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

Sách Chân trời sáng tạo

1 73

Lý thuyết Vật lý lớp 10 bài 10: Ba định luật Newton về chuyển động được VnDoc sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách chân trời sáng tạo. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

Bài 10: Ba định luật Newton về chuyển động

A. Lý thuyết Vật lý 10 bài 10
B. Bài tập minh họa
C. Trắc nghiệm Vật lý 10 bài 10

A. Lý thuyết Vật lý 10 bài 10

1. Định luật I Newton

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

Vật luôn có xu hướng bảo toàn vận tốc chuyển động của mình. Tính chất này được gọi là quán tính của vật.

- 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:

Một vật nếu không chịu tác dụng của lực nào (vật tự do) thì vật đó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi.

- 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

2. Định luật II Newton

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

Gia tốc của vật có cùng hướng với lực tác dụng của vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật:

$\vec a = \frac{{\vec F}}{m}$

- 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

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật

d. Lực bằng nhau – Lực không bằng nhau

- Hai lực bằng nhau: Khi lần lượt tác dụng vào cùng một vật sẽ gây ra lần lượt hai vecto gia tốc bằng nhau (giống nhau về hướng và bằng nhau về độ lớn)

- Hai lực không bằng nhau: Khi tác dụng lần lượt vào cùng một vật sẽ gây ra lần lượt hai vecto gia tốc khác nhau (về hướng hoặc độ lớn).

- 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)

3. Định luật III Newton

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

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 điểm đặt lên hai vật khác nhau, có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều

$\overrightarrow {{F_{AB}}} = - \overrightarrow {{F_{BA}}}$

- 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.

B. Bài tập minh họa

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.