Đề cương lý thuyết học kì 1 - Vật lí 10

Chương 1

CHƯƠNG 1: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM

I. Chuyển động thẳng đều

1. Tính vận tốc trung bình

Tốc độ trung bình cho biết tính chất nhanh hay chậm của chuyển động, được đo bằng thương số giữa quãng đường đi được và thời gian dùng để đi quãng đường đó.

\({v_{tb}} = \frac{s}{t} = \frac{{{s_1} + {s_2} + ...}}{{{t_1} + {t_2} + ...}}\)

2. Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều

Phương trình chuyển động biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ của chất điểm theo thời gian. Để lập phương trình chuyển động của chất điểm ta làm như sau:

- Chọn hệ quy chiếu:

+ Trục tọa độ (thường trùng với đường thẳng quỹ đạo của chất điểm)

+ Mốc thời gian: thường chọn là thời điểm bắt đầu khảo sát chuyển động của chất điểm.

- Xác định điều kiện ban đầu: Ở thời điểm ban đầu (t = t₀) là thời điểm được chọn làm gốc thời gian, xác định vận tốc và tọa độ của chất điểm: x₀ và v₀.

* Chú ý: Nếu chất điểm chuyển động cùng chiều dương thì vận tốc nhận giá trị dương, nếu chất điểm chuyển động ngược chiều dương thì vận tốc nhận giá trị âm.

- Viết phương trình chuyển động:

\(x = {x_0} + v\left( {t - {t_0}} \right) = {x_0} + vt\)

- Dựa vào phương trình chuyển động để xác định lời giải của bài toán.

+ Vị trí ở thời điểm t = t1 chính là tọa độ x1 của chất điểm ở thời điểm t1:

\({x_1} = {x_0} + v\left( {{t_1} - {t_0}} \right)\)

+ Quãng đường chất điểm đi được trong một khoảng thời gian bằng độ lớn hiệu hai tọa độ của nó ở hai thời điểm đầu và cuối của khoảng thời gian đó: \(x = \left| {x - {x_0}} \right|\)

+ Khoảng cách giữa hai chất điểm có giá trị bằng độ lớn của hiệu hai tọa độ của hai chất điểm đó: \(d = \left| {{x_2} - {x_1}} \right|\)

+ Hai chất điểm gặp nhau khi tọa độ của chúng bằng nhau: \({x_1} = {x_2}\)

- Vẽ đồ thị của chuyển động: có hai loại đồ thị:

+ Đồ thị tọa độ - thời gian: là đường thẳng, xiên góc, có hệ số góc bằng vận tốc của vật.

+ Đồ thị vận tốc – thời gian: là đường thẳng song song với trục thời gian.

+ Vị trí cắt nhau của hai đồ thị chính là vị trí gặp nhau của hai chất điểm.

II. Chuyển động thẳng biến đổi đều

1. Gia tốc:

- Là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow {\Delta v} }}{{\Delta t}} = \frac{{\overrightarrow {{v_2}}  - \overrightarrow {{v_1}} }}{{\Delta t}}\)

- Đon vị: m/s².

2. Chuyển động thẳng biến đổi đều

- Định nghĩa: Là chuyển động của vật có quỹ đạo là đường thẳng và tốc độ tăng đều hoặc giảm đều theo thời gian.

- Gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều không đổi.

- Phương trình vận tốc: \(v = {v_0} + a\left( {t - {t_0}} \right) = {v_0} + at\) (t₀ = 0)

Vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều biến thiên đều đặn theo thời gian.

+ Nếu vật chuyển động nhanh dần đều: \(\overrightarrow a  \uparrow  \uparrow \overrightarrow v  \Leftrightarrow a.v > 0\)

+ Nếu vật chuyển động chậm dần đều: \(\overrightarrow a  \uparrow  \downarrow \overrightarrow v  \Leftrightarrow a.v < 0\)

- Phương trình tọa độ: \(x = {x_0} + {v_0}t + \frac{1}{2}a{t^2}\)

- Hệ thức độc lập với thời gian: \({v^2} - v_0^2 = 2{\rm{a}}.s\)

III. Sự rơi tự do

- Định nghĩa: Sự rơi tự do là chuyển động của một vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

- Đặc điểm: Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng, nhanh dần đều theo phương thẳng đứng với gia tốc bằng gia tốc trọng trường (không phụ thuộc vào khối lượng của vật.

