Giáo án môn Vật lý 10 - Chủ đề 1: Tổng hợp và phân tích lục điều kiện cân bằng của chất điểm

CHƯƠNG II: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM CHỦ ĐỀ 1: TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỤC ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Tổng hợp lực. Định nghĩa: Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật băng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy.lực thay thế này gọi là hợp lực. Quy tắc hình bình hành : Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành,thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng. Diều kiện cân bằng của chất điểm Muốn cho một chất điểm đứng yên cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không. Phân tích lực Định nghĩa: Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó.các lực thay thế này gọi là các lực thành phần Chú ý: - Nếu hai lực cùng phương cùng chiều : F = F1 + F2 - Nếu hai lực cùng phương ngược chiều : - Nếu hai lực hợp với nhau một góc : - Nếu hai lực hợp với nhau một góc và F1 = F2: Suy ra: BÀI TẬP: 1. Quy tắc hình bình hành :Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành,thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng. 2.Chú ý: - nếu hai lực cùng phương cùng chiều : F = F1 + F2 - nếu hai lực cùng phương ngược chiều : - nếu hai lực hợp với nhau một góc : - nếu hai lực hợp với nhau một góc và F1 = F2: Suy ra: 3.ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM: Muốn cho một chất điểm đứng yên cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không. Bài 1: Một quả cầu được treo thẳng đứng vào sợi dây có một đầu cố định (hình 9.1). Lực căng của sợi dây là 10 N. Tính khối lượng của quả cầu. Lấy g = 10 m/s2. Bài 2: Hai lực có độ lớn , giá của hai lực hợp với nhau một góc = 1200 (hình 9.2). Tính lực F là tổng hợp của hai lực trên. Bài 3: Một vật có trọng lượng 10 N được treo vào giữa một sợi dây có hai đầu cố định (hình 9.3), phương của hai sợi dây bất kỳ tạo với nhau một góc 1200. Tìm lực căng của hai dây OA và OB. Bài 4: Một vật khối lượng m = 15 kg được giữ cố định ở mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng = 300 (H9.4). Tìm lực của dây giữ vật và lực ép của vật vào mặt phẳng nghiêng. Lấy g = 10 m/s2. Bài 5: Trên hình 9.5 vật có trọng lượng P =10N. OA là thanh cứng, nhẹ, dây OB không dãn. Tìm lực căng dây OB và áp lực của thanh OA lên giá đỡ. Hình 9.3 A B O Hình 9.1 1200 Hình 9.2 300 Hình 9.4 1200 P B A O Hình 9.5 Hình 9.6 CHỦ ĐỀ 2: CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Định luật I: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc hợp lực tác dụng lên vật bằng không thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều Định luật II (định luật quán tính): vectơ gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vectơ gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật (Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực thì là hợp lực của các lực đó) - Khối lượng là đại lượng vô hướng đặc trưng cho mức quán tính của các vật - Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào các vật, gây ra cho vật gia tốc rơi tự do: Độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật gọi là trọng lượng của vật Định luật III: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn. Lực và phản lực: - Trong hai lực , ta gọi một lực là lực tác dụng, lực kia là phản lực - Tính chất của lực và phản lực: + Lực và phản lực luôn xuất hiện và mất đi đồng thời + Lực và phản lực có cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn, nhưng đặt lên hai vật khác nhau. Do đó lực