Vật lí lớp 10

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 27 sgk Vật Lí 10

Hướng dẫn giải Bài 4. Sự rơi tự do sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 27 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

SỰ RƠI TỰ DO

I. Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do

1. Sự rơi của các vật trong không khí:

– Trong không khí không phải bao giờ vật nặng cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ.

– Lực cản của không khí là nguyên nhân làm cho vật rơi nhanh, chậm khác nhau.

2. Sự rơi của các vật trong chân không (Sự rơi tự do):

– Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do.

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

II. Nguyên cứu sự rơi tự do của các vật

1. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do

– Chuyển động rơi tự do:

+ có phương thẳng đứng.

+ có chiều từ trên xuống dưới.

+ là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

– Khi thả vật rơi tự do không vận tốc đầu, có:

+ công thức tính vận tốc là \(v = gt\) (với g là gia tốc rơi tự do)

+ công thức tính đường đi là \( s=\dfrac{1}{2}gt^2\) (với s là đường đi và t là thời gian rơi).

2. Gia tốc rơi tự do

– Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc \(g\).

– Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái đất là khác nhau.

– Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao, ta có thể lấy g = 9,8 m/s2 hoặc g ≈ 10 m/s2

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 24 Vật Lý 10

Làm 4 thí nghiệm sau:

* Thí nghiệm 1: Thả một tờ giấy và một hòn sỏi.

* Thí nghiệm 2: Thả viên giấy vo tròn, nén chặt và hòn sỏi.

* Thí nghiệm 3: Thả hai tờ giấy cùng kích thước, nhưng một tờ giấy để phẳng còn tờ kia thì vo tròn và nén chặt lại.

* Thí nghiệm 4: Thả một vật nhỏ (chẳng hạn, hòn bi ở trong líp của xe đạp) và một tấm bìa phẳng đặt nằm ngang.

– Trong thí nghiệm nào vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ?

– Trong thí nghiệm nào vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng?

– Trong thí nghiệm nào hai vật nặng như nhau lại rơi nhanh, chậm khác nhau?

– Trong thí nghiệm nào hai vật nặng, nhẹ khác nhau lại rơi nhanh như nhau?

Trả lời:

– Thí nghiệm 1: Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ (hòn sỏi rơi nhanh hơn)

– Thí nghiệm 4: Vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng (hòn bi nhỏ rơi nhanh hơn một tấm bìa phẳng đặt nằm ngang).

– Thí nghiệm 3: Hai vật nặng như nhau lại rơi nhanh – chậm khác nhau.

– Thí nghiệm 2: Hai vật nặng – nhẹ khác nhau lại rơi nhanh như nhau.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 25 Vật Lý 10

Sự rơi của những vật nào trong 4 thí nghiệm mà ta làm ở trên có thế coi là sự rơi tự do?

Trả lời:

Sự rơi của hòn sỏi, hòn bi xe đạp, viên giấy vo tròn có thể coi là sự rơi tự do. Vì những vật này chịu sức cản của không khí không đáng kể so với trọng lực.

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 26 Vật Lý 10

Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng. Làm thí nghiệm nào để xác định điều khẳng định này?

Trả lời:

Một quả cầu nhỏ, nặng (thường bằng chì) được treo bằng sợi dây mảnh. Khi quả cầu nằm cân bằng, phương sợi dây là thẳng đứng chuẩn nhất. Thả vật rơi tự do dọc theo và sát sợi dây, ta sẽ thấy phương rơi là phương sợi dây dọi.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 27 sgk Vật Lí 10 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 27 Vật Lý 10

Yếu tố nào ảnh hưởng tới sự rơi nhanh, chậm của các vật khác nhau trong không khí?

Trả lời:

– Lực cản của không khí là nguyên nhân chính gây ra sự rơi nhanh, chậm của các vật khác nhau trong không khí.

+ Nếu hai vật cùng kích thước, khối lượng khác nhau: Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.

+ Nếu hai vật cùng khối lượng, kích thước khác nhau: Vật có bề mặt tiếp xúc với không khí nhỏ sẽ rơi nhanh hơn vật có bề mặt tiếp xúc với không khí lớn.

