Lý thuyết Vật lý 10 bài 10: Ba định luật Newton về chuyển động CTST

a. Nhắc lại về khái niệm lực

- Lực là sự kéo hoặc đẩy

- Lực có các tác dụng: làm biến dạng vật hoặc làm thay đổi vận tốc của vật.

- Lực luôn do một vật tạo ra và tác dụng lên vật khác. Có 2 loại lực: Lực tiếp xúc và lực không tiếp xúc.

b. Khái niệm quán tính

- Xét một quyển sách đang nằm yên trên bàn và một quả bóng đang nằm yên trên sân cỏ, chúng sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên mãi mãi nếu như không xuất hiện thêm một lực tác dụng.

Khi xe đang đứng yên sau đó đột ngột tăng tốc hoặc đang chạy đều bất chợt phanh gấp thì người ngồi trên xe sẽ có xu hướng ngả người về phía sau hoặc chúi người về phía trước - đối với xe

c. Định luật I Newton

- Nội dung:

- Ý nghĩa của định luật I Newton: Lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyển động, mà là nguyên nhân làm thay đổi vận tốc chuyển động của vật

Chuyển động của quả bóng khi tàu chuyển động nhanh dần đều

a. Tiến hành thí nghiệm khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và độ lớn của lực tác dụng

Bố trí các dụng cụ và sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ.

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát định luật II Newton

b. Định luật II Newton

- Trong hệ SI, đơn vị của lực là N (newton)

1 N = 1kg. 1m/s²

- Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực thì lực   trong biểu thức là lực tổng hợp của tất cả các lực thành phần:

\(\vec F = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + \overrightarrow {{F_3}}  + ...\)

c. Tiến hành thí nghiệm minh họa mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và khối lượng của vật

- Mục đích: Minh họa độ lớn gia tốc của vật tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật khi chịu tác dụng của lực có tốc độ không đổi

- Tiến hành:

+ Bố trí thí nghiệm

+ Treo 1 quả nặng vào móc trong suốt quá trình thí nghiệm

+ Thay đổi khối lượng của hệ chuyển động bằng cách đặt lần lượt từng gia trọng lên xe con.

+ Đo gia tốc a của hệ chuyển động ứng với từng trường hợp gia trọng được đặt thêm lên xe

+ Ghi kết quả đo vào bảng số liệu ứng với các trường hợp khối lượng khác nhau của hệ như Bảng 10.2

Bảng 10.2. Gợi ý số liệu

Tổng khối lượng của xe con (có tích hợp cảm biến gia tốc và cảm biến lực) m₀ = 320,0 g. Khối lượng của mỗi gia trọng m^* = 20,0 g, lực kéo F = 0,196N ≈ 0.20 N

d. Mức quán tính của vật

- Vật có khối lượng càng lớn thì càng khó thay đổi vận tốc tức là gia tốc càng nhỏ, nghĩa là vật có mức quán tính lớn. Ngược lại vật có khối lượng nhỏ thì mức quán tính nhỏ

d. Lực bằng nhau – Lực không bằng nhau

- Ví dụ:

+ Lực bằng nhau:

Hai em bé di chuyển thùng hàng bằng hai cách: a) đẩy; b) kéo

+ Lực không bằng nhau:

Tác dụng lực để dịch chuyển quyển sách đặt trên bàn

- Nếu cho hai lực đồng thời tác dụng vào cùng một vật theo hướng ngược nhau, ta có hai trường hợp có thể xảy ra:

+ Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Hai lực này được gọi là hai lực cân bằng.

Vận động viên đang giữ tạ, khi đó lực nâng của vận động viên và trọng lực tác dụng lên tạ cân bằng nhau

+ Vật thu gia tốc và chuyển động theo hướng của lực có độ lớn lớn hơn. Hai lực này được gọi là hai lực không cân bằng.

Tên lửa đang tăng tốc, lực tác dụng lên tên lửa không cân bằng (lực đẩy và trọng lực)

a) Đấm tay vào bao cát; b) Đưa hai cực cùng tên của hai nam châm thẳng lại gần nhau

- Một trong hai lực trong định luật III Newton được coi là lực tác dụng, lực kia gọi là phản lực. Cặp lực này:

+ Có cùng bản chất

+ Là hai lực trực đối

+ Xuất hiện và biến mất cùng lúc

+ Tác dụng vào hai vật khác nhau nên không thể triệt tiêu lẫn nhau.

Bài tập 1: 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. Đoạn đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Gia tốc của vật là: \(a = \frac{F}{m} = \frac{2}{2} = 1m/{s^2}\)

Đoạn đường mà vật đó đi được là:

\(s = d = {\nu _0}.t + \frac{1}{2}.a.{t^2} = 0.2 + \frac{1}{2}{.1.2^2} = 2m\)

Bài tập 2: Một lực tác dụng vào xe trong khoảng thời gian 0,6 s thì vận tốc của xe giảm từ 8m/s đến 5 m/s. Tiếp đó tăng độ lớn của lực lên gấp đôi nhưng vẫn giữ nguyên hướng của lực thì trong bao lâu nữa xe dừng hẳn. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe.

Hướng dẫn giải:

Đặt \({\nu _0} = 8m/s;{\nu _1} = 5m/s;{\nu _2} = 0\)

+ Khi lực F₁ tác dụng thì gia tốc \({a_1} = \frac{{5 - 8}}{{0,6}} =  - 5m/{s^2}\)

+ Theo bài ra  F₂=2.F₁

Theo định luật II Newton ta lại có \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{a_1}}}{{{a_2}}}\)

\(\Rightarrow {a_2} = 2.{a_1} =  - 10m/{s^2}\)

Mà \({\nu _2} = {\nu _1} + {a_2}.{t_2} \Rightarrow 0 = 5 - 10.{t_2} \Rightarrow {t_2} = 0,5s\)

Bài tập 3: Một ô tô khách đang chuyển động thẳng, bỗng nhiên ô tô rẽ quặt sang phải. Người ngồi trong xe bị xô về phía nào?

Hướng dẫn giải:

Một ô tô khách đang chuyển động thẳng, bỗng nhiên ô tô rẽ quặt sang phải. Người ngồi trong xe bị xô về phía trái. Vì theo định luật quán tính, người có xu hướng bảo toàn vận tốc đang có, do ngồi trên xe đang chuyển động thẳng nên người có vận tốc bằng với vận tốc của xe khi đó. Khi xe đột ngột rẽ phải thì người có xu hướng nghiêng về bên phải.

C. Trắc nghiệm Vật lý 10 bài 10