HAT Physics Learning · Vật lí 10 · Kết nối tri thức

BÀI 08 · CHUYỂN ĐỘNG BIẾN ĐỔI. GIA TỐC

Đọc vận tốc có dấu, xác định gia tốc và quan sát sự thay đổi vận tốc trên đồ thị theo thời gian.

📘 Chương II · Động học⏱ 2 tiết📝 22 câu · 10 điểm
01 · MỤC TIÊU

Mục tiêu học tập

01 · Định hướng

Mục tiêu học tập

Kiến thức

Nêu được chuyển động biến đổi; biết gia tốc đặc trưng cho mức biến thiên vectơ vận tốc theo thời gian. Viết được công thức gia tốc trung bình, phân biệt dấu của vận tốc và gia tốc khi vật chuyển động thẳng.

Năng lực Vật lí

Đổi đơn vị km/h ↔ m/s, xác định gia tốc từ số liệu hoặc độ dốc đồ thị vận tốc – thời gian; dự đoán nhanh dần/chậm dần và thời điểm đổi chiều trong mô hình gia tốc không đổi.

Khởi động: Xe đi sang phải với vận tốc 8 m/s, sau một khoảng phanh vận tốc còn 4 m/s và vẫn hướng sang phải. Vectơ gia tốc hướng nào? Nếu gia tốc âm, xe có luôn chuyển động chậm dần không?
Trước khi học: Chọn trục Ox dương sang phải; phân biệt vận tốc có dấu \(v_x\) với tốc độ \(|v_x|\). Khi trả lời, luôn ghi rõ hệ trục, khoảng thời gian và đơn vị.
02 · KHÁM PHÁ

Kiến thức trọng tâm và công thức

02 · Khám phá

Kiến thức trọng tâm và công thức

1. Chuyển động biến đổi

Chuyển động có vectơ vận tốc thay đổi theo thời gian gọi là chuyển động biến đổi. Trong chuyển động thẳng, vận tốc có thể thay đổi độ lớn, đổi chiều hoặc cả hai. Đừng đồng nhất vận tốc âm với đang chậm dần.

NHANH DẦNCHẬM DẦNĐỔI CHIỀUv dương và tăngv dương và giảmv qua 0, đổi dấu
Hình 8.1. Minh họa khái niệm (không phải đồ thị số liệu thực nghiệm): chiều dương Ox sang phải; trong mô tả một chiều, nhanh/chậm dần phải xét sự biến thiên của độ lớn vận tốc.

2. Gia tốc của chuyển động biến đổi

Gia tốc trung bình được xác định bằng độ biến thiên vận tốc chia cho thời gian. Gia tốc là đại lượng vectơ; trong mô hình một chiều, dấu của thành phần gia tốc cho biết hướng của nó theo trục đã chọn.

Công thức

Gia tốc trung bình – biểu thức vectơ

\[\boxed{\vec a_{\mathrm{tb}}=\frac{\Delta\vec v}{\Delta t}}\]

Vectơ gia tốc trung bình cùng hướng với vectơ độ biến thiên vận tốc trong khoảng đang xét.

Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị SI
\(\vec a_{\mathrm{tb}}\)Gia tốc trung bình (vectơ)m/s²
\(\Delta\vec v\)Độ biến thiên vectơ vận tốc, \(\vec v_2-\vec v_1\)m/s
\(\Delta t\)Khoảng thời gian, \(t_2-t_1\)s

Điều kiện: \(\Delta t>0\); biểu thức cho gia tốc trung bình trên khoảng thời gian, không đòi hỏi gia tốc tức thời không đổi.

Công thức

Gia tốc trung bình theo trục Ox

\[\boxed{a_{\mathrm{tb},x}=\frac{v_{2x}-v_{1x}}{t_2-t_1}}\]

Vận tốc \(v_x\) là thành phần đại số: dấu dương khi hướng theo Ox, âm khi ngược Ox. Không thay \(v_{1x},v_{2x}\) bằng tốc độ nếu vật đổi chiều.

Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị SI
\(a_{\mathrm{tb},x}\)Thành phần đại số của gia tốc trung bìnhm/s²
\(v_{1x},v_{2x}\)Thành phần đại số vận tốc tại hai thời điểmm/s
\(t_1,t_2\)Hai thời điểm đầu và cuốis

Điều kiện: chuyển động một chiều theo trục đã chọn, \(t_2>t_1\); nếu tốc độ giảm thì dấu gia tốc không nhất thiết âm.

Công thức

Vận tốc trong trường hợp gia tốc không đổi

\[\boxed{v_x=v_{0x}+a_x t}\]

Đây là hệ thức dùng cho mô hình gia tốc không đổi trong phần mô phỏng, giúp mở rộng liên hệ từ định nghĩa gia tốc. Bài 09 sẽ nghiên cứu chi tiết chuyển động thẳng biến đổi đều.

Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị SI
\(v_x\)Vận tốc tại thời điểm tm/s
\(v_{0x}\)Vận tốc ở t = 0m/s
\(a_x\)Gia tốc đại số không đổim/s²
\(t\)Thời gian kể từ mốc t = 0s

Điều kiện: \(a_x\) không đổi trong khoảng đang xét; không áp dụng tùy tiện cho mọi chuyển động biến đổi.

3. Nhận biết nhanh dần, chậm dần

Nhanh dần: trong khoảng vật đang chuyển động, \(v_x a_x>0\) (và \(v_x\ne 0\)); hai đại lượng cùng dấu thì độ lớn vận tốc tăng. Ví dụ: \(v_x=-4\,\mathrm{m/s}\), \(a_x=-2\,\mathrm{m/s^2}\).
Chậm dần: \(v_x a_x<0\); vận tốc và gia tốc ngược dấu nên độ lớn vận tốc giảm. Ví dụ: \(v_x=+8\,\mathrm{m/s}\), \(a_x=-2\,\mathrm{m/s^2}\).

Điểm đặc biệt: tại thời điểm \(v_x=0\), cần xem quá trình ngay trước và sau để xác định vật đứng yên lâu hay chỉ dừng tức thời rồi đổi chiều. Không suy luận nhanh/chậm dần chỉ từ dấu của \(a_x\).

Ví dụ giải từng bước: xe phanh từ 15 m/s xuống 6 m/s trong 3 s

Chọn Ox cùng chiều xe chạy, \(v_{1x}=+15\,\mathrm{m/s}\), \(v_{2x}=+6\,\mathrm{m/s}\), \(\Delta t=3\,\mathrm{s}\). Khi đó \(a_{\mathrm{tb},x}=(6-15)/3=-3\,\mathrm{m/s^2}\). Vì \(v_x>0\) và gia tốc âm nên xe chậm dần trong khoảng (nếu gia tốc giữ hướng như đã xét).

Kiểm tra nhận thức: gia tốc âm có luôn là chậm dần?

Không. Nếu xe đang chuyển động theo chiều âm (\(v_x<0\)) và gia tốc cũng âm (\(a_x<0\)), độ lớn vận tốc tăng. Dấu gia tốc phụ thuộc chiều dương của hệ trục; nhanh/chậm dần là tính chất của tốc độ.

03 · QUAN SÁT

Quan sát thí nghiệm và mô phỏng

03 · Quan sát

Quan sát – mô phỏng và xử lí số liệu

Mỗi lần thay đổi tham số, hãy dự đoán hướng vận tốc, hướng gia tốc và thời điểm vận tốc bằng 0 trước khi kiểm tra đồ thị.

🧪 Mô phỏng HAT

Xe trên trục Ox và đồ thị vận tốc – thời gian

Ox +−+Sơ đồ vị trí và hướng các vectơ – tỉ lệ đồ họa minh họavₓaₓ vₓ (m/s)t (s)
Vận tốc \(v_x\)+8 m/s
Độ lớn vận tốc8 m/s
Gia tốc \(a_x\)−2 m/s²
Trạng tháiChậm dần

Dự đoán – thao tác – kết luận

  1. Chọn «Phanh đến dừng»: tính \(a_x\) và dự đoán sau mấy giây \(v_x=0\).
  2. Chọn «Dừng rồi đổi chiều»: sau khi \(v_x=0\), vật tăng hay giảm tốc độ? Gia tốc có đổi dấu không?
  3. Chọn «Nhanh dần theo Ox âm»: kiểm tra vì sao \(v_x<0\), \(a_x<0\) vẫn là nhanh dần.

