Định dạng và phương pháp giải bài tập về ba định luật Newton và các lực cơ học

Với nội dung của đề tài là Định dạng và phương pháp giải bài tập về ba định luật Newton và các lực cơ học sẽ giúp cho học sinh trung học phổ thông giảm bớt khó khăn trong việc giải toán

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

việc nêu vấn đề Một trong những vũ khí lợi hại nhất mà học sinh có được là sách giáo khoa Vấn đề quan trọng là vận dụng và khai thác nội dung sách giáo khoa như

thế nào, phải nắm kiến thức sâu rộng, thấy hết các khía cạnh của vấn đề, vận dụngthực tế để minh hoạ Vì vậy, kiến thức sách giáo khoa không phải là một cái gì cứngnhắc

Vật Lý học và triết học duy vật biện chứng là cơ sở lý luận của phương phápgiảng dạy vật lý Các tư tưởng vật lý liên quan chặt chẽ với tư tưởng triết học duy vậtbiện chứng Angghen viết: “ Khoa học tự nhiên hiện đại phải mượn của triết học cáinguyên lý: vận động là bất diệt, không có nguyên lý này thì khoa học đó không tồntại được.” ( F -Angghen - Phép biện chứng của tự nhiên - NXB Sự thật, Hà Nội -1971/ tr 39 ) Đồng thời nó cũng giúp cho học sinh hiều rõ “ Tính chất biện chứngcủa các hiện tượng vật lý khái niệm vật chất và tính chất bật diệt của thế giới vật chất

và vận động của nó.” Học sinh cần coi trọng ba mặt: vai trò của trực quan, của tư duytrừu tượng và việc vận dụng vào thực tiễn”

Việc nắm vững chương trình Vật Lý học không chỉ có ý nghĩa là hiểu được mộtcách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức qui định trong trường mà còn phải biết vậndụng những kiến thức đó để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề củathực tiễn đời sống Muốn thế cần phải nắm vững những kĩ năng, kĩ xảo thực hànhnhư làm thí nghiệm, vẽ đồ thị, tính toán Chính kĩ năng vận dụng kiến thức tronghọc tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước đo mức sâu sắc và vững vàng củakiến thức mà học sinh thu nhận được

Bài tập vật lý giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụdạy học Vật Lý ở phổ thông Bài tập vật lý giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn những quiluật vật lý, những hiện tượng vật lý, biết phân tích chúng và ứng dụng chúng vàonhững vấn đề thực tiễn Chỉ thông qua những bài tập ở hình thức này hay hình thứckhác mới tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến thức đó mới trởnên sâu sắc, hoàn thiện và biến thành vốn riêng của học sinh

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Thực chất hoạt động giải bài tập vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đápđược vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ Quá trình giải một bài toánvật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý được đề

cập và dựa trên kiến thức vật lý - toán để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của các

cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếphoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó đi tới chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trựctiếp cái phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp trong quátrình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải vận dụng nhữngthao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá để tự lực tìm hiểuvấn đề, tìm ra cái cơ bản, cái chìa khoá để giải quyết vấn đề Vì thế bài tập vật lý còn

là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, tính độc lập trong việc suyluận, tính kiên trì trong việc khắc phục khó khăn

Bài tập vật lý là một hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hoá kiến thức Khi làmbài tập học sinh phải nhớ lại những kiến thức vừa học, phải đào sâu khía cạnh nào đócủa kiến thức hoặc phải tổng hợp nhiều kiến thức trong một đề tài, một chương, mộtphần của chương trình Do vậy đứng về mặt điều khiển hoạt động nhận thức mà nói,

nó còn là phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh Vì vậy phương phápgiải bài tập là phương tiện quan trọng để giải toán vật lý đạt hiệu quả cao và có chấtlượng Đó là lý do nội dung của đề tài này

Hiện nay, trong xu thế đổi mới của nhành Giáo dục về phương pháp giảng dạycũng như phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh Cụ thể làphương pháp kiểm tra đánh giá bằng phương tiện trắc nghiệm khách quan đang trởthành phương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng dạy và học bộ môntrong nhà trường Điểm đáng lưu ý nội dung kiến thức kiểm tra, đánh giá tương đốirộng, đòi hỏi học sinh phải học kỹ, nắm vững toàn bộ kiến thức của chương trình họctránh học tủ, học lệch Bài tập trắc nghiệm vật lý là dạng mức độ cao nhất trong kiểubài trắc nghiệm để làm tốt kiểu bài này đòi hỏi ở học sinh không chỉ nắm vùng kiếnthức mà còn phải biết phân loại và đưa ra phương pháp giải nhanh nhất

