Bài 2 lực cân bằng – quán tính – lực ma sát

CHƯƠNG 1: CƠ HỌC BÀI 2: LỰC CÂN BẰNG – QUÁN TÍNH – LỰC MA SÁT Mục tiêu  Kiến thức + Trình bày được khái niệm, cách biểu diễn và các tác dụng của lực.. Sự cân bằng lực – quán tính Hai lự

CHƯƠNG 1: CƠ HỌC BÀI 2: LỰC CÂN BẰNG – QUÁN TÍNH – LỰC MA SÁT Mục tiêu

 Kiến thức

+ Trình bày được khái niệm, cách biểu diễn và các tác dụng của lực

+ Trình bày được đặc điểm của hai lực cân bằng và tác dụng của các lực cân bằng

+ Trình bày được định nghĩa quán tính của vật, tác dụng của quán tính

+ Trình bày được điều kiện xuất hiện các loại lực ma sát và tác dụng của lực ma sát

 Kĩ năng

+ Vẽ hình biểu diễn được các lực tác dụng lên vật

+ Nhận biết các cặp lực cân bằng và vẽ hình biểu diễn được các cặp lực cân bằng đó

+ Giải thích được các hiện tượng có liên quan đến quán tính.

+ Nhận biết được các loại lực ma sát và tác dụng của chúng

I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1 Lực

Ở lớp 6 chúng ta đã biết, lực có thể làm biến dạng,

thay đổi chuyển động (nghĩa là thay đổi vận tốc) của

vật

Lực là một đại lượng vectơ: nghĩa là lực có phương,

chiều, độ lớn

2 Biểu diễn lực

Để biểu diễn vectơ lực, người ta dùng một mũi tên có:

 Gốc là điểm mà lực tác dụng lên vật (gọi là điểm đặt

của lực)

 Phương và chiều là phương và chiều của lực

 Độ dài biểu diễn cường độ (độ lớn) của lực theo một

tỉ xích cho trước

Vectơ lực được kí hiệu bằng chữ F có mũi tên ở trên

F

Độ lớn của lực được kí hiệu bằng chữ F không có mũi

tên ở trên

3 Sự cân bằng lực – quán tính

Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật, có

cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một

đường thẳng, chiều ngược nhau

Dưới tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang

đứng yên sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều Chuyển

động này được gọi là chuyển động theo quán tính

4 Lực ma sát

Trong đời sống, ta gặp rất nhiều trường hợp xuất hiện

lực ma sát Có 3 loại lực ma sát thường gặp:

 Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật trượt trên bề

mặt vật khác

 Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt

của vật khác

 Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật bị

tác dụng của lực khác.

Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích:

Có hại: Lực ma sát làm hao tổn năng lượng, gây mòn

Trọng lực có điểm đặt tại trọng tâm của vật, phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới

Vật nằm cân bằng trên bàn dưới tác dụng của hai lực cân bằng: trọng lực P và phản lực Q.

Khi ta kéo một vật trên sàn nhà, lực ma sát trượt xuất hiện làm ta kéo vật khó khăn hơn.

Bánh xe lăn trên mặt đường chịu tác dụng của lực ma sát lăn Ma sát lăn thường nhỏ hơn ma sát trượt nhiều lần.

Khi ta đẩy một cái thùng nặng, nếu đẩy với lực nhỏ thì thùng không chuyển động do lực đẩy

các vật dụng như giày dép, lốp xe,…

Có lợi: hãm phanh, để mài giũa các vật…

không đủ lớn để “thắng” lực ma sát nghỉ.

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Biểu diễn lực

Phương pháp giải

Các bước biểu diễn lực:

Bước 1: Xác định điểm đặt của lực.

Bước 2: Xác định phương, chiều của lực.

Bước 3: Vẽ mũi tên biểu diễn theo đúng tỉ lệ xích

cho trước (hoặc đã chọn từ trước)

Ví dụ: Biểu diễn trọng lực tác dụng vào một vật có

khối lượng 3 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang

Chọn tỉ lệ xích tùy ý

Hướng dẫn giải

Trọng lực tác dụng vào vật có độ lớn:

 

10 10.3 30

Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật nên có điểm đặt tại vật, phương thẳng đứng, chiều hướng xuống

Vật đứng yên tiếp tục đứng yên

Vật chuyển động tiếp tục chuyển động thẳng đều

MA SÁT

TRƯỢT

Vật trượt

trên bề mặt

vật khác

MA SÁT LĂN

Vật lăn trên bề mặt vật khác

LỰC

là một đại lượng vectơ

TÁC DỤNG

1 Làm thay đổi vận tốc của vật

2 Làm biến dạng vật

HAI LỰC CÂN BẰNG

1 Cùng đặt lên một vật

2 Cùng phương

3 Ngược chiều

4 Cùng độ lớn

LỰC MA SÁT

MA SÁT NGHỈ

Giữ vật không

bị trượt khi có lực tác dụng

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1 (4.2 Sách bài tập): Nêu hai ví dụ chứng tỏ lực làm thay đổi vận tốc, trong đó một ví dụ lực làm

tăng vận tốc, một ví dụ lực làm giảm vận tốc?

