Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí lớp 9 - Chuyên đề: Một số lưu ý khi giải bài tập vật lý chuyển động cơ học

Chuyên đề vật lý “Một số lưu ý khi giải bài tập vật lý chuyển động cơ học”
I. Lý do chọn chuyên đề
- Bài tâp chuyển động cơ học đa dạng, phong phú được nhiều tác giả giới thiệu ở phần mở đầu của các cuốn sách nâng cao và phát triển vật lý THCS.
- Bài tâp chuyển động cơ học gần gủi với giải bài toan lập pt, hpt trong môn toán. Thuận lợi cho việc nghiên cứu của GV toán lý.
II. Tóm tắt lý thuyết
 1. Chuyễn động đều.
 v = s /t Trong đó :
2. Phương trình xác đinh vị trí của 1 vật:
	 0 A x
* Các bước lập phương trình:
Chọn toạ độ gốc thời gian, chiều (+) của chuyển động
Viết phương trình:
x = x0 ± vt
x: Vị trí của vật so với gốc tại thời điểm bất kỳ
x0 : Vị trí của vật so với gốc toạ độ tại t=0
“+”: Chuyển động cùng chiều dương
“ – “ : Chuyển động ngược chiều dương
Chú ý
+Nếu hai hay nhiều vật gặp nhau:
 x1 = x2 =  = xn 
+ Nếu hai vật cách nhau 1 khoảng l khi cđ cùng chiều: sảy ra 2 trường hợp: Các nhau 1 khoảng l trước khi gặp nhau x 2 – x 1 =l và sau khi gặp nhau: x1 – x 2 = l. 
Trong đó x 2 : là toạ độ vật chuyển động trước
3. Vẽ sơ đồ thị chuyển động của vật:
Bước 1: Lập phương trình, xác định vị trí của vật
Bước 2 : Lập bảng biến thiên.
Bước 3: Vẽ đồ thị 
Bước 4: Nhận xét đồ thị ( nếu cần)
 - Tổng hợp vận tốc:
+ Nếu hai chuyển động này cùng chiều:
 v13 = v12 + v23
+ Nếu 2 vật chuyển động ngược chiều:
v13 = {v12 – v23}
+ Nếu 2 chuyển động có phương vuông góc:
v132= v122 + v 232
+ Nếu 2 chuyển động tạo với nhau 1 góc bất kỳ: sư dụng giản đồ frecnen ta có:
v132 = v 122 + v232+2v12v23. cos v12v23 
Trong đó V12: vận tốc vật 1 so với vật 2
 v23: vận tốc vật 2 so với vật 3
 v13: vận tốc vật 1 so với vật 3
III. Bài tập vận dụng:
1: Tính vận tốc trung bình.
Bài 1 : 
Tính vận tốc trung bình của một vật trong hai trường hợp sau:
a, Nửa thời gian đầu vật chuyển động với vận tốc v1, nửa thời gian sau vật chuyển động với vận tốc v2.
b, Nửa quãng đường đầu vật chuyển động với vận tốc v1 , nửa quãng đường sau vật chuyển động với vận tốcv2.
c, So sánh vận tốc trung bình trong hai trường hợp câu a) và b).
áp dụng : v1 = 40km/h, v2 = 60km/km
Giải:
a) Tính vận tốc trung bình va: 
Quãng đường vật đi được.
Trong nửa thời gian đầu: s1 = v1..t/2 (1)
Trong nửa thời gian sau: s2 = v2t/2 (2)
Trong cả khoảng thời gian: s = va . t (3)
Ta có: s = s1 + s2 (4)
Thay (1), (2) , (3) vào (4) ta được:
 va . t = v1.t/2 + v2 t/2
 [ va = 	(a)
b Tính vận tốc trung bình vb 
Thời gian vật chuyển động:
- Trong nửa quãng đường đầu : t1 = (5)
- Trong nửa quãng đường sau: 	t2 = (6)
- Trong cả quãng đường: 	t = (7)
Ta có: t = t1 + t2 (8)
Thay (5), (6), (7) vào (8) ta được:
 = + 
 	 = + 
c, So sánh va và vb 
Xét hiệu:
	va – vb = 
Vậy va > vb
Dấu bằng sảy ra khi : v1 = v2
áp dụng số ta có: va = 50km/h 
 vb = 48km/h
2. Hợp vận tốc cùng phương.
* Những BT chuyển động cùng chiều, ngược chiều, xuôi, ngược dòng nước quen thuộc trong giải bài toán lập pt; hệ pt chúng ta không đưa ra đây.
