BÀI 9: CHUYỂN ĐỘNG NÉM
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 9 CHUYỂN ĐỘNG NÉM
Mở đầu
Nội dung bài học
- Chuyển động ném ngang. - Thiết kế và thực hiện dự án tìm điều kiện ném vật trong không khí ở độ cao nào đó để đạt độ cao hoặc tầm xa lớn nhất.
Khởi động
Chuyển động ném là một chuyển động thường gặp trong cuộc sống như: máy bay trực thăng thả những thùng hàng cứu trợ (Hình 9.1a), vận động viên đẩy tạ (Hình 9.1b). Trong cả hai trường hợp, vật đều được ném từ một độ cao h so với mặt đất và có vận tốc đầu latex(vec(v)_0) hợp với phương ngang một góc α (0≤ α ≤90°). Để thùng hàng rơi trúng vị trí cần thiết, quả tạ bay đi được quãng đường xa nhất, cần phải có những điều kiện gì?
Ảnh
Ảnh
Chuyển động ném ngang
Thảo luận 1
Hình vẽ
Ảnh
Quan sát kết quả thí nghiệm trong hình 9.2 và nhận xét về chuyển động của hai viên bi.
- Viên bi màu đỏ: Chuyển động rơi tự do, khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp tăng dần trong suốt quá trình rơi tự do. - Viên bi màu vàng: Quỹ đạo chuyển động có dạng đường cong với vị trí của viên bi khi chiếu lên phương trình Oy trùng với vị trí của viên bi màu đỏ tại mỗi thời điểm. Khoảng cách của hình chiếu hai vị trí liên tiếp của viên bi màu vàng lên trục Ox không đổi.
Giải thích
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như Hình 9.4 và gốc thời gian lúc thả vật, phân tích trên từng trục cho thấy: * Trên trục Ox: - Gia tốc: latex(a_x) = 0 nên vật chuyển động thẳng đều trên Ox. - Vận tốc: latex(v_x = v_0) là hằng số. - Phương trình chuyển động: x = latex(v_0)t.
* Trên trục Oy: - Gia tốc latex(a_y) = g là hằng số nên vật chuyển động nhanh dần đều trên Oy (do vecto hình chiếu vận tốc latex(vec(v)_y) và gia tốc latex(vec(g)) luôn cùng chiều). - Vận tốc latex(v_y) = gt. Phương trình chuyển động: y = latex(1./2gt^2)
Ảnh
Giải thích (tiếp)
* Dạng của quỹ đạo: phương trình quỹ đạo của vật có dạng: y = latex(g/(2v_0^2)x^2) Như vậy, quỹ đạo của vật là một nhanh của đường parabol. * Thời gian rơi của vật: t = latex(sqrt((2h)/g)) * Tầm xa: khoảng cách xa nhất (theo phương ngang) so với vị trí ném được xác định: L = latex(x_(max) = v_0t = v_0sqrt((2h)/g))
Thảo luận 2
Hình vẽ
Lập luận để rút ra các phương trình mô tả quỹ đạo chuyển động, thời gian rơi và tầm xa của vật ném ngang.
- Thời gian từ lúc ném đến khi vật ở vị trí x là latex(t = x/(v_0)). Thay vào phương trình latex(y = 1/2g.t^2) ta được phương trình quỹ đạo latex(y = g/(2v_0^2).x^2). - Thời gian rơi của vật là latex(t = sqrt((2h)/g)) thay vào phương trình theo phương Ox, ta được công thức tầm xa của vật là latex(L = v_0.t = v_0. sqrt((2h)/g)).
Thảo luận 3
Hình vẽ
Phân biệt phương trình chuyển động và phương trình quỹ đạo của vật.
- Phương trình chuyển động: là phương trình mô tả sự thay đổi vị trí của chất điểm trong không gian theo thời gian. - Phương trình quỹ đạo: là phương trình mô tả những điểm mà chất điểm đi qua. Trong phương trình quỹ đạo chỉ thể hiện mối liên hệ giữa các thành phần tọa độ, không đề cập đến yếu tố thời gian.
Luyện tập
Từ một vách đá cao 10m so với mặt nước biển, một bạn ném ngang một hòn đá nhỏ với tốc độ 5 m/s. Bỏ qua lực cản của không khí và lấy g = 9,8m/latex(s^2). a) Lập các phương trình chuyển động của hòn đá. b) Xác định tọa độ của hòn đá sau 1 giây. c) Xác định vị trí và tốc độ của hòn đá ngay trước khi hòn đá ngay trước khi hòn đá chạm mặt nước biển.
Bài giải
a) Các phương trình chuyển động của hòn đá: latex(x = v_0.t; y = 1/2.g.t^2). b) Tọa độ của hòn đá sau 1s: x = 5.1= 5 m, latex(y = 1/2 9,8.1^2 = 4,9 m). c) Khi hòn đá chạm mặt nước biển: y = 10 m. Thời gian để hòn đá rơi là: latex(t = sqrt((2h)/g) = sqrt((2.10)/(9,8)) = 10/7 s) Vị trí của hòn đá khi chạm mặt nước biển là: latex(x_(max) = 5 10/7 = 50/7 ≈ 7,14 m) Tốc độ của hòn đá ngay trước khi chạm mặt nước biển là: latex(v = sqrt(v_x^2 + v_y^2) = sqrt(v_0^2 + (g.t)^2) = sqrt(5^2 + (9,8. 10/7)^2)) ≈ 14,87 m/s.
Vận dụng
Hình vẽ
Dựa vào kinh nghiệm trong đời sống và các phương trình chuyển động ném ngang, em hãy nêu những yếu tố ảnh hưởng đến tầm xa. Từ đó, phân tích cách thức tăng tầm xa khi ném ngang một vật.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến tầm xa: vận tốc ném ban đầu, độ cao ném vật và gia tốc trọng trường tại nơi thả vật. - Cách thức tăng tầm xa khi ném ngang một vật: trong công thức tính tầm xa của một vật, tầm xa tỉ lệ thuận với vận tốc đầu và latex(sqrt(h)) nên ta có thể tăng vận tốc ném hoặc độ cao nơi ném vật.
Chuyển động ném xiên
Thảo luận 4
Hình vẽ
Khi quả tạ được ném từ độ cao h sao cho vận tốc ban đầu hợp với phương ngang một góc a, hãy dự đoán các yếu tố ảnh hưởng đến tầm xa quả tạ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tầm xa quả tạ: - Vận tốc ban đầu. - Góc ném vật. - Độ cao ban đầu ném vật, độ cao mà tại đó vật được ném.
Thảo luận 5
Hình vẽ
Nêu những lưu ý khi làm thí nghiệm khảo sát để thu được kết quả chính xác nhất có thể.
Lưu ý: - Sử dụng các dụng cụ đo có giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất phù hợp để đo góc và tầm xa. - Thực hiện thí nghiệm ở nơi có thể hạn chế tác động của môi trường ngoài. - Hạn chế thay đổi vật ném (nên sử dụng các vật có khối lượng và kích thước như nhau hoặc chỉ dùng một vật trong quá trình ném và đảm bảo vật nguyên vẹn sau khi chạm đất). - Bấm nút thả vật dứt khoát và đều tay cho các lần bắn để đảm bảo tốc độ của vật khi được ném ra gần như không đổi.