Hướng dẫn giải

 Trường hợp lực làm tăng vận tốc của vật: khi ta dùng tay đẩy xe hàng trong siêu thị, vận tốc của xe tăng lên

 Trường hợp lực làm giảm vận tốc của vật: một chiếc xe đang chuyển động thì tắt máy ta thấy chiếc xe từ

từ giảm vận tốc vì lực cản của không khí

Ví dụ 2: Hình nào sau đây biểu diễn đúng lực 15 N tác dụng lên xe ô tô

Hướng dẫn giải:

 Tỉ lệ xích 1 đoạn dài ứng với 5 N mà F 15N nên biểu diễn 3 đoạn A đúng, C sai

 Tỉ lệ xích 1 đoạn dài ứng với 10 N mà F 15N nên biểu diễn 1,5 đoạn nhưng trong hình 2 biểu diễn 3 đoạn nên B sai

 Tỉ lệ xích 1 đoạn dài ứng với 7 N mà F 15N nên biểu diễn 2,14 đoạn nhưng trong hình 4 biểu diễn 2 đoạn nên D sai

Chọn A.

Chú ý: Độ lớn lực phải bằng một số nguyên lần đoạn được chọn làm thước đo.

Ví dụ 3: Hãy diễn tả bằng lời các lực được cho trong hình vẽ sau với tỉ lệ xích mỗi đoạn dài ứng với 10N.

Hướng dẫn giải

Các lực tác dụng lên vật:

Lực

Đặc điểm

và sàn

Chú ý: Diễn tả bằng lời các lực tức là ta cần mô tả:

 Điểm đặt

 Phương

 Chiều

 Độ lớn

Ví dụ 4: Biểu diễn các vectơ lực sau đây:

 Trọng lực của vật là 800 N (tỉ lệ xích tùy chọn)

 Lực kéo một vật là 1000 N theo phương ngang, chiều từ phải sang trái (tỉ lệ xích tùy chọn)

 Lực kéo một xà lan là 2000 N theo phương ngang, chiều từ trái sang phải, tỉ lệ xích 1 cm ứng với

1000N.

 Trọng lực của một ôtô là 6000 N, tỉ lệ xích 1 cm ứng với 3000 N

 Lực kéo tác dụng vào điểm A của vật, có phương hợp với phương nằm ngang một góc 45 , có chiều từ

trái sang phải và có cường độ 100 N (tỉ lệ xích tùy chọn).

Hướng dẫn giải

Các vectơ lực được biểu diễn như sau:

 Trọng lực của vật là 800 N (tỉ lệ xích tùy chọn)

 Lực kéo một vật là 1000 N theo phương ngang, chiều từ phải sang trái (tỉ lệ xích tùy chọn).

 Lực kéo một xà lan là 2000 N theo phương ngang, chiều từ trái sang phải, tỉ lệ xích 1 cm ứng với

1000N.

 Trọng lực của một ôtô là 6000 N, tỉ lệ xích 1 cm ứng với 3000 N

 Lực kéo tác dụng vào điểm A của vật, có phương hợp với phương nằm ngang một góc 45 , có chiều từ

trái sang phải hướng lên và có cường độ 100 N

Ví dụ 5:

a Biểu diễn các lực tác dụng lên một cốc nước đang nằm trên mặt bàn

b Biểu diễn các lực tác dụng lên một ôtô đang chuyển động trên mặt đường nằm ngang

c Biểu diễn các lực tác dụng lên vật M đang được treo trên sợi dây (sợi dây có đầu trên cố định, đầu dưới treo vật M)

Hướng dẫn giải:

a Các lực tác dụng lên một cốc nước đang nằm trên mặt bàn gồm:

 Lực hút của Trái Đất lên cốc, gọi là trọng lực, ký hiệu là: P

 Lực nâng của bàn, gọi là phản lực, ký hiệu là: Q

b Các lực tác dụng lên một ôtô đang chuyển động trên mặt đường nằm ngang gồm: trọng lực P , phản

lực Q , lực kéo của động cơ F k

và lực cản Fc

Nhận xét: Ôtô muốn chuyển động được trên mặt đường cần có lực kéo của động cơ Trong quá trình

chuyển động, bánh xe ma sát với mặt đường nên có lực ma sát tác dụng lên xe.

c Các lực tác dụng lên vật M đang được treo trên sợi dây gồm: trọng lực

P



và lực căng dây T

Bài tập tự luyện dạng 1

Câu 1: Chọn phát biểu sai khi nói về lực:

A Là một đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có gốc là điểm đặt của lực.

B Là một đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có phương, chiều trùng với phương, chiều

của lực

C Là một đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có phương, chiều vuông góc với phương,

chiều của lực

D Là một đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ

lệ xích cho trước

Câu 2: Khi ném một quả bóng lên cao (bỏ qua mọi ma

sát), hình vẽ nào sau đây diễn tả đúng các lực tác dụng lên

quả bỏng tại thời điểm quả bóng đang chuyển động đi lên:

A Hình 1 B Hình 2.

Câu 3: Hình vẽ nào sau đây biểu diễn đúng trọng lực vật nặng có khối lượng 1 kg.

A Hình 1 B Hình 2 C Hình 3 D Hình 4.

Câu 4: Hình vẽ sau minh họa cho trường hợp kéo gàu nước từ dưới

giếng lên

Hãy chọn phát biểu chưa chính xác:

A Lực kéo có phương thẳng đứng, chiều hướng lên trên, độ lớn 40

 N

B Trọng lực có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống, độ lớn

 

30 N

C Lực kéo và trọng lực cùng phương.

D Khối lượng của gàu nước là 30kg 

Câu 5: Hãy biểu diễn các lực sau đây tác dụng lên cùng một vật nằm trên mặt phẳng ngang theo tỉ lệ xích

tự chọn

a Lực kéo tác dụng vào vật theo phương ngang, chiều từ phải sang trái và có cường độ 800 N.

b Lực kéo tác dụng vào điểm M của vật, có phương hợp với phương nằm ngang một góc 40 , có chiều

từ trái sang phải và có cường độ 60 N.

Câu 6: Hãy diễn tả bằng lời các lực được cho trong hình vẽ sau với tỉ lệ xích 1 cm ứng với 5 N.

Câu 7:

a Biểu diễn các lực tác dụng lên một chậu hoa đang đặt trên bàn

b Biểu diễn các lực tác dụng lên một viên bi đang lăn trên mặt sàn nằm ngang

Dạng 2: Cân bằng lực

Phương pháp giải

Sử dụng tính chất và tác dụng của hai lực cân bằng

để xác định các cặp lực cân bằng

Hai lực cân bằng:

Ví dụ: Xác định các cặp lực cân bằng trong hình

vẽ:

 Cùng đặt lên một vật.

 Cùng phương

 Ngược chiều

 Cùng độ lớn

Hướng dẫn giải

Trên hình vẽ ta thấy, hai lực F1 và F4 có:

 Cùng điểm đặt: đều đặt lên một điểm trên vật

 Cùng phương: thẳng đứng

 Ngược chiều: F1 có chiều hướng lên trên, F4 có chiều hướng xuống dưới

 Cùng độ lớn: Vì hai vectơ F1 và F4 có cùng độ dài

Do đó, F1 và F4 là hai lực cân bằng

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Một vật chịu tác dụng của hai lực và đang chuyển động thẳng đều Nhận xét nào sau đây là

đúng?

A Hai lực tác dụng là hai lực cân bằng.

B Hai lực tác dụng có độ lớn khác nhau.

C Hai lực tác dụng có phương khác nhau.

D Hai lực tác dụng cùng chiều.

Hướng dẫn giải

Khi một vật chuyển động thẳng đều, chứng tỏ hai lực tác dụng vào vật là hai lực cân bằng

Chọn A.

Ví dụ 2: Biểu diễn các lực tác dụng lên các vật nằm cân bằng trong các hình vẽ sau và chỉ ra các cặp lực

cân bằng?