- Gia tốc rơi tự do: ở một nơi trên Trái Đất và ở gần mặt đất, gia tốc g có giá trị như nhau.

- Các phương trình của sự rơi tự do:

Gốc tọa độ O ở điểm thả rơi vật, chiều dương hướng xuống.

+ Phương trình vận tốc: \(v = g\left( {t - {t_0}} \right) = gt\)

+ Phương trình tọa độ: \(y = \frac{1}{2}g{\left( {t - {t_0}} \right)^2} = \frac{1}{2}g{t^2}\)

+ Công thức độc lập với thời gian: \(v = \sqrt {2g.s} \)

IV. Chuyển động tròn đều

- Định nghĩa: Chuyển động tròn đều là chuyển động của vật có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ tức thời không đổi theo thời gian.

- Đặc điểm: Trong chuyển động tròn đều, vật quay được những góc bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

- Các đại lượng đặc trưng của chuyển động tròn đều:

+ Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều có phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại mọi điểm \(v = \frac{{\Delta s}}{{\Delta t}}\)

+ Tốc độ góc: đặc trưng cho sự quay nhanh hay chậm của bán kính khi chất điểm chuyển động tròn, được đo bằng góc quay được trong một đơn vị thời gian:

\(\omega  = \frac{{\Delta \alpha }}{{\Delta t}}\)

Đơn vị: rad/s

+ Công thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài: \(v = \omega R\), R là bán kính quỹ đạo.

+ Chu kì: là thời gian để vật chuyển động được một vòng quỹ đạo:

\(T = \frac{{2\pi }}{\omega }\)

+ Tần số: số vòng mà vật chuyển động được trong thời gian 1s: \(f = \frac{1}{T}\) (Hz)

+ Gia tốc hướng tâm: đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của vận tốc:

\({a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{R} = {\omega ^2}R\)

Chương 2

CHƯƠNG 2: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

I. Tổng hợp và phân tích lực

1. Khái niệm về lực:

- Lực là một đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác.

- Lực là một đại lượng vecto có:

+ Gốc: chỉ điểm đặt của lực.

+ Phương chiều: chỉ phương chiều của lực.

+ Độ lớn: chỉ cường độ của lực

2. Tổng hợp lực:

- Là thay thế hai hay nhiều lực bằng một lực có tác dụng giống hệt như tác dụng của toàn bộ các lực thành phần.

- Để tổng hợp hai hay nhiều lực đồng quy ta trượt các vecto lực trên giá của chúng về điểm đồng quy rồi dùng quy tắc hình bình hành để tìm lực tổng hợp.

3. Phân tích lực:

Là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực thành phần có tác dụng tổng hợp giống hệt như tác dụng của các lực thành phần mà ta cần thay thế.

4. Hợp lực:

Áp dụng quy tắc hình bình hành để xác định \(\overrightarrow {{F_{hl}}} \)

II. Các định luật Niuton

1. Định luật I Niuton:

- Nội dung: Khi một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0 thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

- Tính chất bảo toàn trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều của vật gọi là quán tính.

- Định luật I Niuton còn gọi là định luật quán tính.

2.  Định luật 2:

- Khối lượng: đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Vật có khối lượng càng lớn thì có mức quán tính càng lớn.

- Nội dung định luật: Gia tốc mà một vật thu được tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

- Biểu thức: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

- Định luật II Niuton cho ta định nghĩa đầy đủ về vecto lực:

+ Điểm đặt: là vị trí mà lực đặt lên vật.

+ Phương chiều: là phương, chiều của vecto gia tốc mà lực truyền cho vật.

+ Độ lớn bằng tích khối lượng và gia tốc mà lực truyền cho vật.

- Khi một vật ở trạng thái cân bằng: \(\overrightarrow a  = 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_{hl}}}  = 0\)

3. Định luật 3:

- Lực trực đối: là hai lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn.