Đó là lý do nội dung của đề tài này

II -Mục đích nghiên cứu

Vật Lý Học không chỉ là các phương trình và con số mà nó là những điều đangxảy ra trong thế giới xung quanh bạn Giải toán Vật Lý không chỉ là việc tìm cáchvận dụng những công thức vật lý để lập các phương trình và giải chúng nhằm tím rađáp số của bài toán Nếu cứ như thế, việc giải toán vật lý rốt cuộc trở thành một thứtoán ứng dụng, quy về những thủ thuật và kỹ năng lập phương trình, giải phươngtrình với vô số kiểu, loại bài toán vật lý khác nhau Học Vật lý là xây dựng nhữngbước tư duy đi từ hiện thực khách quan đến mô hình lý thuyết và ngược lại

Với nội dung của đề tài là Định dạng và phương pháp giải bài tập về ba định

luật Newton và các lực cơ học sẽ giúp cho học sinh trung học phổ thông giảm bớt

khó khăn trong việc giải toán Vật Lý như: không hiểu rõ các hiện tượng Vật lý,

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

không tìm được hướng giải quyết vần đề, không áp dụng được lý thuyết vào việc giảibài tập, không kết hợp được kiến thức ở từng phần riêng rẽ vào giải một bài toán tổnghợp Vì vậy, việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học,đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết, nó không nhữnggiúp cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận logic, học

và làm việc một cách có kế hoạch và có hiệu quả cao

Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học

III -Đối tượng nghiên cứu

Phân loại và phương pháp giải bài tập về ba định luật Niu tơn và các lực cơ họctrong chương trình vật lý lớp 10

IV -Phạm vi nghiên cứu

Bài tập Vật Lý rất đa dạng cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Vì

thế, nội dung chính của đề tài chỉ đề cập đến “ Định dạng và phương pháp giải các bài tập về ba định luật Newton và các lực cơ học ”

1: Nội dung của đề tài:

Phân loại các bài tập nhằm giúp học sinh định dạng được bài toán đặt ra:

+ Về phương pháp giảng dạy Vật Lý:

° Bài tập cơ bản, áp dụng lý thuyết

° Bài tập tổng hợp, nâng cao

Đề ra phương pháp giải tổng quát, cụ thể cho các dạng, loại bài tập

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

- Phân loại và nêu phương pháp giải chung và phương pháp giải cụ thể chomỗi dạng loại của bài tập

- Rút ra một số kết luận liên quan đến quá trình nghiên cứu và giải bài tập

VI - Giới hạn đề tài

Thực tế các đề tài nghiên cứu khoa học đều nghiên cứu ở phạm vi rộng và trênmọi lĩnh vực của đời sống Xã Hội, văn hoá, tư tưởng, khoa học, giáo dục được ứng

dụng ở nhiều lĩnh vực của cuộc sống Riêng đề tài Định dạng và phương pháp giải

các bài tập về ba định luật Newton và các lực cơ học Chỉ nghiên cứu ở mảng nhỏ

phục vụ cho công tác dạy và học của sinh hocVật Lý, phục vụ các giáo viên và họcsinh ở trường Trung Học Phổ Thông có tư liệu cần thiết nhằm đạt chất lượng và hiệuquả giáo dục cao

VII- Giả thuyết khoa học

Với đề tài Định dạng và phương pháp giải bài tập về ba định luật Newton và

các lực cơ học đưa ra nhằm tóm tắt một cách sơ lược nội dung lý thuyết, tổng hợp và

phân loại một cách khá đầy đủ, chi tiết các dạng và phương pháp giải các bài tập vớimục đích:

-Giúp cho người đọc có cái nhìn khái quát về chương trình Vật Lý lớp 10 đặc

biệt về phần Động lực học thuộc Cơ Học vật lý 10 nhằm giúp cho giáo viên, , học

sinh có điều kiện tiếp cận một cách nhanh chóng các kiến thức cơ bản, bài tập địnhtính, bài tập định lượng …

