Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 10: Ba định luật Niu Ton

Bài 10: BA ĐỊNH LUẬT NIU TON I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Hiểu và phát biểu đúng Định luật I Niu Ton – Quán tính của các vật. - Hiểu và phát biểu đúng Định luật I Niu Ton – Khối lượng và mức quán tính của các vật. - Đặc điểm của hai lực tác dụng tương hổ – Hiểu và phát biểu đúng Định luật III Niu Ton 2. Kĩ năng: Giải thích một số hiện tượng thường gặp hàng ngày II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Soạn bài trước. - Chuẩn bị một số ví dụ liên quan đến Định luật I. 2. Học sinh: Soạn bài trước ở nhà. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 17 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu về Định luật I NIU TON – Quán tính của các vật. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Ở bài trước chúng ta đã tìm hiểu về lực tác dụng lên một vật làm vật bị biến dạng hoặc thu được gia tốc. Vậy lực có cần thiết để duy trì chuyển động của một vật hay không? Để trả lời câu hỏi này chúng ta hãy thử làm thí nghiệm đơn giản như sau: - Một quyển sách đặt trên bàn thì nó có bị tác dụng lực không? Vị trí của nó có thay đổi không? Nó có chuyển động không? Quyển sách ở trạng thái gì? - Trạng thái này có kéo dài mãi không? - Bây giờ ta dùng tay đẩy quyển sách, ngoài các lực tác dụng lên nó cân bằng còn có lực nào khác tác dụng lên nó không? Vị trí của nó như thế nào so với vị trí ban đầu? Quyển sách đang ở trạng thái gì? - Trạng thái chuyển động này có tiếp tục mãi không, nếu ta ngưng đẩy quyển sách? - Qua thí nghiệm trên ta kết luận được đều gì về lực tác dụng lên một vật? - Vì sao trạng thái chuyển động của quyển sách mất đi? - Nếu không có lực ma sát cản trở chuyển động của nó thì trạng thái chuyển động này như thế nào? - Khi đó vận tốc của nó có thay đổi không? Vì sao? - Chuyển động có tính chất trên gọi là chuyển động gì? - Như vậy tổng quát một vật đang đứng yên hoặc đang chuyển động thẳng đều nếu hợp lực tác dụng lên nó bằng 0 thì trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều này sẽ như thế nào? - Đó là nội dung Định luật 1 Niu Ton. - Quán tính là gì? Để trả lời câu hỏi này các em cần trả lời một số câu hỏi sau: - Các em đã từng đi ôtô chưa? - Hiện tượng gì xảy ra cho hành khách khi xe đang đứng yên bổng bắt đầu chuyển động? - Hiện tượng gì xảy ra cho hành khách khi xe đang chuyển động bổng dừng lại quá đột ngột? - Hiện tượng đó được gọi là quán tính. Ta giả sử khi xe bắt đầu chuyển động, ban đầu xe đứng yên, chân người cũng đứng yên, khi xe chuyển động thì vận tốc xe thay đổi, chân người cũng thay đổi vận tốc theo xe nhưng lúc ấy thân người giữ lại trạng thái đứng yên ban đầu do quán tính, nên gười bị ngã về phía sau. Hiện tượng hành khách bị ngã về phía trước giải thích tương tự. * Để tìm hiểu kĩ hơn về quán tính các em hãy trả lời câu hỏi C1? - Qua phân tích các ví dụ trên, các em hãy cho biết quán tính của các vật là gì? - Lắng nghe và làm theo giáo viên. - Quyển sách bị tác dụng lực nhưng các lực này cân bằng. Vị trí của nó không thay đổi. Nó không chuyển động. Ở trạng thái đứng yên. - Trạng thái này kéo dài mãi mãi. - Ngoài các lực lên nó cân bằng còn có lực do tay ta tác dụng lên nó chính lực này làm vị trí