Giải mục II trang 45, 46 SGK Vật Lí 10 - Kết nối tri thức

Câu hỏi 1

Giải câu hỏi 1 trang 45 SGK Vật Lí 10

Trong các chuyển động sau, chuyển động nào được coi là rơi tự do? Tại sao?

A. Chiếc lá đang rơi

B. Hạt bụi chuyển động trong không khí

C. Quả tạ rơi trong không khí

D. Vận động viên đang nhảy dù

Phương pháp giải:

Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực

Nếu vật rơi trong không khí mà độ lớn của lực cản không khí không đáng kể so với trọng lượng của vật thì cũng coi là rơi tự do.

Lời giải chi tiết:

Trong câu B, ta thấy lực cản không khí lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng của hạt bụi, nên hạt bụi chuyển động trong không khí không được coi là rơi tự do

Trong câu C, D, quả tạ và vận động viên có trọng lượng lớn hơn rất nhiều so với lựcc ản không khí nên quả tạ rơi trong không khí hay vận động viên đang nhảy dù không được coi là sự rơi tự do

Trong câu A, lực cản không khí và trọng lượng chiếc lá gần như nhau nên chiếc lá đang rơi được coi là rơi tự do.

Chọn A.

Hoạt động 1

Giải hoạt động 1 trang 45 SGK Vật Lí 10

1. Hãy thực hiện thí nghiệm (Hình 10.2) để kiểm tra dự đoán về phương và chiều của sự rơi tự do.

2. Dựa vào đặc điểm về phương của sự tự do, hãy tìm cách kiểm tra bề mặt của bức tường trong lớp học có phải là mặt phẳng thẳng đứng không.

3. Hãy nghĩ cách dùng êke tam giác vuông cân và dây dọi để kiểm tra xem sàn lớp mình có phẳng hay không.

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm.

Lời giải chi tiết:

1. Học sinh tự thực hiện thí nghiệm

Phương và chiều của sự rơi tự do:

+ Phương: thẳng đứng

+ Chiều: từ trên xuống dưới

2. Để kiểm tra bề mặt của bức tường trong lớp học, chúng ta có thể lấy bất kì một vật nào đó, thả rơi vật đó từ một độ cao bất kì của bức tường, nếu vật đó rơi theo phương thẳng đứng thì bề mặt bức tường là mặt phẳng thẳng đứng, còn vật rơi không theo phương thẳng đứng thì bề mặt của bức tường không phẳng

3.

Dùng dây dọi để kiểm tra bức tường có phẳng hay không

Đặt êke ở góc vuông của mặt sàn với bức tường, do bề mặt bức tường là mặt phẳng thẳng đứng nên nếu để được êke ở góc vuông đó thì mặt sàn phẳng, nếu không để được thì mặt sàn không phẳng

Câu hỏi 2

Giải câu hỏi 2 trang 45 SGK Vật Lí 10

Hãy căn cứ vào số liệu trong bảng 10.1 để:

1. Chứng tỏ chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều.

2. Tính gia tốc của chuyển động rơi tự do.

Phương pháp giải:

+ Chuyển động nhanh dần đều là chuyển động trong cùng một khoảng thời gian, quãng đường vật rơi càng nhiều

+ Biểu thức tính gia tốc trong rơi tự do: \(a = \frac{{2s}}{{{t^2}}}\)

Lời giải chi tiết:

1. Dựa vào bảng 10.1, ta thấy rằng

+ Trong 0,1 s đầu tiên, vật đi được quãng đường là 0,049 m

+ Trong 0,1 s tiếp theo, vật đi được quãng đường là 0,197 – 0,049 = 0,148 m

+ Từ 0,2 s đến 0,3 s, vật đi được quãng đường là 0,441 – 0,197 = 0,244 m

+ Từ 0,3 s đến 0,4 s, vật đi được quãng đường là 0,785 – 0,441 = 0,344 m

+ Từ 0,4 s đến 0,5 s, vật ssi được quãng đường là 1,227 – 0,785 = 0,442 m

Thông qua các số liệu trên, ta thấy cùng trong một khoảng thời gian, quãng đường vật rơi được càng dài, chứng tỏ vật rơi tự do

2. Gia tốc của chuyển động rơi tự do

\(a = \frac{{2s}}{{{t^2}}} = \frac{{2.0.049}}{{0,{1^2}}} = 9,8(m/{s^2})\)

Câu hỏi 3

Giải câu hỏi 3 trang 46 SGK Vật Lí 10

1. Tại sao độ dịch chuyển và quãng đường đi được trong sự rơi tự do có cùng độ lớn?

2. Hãy nêu cách đo gần đúng độ sâu của một cái giếng mỏ cạn. Coi vận tốc truyền âm trong không khí là không đổi và đã biết.

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong bài 8.

Lời giải chi tiết:

1. Độ dịch chuyển và quãng đường đi được trong sự rơi tự do có cùng độ lớn vì rơi tự do là chuyển động thẳng, không đổi chiều chuyển động

2. Thả một hòn sỏi xuống giếng, dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian rơi của hòn sỏi

+ Bước 1: Thả hòn sỏi rơi xuống giếng và bắt đầu bấm đồng hồ

+ Bước 2: Khi nghe thấy tiếng hòn sỏi rơi xuống đáy thì kết thúc, cho đồng hồ dừng lại

Thời gian rơi của hòn sỏi bằng thời gian rơi của hòn sỏi từ miệng giếng xuống đấy giếng cộng với thời gian hòn sỏi vọng từ đáy giếng đến tai ta

+ Gọi giếng sâu có chiều dài s (m)

+ Thời gian rơi của hòn sỏi từ miệng giếng xuống đáy giếng: \({t_1} = \sqrt {\frac{{2.s}}{g}} \)

+ Thời gian hòn sỏi vọng từ đáy giếng lên đến tai: \({t_2} = \frac{s}{v}\)

+ \(t = {t_1} + {t_2}\), ta đã đo được t, lấy g = 10 m/s2, v đã cho, từ đây ta sẽ tính được độ sâu của giếng.

Bài tập vận dụng

Giải bài tập vận dụng trang 46 SGK Vật Lí 10

Một người thả rơi một hòn bi từ trên cao xuống đất và đo được thời gian rơi là 3,1 s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s² .

a) Tính độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất và vận tốc lúc chạm đất.

b) Tính quãng đường rơi được trong 0,5 s cuối trước khi chạm đất.

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính độ cao của vật: \(h = \frac{1}{2}g{t^2}\)

+ Vận tốc vật chạm đất: v = g.t

+ Quãng đường vật đi được trong n giây cuối: \({S_n} = S - {S_{t - n}}\)

Lời giải chi tiết:

a) Độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất là: \(h = \frac{1}{2}g{t^2} = \frac{1}{2}.9,8.3,{1^2} = 47,089(m)\)

Vận tốc vật lúc chạm đất là: v = g.t = 9,8.3,1 = 30,38 (m/s)

b) Quãng đường vật rơi trong 3,1 – 0,5 = 2,6 s đầu là: \({S_{2,6}} = \frac{1}{2}.9,8.2,{6^2} = 33,124(m)\)

=> Quãng đường vật rơi được trong 0,5 s cuối là: 47,089 – 33,124 = 13,965 (m)