và phản lực không cân bằng nhau, chúng là hai lực trực đối BÀI TẬP: Phương pháp giải bài toán xác định lực tác dụng và các đại lượng động học của chuyển động. Xác định lực bằng các đại lượng động học và ngược lại. Nhận ra các lực tác dụng lên vật Viết phương trình của định luật II Niutơn. Chiếu phương trình (*) lên hướng chuyển động(hay chiều dương) Thực hiện tính toán theo mối liên hệ. s v t åF m a Với : Chú ý: - Tiến hành theo trình tự ngược lại để giải bài toán ngược. - Nếu vật chỉ chịu một lực tác dụng ta có thể áp dụng công thức Lực tương tác giữa hai vật. v Viết phương trình theo đinh luật III Niutơn. v Chiếu lên trục hoặc thực hiện cộng vectơ để tính toán. Dạng 1: Vật chịu tác dụng của một lực. Bài 1: Một vật có khối lượng 50 kg bắt đầu chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu, sau khi đi được 50 m thì vật có vận tốc 6 m/s. a. Tính gia tốc và thời gian vật đi được quãng đường trên. b. Lực tác dụng lên vật là bao nhiêu? Bỏ qua ma sát. Bài 2: Dưới tác dụng của một lực 20 N, một vật chuyển động với gia tốc bằng 0,4 m/s2. a. Tìm khối lượng của vật. b. Nếu vận tốc ban đầu của vật là 2 m/s thì sau bao lâu vật đạt tốc độ 10 m/s và đi được quãng đường bao nhiêu? Bài 3: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 72 km/h thì hãm lại, ô tô chạy thêm được 50 m thì dùng hẳn. Tính: a. Gia tốc và thời gian ô tô đi được quãng đường trên. b. Giá trị của lực hãm tác dụng lên xe? Bài 4: Dưới tác dụng của một lực kéo F, một vật có khối lượng 100 kg bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và sau khi đi được quãng đường 10 m thì đạt vận tốc là 25,2 km/h. a. Tính giá trị của lực kéo. Bỏ qua ma sát. b. Nếu lực ma sát là 100 N thì lực kéo lên vật là bao nhiêu? Bài 5: Một ô tô đang đi với vận tốc 10 m/s thì tăng tốc, chuyển động nhanh dần đều, sau 20 s thì đạt vận tốc 14 m/s. a. Tính gia tốc của ô tô và quãng đường ô tô đi được sau 40 s. b. Bỏ qua ma sát và biết khối lượng ô tô là 1 tấn. Tính lực phát động tác dụng vào ô tô. Bài 6: Một hợp lực 2 N tác dụng vào một vật có khối lượng 2 kg lúc đầu đứng yên, trong khoảng thời gian 2 s. Tính đoạn đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó. Bài 7: Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5kg làm vận tốc của nó tăng dần từ 2 m/s đến 8 m/s trong 3 s. a. Tính độ lớn của lực tác dụng này. b. Tính quãng đường mà vật đa đi được trong 3 s đó. Bài 8: Một ô tô khối lượng 1 tấn đang chạy với tốc độ 36 km/h thì hãm phanh. Biết lực hãm bằng 250 N. Tính quãng đường xe còn chạy thêm được trước khi dùng hẳn. ĐS: 200 m. Dạng 2: Vật chịu tác dụng của hai hay nhiều lực. Phương pháp tổng quát: Bước 1: Xác định vật (hệ vật) được khảo sát. Bước 2: Chọn hệ quy chiếu Bước 3: Xác định các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ (phân tích lực có phương không song song hoặc vuông góc với bề mặt tiếp xúc). Bước 4: Viết phương trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Newton. ( Nếu có lực phân tích thì sau đó viết lại phương trình lực và thay thế 2 lực phân tích đó cho lực ấy luôn). (*) (tổng tất cả các lực tác dụng lên vật) Bước 5: Chiếu phương trình lực(*) lên các trục toạ độ Ox, Oy: Ox: (1) Oy: (2) (Tùy vào từng bài toán_ Khi giải không nhất thiết phải đủ các bước giải như trên) * Chú ý: Sử dụng các công thức động học: Chuyển động thẳng biến đổi đều. s = v0t + at2/2 ; v = v0 + at ; v2 – v02 = 2as Bài 1: Một xe hãm phanh trên đoạn đường dài 100 m, vận tốc của xe giảm từ 20 m/s xuống còn 10 m/s. a. Tính gia tốc hãm. b. Xe có khối lượng m = 2 tấn. Tính lực phát động của xe, biết lực