của nó thay đổi so với vị trí ban đầu. Quyển sách ở trạng thái chuyển động. - Khi ta ngưng đẩy thì trạng thái chuyển động này sẽ không còn, khi đó quyển sách đứng yên. - Lực không phải là nguyên nhân để duy trì chuyển động chuyển động của một vật. Lực chỉ là nguyên nhân làm thay đổi trạng thái chuyển động của vật. - Vì có lực ma sat cản trở chuyển động của vật. - Trạng thái chuyển động này tiếp tục mãi mãi. - Khi quyển sách đạt trạng thái chuyển động mà không có lực ma sát cản trở chuyển động này thì vận tốc của chuyển động không đổi. Vì lúc đầu quyển sách đang đứng yên vận tốc bằng 0, khi bị tay ta tác dụng lực đột ngột thì trong khoảng thời gian rất ngắn quyển sách thu được gia tốc và đạt vận tốc có giá trị khác 0 nhưng giá trị này không đổi khi trong khoảng thời gian sau đó. - Chuyển động thằng đều. - Trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều này sẽ mãi mãi. - Ghi nhận. - Lắng nghe và theo giáo viên. - Đi rồi. - Hành khách sẽ ngã về phía sau. - Hành khách sẽ ngã về phía trước. - Ghi nhận. - Vì xe đạp có quán tính, mặc dù ta đã ngừng đạp nhưng xe đạp vẫn muốn giữ lại trạng thái ban đầu là chuyển động thẳng đều. Xe chuyển động chậm dần rồi dừng lại là do có ma sát cản trở chuyển động của xe. - Vì khi nhảy từ bậc cao xuống, lúc chân chạm đất thì phần cơ thể phía trên vẫn chuyển động xuống do đó chân ta gập lại để phần cơ thể trên có điều kiện giảm tốc. - Là tính giữ lại trạng thái ban đầu của các vật. Nghĩa là giữ lại vận tốc ban đầu cả về hướng và độ lớn. I. Định luật I NIU TON 1. Định luật I NIU TON: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. 2. Quán tính: Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về Định luật II Niu Ton – Khối lượng và mức quán tính Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Giả sử có một quả cầu có khối lượng m, nếu ta tác dụng lựcthì quả cầu sẽ như thế nào? Và thu được đại lượng nào? - Hướng hướng chuyển động của quả cầu như thế nào so với lực tác dụng ? Kết luận về hướng của gia tốc thu được? - Bây giờ cũng quả cầu ấy ta tác dụng lực lớn hơn thì quả cầu sẽ thu được gia tốc như thế nào với gia tốc ? Hướng của gia tốc thu được như thế nào? Chuyển động của quả cầu như thế nào so với khi tác dụng lực? - Như vậy đối với các vật có cùng khối lượng, thì lực tác dụng vào vật và gia tốc của vật có mối quan hệ gì? - Lúc này ta thay quả cầu trên bằng một quả cầu khác có khối lượng m’ nhỏ hơn quả cầu có khối lượng m. Ta tác dụng lực lên quả cầu có khối lượng m’, hãy nhận xét gia tốc của quả cầu thu được? - Như vậy cùng một lực tác dụng vào các vật có khối lượng khác nhau, các vật sẽ thu được gia tốc như thế nào so với khối lượng của chúng? - Vậy gia tốc của vật thu được như thế nào với lực tác dụng? Như thế nào so với khối lượng của chúng? - Đó là nội dung của định luật II Niu Ton. - Khối lượng là gì? Để trả lời câu hỏi này ta làm thí nghiệm sau. - Một vật có khối lượng 100kg và một vật có khối lượng 10kg, ta di chuyển vật nào dễ hơn? - Như vậy có nghĩa là ta dễ dàng thay đổi vật tốc của vật có khối lượng nhỏ hơn. Còn vật có khối lượng lớn vận tốc khó thay đổi. - Như vậy vật có khối lượng lớn thì chúng có tính giữ lại vận tốc ban đầu mà chúng có được rất dễ, nghĩa là quán tính của vật càng cao Tính này