Vật lí 10 Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được
Mục tiêu và kiến thức nền
Phân biệt độ dịch chuyển với quãng đường; chọn hệ quy chiếu và tính chuyển động một chiều.
Chuẩn bị: đọc đơn vị, đổi đơn vị SI và tính toán với số, vectơ đơn giản.
Vị trí phải gắn với mốc
Nói một xe ở đâu cần chọn vật mốc, trục tọa độ và gốc thời gian. Trong chuyển động thẳng, tọa độ x có thể âm, dương hoặc bằng không. Hai người dùng hai gốc khác nhau có thể ghi tọa độ khác nhau nhưng vẫn mô tả cùng vị trí vật.
Đi bao xa và lệch khỏi chỗ đầu bao nhiêu
Quãng đường s là tổng chiều dài đường đi, luôn không âm. Độ dịch chuyển là vectơ nối vị trí đầu đến vị trí cuối; trong một chiều, giá trị đại số d = x₂ − x₁. Dấu của d biểu thị chiều so với trục đã chọn. Một vòng khép kín có d = 0 nhưng s thường lớn hơn 0.
Khi nào hai độ lớn bằng nhau?
Độ lớn độ dịch chuyển không vượt quãng đường. Chúng bằng nhau khi vật đi trên đoạn thẳng mà không đổi chiều. Khi có đổi chiều, hãy chia hành trình thành từng đoạn trước khi cộng quãng đường; không lấy tọa độ cuối làm quãng đường.
Công thức và điều kiện áp dụng
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Đi rồi quay lại
Chọn chiều đông dương. Đi 300 m về đông rồi 100 m về tây: s = 300 + 100 = 400 m; d = 300 − 100 = 200 m. Vectơ độ dịch chuyển hướng đông.
Ví dụ 2. Không bắt đầu tại gốc
Vật từ x₁ = −2 m đến x₂ = 5 m, không đổi chiều. d = 5 − (−2) = 7 m và s = 7 m. Nếu quay về x = 1 m, cả hành trình có d = 3 m, s = 7 + 4 = 11 m.
Lỗi thường gặp
- Quãng đường không âm; độ dịch chuyển một chiều có thể âm.
- Tọa độ không phải quãng đường.
- Đi một vòng không có nghĩa là không chuyển động.
Tự kiểm tra và vận dụng
Thử trả lời trước khi mở lời giải. Để nhập đáp án, làm từng ý đúng/sai và luyện cả chủ đề, chọn bộ luyện ở cuối bài.
Câu 1. Đi 5 m về đông rồi 2 m về tây. Quãng đường là
Xem đáp án và lời giải
Đáp án C. Quãng đường cộng chiều dài hai đoạn: 5 + 2 = 7 m.
Câu 2. Vật từ x = 4 m đến x = −3 m. Độ dịch chuyển đại số bằng bao nhiêu mét?
Xem đáp án và lời giải
Đáp án: -7. d = −3 − 4 = −7 m.
Câu 3. Một người chạy hết một vòng sân rồi về chỗ xuất phát.
- Độ dịch chuyển bằng 0.
- Quãng đường bằng 0.
- Vị trí cuối trùng vị trí đầu.
- Độ lớn độ dịch chuyển không lớn hơn quãng đường.
Xem đáp án và lời giải
a) Đúng: hai vị trí trùng nhau. b) Sai: đã đi hết chu vi sân. c) Đúng theo đề. d) Đúng: 0 không lớn hơn chu vi.
Câu 4. Đi 3 km về bắc rồi 4 km về đông. Tính quãng đường và độ lớn độ dịch chuyển.
Xem đáp án và lời giải
s = 3 + 4 = 7 km. Hai chặng vuông góc nên |d| = √(3² + 4²) = 5 km, hướng từ điểm đầu đến điểm cuối theo phía đông bắc.
Câu 5. Vật đi từ x = 2 m đến 8 m rồi về −1 m. Tính s và d.
Xem đáp án và lời giải
Đoạn đầu dài 6 m, đoạn sau dài 9 m, nên s = 15 m. d = −1 − 2 = −3 m. Độ dịch chuyển hướng âm.
Câu 6. Một bạn nói luôn có s = |d|. Nêu điều kiện đúng và phản ví dụ.
Xem đáp án và lời giải
Đúng khi chuyển động thẳng không đổi chiều. Đi 2 m rồi quay lại 2 m có s = 4 m nhưng |d| = 0, nên phát biểu không đúng trong mọi hành trình.
Sơ đồ ghi nhớ
- Chọn mốc và chiều
- d = vị trí cuối − đầu
- s = tổng đường đi
- Đổi chiều: chia đoạn
Học tiếp và luyện tập
Biên soạn: Gia Sư SV.