f nên còn gọi là tần số góc.
BÀI 9. GIA TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU.
1.Phương và chiều của véctơ gia tốc:
- Trong ch.đ.tr.đ, vectơ gia tốc vuông góc với véctơ vận tốc và hướng vào tâm đường tròn. Nó đặc trưng cho sự biến đổi về hướng của vectơ vận tốc và được gọi là vectơ gia tốc hướng tâm, kí hiệu là .
2. Độ lớn của vectơ gia tốc hướng tâm:
- Ta có: aht = hay . Tam giác M’AB đồng dạng với tam giác cân OM1M2 với OM1 = OM2 = R vì có góc ở đỉnh bằng nhau. Theo tính chất của tam giác đồng dạng, ta có:
 ; khi rất nhỏ thì độ dài s của cung bằng độ dài dây cung , tức là:
 = s = v; thay và = s = v vào ta được: 
từ đó ta tìm được: aht = = 
BÀI TẬP TỰ LUẬN.
Dạng1. Giải bài toán chuyển động bằng phương pháp đại số và phương pháp đồ thị.
*/ Phương pháp đại số:
+ Chọn chiều dương , gốc tọa độ và gốc thời gian thích hợp.
+ Áp dụng phương trình chuyển động tương ứng để lập phương trình chuyển động của mỗi vật,khi lập phương trình chú ý đến tính chất của chuyển động để viết cho đúng, chú ý đến dấu của các đại lượng.
+Khi hai vật gặp nhau, tọa độ của chúng bằng nhau.
+ Giải phương trình để tìm đáp số cho bài toán. Chú ý đến đơn vị.
*/ Phương pháp đồ thị:
+ Lập phương trình chuyển động như phương pháp đại số.
+Dựa vào phương trình để xác định hai điểm của đồ thị ( thuận tiện là chọn ứng với các điểm t = 0 và t = 1h). Lưu ý giới hạn của đồ thị và chọn tỉ lệ xích cho thích hợp trên đồ thị.
+ Vẽ đường thẳng nối hai điểm vừa xác định, chú ý độ dốc của đường biểu diễn
+ Vẽ giao điểm của hai đường thẳng nếu bài toán yêu cầu xác định điểm gặp nhau của hai chuyển động, tìm tọa độ của giao điểm đó trên đồ thị, từ đó để có kết quả về điểm gặp nhau và thời điểm gặp nhau.
+ Chú ý đến các đặc điểm của chuyển động theo đồ thị:
- đồ thị hướng lên, hướng xuống thhùy theo hệ số góc dương hay âm
- Hai đồ thị song: hai vật có cùng vận tốc,gia tốc, chuyển động cùng chiều không bao giờ gặp nhau
- Hai đồ thị cắt nhau.
+ Dựa trên đồ thị của hai chuyển động có thể xác định trên các trục x và t khoảng cách và khoảng chênh lệch thời gian của hai chuyển động.
*/ Nếu đầu bài cho trước đồ thị thì từ đồ thị có thể suy ra các đặc điểm của chuyển động và tìm được lời giải cho các bài toán từ đồ thị đó.
Dạng 2. Bài tập rơi tự do.
Phương pháp: - Để giải toán cần chọn gốc tọa độ, chiều dương ( thường là hướng xuống), mốc thời gian và áp dụng các công thức về rơi tụ do.
 - Nếu gốc tọa độ và gốc thời gian không trùng với vị trí lúc vật bắt đầu rơi ( lúc buông vật ) thì phương trình rơi tự do có dạng tổng quát: , cách giải thì tương tự như phương pháp đại số hoặc đồ thị.
Dạng 3: Công thức cộng vận tốc.
Phương pháp: 
+ Chọn hệ quy chiếu thích hợp. xác định đúng các hướng của các vectơ vận tốc để từ đó áp dụng công thức cộng vận tốc.
+ Khi giải cần áp dụng quy tắc cộng vectơ và tính toán theo hình vẽ.
Dạng 4: Bài toán về chuyển động tròn đều.
 Vận dụng các công thức của chuyển động tròn đều.