cản Fc = 200 N. Bài 2: Một đoàn tàu đang đi với vận tốc 18 km/h thì xuống dốc, chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc a = 0,5 m/s2. Chiều dài của dốc là 400 m. a. Tính vận tốc của tàu ở cuối dốc và thời gian khi tàu xuống hết dốc. b. Đoàn tàu chuyển động với lực phát động 6000 N, chịu lực cản 1000 N. Tính khối lượng của đoàn tàu. Bài 2: Một máy bay khối lượng m = 5 tấn chuyển động nhanh dần đều trên đường băng. Sau khi đi được 1 km thì máy bay đạt vận tốc 20 m/s. a. Tính gia tốc của máy bay và thời gian máy bay đi trong 100 m cuối. b. Lực cản tác dụng lên máy bay là 1000 N. Tính lực phát động của động cơ. Bài 3: Một đoàn tàu đang chuyển động với vận tốc 36 km/h thì hãm phanh, tàu đi thêm được 100 m thì dừng hẳn. a. Tính gia tốc của đoàn tàu. b. Khối lượng của đoàn tàu là 5 tấn. Tính lực cản tác dụng lên đoàn tàu. Bài 4: Một ô tô có khối lượng 2 tấn bắt đầu chuyển động trên đường nằm ngang với một lực kéo 20000 N. Sau 5 s vận tốc của xe là 15 m/s. Lấy g = 10 m/s2. a. Tính lực cản của mặt đường tác dụng lên xe. b. Tính quãng đường xe đi được trong thời gian nói trên. CHỦ ĐỀ 3: LỰC HẤP DẪN - ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Lực hấp dẫn: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỷ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. . Trong đó: Fhd là lực hấp dẫn (N) m1 ,m2 là khối lượng của hai vật (kg) r là khoảng cách giữa hai vật (m) G = 6,67.10-11 (Nm2/kg2 ) là hằng số hấp dẫn Chú ý: phạm vi áp dụng của định luật + Khoảng cách giữa các vật rất lớn so với kích thước giữa chúng + Các vật đồng chất và có dạng hình cầu, khi ấy r là khoảng cách giữa 2 tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối 2 tâm và ở 2 tâm đó. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn - Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng vào vật đó. Độ lớn trọng lực: ® . Trong đó: m là khối lượng của vật (kg) M là khối lượng Trái Đất (kg) R: bán kính Trái Đất (m) h: độ cao của vật so với mặt đất (m) - Gia tốc rơi tự do: . Gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào độ cao h. Ở những vị trí gần mặt đất (h<<R) thì : BÀI TẬP: Dạng 1: Áp dụng công thức lực hấp dẫn. - Trong đó: Fhd là lực hấp dẫn (N) m1 ,m2 là khối lượng của hai vật (kg) r là khoảng cách giữa hai vật (m) G = 6,67.10-11 (Nm2/kg2 ) là hằng số hấp dẫn Bài 1: Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50000 tấn ở cách nhau 1 km. So sánh lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một quả cân có khối lượng 20 g. Lấy g = 10 m/s2. Bài 2: Một vật có khối lượng 1 kg, ở trên mặt đất nó có trọng lượng 10 N. Khi chyển lên tới vị trí cách mặt đất 2R (R là bán kính Trái Đất) thì nó có trọng lượng bằng bao nhiêu? Bài 3: Hai vật có khối lượng m1 và m2 hút nhau một lực F1 = 16 N. Nếu tăng khoảng cách giữa chúng lên gấp đôi thì lực hút của chúng thay đổi như thế nào? Bài 4: Tính lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng. Biết khối lượng của Trái Đất là M = 5,96.1024 kg, khối lượng của Mặt Trăng là m = 7,30.1022 kg, khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng là r = 3,84.105 m. Bài 5: Một vật ở trên mặt đất có trọng lượng 9 N. Khi ở một điểm cách tâm Trái Đất 3R (R là bán kính Trái Đất) thì nó có trọng lượng bằng bao nhiêu? Bài 6: Biết bán kính của Trái Đất là R. Lực hút của Trái Đất đặt vào một vật khi vật ở mặt đất là 45 N. Khi lực hút là 5 N thì vật ở độ cao bằng bao nhiêu? Bài 7: Hai vật cách nhau 8 cm thì lực hút giữa chúng là 125,25.10-9 N. Tính khối lượng của mỗi vật trong hai trường hợp: a. Hai vật có khối lượng