– Ngoài ra các yếu tố: Từ trường, điện trường, lực hấp dẫn của những vật xung quanh… cũng ảnh hưởng đến sự rơi của các vật.

2. Giải bài 2 trang 27 Vật Lý 10

Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì các vật sẽ rơi như thế nào?

Trả lời:

Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do.

3. Giải bài 3 trang 27 Vật Lý 10

Sự rơi tự do là gì?

Trả lời:

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

4. Giải bài 4 trang 27 Vật Lý 10

Nêu các đặc điểm của sự rơi tự do.

Trả lời:

Các đặc điểm của sự rơi tự do:

– Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng

– Chiều của chuyển động rơi tự do là chiều từ trên xuống dưới.

– Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

5. Giải bài 5 trang 27 Vật Lý 10

Trong trường hợp nào các vật rơi tự do với cùng một gia tốc g?

Trả lời:

Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc g.

6. Giải bài 6 trang 27 Vật Lý 10

Viết các công thức tính vận tốc và quãng đường đi được của vật rơi tự do.

Trả lời:

– Công thức tính vận tốc: \(v = gt\)

Trong đó, \(g\) là gia tốc của chuyển động rơi tự do, gọi tắt là gia tốc rơi tự do

– Công thức tính quãng đường đi được của vật rơi tự do: \(s =\dfrac{1}{2}gt^2\)

Trong đó: \(s\) là quãng đường đi được, còn \(t\) là thời gian rơi.

?

1. Giải bài 7 trang 27 Vật Lý 10

Chuyển động của vật nào dưới đây sẽ được coi là rơi tự do nếu được thả rơi.

A. Một cái lá cây rụng.

B. Một sợi chỉ.

C. Một chiếc khăn tay.

D. Một mẩu phấn.

Bài giải:

Khi vật rơi tự do chịu tác động của trọng lực và lực cản của không khí. Bề mặt tiếp xúc càng nhỏ thì lực cản không khí càng nhỏ. Vậy nên, mẩu phấn sẽ được coi là rơi tự do.

⇒ Đáp án D.

2. Giải bài 8 trang 27 Vật Lý 10

Chuyển động nào dưới đây có thể coi như là chuyển động rơi tự do?

A. Chuyển động của một hòn sỏi được ném lên cao.

B. Chuyển động của hòn sỏi được ném theo phương nằm ngang.

C. Chuyển động của một hòn sỏi được ném theo phương xiên góc.

D. Chuyển động của một hòn sỏi được thả rơi xuống.

Bài giải:

Chuyển động của hòn sỏi được thả rơi xuống có thể coi như chuyển động rơi tự do. Vì sự rơi tự do có đặc điểm chuyển động của vật theo chiều từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng.

⇒ Đáp án D.

3. Giải bài 9 trang 27 Vật Lý 10

Thả rơi hòn đá từ độ cao h xuống đất. Hòn đá rơi trong 1 s. Nếu thả hòn đá đó từ độ cao 4h xuống đất thì hòn đá rơi trong bao lâu?

A. \(4s\)

B. \(2s\)

C. \(\sqrt2 s\)

D. Một đáp số khác

Bài giải:

Áp dụng công thức đường đi của sự rơi tự do: \( s =\dfrac{gt^{2}}{2}\)

⇒ Thời gian rơi \(t = \sqrt{\dfrac{2s}{g}}\)

Với \(s_1 = h\) ⇒ \(t_1 = \sqrt{\dfrac{2s_1}{g}}=\sqrt{\dfrac{2h}{g}} =1s\) (1)

Với \(s_2 = 4h\) ⇒ \(t_2 = \sqrt{\dfrac{2.s_2}{g}}=\sqrt{\dfrac{2.4h}{g}}\) (2)

Lấy \(\dfrac{(2)}{(1)}\) ta được:

\(\dfrac{t_2}{t_1}=\dfrac{\sqrt{\dfrac{2h.4h}{g}}}{\sqrt{\dfrac{2.h}{g}}}=2\)

Suy ra \(t_2=2t_1=2.1=2s\)

⇒ Đáp án B.