Với mong muốn đề tài này sẽ sẽ hướng cho người giải toán Vật Lý đến mục

đích hiểu bản chất Vật Lý Học hơn là chỉ nhằm đến đáp số của bài toán, coi trọng

việc hướng dẫn suy nghĩ khi giải toán Vật Lý

VIII- Thời gian nghiên cứu

Từ ngày 15/10/2010 đến ngày 10/5/2011

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

PhÇn hai: néi dung s¸ng kiÕn

CHƯƠNG I: c¬ së lý thuyÕt

Ba định luật Newton và định luật vạn vật hấp dẫn là cơ sở của cơ học cổ điển

Về thực chất các định luật newton là những tiên đề, là những khẳng định tổng quátnhất, không thể chứng minh được, không thể suy ra được từ những khẳng định khác.Khi thừa nhận những tiên đề này, người ta đã xây dựng được cơ học cổ điển vớinhững định luật áp dụng đúng được trong thực tiễn, không những trên Trái đất màcòn cả trong miềm vũ trụ lân cận Trái đất nữa

I Định luật Newton thứ nhất (định luật quán tính):

1 Khái niệm chuyển động quán tính :

- Nhà triết học cổ đại Aristotle (384 – 322 TCN) quan niệm : muốn cho một vậtduy trì được vận tốc không đổi thì phải có vật khác tác dụng lên nó Từ thời cổ đại,người ta tưởng rằng lực tác dụng làm vật chuyển động và khi lực ngừng tác dụng thìvật đứng lại

- Galile (người Italia) nghi ngờ quan niệm trên và đã làm thí nghiệm để kiểm tra :+ Ông dùng hai máng nghiêng rất trơn và nhẵn, bố trí như hình vẽ 1a rồi thả mộthòn bi cho lăn xuống trên máng nghiêng 1, ông nhận thấy hòn bi lăn ngược lên mángnghiêng 2 đến độ cao gần bằng độ cao ban đầu

+ Khi giảm bớt góc nghiêng α của máng 2, ông thấy hòn bi lăn trên máng 2 đượcmột đoạn dài hơn (hình 1b)

+Ông suy đoán nếu máng 2 rất nhẵn và nằm ngang (α = 0) thì hòn bi sẽ lăn với vậntốc không đổi mãi mãi ( hình 2)

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Thí nghiệm này cho thấy : Nếu ta có thể loại trừ được các tác dụng cơ học lênmột vật thì vật sẽ chuyển động thẳng đều với vận tốc v vốn có của nó

2 Định luật I Newton :

2.1: Phát biểu :

- Cách 1 : Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của cáclực có hợp lực bằng không thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển độngthẳng đều

- Cách 2 : Nếu hợp lực tác dụng lên một vật bằng không thì có thể tìm được các hệquy chiếu trong đó vật này không có gia tốc

2.2:Ý nghĩa của định luật I Newton :

- Đứng yên và chuyển động thẳng đều cũng là một trạng thái cơ học như nhau.Trạng thái chuyển động với vận tốc không đổi, đứng yên là chuyển động với vận tốckhông đổi bằng không

- Định luật nêu lên một tính chất quan trọng của mọi vật : mỗi vật đều có xu hướngbảo toàn vận tốc của mình Tính chất đó gọi là quán tính :

Quán tính là tính chất của các vật giữ nguyên không đổi trạng thái chuyển độngcủa mình khi không có lực ngoài tác dụng lên chúng hoặc khi các lực ngoài tác dụnglên chúng cân bằng lẫn nhau

 Với ý nghĩa này định luật I Newton gọi là định luật quán tính và chuyển độngthẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính Đại lượng đo mức quán tính củavật là khối lượng quán tính, đo bằng kg

- Lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyển động hay duy trì chuyển động màchỉ là nguyên nhân gây ra sự thay đổi vận tốc v

- Nhờ sự đúng đắn của định luật I Newton người ta mới phát hiện ra lực ma sát tácdụng lên một vật chuyển động

3 Hệ quy chiếu quán tính :

- Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu mà trong đó vật cô lập không có gia tốchay là hệ quy chiếu trong đó định luật thứ nhất của Newton được nghiệm đúng

Cụ thể hơn : hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu trong đó một vật không chịutác dụng của ngoại lực sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳngđều

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

- Các ví dụ về lực quán tính

+ Hệ quy chiếu được Newton chọn để nghiệm lại định luật quán tính là hệ quychiếu lấy gốc là tâm Mặt trời, có 3 trục tọa độ đi qua 3 ngôi sao bất động trên bầutrời Hệ quy chiếu này được gọi là hệ quy chiếu Copecnic, thường sử dụng khi nghiêncứu chuyển động các vì sao trong thiên văn học, vũ trụ học

+Hệ quy chiếu gắn với tâm Trái đất thường dùng ngiên cứu chuyển động các vệ tinh,các con tàu vũ trụ

+Để nghiên cứu chuyển động của các vật trên mặt đất người ta dùng hệ quy chiếugắn với một điểm cố định trên mặt đất (hệ quy chiếư phòng thí nghiệm)

.4.Hệ quy chiếu phi quán tính:

- Là hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ phi quán tính Là hệ quy chiếutrong đó các định luật Newton không nghiệm đúng.Hệ quy chiếu phi quán tính đơngiản nhất là hệ chuyển động thẳng có gia tốc đối với hệ quy chiếu quán tính và hệquy chiếu chuyển động quay đều

- Việc xây dựng các định luật cơ học trong hệ quy chiếu rất phức tạp nó liên quan đếnkhái niệm không gian, thời gian Ta cũng có thể xây dựng được các định luật với điềukiện đưa vào một khái niệm mới về lực, đó là lực quán tính

- Trong thực tế hầu như không có một hệ quy chiếu nào gắn với các vật thể là hệ quychiếu quán tính hoàn toàn cả, do mọi vật thể đều chuyển động có gia tốc với nhau Hệquy chiếu gắn với Trái đất không phải hệ quy chiếu quán tính thực sự Ví dụ Mặt trờidang chuyển động quanh tâm thiên hà và chịu tác dụng của gia tốc hướng tâm là 3.10-

10 m/s2, Trái đất chuyển động quanh tâm mặt trời và chịu tác dụng một gia tốc hướngtâm (về phía Mặt trời) bằng 0,006m/s2 Trái đất cũng đang tự quay và mọi điểm trêntrái đất cũng chịu một gia tốc hướng tâm (về phía tâm trái đất) bằng 0,034m/s2 Tuynhiên có thể coi các hệ quy chiếu là quán tính nếucác lực quán tính rất nhỏ so với cáclực khác

.5 Lực quán tính :

5.1: Định nghĩa : Một hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc a so với hệ quy chiếuquán tính, các hiện tượng cơ học xảy ra giống như là mỗi vật có khối lượng m chịuthêm tác dụng của một lực bằng ma lực này gọi là lực quán tính

qt

F ma

5.2: Phân loại lực quán tính :

+ Lực quán tính li tâm

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

+Lực quán tính kéo theo

- Như vậy lực quán tính không thể quy về lực thông thường (vốn là các lựckhông bao giờ biến mất đưới phép biến đổi hệ quy chiếu Hệ quy chiếu mà lực quántính biến mất là hệ quy chiếu quán tính.Về nguyên tắc việc đưa vào khái niệm lựcquán tính là không nhất thiết Việc sử dụng lực quán tính cho khả năng giải trực tiếpmột số bài toán đối với hệ quy chiếu phi quán tính đơn giản hơn so với cách giải đốivới hệ quy chiếu quán tính

5.3 Lực quán tính li tâm:

- xuất hiện trong các hệ quy chiếu phi quán tính quay tròn đều với vận tốc góc

 so với hệ quy chiếu quán tính

- Biểu thức : Fq Fht  Fq maht

Trong đó : Fq là lực quán tính li tâm, m là khối

lượng của vật, aht là gia tốc hướng tâm, Fht là lực

hướng tâm

- Từ biểu thức suy ra đặc điểm của lực quán

tính li tâm

+ Điẻm đặt tại vật m trong hệ quy chiếu phi

quán tính chuyển động quay

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

5.4 Lực coriolis :

- Hiệu ứng Coriolis:

Hiệu ứng Coriolis là hiệu ứng xảy ra trong các hệ qui chiếu quay so với các hệquy chiếu quán tính, được đặt theo tên của Gaspard-Gustave de Coriolis-nhà toánhọc, vật lý học người Pháp đã mô tả nó năm 1835 thông qua lý thuyết thủy triều củaPierre-Simon Laplace Nó được thể hiện qua hiện tượng lệch quĩ đạo của những vậtchuyển động trong hệ qui chiếu này Sự lệch quĩ đạo do một loại lực quán tính gây ra,gọi là lực Coriolis

- Biểu thức của lực coiriolis : Fc  2m v .