bằng nhau. b. Khối lượng tổng cộng của hai vật là 8 kg và vật này nặng gấp 3 lần vật kia. Dạng 2: Bài tập về “gia tốc rơi tự do”. - Trọng lượng của một vật có độ lớn bằng lực hấp dẫn giữa vật đó với Trái Đất Trong đó: M là khối lượng của Trái Đất (kg) R là bán kính của trái đất (m) h là độ cao của vật so với mặt đất (m) - Công thức tính gia tốc rơi tự do của một vật ở độ cao h: nếu vật ở gần mặt Đất (h << R) thì : Bài 1: Cho gia tốc rơi tự do ở sát mặt đất bằng g0 = 9,80 m/s2, bán kính Trái Đất là R = 6400 km. Tính gia tốc rơi tự do ở vị trí cách mặt đất một khảng: a. h = 2R b. h = R c. h = 0,5R. Bài 2: Biết gia tốc rơi tự do g = 9,81 m/s2 và bán kính Trái Đất R = 6400 km. a. Tính khối lượng của Trái Đất. b. Tính gia tốc rơi tự do ở độ cao bằng bán kính Trái Đất và trọng lượng của vật ở độ cao này. ĐS: a. M = 6.1024 kg; b. g = 2,45 m/s2. CHỦ ĐỀ 4: LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - ĐỊNH LUẬT HÚC LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo - Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc với lò xo, làm nó biến dạng - Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu của lò xo ngược với hướng của lực gây biến dạng Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc * Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Trong đó: k là độ cứng của lò xo (N/m) là độ biến dạng của lò xo (m) Chú ý: Khi lò xo treo thẳng đứng ở trạng thái cân bằng thì trọng lượng của vật treo bằng độ lớn lực đàn hồi: - Đối với dây cao su, dây thép...., khi bị kéo lực đàn hồi được gọi là lực căng - Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau, lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc. BÀI TẬP: BÀI 12: LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO. ĐỊNH LUẬT HÚC Bài 1:: Phải treo một vật có khối lượng bằng bao nhiêu vào lò xo có độ cứng k = 100 N/m để lò xo dãn ra được 10 cm? Lấy g = 10m/s2. Bài 2: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 20 cm. Khi lò xo có chiều dài 24 cm thì lực dàn hồi của nó bằng 5 N. Hỏi khi lực đàn hồi của lò xo bằng 10 N thì chiều dài của nó bằng bao nhiêu? Bài 3: Dùng một lò xo để treo một vật có khối lượng 300 g thì thấy lò xo dãn một đoạn 2 cm. Nếu treo thêm một vật có khối lượng 150 g thì độ dãn của lò xo là bao nhiêu? Bài 4: Một lò xo khi treo vật m1 = 100 g sẽ dãn ra 5 cm. Khi treo vật m2, lò xo dãn 3 cm. Tìm m2. Bài 1: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 20 cm. Khi lò xo có chiều dài 24 cm thì lực dàn hồi của nó bằng 5 N. Hỏi khi lực đàn hồi của lò xo bằng 10 N thì chiều dài của nó bằng bao nhiêu? Bài 6: Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật có khối lượng 500 g thì lò xo dài 22 cm. Tìm chiều dài tự nhiên của lò xo. Biết độ cứng của nó là 250 N/m, lấy g = 10m/s2. Bài 7: Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 21cm. Lò xo được giữ cố định tại 1 đầu, còn đầu kia chịu 1 lực kéo bằng 5,0 N. Khi ấy lò xo dài 25 cm. Tìm độ cứng của lò xo. Bài 8: Một lò xo xó chiều dài tự nhiên 20 cm. Khi chịu tác dụng của lực bằng 5 N thì lò xo dài 24 cm. Lấy g = 10m/s2. Tính: a. Độ dãn và độ cứng của lò xo. b. Khi lực tác dụng bằng 10 N thì chiều dài của lò xo bằng bao nhiêu? Bài 9: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là l0 = 27 cm, được treo thẳng đứng. Khi treo vào lò xo một vật có trọng lượng P1 = 5 N thì lò xo dài l1 = 44 cm. a. Tính độ cứng của lò xo. b. Khi treo vào lò xo vật có trọng lượng P2 thì lò xo dài 35 cm. Tính P2. CHỦ ĐỀ 5: LỰC MA SÁT LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Lực ma sát trượt: xuất hiện khi một