4. Giải bài 10 trang 27 Vật Lý 10

Một vật nặng rơi từ độ cao 20m xuống đất. Tính thời gian rơi và vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2.

Bài giải:

Chọn gốc tọa độ, gốc thời gian lúc vật bắt đầu rơi, trục tọa độ thẳng đứng, chiều hướng xuống.

Ta có phương trình đường đi \(s= \dfrac{gt^{2}}{2}\)

Khi vật chạm đất \(s = h=20\,m\)

Ta suy ra thời gian vật chạm đất:

\(\Rightarrow t = \sqrt{\dfrac{2S}{g}}= \sqrt{\dfrac{2.20}{10}}= 2s\)

Áp dụng công thức tính vận tốc, ta có vận tốc khi vật chạm đất:

\(v = gt \Rightarrow v = 2.10 = 20 \,m/s\)

5. Giải bài 11 trang 27 Vật Lý 10

Thả một hòn đá rơi từ miệng một cái hang sâu xuống đến đáy. Sau 4s kể từ lúc bắt đầu thả thì nghe tiếng hòn đá chạm vào đáy. Tính chiều sâu của hang. Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 330 m/s. Lấy g = 9,8 m/s2.

Bài giải:

Gọi t1 là thời gian rơi tự do của hòn đá từ miệng hang xuống đáy:

\({t_1} = \displaystyle\sqrt {{{2h} \over g}}\) ⇒ \(h = \displaystyle{{gt_1^2} \over 2}\) (1)

Gọi t2 là thời gian để âm đi từ đáy đến miệng hang:

\({t_2} =\dfrac{h}{v_{kk}}=\displaystyle{h \over {330}}\) ⇒  \(h = 330{t_2}\) (2)

Ta có \(\displaystyle{{gt_1^2} \over 2} = 330{t_2}\)

⇒ \(t_1^2 = \displaystyle{{2.330{t_2}} \over g} \approx 67,3{t_2}\) (3)

Mặt khác ta có:

\({t_1} + {t_2} = {\rm{ }}4\left( s \right) \Rightarrow {t_2} = 4 – {t_1}\) (4)

Thay (4) vào (3) ta được phương trình :

\(\eqalign{
& t_1^2 – 67,3.\left( {4 – {t_1}} \right) = 0 \cr
& \Leftrightarrow t_1^2 + 67,3{t_1} – 269,2 = 0 \cr
& \Leftrightarrow \left[ \matrix{
{t_1} = 3,7869\, \approx 3,8\,s \hfill \cr
{t_1} = – 71 < 0\,\,(\text{ loại }) \hfill \cr} \right. \cr} \)

Thay \({{t_1}} = 3,8 s\) vào (1)

⇒ \(h = \dfrac{gt_{1}^{2}}{2} =\dfrac{9,8.(3,7869)^{2}}{2}=70,2689\)

⇒ \(h ≈ 70,3 (m).\)

6. Giải bài 12 trang 27 Vật Lý 10

Thả một hòn sỏi từ trên gác cao xuống đất. Trong giây cuối cùng hòn sỏi rơi được quãng đường \(15 m\). Tính độ cao của điểm từ đó bắt đầu thả hòn sỏi. Lấy g = 10 m/s2.

Bài giải:

– Gọi t là thời gian từ lúc rơi cho tới khi chạm đất.

Ta có: \(h = s = \dfrac{gt^{2}}{2}\) (quãng đường vật rơi) (1)

– Gọi h’ là quãng đường vật rơi đến trước khi chạm đất 1 giây:

\(h’ = s’ = \dfrac{g}{2}(t – 1)^2\) (2)

Gọi ∆h là quãng đường vật rơi (đi được) trong giây cuối cùng:

\(∆h = h – h’ = 15m\)

⇔ \( \dfrac{gt^{2}}{2} – \dfrac{g}{2}(t^2 – 2t + 1) = 15\)

⇒ \(gt – \dfrac{g}{2}= 15\)

⇒ \( t = \dfrac{15+5}{10}= 2s\)

Thay \(t = 2s\) vào (1)

⇒ \( h =\dfrac{10.2^{2}}{2}= 20m\) .

Bài trước:

Bài tiếp theo:

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 27 sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“