Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Ôn tập học kỳ 1

TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯỚNG DẪN ÔN TẬP HỌC KỲ 1 NGUYỄN QUANG DIÊU MÔN VẬT LÝ. KHỐI 10 NÂNG CAO Tổ VẬT LÝ- KTCN A. PHẦN LÝ THUYẾT : Định nghĩa chuyển động thẳng đều biến đổi đều. Công thức vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều, giải thích. Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động thẳng trong đó gia tốc tức thời không đổi. Công thức vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều: v = v0 + at. trong đó, v là vận tốc của chất điểm tại thời điểm t, v0 là vận tốc của chất điểm tại thời điểm ban đầu, a là gia tốc của vật. Các trường hợp chuyển động thẳng biến đổi đều: Nếu tại thời điểm t: vận tốc v cùng dấu với gia tốc a: giá trị tuyệt đối độ lớn của vận tốc tức thời tăng đều theo thời gian gọi là chuyển động thẳng nhanh dần đều. Nếu tại thời điểm t: vận tốc v trái dấu với gia tốc a: giá trị tuyệt đối độ lớn của vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian gọi là chuyển động thẳng chậm dần đều. Các công thức, phương trình trong chuyển động thẳng biến đổi đều: · Công thức tính quãng đường: s = v0t + at2 Phương trình chuyển động: x = x0 + v0t + at2 Công thức liên hệ: v2 – v02 = 2as ; v = v0 + at Định nghĩa Sự rơi tự do. Đặc điểm: · Định nghĩa: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Chuyển động rơi tự do theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. · Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều Các vật rơi tự do với cùng với gia tốc: g » 9,8 m/s2. Gia tốc rơi tự do phụ thuộc vĩ độ địa lý, độ cao và cấu trúc địa chất của nơi rơi. Công thức tính vận tốc và quãng đường của vật rơi tự do: · Nếu vật rơi tự do, không có vận tốc ban đầu thì: v = gt · Công thức tính quãng đường đi được của vật rơi tự do là: s = gt2 ; v2 = 2g.h Định nghĩa chuyển động tròn đều. Chu kì, tần số của chuyển động tròn đều, đơn vị: · Chuyển động tròn đều là chuyển động tròn và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi cung tròn. · Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng : Đơn vị đo chu kì là giây (s). · Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây : Đơn vị đo tần số là Hertz (Hz). Phát biểu định luật I Newton. Quán tính là gì? 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, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc. Phát biểu định luật II Newton.Công thức. Đơn vị · Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. a =F m a (m/s2); F (N); m (Kg). Phát biểu định luật III Newton.Công thức. · Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực FAB thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực FBA. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều. FAB= - FBA Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn. Công thức. Ý nghĩa các đại lượng và đơn vị · Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Công thức: Ý nghĩa: m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm (Kg) , r là khoảng cách giữa chúng (m) , hệ số tỉ lệ G được gọi là hằng số hấp dẫn (m2/kg2) Phát biểu định luật Hooke. Công thức. Ý nghĩa các đại lượng và đơn vị. · Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Fđh = k Ý nghĩa: Dl = l - l0 là độ biến dạng của lò xo (m) . Hệ số tỉ lệ k gọi là độ cứng (hệ số đàn hồi) của lò xo (N.m). Sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ? Đặc điểm lực ma sát nghỉ. Công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại, ý nghĩa các đại lượng. Lực ma sát nghỉ chỉ xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng lên vật, ngoại lực này có xu hướng làm vật chuyển động nhưng chưa đủ để thắng lực ma sát. Lực ma sát nghỉ có giá nằm trong mặt phẳng tiếp xúc giữa hai vật. Lực ma sát nghỉ luôn ngược chiều với với ngoại lực. Công thức: Fm = μn.N Ý nghĩa: N: độ lớn áp lực lên bề mặt tiếp xúc. μn : hệ số ma sát nghỉ. Định nghĩa hệ quy chiếu phi quán tính. Đặc điểm. Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính. Trong hệ quy chiếu phi quán tính, các định luật Newton không nghiệm đúng nữa. Định nghĩa Lực hướng tâm, công thức, Ý nghĩa các đại lượng và đơn vị. Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm. Công thức tính lực hướng tâm của vật chuyển động tròn đều là : trong đó, m là khối lượng của vật (kg), r là bán kính quỹ đạo tròn (m), w là tốc độ góc (rad./s), v là vận tốc dài của vật chuyển động tròn đều (m/s). Khi nào có lực quán tính? So sánh lực quán tính và lực thông thường. : Trong một hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc a so với hệ quy chiếu quán tính, các hiện tượng cơ học xảy ra giống như là mỗi vật có khối lượng m chịu thêm lực tác dụng Fqt= -ma gọi là lực quán tính. Lực quán tính luôn ngược chiều với gia tốc của hệ và không có phản lực. Lực quán tính giống các lực thông thường ở chỗ cũng gây ra biến dạng hay gây ra gia tốc cho vật. Lực quán tính xuất hiện do tính chất phi quán tính của hệ quy chiếu nên không có phản lực Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế. Các dạng cân bằng, nhận xét độ cao trọng tâm trong các dạng cân bằng. Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế: Đường thẳng đứng đi qua trọng tâm của vật gặp mặt chân đế. Các dạng cân bằng: Đưa vật rời khỏi vị trí cân bằng một khoảng rồi thả ra. Nếu vật trở lại vị trí cân bằng thì vật đã ở vị trí cân bằng bền, trọng tâm vật ở độ cao thấp nhất Nếu vật rời xa vị trí cân bằng thì vật đã ở vị trí cân bằng không bền, trọng tâm vật ở ở độ cao cao nhất Nếu vật cân bằng ở bất cứ vị trí nào: vật đã ở vị trí cân bằng phiếm định, trọng tâm vật ở độ cao không đổi. Tổng hợp, phân tích lực : · Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy. · Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt lực đó. Các lực thay thế gọi là các lực thành phần. Quy tắc hợp lực đồng quy. Điều kiện Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 3 lực không song song: · Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy : Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực. · Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song : - Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy - Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba : F1+ F2 = -F3. Quy tắc hợp lực của hai lực song song cùng chiều - Hợp lực của hai lực F1 và F2 song song, cùng chiều, tác dụng vào vật rắn là một lực F song song, cùng chiều với hai lực và có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực đó : F = F1 + F2 - Giá của F nằm trong mặt phẳng chứa F1, F2 và chia khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực : trong đó, d1 và d2 là khoảng cách từ giá của hợp lực tới giá của lực F1 và giá của lực F2. Định nghĩa moment lực (momen), Công thức. Ý nghĩa các đại lượng và đơn vị. · Moment của lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. · Công thức tính moment của lực: M = F.d d là cánh tay đòn, là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực F (F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay). · Trong hệ SI, đơn vị của moment lực là Newton. mét (N.m). B. DẠNG BÀI TẬP: - Dùng các công thức động học (trong các bài toán động lực học) - CĐ tròn đều. - Các định luật Newton. - Lực hấp dẫn. - Lực đàn hồi. - Lực hướng tâm kết hợp với chuyển động tròn đều. - Hệ 2 vật cùng gia tốc có ma sát: tìm gia tốc và lực căng dây. - Tìm hợp lực của 2 lực song song cùng chiều.Vẽ hình - Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định, quy tắc moment lực. C. MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO CÁCH TRÌNH BÀY: Bài 1 : Một vệ tinh nhân tạo khối lượng m = 40 kg, chuyển động tròn đều xung quanh Trái đất với vận tốc v = 8km/s và cách mặt đất một khoảng h = 600 km. Tính : a. Chu kỳ và tần số của vệ tinh. b. Gia tốc hướng tâm và lực hướng tâm tác dụng lên vệ tinh. Cho bán kính trái đất là R = 6400km. Bài giải a. Chu kỳ và tần số của vệ tinh * Ta có : v = (R+h) = = .10-3 rad/s * Mặt khác : T = = = 5495 (s) * Tần số : f = Hz b. Gia tốc hướng tâm : * aht = = 9,14 m/s2. * Fht = m aht = (40)(9,14) = 365,6 N. Bài 2 : Lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 25 cm, đầu trên cố định, khi treo một vật có khối lượng m = 1kg vào đầu dưới lò xo thì lò xo dài 35 cm. Tính độ cứng k của lò xo? (Lấy g = 10m/s2 ). Bài giải Độ cứng lò xo: * Độ dãn lò xo : Δl = l – l0 = 35 – 25 = 10 cm. * Khi vật cân bằng: * P = Fđh m.g = k. * Suy ra k = N/m. Bài 3 : Hai tàu thủy có khối lượng bằng nhau m1 = m2 = 400 tấn ở cách nhau một khoảng R thì hút nhau một lực Fhd = 6,67.10-5N. Tính khoảng cách giữa chúng ? Bài giải Khoảng cách giữa hai tàu thủy: * Ta có : Fhd = G. * Suy ra R = = = 400 m. m1 m2 Bài 4: Cho hệ vật như hình vẽ, m1 = m2 = 1 kg, lực kéo F = 4N hệ số ma sát giữa vật và mặt tiếp xúc là 0,1. Lấy g = 10m/s2. Tính gia tốc của hệ Tính lực căng dây. Bài giải Gia tốc của hệ: Xét hệ vật m1 + m2: áp dụng định luật II Newton : F + Fms1+ Fms2 = (m1+m2) a. Chọn chiều dương là chiều chuyển động : F – Fms2 – Fms2 = (m1 + m2) a Suy ra : a = a = = 4-0,11+1101+1 a = 1m/s2. Lực căng dây : Xét vật thứ 2 : T + Fms2 = m2 a. T – Fms2 = m2 a Suy ra : T = m2.a + Fms2 = m2.a – μm2g. T = 2N Bài 5 : Người ta treo trên trần thang máy một lực kế và mắc vào đầu còn lại của lực kế một vật khối lượng m = 5kg. Lực kế sẽ chỉ bao nhiêu nếu : a. Thang máy lên nhanh dần đều với gia tốc a = . b. Thang máy xuống nhanh dần đều với gia tốc a = . (lấy g = 10m/s2 ) Bài giải a. Thang máy lên nhanh dần đều: * Ta có : * Chọn chiều dương hướng lên. Fk – P = m.a * Suy ra Fk = m.a + m.g = 5.5 + 5.10 = 75 N b. Thang máy xuống nhanh dần đều: * * Chọn chiều dương hướng xuống: P – Fk = m.a * Suy ra Fk = m.g – m.a = 5.10 – 5.5 = 25 N. Bài 7: Cho 2 lực song song thẳng đứng hướng xuống: lực F1 đặt tại A có độ lớn F1 = 5 N, lực F2 đặt tại B có độ lớn F2 = 3 N, AB = 4 dm. Tính độ lớn của hợp lực F và xác định điểm đặt O của hợp lực F = F1 + F2. Vẽ hình. Bài giải Hợp lực : * F = F1 + F2 = 5 + 3 = 8 N. * d1 + d2 = d = 4 dm. (1) * d2d1= F1F2 = 53 (2). * Từ (1) và (2) : d1 = OA = 2,5 dm và d2 = OB = 1,5 dm. b. Vẽ hình: A O B F2 F1 F Bài 8 : Một thanh AB = 3m đồng chất có khối lượng m = 10 kg có thể quay quanh trục vuông góc với thanh cách đầu bên phải 1m. Tính khối lượng vật m cần treo vào đầu bên trái của thanh để nó cân bằng ? (Lấy g = 10m/s2 ) Bài giải Khối lượng vật m cần treo: * Chọn chiều dương là ngược chiều quay của kim đồng hồ. * Ta có * Chọn quy ước trị tuyệt đối : Mm = Mp (Có thể chọn quy ước đại số : Mm + Mp = 0 với Mm 0 ) * Pm.OA = P.OG Pm = . P = Pm = 50 N * Suy ra : m = = 5 kg. D. LƯU Ý CÁCH TRÌNH BÀY BÀI THI: 1. Trình bày câu lý thuyết: a. Mỗi câu phải ghi thứ tự câu, chủ đề, gạch dưới, rồi xuống hàng làm bài. b. Phải đánh dấu từng ý (*) và xuống hàng sau mỗi ý. c. Nên làm theo thứ tự của đề thi. d. Thí dụ: Câu 3: Định nghĩa chuyển động tròn đều, công thức chu kỳ: * Chuyển động tròn đều là ...... * Công thức :... 2. Trình bày bài toán: a. Cũng đánh dấu từng ý (*) và ghi đầy đủ: công thức, thay số (đúng đơn vị), đáp số có đơn vị. Thí dụ: Câu 4: Vận tốc: * v = v0 + a.t = 1.30 = 30 m/s. b. Nếu phải tìm đại lượng suy dẫn, học sinh phải ghi công thức chính, suy ra công thức của đại lượng cần tìm, thay số, đáp số có đơn vị. Thí dụ : * s = a.t2 a = = = 2 m/s2. c. Nếu đáp số xuống hàng, phải ghi lại tên đại lượng bên trái. Thí dụ: * a = = a = 2 m/s2 . d.Trường hợp áp dụng định luật II Newton: phải ghi biểu thức vectơ, chọn chiều dương, chiếu ra biểu thức đại số. e. Trường hợp bài toán từ 2 vật: phải ghi rõ đối tượng khảo sát: hệ vật hay vật nào, rồi mới áp dụng định luật II Newton, chú ý chỉ ghi ngoại lực mà thôi. f. Hình vẽ phải vẽ bằng viết mực, không vẽ bằng viết chì, trừ vẽ vòng tròn bằng compa.