gọi là gì? - Như vậy khối lượng là đại đặc trưng cho vật về mặt nào? - Bây giờ ta đi vào tính chất của khối lượng. Em cho thầy biết, em nặng bao nhiêu kg? - Khối lượng này như thế nào theo các hướng khác nhau? - Như vậy khối lượng là một đại lượng có phụ thuộc vào hướng hay không? - Có khi nào em nói khối lượng của em bằng –52kg không? - Qua phân tích trên, hãy cho biết khối lượng là một đại lượng như thế nào? - Giả sử ta đẩy một vật có khối lượng m thì dễ dàng, bây giờ gồm có nhiều vật m hợp lại ta có dễ dàng đẩy chúng đi hay không? - Tại sao? - Nghĩa là chúng có khối lượng lớn, và khối lượng ấy bằng tổng các khối lượng từng vật. Vậy khối lượng có tính cộng. - Thì quả cầu sẽ chuyển động và thu được gia tốc . - Hướng chuyển động của quả cầu cùng hướng với . Hướng của gia tốc cũng cùng hướng với lực tác dụng . - Quả cầu sẽ thu được gia tốc lớn hơn gia tốc cùng hướng vớivà chuyển động nhanh hơn. - Các vật có cùng khối lượng thì gia tốc thu được cùng hướng với lực tác dụng và tỉ lệ thuận với lực tác dụng. - Quả cầu có khối lượng m’ thu được gia tốc cùng hướng với lớn hơn so với quả cầu khối lượng m. - Cùng một lực tác dụng vào các vật có khối lượng khác nhau, các vật sẽ thu được gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng của chúng. - Gia tốc của một vật thu được cùng hướng với lực tác dụng, có độ lớn tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. - Ghi nhận. - Lắng nghe và trả lời câu hỏi. - Ta di chuyển vật có khối lượng 10kg dễ hơn. - Ghi nhận. - Tính này gọi là quán tính. - Đặc trưng cho vật về mức quán tính. - Em nặng 52kg. - Khối lượng này không thay đổi khi em đi theo các hướng khác nhau. - Khối lượng không phụ thuộc vào hướng. - Không. - Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật. - Không. - Vì chúng có mức quán tính cao. - Ghi nhận. II. Định luật II NIU TON 1. Định luật II NIU TON: a. Phát biểu: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. b. Công thức của định luật: Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng , , .... Thì là hợp lực của các lực đó: khi đó biểu thức của định luật được viết lại: +++ ....+ = m 2. Khối lượng và mức quán tính: a. Định nghĩa: khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. b. Tính chất : - Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật. - Khối lượng có tính chất cộng. 3. Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Tại sao máy bay phải chạy được một quãng đường dài trên đường băng mới cất cánh? 2. Về nhà soạn tiếp đến hết bài. 1. Máy bay có khối lượng lớn nên có mức quán tính lớn. Muốn máy bay cất cánh được thì cần phải có thời gian tác dụng lực khá dài để có thể đạt được vận tốc đủ lớn để cất cánh. 2. Ghi nhận vào vở soạn. Tiết 18 1 Hoạt động 1:Tìm hiểu về Định luật II Niu Ton – Trọng lực – Tr ọng lượng. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Thả một vật rơi từ trên cao xuống thì vật chịu tác dụng của lực nào? - Khi Trái Đất tác dụng lực lên vật thì truyền cho vật đại lượng nào? - Gia tốc đó còn được gọi là gì? - Viết phương trình định luật II NiuTon? - Như vậy đối với trọng lực phương trình này viết lại như thế nào? - Nêu đặc điểm của trọng lực? -Trọng lượng là gì? - Hãy xem hình 10.2 cho biết sau khi tương tác viên bi B như thế nào? - Hình 10.3 sau khi tương tác các vật như thế nào? - Hình 10.4 sau khi tương tác hai người như thế nào? - Giả sử cho một quả cầu A có khối lượng 10kg va chạm với quả cầu B có khối lượng 1kg, sau va chạm hai quả cầu chuyển động như thế nào? - Tại sao? - Lúc va chạm hai quả cầu tương tác bằng những lực như thế nào? - Giá của chúng như thế nào? - Hai lực này có hướng như thế nào? - Độ lớn như thế nào? - Đó chính là nội dung định luật III NiuTon. - Trở lại thí nghiệm trên hãy cho biết các lực ở trên có đặc điểm gì giống với đặc điểm của hai lực cân bằng. - Khác nhau ở đặc điểm nào? - Thế hai lực trên đây có cân bằng không? Vì sao? - Trái Đất tác dụng lên vật một lực làm nó rơi xuống. Vật chịu lực tác dụng của Trái Đất. - Truyền cho vật gia tốc. - Gia tốc rơi tự do. - Ta có: - Với trọng lực ta có: - Ở gần mặt đất trọng lực có đặc điểm: + Điểm đặt: đặt vào trọng tâm của vật. + Giá: theo phương thẳng đứng + Chiều: từ trên xuống. + Độ lớn: P = m.g - Là độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật, kí hiệu là P. - Chuyển động và thu được gia tốc. - Các vật bị biến dạng. - Sau khi tương tác hai người chuyển động ngược chiều. - Quả cầu có khối lượng lớn chuyển động nhanh hơn quả cầu có khối lượng lớn. - Vì quả cầu có khối lượng nhỏ có quán tính nhỏ hơn nên dễ dàng thay đổi vận tốc hơn. - Chúng tương tác bằng những lực như nhau. - Chúng có cùng giá. - Ngược hướng. - Độ lớn như nhau. - Ghi nhận. - Có cùng giá, độ lớn, ngược chiều. - Hai lực cân bằng đặt vào một vật còn hai lực trên đặt vào hai vật khác nhau. - Không. Vì chúng đặt vào hai vật khác nhau. 3. Trọng lực – Trọng lượng: a. Trọng lực: - Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng lên tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc gia tốc rơi tự do, kí hiệu là - Công thức của trọng lực: - Ở gần mặt đất trọng lực có đặc điểm: + Điểm đặt: đặt vào trọng tâm của vật. + Giá: theo phương thẳng đứng + Chiều: từ trên xuống. + Độ lớn: P = m.g b. Trọng lượng: là độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật, kí hiệu là P. Trọng lượng của các vật được đo bằng lực kế. III. Định luật III NIU TON 1. Sự tương tác giữa các vật: Sự tương tác giữa các vật làm cho các vật thu được gia tốc, hay các vật bị biến dạng hoặc vừa thu được gia tốc vừa bị biến dạng. 2. Nội dung định luật: a. Phát biểu: 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. b. Công thức: 3. Lực và phản lực: - Lực và phản lực luôn luôn xuất hiện hoặc mất đi đồng thời. - Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều gọi là hai lực trực đối. - Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau. 3. Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Tại sao ở cùng một nơi ta luôn có:? 2. Trả lời câu hỏi C5? 1. Vì ở cùng một nơi thì các vật đều chịu tác dụng của trọng lực và thu được cùng một gia tốc rơi tự do là g. Do đó độ lớn của trọng lực của các vật lần lượt là: P1 = m1g, P2 = m2g. ® Lập tỉ số: 2a. Không phải. Khi búa tác dụng lực vào đinh thì ngược lại đinh cũng tác dụng lên búa một lực. 2b. Đinh tác dụng lên búa một lực có độ lớn bằng bằng lực mà búa tác dụng lên đinh, nhưng hai lực này tác dụng lên hai vật khác nhau nên chúng không thể cân bằng. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY