Chuyển động ném ngang là một dạng bài tập vật lý quan trọng trong chương trình lớp 10, kết hợp kiến thức về chuyển động thẳng đều và rơi tự do. Bài viết này sẽ cung cấp đầy đủ lý thuyết, phương pháp giải và các bài tập vận dụng đa dạng, giúp học sinh nắm vững kiến thức và tự tin giải quyết các bài toán liên quan.
A. Lý Thuyết Chuyển Động Ném Ngang
Khi một vật được ném theo phương ngang từ độ cao h so với mặt đất với vận tốc ban đầu v₀, chuyển động của vật có thể được phân tích thành hai thành phần độc lập:
- Theo phương Ox (phương ngang): Vật chuyển động thẳng đều với vận tốc vₓ = v₀. Quãng đường đi được theo phương ngang là x = v₀t.
- Theo phương Oy (phương thẳng đứng): Vật rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực với gia tốc g. Vận tốc theo phương thẳng đứng là vᵧ = gt và quãng đường đi được là y = (1/2)gt².
Phương trình chuyển động:
- x = v₀t
- y = (1/2)gt²
Vận tốc của vật tại thời điểm t:
Vận tốc thực của vật là sự tổng hợp của hai thành phần vận tốc theo phương Ox và Oy.
Góc nghiêng α của vận tốc so với phương ngang: tan α = vᵧ/vₓ = gt/v₀ = 2gy/v₀²
Phương trình quỹ đạo:
Quỹ đạo của vật là một nhánh parabol, có dạng:
Thời gian rơi và tầm xa:
Khi vật chạm đất:
-
Thời gian rơi: Thời gian rơi của vật ném ngang bằng thời gian rơi tự do từ cùng độ cao h.
-
Tầm xa (L): Là khoảng cách từ vị trí ném đến điểm chạm đất theo phương ngang.
B. Bài Tập Vận Dụng Chuyển Động Ném Ngang
Bài 1: Một vật được ném ngang từ độ cao 50m so với mặt đất với vận tốc ban đầu 18 m/s. Lấy g = 9.8 m/s². Tính thời gian rơi và vận tốc của vật khi chạm đất.
Lời giải:
Bài 2: Một vật được ném ngang với vận tốc 10 m/s từ độ cao 40m. Lấy g = 10 m/s².
a. Xác định tọa độ của vật sau 2 giây.
b. Viết phương trình quỹ đạo của vật.
c. Xác định vị trí vật chạm đất theo phương ngang và vận tốc khi chạm đất.
Lời giải:
Bài 3: Một quả cầu được ném theo phương ngang từ độ cao 80m. Sau khi chuyển động 3 giây, vận tốc của quả cầu hợp với phương ngang một góc 45°.
a. Tính vận tốc ban đầu của quả cầu.
b. Quả cầu sẽ chạm đất lúc nào, ở đâu và với vận tốc bao nhiêu?
Lời giải:
Bài 4: Ném một vật theo phương ngang từ đỉnh dốc nghiêng 30° so với phương ngang. Lấy g = 10 m/s².
a. Nếu vận tốc ném là 10 m/s, vật rơi ở một điểm trên dốc. Tính khoảng cách từ điểm ném đến điểm rơi.
b. Nếu dốc dài 15m, vận tốc ném là bao nhiêu để vật rơi ngoài chân đồi?
Lời giải:
Bài 5: Một vật được ném theo phương ngang từ độ cao 80m. Sau 3 giây, vận tốc của vật hợp với phương ngang một góc 45°. Hỏi vật chạm đất lúc nào, ở đâu, với vận tốc bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s².
Lời giải:
C. Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyển Động Ném Ngang
Câu 1: Một vật được ném theo phương ngang tại độ cao h với vận tốc ban đầu là v₀. Tầm xa của vật là?
Câu 2: Để tăng tầm xa của vật ném theo phương ngang (khi sức cản không khí không đáng kể), biện pháp nào hiệu quả nhất?