Hướng dẫn giải

Hình 1: Các lực tác dụng lên vật là: trọng lực P và phản lực Q

Dưới tác dụng của hai lực này, vật nằm yên Do đó, P và Q

là cặp lực cân bằng

Hình 2: Các lực tác dụng lên vật là: Trọng lực P , phản lực Q

và lực cản Fc

Cả 3 lực này cân bằng với nhau nên vật nằm yên trên mặt

phẳng Vậy không có cặp lực cân bằng

Ta có thể phân tích, trọng lực P thành 2 thành phần:

 Px song song với mặt phẳng nghiêng

 Py vuông góc với mặt phẳng nghiêng

Ta thấy, hai lực Q và Py có:

 Cùng điểm đặt: đều đặt lên vật

 Cùng phương: vuông góc với mặt phẳng nghiêng

 Ngược chiều: Q hướng lên trên ,Py hướng xuống dưới

 Cùng độ lớn: Vì hai vectơ Q và Py có cùng độ dài

Do đó, Q và P y là hai lực cân bằng

Hai lực Fc và Px có:

 Cùng điểm đặt: đều đặt tại vật

 Cùng phương: song song với mặt phẳng nghiêng

 Ngược chiều: Fc hướng lên, Px hướng xuống

 Cùng độ lớn: Fc và P x có cùng độ dài

Do đó, F c và Px là hai lực cân bằng

Chú ý: Phản lực của mặt phẳng tác dụng lên vật có điểm đặt

tại vật và phương vuông góc với mặt phẳng đó.

Hình 3: Các lực tác dụng lên vật là: trọng lực P và lực căng

dây T Dưới tác dụng của hai lực này, vật đứng yên Do đó, P

và T là cặp lực cân bằng

Ví dụ 3: Một vật đang nằm yên người ta tác dụng lên vật một lực F110N theo phương ngang, chiều từ trái sang phải Bỏ qua lực cản tác dụng vào vật

a Vật có chuyển động không? Dạng chuyển động của vật là đều hay không đều?

b Muốn vật chuyển động thẳng đều người ta tác dụng thêm vào vật lực F2 thì F2 phải có điểm đặt, phương, chiều, độ lớn như thế nào?

c Vẽ hình minh họa theo tỉ lệ xích tự chọn

Hướng dẫn giải

a Vật chịu tác dụng của các lực: trọng lực P phản lực Q , lực F1

Phản lực Q và trọng lực P là cặp lực cân bằng nên vật sẽ chuyển động theo phương ngang do tác dụng của lực F1 và đây là chuyển động không đều

Ghi nhớ: Nếu các lực tác dụng lên vật đôi một cân bằng nhau thì vật chuyển động đều Nếu có một lực

không có lực cân bằng vật sẽ chuyển động không đều.

b Muốn vật chuyển động thẳng đều cần tác dụng thêm vào vật lực F2 cân bằng với lực F1

Lực F2 có:

 Điểm đặt: tại vật

 Phương: nằm ngang

 Chiều: từ phải sang trái

 Độ lớn: 10 N

c Hình vẽ minh họa:

Chú ý: Muốn vật chuyển động đều, ta cần xác định xem lực nào chưa có lực để cân bằng và tác dụng lực

để cân bằng những lực đó.

Bài tập tự luyện dạng 2

Câu 1: Hai lực cân bằng là hai lực:

A Đặt lên hai vật khác nhau, có cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, chiều

ngược nhau

B Cùng đặt lên một vật, có cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, chiều

ngược nhau

C Đặt lên hai vật khác nhau, có cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, cùng

chiều nhau

D Cùng đặt lên một vật, có cường độ bằng nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, cùng chiều

nhau

Câu 2: Một vật đang nằm yên trên mặt bàn thì người ta tác dụng vào nó một

lực F1 30N như hình vẽ Hỏi phải tác dụng thêm vào vật một lực F bằng2

bao nhiêu để vật nằm cân bằng?

Câu 3: Một ôtô chuyển động đều, lực kéo của động cơ là 960 N Độ lớn của lực ma sát là:

Câu 4: Một vật đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang Các lực tác dụng vào vật cân bằng nhau là:

A Trọng lực P của Trái Đất với lực ma sát F giữa vật với mặt bàn.

B Trọng lực P của Trái Đất với lực đàn hồi.

C Trọng lực P của Trái Đất với phản lực N của mặt bàn.

D Lực ma sát F với phản lực N của mặt bàn.

Câu 5: Chọn phát biểu đúng Dưới tác dụng của các lực cân bằng:

A Vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ dừng lại.

B Vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

C Vật đang đứng yên sẽ chuyển động thẳng đều, vật đang chuyển động sẽ dừng lại.

D Vật đang đứng yên sẽ chuyển động thẳng đều, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng

đều

Câu 6: Chọn câu sai Khi vật chịu tác dụng của hai lực cân bằng thì

A Vật đang chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều.