vật trượt trên mặt vật khác và có tác dụng cản trở chuyển động trượt của vật - Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt - Có hướng ngược với hướng của vận tốc (ngược hướng chuyển động) - Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực - Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc và vận tốc của vật mà chỉ phụ thuộc vào áp lực, vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc - Công thức tính lực ma sát trượt: Trong đó: N là áp lực (N) là hệ số ma sát trượt, phụ thuộc và vật liêu và tình trạng hai mặt tiếp xúc Lực ma sát lăn: - Xuất hiện ở chỗ tiếp xúc của vật với bề mặt mà vật lăn trên đó để cản trở chuyển động lăn - Rất nhỏ so với lực ma sát trượt Lực ma sát nghỉ: - Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật với bề mặt để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt đó khi vật bị một lực tác dụng nhưng chưa chuyển động - Đặc điểm: + Có hướng ngược với hướng của lực tác dụng theo phương song song với mặt tiếp xúc + Có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng theo phương song song với mặt tiếp xúc khi vật chưa chuyển động + Có độ lớn cực đại, lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt Bài 1: Một tủ lạnh có khối lượng 90 kg trượt thẳng đều trên sàn nhà. Hệ số ma sát trượt giữa tủ lạnh và sàn nhà là 0,50. Hỏi lực đẩy tủ lạnh theo phương ngang bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s2. Bài 2: Một xe hơi chạy trên đường cao tốc với vận tốc có độ lớn là 15 m/s. Lực hãm có độ lớn 3000 N làm xe dừng lại trong 10 s. Tìm khối lượng của xe. Bài 3: Một vật có vận tốc đầu có độ lớn là 10 m/s trượt trên mặt phẳng ngang . Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng là 0,10. Hỏi vật đi được 1 quãng đường bao nhiêu thì dừng lại? Lấy g = 10m/s2. Bài 4: Hùng và Sơn đẩy cùng chiều một thùng nặng 1200 kg theo phương nằm ngang. Hùng đẩy với lực 500 N và Sơn đẩy với lực 300 N. Nếu lực ma sát có sức cản là 200 N thì gia tốc của thùng là bao nhiêu? Bài 5: Một chiếc thùng nặng 50 kg đang nằm yên trên sàn thì được kéo một lực 260 N theo phương nằm ngang, trong 10 s thùng di chuyển được 20 m. Tính hệ số ma sát trượt giữa thùng và mặt sàn. Bài 6: Một vật đang trượt trên mặt đường nằm ngang với vận tốc v0 = 10 m/s thì tắt máy, sau 10 s thì dừng lại. Tính hệ số ma sát giữa vật và mặt đường. Lấy g = 9,8 m/s2. Bài 7: Một vật có khối lượng 100 kg ban đầu đứng yên. Tác dụng vào vật một lực F = 200 N thì vật bắt đầu trượt nhanh dần đều trên mặt đường nằm ngang. Hệ số ma sát giữa vật và mặt đường là μt = 0,1. Lấy g = 10 m/s2. a. Tính gia tốc của vật. b. Tính quãng đường vật trượt được đến khi dừng lại. Bài 8: Kéo đều một tấm bê tông có trọng lượng 1200 N trên mặt phẳng nằm ngang, lực kéo theo phương ngang có độ lớn 540 N. a. Xác định hệ số ma sát giữa tấm bê tông và mặt phẳng. b. Kéo tấm bê tông chuyển động thẳng nhanh dần đều không vận tốc đầu theo phương ngang, sao 10 s nó di chuyển được quãng đường 25 m. Tìm lực kéo. Lấy g = 10 m/s2. Bài 9: Một vật có khối lượng 2 kg được kéo không vận tốc đầu từ A tới dọc theo một mặt bàn nằm ngang dài AB = 4 m (hình 13.9) bằng một lực kéo F = 4 N theo phương song song với mặt bàn. Hệ số ma sát giữa mặt bàn và vật là μt = 0,2. Lấy g = 10 m/s2. Tính vận tốc của vật khi tới B. CHỦ ĐỀ 6: LỰC HƯỚNG TÂM LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Định nghĩa - Lực ( hay hợp lực của các lực ) tác dụng vào vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm cho vật gọi là lực hướng tâm. Công thức Chú ý: Lực hương tâm không phải là lực mới mà là lực hoặc hợp lực của các lực đã biết. Nếu lực hướng tâm là hợp lực thì ta chọn trục tọa độ hướng vào tâm BÀI TẬP: Xác định các lực tác dụng lên vật chuyển động tròn đều. Viết phương trình định luật II Niutơn: Chiếu phương trình lên trục hướng tâm với Bài 1: Một vật nặng 4,0 kg được gắn vào một dây thừng dài 2 m. Nếu vật đó quay tự do thành một vòng tròn quanh trục thẳng đứng gắn với đầu dây với vận tốc dài là 5 m/s thì sức căng của dây là bao nhiêu? Bài 2: Một xe đua chạy quanh một đường tròn nằm ngang, bán kính 250 m. Vận tốc xe không đổi có độ lớn là 50 m/s. Khối lượng xe là 2.103 kg . Tính độ lớn của lực hướng tâm tác dụng lên xe lúc này. Hình 14.3 Bài 1: Một ôtô có khối lượng 1200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ có độ lớn là 36 km/h (hình 14.3). Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50 m. Lấy g = 10 m/s2. Tính áp lực của ôtô tác dụng vào mặt đường tại điểm cao nhất. Bài 4: Trong thang máy, một người có khối lượng 60 kg đứng yên trên một lực kế bàn. Lấy g = 10 m/s2. Thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a = 0,2 m/s2. Tìm số chỉ của lực kế. Bài 5: Một máy bay biểu diễn lượn trên một quỹ đạo tròn bán kính R = 500 m với vận tốc không đổi 540 km/h. a. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm của máy bay. b. Tính lực hướng tâm nếu khối lượng máy bay là 0,5 tấn. Bài 6: Một vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6400 km và g = 10 m/s2. Hãy tính tốc độ và chu kỳ quay của vệ tinh. CHỦ ĐỀ 7: BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG NÉM NGANG Khảo sát chuyển động ném ngang. O x y M My Mx Chọn hệ tọa độ (hình vẽ) Phân tích chuyển động ném ngang: Chuyển động ném ngang có thể phân tích thành 2 chuyển động thành phần Mx, My theo 2 trục tọa độ Ox và Oy Xác định chuyển động thành phần. Các phương trình của chuyển động thành phần theo trục Ox của Mx Chuyển động theo phương ngang là chuyển động thẳng đều Các pt của chuyển động thành phần theo trục Oy của My Chuyển động theo phương thẳng đứng là chuyển động thẳng nhanh dần đều Xác định chuyển động của vật Dạng quỹ đạo Quỹ đạo của vật có dạng đường Parabol ( 1 nhánh Parabol ) Thời gian chuyển động Tầm ném xa Vận tốc của vật + Vận tốc tại thời điểm t: + Vận tốc lúc chạm đất: (HS nâng cao nghiên cứu thêm chuyển động của một vật ném xiên góc) BÀI TẬP: Xác định chuyển động của vật 1. Dạng quỹ đạo Quỹ đạo chuyển động của vật là đđường Parabol ( 1 nhánh Parabol ) 2. Thời gian chuyển động 3. Tầm ném xa 4. Vận tốc của vật + Vận tốc tại thời điểm t: + Vận tốc lúc chạm đất: 5. Góc hợp bởi vectơ vận tốc với phương ngang Lúc chạm đất - Các đại lượng t, L, v không phụ thuộc vào khối lượng m Bài 1: Viên phi công lái máy bay ở độ cao 10 km với tốc độ 540 km/h. Viên phi công phải thả bom từ xa cách mục tiêu (theo phương ngang) bao nhiêu để bom rơi trúng mục tiêu? Lấy g = 10m/s2. Vẽ gần đúng dạng quỹ đạo của quả bom. Bài 2: Một quả bóng được ném theo phương ngang với vận tốc đầu có độ lớn là vo = 20 m/s và rơi xuống đất sau 3 s. Lấy g = 10m/s2 và bỏ qua sức cản của không khí. Tính: a. Độ cao nơi ném quả bóng? b. Vận tốc của quả bóng khi chạm đất. c. Tầm bay xa (theo phương ngang) của quả bóng. Bài 3: Một hòn bi lăn dọc theo một cạnh của một mặt bàn hình chữ nhật nằm ngang cao h = 1,25 m. Khi ra khỏi mép bàn, nó rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn L = 1,50 m (theo phương ngang). Lấy g = 10m/s2. Tính thời gian rơi và vận tốc của hòn bi khi chạm đất. Bài 4: Một vật được ném ngang từ độ cao h = 9 m. Vận tốc ban đầu có độ lớn là vo. Tầm xa của vật 18 