- Nội dung: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.

- Biểu thức: \(\overrightarrow {{F_{12}}}  =  - \overrightarrow {{F_{21}}} \)

III. Các lực cơ học

1. Lực hấp dẫn

- Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

- Biểu thức: \({F_{h{\rm{d}}}} = G\frac{{{m_1}{m_2}}}{{{r^2}}}\), \(G = 6,{67.10^{ - 11}}N.{m^2}/k{g^2}\)

2. Lực đàn hồi

- Lực đàn hồi xuất hiện khi một vật bị biến dạng và có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng.

- Lực đàn hồi của lò xo có:

+ phương trùng với trục của lò xo.

+ chiều: ngược chiều biến dạng

+ độ lớn: tỷ lệ với độ biến dạng của lò xo \({F_{dh}} =  - k\Delta l\)

( dấu “-” thể hiện lực đàn hồi luôn ngược chiều biến dạng)

3. Lực ma sát

- Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi một vật có xu hướng chuyển động trên một vật khác. Nó nằm trên mặt phẳng tiếp xúc, ngược chiều ngoại lực và có độ lớn bằng với độ lớn của ngoại lực tác dụng lên vật.

- Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc giữa hai vật khi một vật trượt trên mặt một vật khác, có xu hướng cản trở chuyển động trượt: \({F_{m{\rm{s}}t}} = \mu N\)

- Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật chuyển động lăn trên bề mặt một vật khác, có xu hướng cản trở chuyển động lăn.

IV. Lực hướng tâm

- Khi một vật chuyển động tròn đều, gia tốc của vật là gia tốc hướng tâm. Lực gây ra gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

- Biểu thức: \({F_{ht}} = m{a_{ht}} = m{\omega ^2}R = m\frac{{{v^2}}}{R}\)

- Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới mà chỉ là một trong các lực đã học hay hợp lực của các lực đó.

V. Chuyển động của vật ném ngang

Dùng phương pháp tọa độ Oxy để khảo sát chuyển động của vật bị ném.

- Chọn hệ trục tọa độ Oxy là mặt phẳng thẳng đứng, trục Ox nằm ngang, trục Oy thẳng đứng hướng xuống, gốc tọa độ tại điểm ném vật.

- Phân tích chuyển động của vật thành hai thành phần:

+ Theo trục Ox: hình chiếu của vật chuyển động thẳng đều.

\(\left\{ \begin{array}{l}{v_x} = {v_0}\\x = {v_0}t\end{array} \right.\)

+ Theo trục Oy: hình chiếu của vật chuyển động thẳng biến đổi đều với a = g (rơi tự do)

\(\left\{ \begin{array}{l}{v_y} = gt\\y = \frac{1}{2}g{t^2}\end{array} \right.\)

- Phương trình quỹ đạo: \(y = \frac{g}{{2v_0^2}}{x^2}\)

- Qũy đạo là một nhánh parabol.

- Độ lớn vận tốc \(v = \sqrt {v_x^2 + v_y^2} \)

Chương 3

CHƯƠNG 3: TĨNH HỌC

I. Vật rắn chịu tác dụng của hai lực: hai lực cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.

- Tác dụng của một lực lên một vật rắn không thay đổi khi trượt vecto trên giá của nó.

- Trọng tâm: điểm đặt của trọng lực.

- Một số vật rắn có dạng phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm của vật trùng với trọng tâm hình học.

II. Vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song.

1. Điều kiện cân bằng

Ba lực có giá đồng phẳng, đồng quy và hợp lực của hai lực này phải cân bằng với lực thứ ba.

2. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy

- Trượt hai vecto lực về điểm đồng quy.

- Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực.

III. Mômen của một lực đối với trục quay cố định

1. Định nghĩa: Là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.

- Biểu thức: M = F.d

- Đơn vị: N.m

2. Cánh tay đòn của lực: là khoảng cách từ giá của lực đến trục quay.

3. Quy tắc mômen về ĐKCB của vật rắn có trục quay cố định:

Tổng các mômen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các mômen lực làm vật quay theo chiều ngược lại.