A. Giảm độ cao điểm ném
B. Tăng độ cao điểm ném
C. Tăng vận tốc ném
D. Giảm khối lượng vật ném
Câu 3: Từ độ cao 45m so với mặt đất, người ta ném một vật theo phương ngang với vận tốc 40m/s. Bỏ qua sức cản không khí, lấy g = 10 m/s². Vận tốc của vật khi chạm đất là?
Câu 4: Một vật được ném theo phương ngang với vận tốc v₀ = 10 m/s từ độ cao h so với mặt đất. Chọn hệ trục tọa độ Oxy sao cho gốc O trùng với vị trí ném, Ox theo chiều vận tốc đầu, Oy hướng thẳng đứng xuống dưới và gốc thời gian là lúc ném. Lấy g = 10 m/s² thì phương trình quỹ đạo của vật là?
Câu 5: Một quả bóng được ném theo phương ngang với vận tốc đầu có độ lớn là v₀ = 20 m/s từ độ cao 45m. Hỏi tầm bay xa theo phương ngang của quả bóng bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s² và bỏ qua sức cản của không khí.
Câu 6: Một hòn bi lăn dọc theo cạnh bàn của một hình chữ nhật nằm ngang cao 1.25m. Khi ra khỏi mép bàn nó rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn 1.5m theo phương ngang. Lấy g = 10 m/s². Thời gian rơi và vận tốc ban đầu của viên bi là?
Câu 7: Một quả bóng được ném theo phương ngang với vận tốc ban đầu là v₀ = 20 m/s và rơi xuống đất sau 3s. Hỏi quả bóng được ném từ độ cao nào? Biết g = 10 m/s² và bỏ qua sức cản của không khí.
Câu 8: Một vật được ném ngang từ độ cao 9m với vận tốc ban đầu là v₀. Tầm xa của vật là 18m. Tính v₀, lấy g = 10 m/s².
Câu 9: Một vật được ném ngang từ độ cao 5m, tầm xa đạt được là 2m. Lấy g = 10 m/s² thì vận tốc ban đầu của vật là?
Câu 10: Hai vật ở cùng độ cao, vật 1 được ném ngang với vận tốc đầu v₀. Cùng lúc đó thì vật 2 được thả rơi tự do không vận tốc đầu. Bỏ qua sức cản của không khí thì lựa chọn nào sau đây là đúng?
A. Vật 1 chạm đất sau vật 2
B. Vật 1 chạm đất trước vật 2
C. Hai vật chạm đất cùng lúc
D. Thời gian rơi phụ thuộc vào khối lượng của vật
Câu 11: Một vật được ném theo phương ngang với vận tốc v₀ từ độ cao h so với mặt đất. Chọn hệ trục tọa độ Oxy sao cho gốc O trùng với vị trí ném, Ox theo chiều vận tốc đầu, Oy hướng thẳng đứng xuống dưới và gốc thời gian là lúc ném. Độ lớn vận tốc của vật tại thời điểm t xác định bằng?
Câu 12 & 13: Ném vật theo phương ngang ở độ cao 20m so với mặt đất, lấy g = 10 m/s², vận tốc lúc ném là 10 m/s.
Câu 12: Tính thời gian của vật khi chạm đất.
Câu 13: Tính vận tốc của vật khi chạm đất?
Câu 14: Một viên đạn được bắn theo phương ngang ở độ cao 180m phải có vận tốc ban đầu là bao nhiêu để ngay lúc chạm đất có v = 100 m/s. Tính tầm ném xa của vật khi chạm đất.
Câu 15: Từ độ cao h = 80m, người ta ném một quả cầu theo phương nằm ngang với v₀ = 20 m/s. Xác định vận tốc của quả cầu khi chạm đất. Cho rằng sức cản của không khí không đáng kể, g = 10 m/s².
Hy vọng bài viết này cung cấp cho bạn đầy đủ kiến thức và kỹ năng để giải quyết các bài tập về chuyển động ném ngang. Chúc bạn học tốt!