Giả thiết: mô hình một chiều, gia tốc đại số \(a_x\) không đổi trong thời gian mô phỏng; \(v_x=v_{0x}+a_xt\), vị trí giả lập \(x=v_{0x}t+\tfrac12a_xt^2\), \(x(0)=0\). Đồ thị là số liệu mô hình, không phải thí nghiệm thực. Tỉ lệ chiều dài mũi tên được giới hạn để dễ nhìn; khi \(v_x=0\) mũi tên vận tốc biến mất. Trên các khoảng có \(v_x a_x>0\) thì nhanh dần, \(v_x a_x<0\) thì chậm dần.

📋 Hoạt động đo – xử lí số liệu

Tính gia tốc trung bình từ hai phép đo vận tốc

Dữ liệu mẫu: 3 → 9 m/s trong 4 s.

Thực hành cùng nhóm

  1. Đo vận tốc tại hai thời điểm bằng video phân tích chuyển động hoặc cảm biến; ghi rõ chiều dương.
  2. Nhập số liệu thực đo vào bảng trên; kiểm tra điều kiện \(\Delta t>0\).
  3. So sánh kết quả với mô hình, chỉ ra ảnh hưởng của sai số đo vận tốc và thời gian.

Dữ liệu mặc định chỉ là ví dụ minh họa. Nếu chưa có số liệu thực nghiệm, không được trình bày kết quả mô hình là kết quả đã đo. Không cần video YouTube nhúng để hoạt động này vận hành.

04 · LUYỆN TẬP

Luyện tập theo cấu trúc đề mới

04 · Luyện tập

Luyện tập Bài 08 – Chuyển động biến đổi. Gia tốc

8ABCD · 2,00 điểm
4Đúng/Sai · 4,00 điểm
8Trả lời ngắn · 2,00 điểm
2Tự luận · 2,00 điểm
Nguyên tắc: Đúng/Sai bốn ý: đúng 0/1/2/3/4 ý được 0/0,10/0,25/0,50/1,00 điểm. Trắc nghiệm ABCD và trả lời ngắn tự chấm; tự luận đánh giá riêng theo tiêu chí.
05 · HỆ THỐNG HÓA

Bản đồ tư duy bài học

05 · Bản đồ tư duy

Bản đồ tư duy Bài 08

Sáu nhánh tổng hợp khái niệm gia tốc, dấu vận tốc, đồ thị và thí nghiệm. Chạm hoặc nhấn để phóng to.

Sơ đồ Bài 08 sử dụng ký hiệu ngắn gọn, không thay thế giải thích điều kiện ở các phần trên.
Xem bản đồ dạng danh sách
06 · MỞ RỘNG

Em có biết?

06 · Em có biết?

Em có biết?

📚 Ngôn ngữ khoa học

Gia tốc không chỉ nói về “nhanh hơn”

Trong đời sống, “tăng tốc” thường gợi tốc độ tăng. Trong Vật lí, gia tốc đặc trưng cho sự thay đổi vectơ vận tốc: có thể đổi độ lớn, chiều hoặc hướng. Vì vậy gia tốc có thể khác 0 trong cả giai đoạn phanh.

🚘 Ứng dụng

Cảm biến gia tốc và thiết bị thông minh

Gia tốc kế trong điện thoại và hệ thống ô tô ghi nhận gia tốc riêng (liên quan lực tác dụng không do trọng trường), không phải lúc nào cũng bằng trực tiếp gia tốc tọa độ mà ta tính từ bảng vận tốc. Cần biết cách hiệu chỉnh và bối cảnh đo.

🧭 Phương pháp khoa học

Phân biệt số liệu mô hình và số liệu thật

Đường thẳng trên đồ thị \(v_x-t\) là dấu hiệu của gia tốc không đổi trong khoảng khảo sát. Trong thực nghiệm, đồ thị đo thường không hoàn toàn thẳng do gia tốc thay đổi và sai số; chỉ nên kết luận sau khi phân tích dữ liệu.

Đối chiếu nội dung: SGK Vật lí 10 – Kết nối tri thức, Bài 08, trang 37–39. Đồ họa và dữ liệu mô phỏng do HAT xây dựng cho bài học.