m. Lấy g = 10m/s2. a. Tính vo. b. Tính thời gian rơi của vật và vận tốc của vật khi chạm đất. Bài 5: Từ trên đỉnh đồi cao 40 m, một người ném một quả cầu theo phương nằm ngang với vận tốc ban đầu 10 m/s. Lấy g = 10m/s2. a. Viết phương trình chuyển động của quả cầu. b. Viết phương trình quỹ đạo của quả cầu. Nhận xét? c. Quả cầu rơi xuống mặt đất cách phương thẳng đứng (qua đỉnh đồi) bao xa? Tính vận tốc của nó khi chạm đất. CHỦ ĐỀ 8: ỨNG DỤNG CỦA ĐỊNH LUẬT NEWTON Phần chung. Bước 1: Xác định và biểu diễn các lực tác dụng lên vật Bước 2: Chọn hệ quy chiếu phù hợp ( thường chọn trục trùng với chiều chuyển động ) Bước 3: Viết phương trình định luật II Niu – Tơn: ( 1 ) Bước 4: Chiếu phương trình (1) lên các trục tọa độ ( đưa phương trình váctơ thành phương trình đại số ) Bước 5: Áp dụng các phương động học ( s, x, v) suy ra đại lượng cần tìm . * Trong trường hợp đơn giản thì không làm các bước trên mà giải trực tiếptừ định luật II Dạng 1; Áp dụng cho chuyển động ngang. Bài 1: Một ô tô chuyển động nhanh dần đều từ A, lực kéo của động cơ Fk = 2500 N, sau khi đi được 200 m vận tốc đạt 72 km/h. Sau đó xe chuyển động đều thêm 450 m nữa thì tắt máy, đi thêm được 5 m thì dừng lại. Tính: a. Lực kéo của xe trong giai đoạn xe chuyển động thẳng đều. Biết hệ số ma sát trên toàn đoạn đường là μ. b. Vận tốc của xe khi đi được 1/7 quãng đường. Bài 2: Một xe tải khối lượng m = 1,2 tấn,sau khi đi qua A có vận tốc 7,2 km/h, chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau 20 s đi được 200 m. Sau đó xe tải đi đều trong 1 phút nữa thì tắt máy, chuyển động thẳng chậm dần đều trong 30 s thì dừng lại. a. Tính lực kéo của động cơ, biết rằng hệ số ma sát trên toàn bộ quãng đường là μ. ĐS: a. 1680 N, 720 N. b. Tính vận tốc trung bình của xe từ khi ở A cho đến lúc dừng lại. b. 14,1 m/s. Bài 3: Một xe có khối lượng 2 tấn. Rời bến chuyển động thẳng với lực kéo của động cơ là 2000 N, biết rằng trong suốt thời gian chuyển động xe chịu một lực cản không đổi bẳng 0,05 lần trọng lượng của xe. Lấy g = 10 m/s2. a. Tính gia tốc của chuyển động và quãng đường xe đi được sau 10 s. b. Sau đó xe chuyển động đều trong 40 m. Tính lực kéo của động cơ và thời gian xe chuyển động đều. c. Sau 40 m chuyển động đều, tài xế tắt máy và hãm phanh,xe dừng lại sau khi đi thêm được 10 m. Tính lực hãm. Dạng 2: Chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.-kéo vật nghiêng một góc Chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng Nếu vật trượt từ trên xuống có ma sát (hình 1) Theo định luật II Niutơn: . Trọng lực được phân tích thành hai thành phần: + thành phần tiếp tuyến và thành phần + pháp tuyến . Chiếu lên hai trục: Nếu vật trượt từ trên xuống không ma sát Bài 1: Một vật khối lượng 20 kg được kéo trượt trên mặt phẳng nằm ngang không vận tốc đầu bởi lực kéo . Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt sàn là 0,1. Lấy g = 10 m/s2. Sau 3 giây vật đi được 4,5 m. Tìm độ lớn của lực trong 2 trường hợp: a. song song với phương ngang. b. hợp với phương ngang một góc α = 300. Lấy α = 30o Hình 13.10 Bài 2: Một người kéo kiện hàng có khối lượng m = 10 kg trượt đều trên mặt phẳng nằm ngang bằng một sợi dây. Sợi dây hợp với mặt phẳng ngang một góc α = 30o, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng là µt = 0,25. (hình 13.10) a. Biểu diễn các lực tác dụng lên vật. b. Tính lực kéo của người đó. Bài 3: Một vật trượt từ đỉnh một dốc nghiêng có góc nghiêng α = 300, hệ số ma sát là μ = 0,3. a. Tính gia tốc của vật. ĐS: a. 2,35 m/s2; b. Biết thời gian để vật trượt hết dốc là 5 s. Tính chiều dài c