Bài 2 :
Một người chèo một con thuyền qua sông nước chảy. Để cho thuyền đi theo đường thẳng AB thẳng góc vớ bờ người ấy phải luôn chèo để hướng con thuyền đi theo đường thẳng AC.Biết sông rộng 400m, thuyền qua sông hết 8 phút 20 giây, vận tốc của thuyền đối với nước là1m/s.
a)Tính vận tốc của dòng nước đối với bờ sông.
b) Tính góc CAB
	 C	 B
Giải: A
Gọi v1 vận tốc của thuyền đối với nước, v2 là vận tốc của dòng nước đối với bờ sông, véc tơ v là vận tốc của thuyền đối với bờ, ta có:
	v12 = v2 + v22 	(1)
Mặt khác ta có: v = =400/500=0,8	 C	 B
Thay v1= 1m/s, v = 0,8m/s vào (1) ta có:
	12 = 0,82 + v22	 v1	 v2	
	v22 = 12 – 0,82 = 0,62	 
 A
 Vậy : v2 = 0,6m/s
( Chú ý: có thể giải thích bằng cách) 
	AC = v1.t
	CB = 
	v2 = 
	3 : Chuyển động cùng phương, cùng chiều – ngược chiều :
Bài 3 :
Hai đoàn tàu chuyển động đều trong sân ga trên hai đường sắt song song nhau. Đoàn tàu A dài 65 m, đoàn tàu B dài 40 m
	Nếu hai tàu đi cùng chiều, tàu A vượt tàu B trong khỏang thời gian tính từ lúc đầu tàu A ngang đuôi tàu B đến lúc đuôi tàu A ngang đầu tàu B là 70 giây
	Nếu hai tàu đi ngược chiều thì từ lúc đầu tàu A ngang đầu tàu B đến lúc đuôi tàu A ngang đuôi tàu B là 14 giây
	Tính vận tốc của mỗi tàu.
Giải :
* Khi hai đi cùng chiều . Ta có :
 SB	 
 A	 A	
	 lA 	B	 B
	lB	SA
Quãng đường tàu A đi được : SA = VA . t
Quãng đường tàu B đi được : SB = VB .t
Theo hình vẽ : SA - SB = lA + lB ( VA – VB )t = lA + lB
	 lA + lB
=> VA – VB = = 1,5 ( m/s ) 	 ( 1 )
	 t
* Khi hai tàu đi ngược chiều . Ta có :
	SA
 A
	 B
	 SB	 A
	 B
	 lA + lB
Quãng đường tàu A đi được là : SA = VA . t’
Quãng đường tàu B đi được là : SB = VB .t’
Theo hình vẽ ta có : SA + SB = lA + lB hay ( VA + VB ) t’ = lA + lB
	 lA + lB 
=> VA + VB = 	 = 7,5 ( m/s )	( 2 )
	 t’
Từ ( 1 ) và ( 2 ) . Ta có hệ phương trình :
 	VA – VB = 1,5	( 1’ )
	VA + VB = 7,5	( 2’ )
Từ ( 1’ ) => VA = 1,5 + VB thay vào ( 2’ )
( 2’) 1,5 + VB + VB = 7,5
	 2 VB = 6 => VB = 3 ( m/s )
Khi VB = 3 => VA = 1,5 + 3 = 4,5 ( m/s )
Vậy vận tốc của mỗi tàu là : tàu A với VA = 4,5 m/s
 tàu B với VB = 3 m/s.
Bài 4: (Đề thi vào lớp 10 chuyên ĐHSP Hà Nội năm 2011)
Lúc trời mưa gió ổn định (Vận tốc hạt mưa không đổi; và gió theo phương ngang không đổi) một người lái xe ô tô đi ngược gió trên một đường thẵng thì quan sát thấy hai bên cửa kính có những vết mưa song song. Khi xe chạy vận tốc 15km/h thì vết mưa làm với phương thẵng đứng 1 góc =. Tăng vận tốc xe lên 30km/h thì vết mưa làm với phương thẵng đứng 1 góc 
Tính vận tốc gió và vận tốc hạt mưa.
Tăng vận tốc xe đến khi =. Tính vận tốc ô tô lúc đó
Giải:
 v	V2
 V1 v3
Gọi V1 là vận tốc gió; V2 là vận tốc mưa; V3 là vận tốc xe ô tô. 
Ta có: ( v1+v3)/v2 = tan
Khi =; v3=15km/h Ta có pt (v1+15) / v2 = (1)
Khi =; v3=30km/h Ta có pt (v1+30) / v2 = 1 (2)
Do đó ta có hệ pt (1) và (2)
Từ đó tính được v1; v2
Bài 5: Câu 3: đề 71 tuyển chọn đề tuyển sinh vào lớp 10 chuyên 
IV: Những điểm lưu ý khi giải bài toán chuyển động cơ học là: 
-Biểu diển và giải thích được quỷ đạo chuyển động của vật 
-Giải thích được hiện tượng vật lý xẩy ra, đặc biệt là những bài toán trừu tượng như trên.
- Giải bài tập vật lý khó khăn hơn giải bài tập toán là vấn đề giải thích hiện tượng vật lý và biểu diển các đại lượng đó lên các phương trình để giải.
-