B Vật đang chuyển động sẽ chuyển động nhanh lên.

C Vật đang chuyển động nhanh dần sẽ chuyển sang thẳng đều.

D Vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên.

Câu 7: Chọn câu đúng Trường hợp nào vận tốc của vật không thay đổi:

A Có lực tác dụng vào vật.

B Có hai lực tác dụng vào vật.

C Vật chịu tác dụng của hai lực cân bằng.

D Vật chịu tác dụng của hai lực không cân bằng nhau.

Câu 8: Một quả bóng khối lượng 0,5 kg được treo vào đầu một sợi dây, phải giữ đầu dây với một lực

bằng bao nhiêu để quả bóng nằm cân bằng?

Dạng 3: Quán tính

Phương pháp giải

Để giải thích các hiện tượng liên quan tới quán

tính, các em cần chú ý rằng:

 Vật không thể thay đổi vận tốc đột ngột do có

quán tính (phải mất một khoảng thời gian)

 Quán tính của vật phụ thuộc vào khối lượng,

Ví dụ: Chọn câu đúng.

A Vật càng nặng thì quán tính càng lớn.

B Vật càng nhẹ thì quán tính càng lớn.

C Quán tính không phụ thuộc vào vật nặng hay nhẹ.

D Tất cả đều sai.

Hướng dẫn giải

lớn Quán tính phụ thuộc vào khối lượng của vật Vật có

khối lượng càng lớn thì quán tính của vật càng lớn

Chọn A.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Dựa vào quán tính của vật, hãy giải thích vì sao:

a Khi xe buýt rẽ trái thì hành khách ngồi trong xe bị nghiêng về phía bên phải

b Mẹ bạn Dũng chở bạn đi học Đến đèn đỏ mẹ đạp phanh thì bạn Dũng bị ngã người về phía trước

Hướng dẫn giải

a Vì khi xe buýt đột ngột rẽ sang trái do quán tính hành khách ngồi trong xe không thể đổi hướng chuyển động ngay mà tiếp tục chuyển động theo hướng cũ nên hành khách thấy mình bị nghiêng người sang bên phải

b Vì khi xe đang chuyển động về phía trước, mẹ bạn Dũng đạp phanh đột ngột nên xe giảm vận tốc nhanh còn bạn Dũng vẫn chuyển động với vận tốc cũ do quán tính nên bạn Dũng bị ngã người về phía trước

Ví dụ 2: Khi xe đạp đang xuống dốc, ta muốn dừng lại an toàn thì nên hãm phanh bánh nào? Giải thích

tại sao?

Hướng dẫn giải:

Vì khi xe đạp đang xuống dốc, xe chuyển động nhanh dần về phía trước Nếu hãm phanh trước đột ngột thì do quán tính xe chưa thể thay đổi vận tốc ngay được khiến bánh trước xe bị bó cứng, đầu xe trượt trên đường gây nguy hiểm Nên khi xuống dốc muốn dừng lại an toàn ta nên hãm phanh bánh sau

Bài tập tự luyện dạng 3

Câu 1: Một xe ô tô đang chuyển động thẳng thì đột ngột dừng lại Hành khách trên xe sẽ như thế nào?

A Hành khách nghiêng sang phải B Hành khách nghiêng sang trái.

C Hành khách ngã về phía trước D Hành khách ngã về phía sau.

Câu 2: Khi ngồi trên ô tô hành khách thấy mình nghiêng người sang phải Câu nhận xét nào sau đây là

đúng?

A Xe đột ngột tăng vận tốc B Xe đột ngột giảm vận tốc.

C Xe đột ngột rẽ sang phải D Xe đột ngột rẽ sang trái.

Câu 3: Trong các chuyển động sau chuyển động nào là chuyển động do quán tính?

A Hòn đá lăn từ trên núi xuống B Xe máy chạy trên đường.

C Lá rơi từ trên cao xuống D Xe đạp chạy sau khi thôi không đạp xe nữa Câu 4: Một quả cầu được treo trên sợi chỉ tơ mảnh như hình vẽ Cầm đầu B

của sợi chỉ để giật thì sợi chỉ có thể bị đứt tại điểm A hoặc điểm C Muốn

sợi chỉ bị đứt tại điểm C thì ta phải giật như thế nào? Hãy chọn câu trả lời

đúng

A Giật thật mạnh đầu B một cách khéo léo.

B Giật đầu B một cách từ từ.