Trong đó Fclà lực coriolis, m là khối lượng của vật,  là véc tơ vận tốc góc của

hệ quy chiếu phi quán tính chuyển động quay, v' là vận tốc của vật đối với hệ quychiếu quay

- Ví dụ về lực coroils:

Nếu một vật chuyển động dọc theo đường bán kính theo chiều rời xa trục quaycủa hệ qui chiếu thì sẽ chịu tác động của một lực theo phương vuông góc với bánkính và theo chiều ngược với chiều quay của hệ Còn nếu vật chuyển động về phíatrục quay thì lực sẽ tác động vào vật theo chiều quay của hệ qui chiếu

Điều này nghĩa là nếu vật được thả lăn tự do theo phương của bán kính, theochiều ra phía ngoài, thì nó sẽ quành về ngược chiều quay của hệ qui chiếu Còn nếunhư vật được thả lăn tự do về phía trục thì sẽ ngược lại

Phương của lực quán tính li tâm thì cùng phương với r nên lực quán tính li tâm

không làm cho vật bị lệch quỹ đạo, lực Coriolis có phương vuông góc với mặt phẳng

tạo bởi w và v' nên làm cho vật bị lệch hướng quỹ đạo, quả bóng không đứng yên so

với người quan sát đứng trên bàn quay mà chuyển động theo một quỹ đạo là một đường cong, viên bi không lăn ra theo đường bán kính mà bị lệch thành đường cong ngược theo chiều quay của đĩa, vật rơi có hiện tượng lệch về phía đông do Trái Đất quay từ Tây sang Đông

5.5: Lực quán tính kéo theo:

- Xuất hiện trong hệ quy chiếu chuyển động thẳng co gia tốc a0 so với hệ quy chiếuquán tính

Biểu thức FMa0

II Định luật II Newton :

.1.Phát biểu :

- Cách 1 : Gia tốc mà một vật thu được dưới tác dụnh của một lực tỷ lệ thuận với lực

và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật Phương và chiều của gia tốc trùng với phương

và chiều của lực tác dụng

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Biểu thức :

m

F k a

Fđược gọi là hợp lực của các lực tác dụng lên vật

- Định luật II Newton được nghiệm đúng trong những hệ quy chiếu quán tính

- Cách phát biểu 1 chỉ áp dụng được trong trường hợp khối lượng của vật là khôngđổi

+ Về mặt toán học ta có thể coi định luật Newton thứ nhất là trường hợp riêncủa định luật Newton thứ hai, đó là khi không có lực tác dụng lên vật thì vật khôngđược gia tốc:

F  a  v c t

+ Về mặt vật lý học, định luật I và định luật II Newton có ý nghĩa khác nhau :+)Định luật I nói rằng quán tính là bản chất của vật chất, các ngoại lực tácdụng vào một vật chỉ làm thay đổi chuyển động quán tính sẵn có chứ không làm nảysinh chuyển động đó

+) Định luật thứ hai nói rõ lực ngoài làm cho chuyển động của một vật thay đổinhư thế nào (về mặt định lượng)

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

+) Định luật I chỉ rõ trạng thái của vật còn định luật II không chỉ rõ trạng tháicủa vật nếu F  0 a 0 chỉ cho thấy trạng thái cân bằng của lực chứ không nói rõđược chất điểm đang đứng yên hay chuyển động

+) Định luật I bình đẳng cho mọi vật khi F  0mọi vật đều có mức quán tínhnhư nhau còn định luật II nói vật có khối lượng lớn thì có mức quán tính lớn, vật cókhối lượng nhỏ thì có mức quán tính nhỏ

+ Định luật II giúp ta hiểu rõ bản chất của các khái niệm

- Khái niệm lực :

Ta dùng khái niệm lực để đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác Khi vật Atác dụng lên vật B một lực nó làm cho vận tốc của B thay đổi hoặc làm cho B biéndạng Lực là một đại lượng véc tơ Véctơ được biểu diễn bằng một mũi tên

 Gốc của mũi tên là điểm đặt của lực

 Phương chiều của mũi tên là phương chiều của lực

 Độ dài của mũi tên biểu thị độ lớn của lực (theo một tỷ xích nhất định)

 Điểm đặt là vị trí mà lực đặt lên vật

 Phương và chiều là phương và chiều của gia tốc mà lực gây ra cho vật

 Đơn vị : Newton, kí hiệu N, 1N = 1kgm/s2 trong hệ SI )

- Khối lượng : Không những có ý nghĩa chỉ lượng vật chất chứa trong vật mà cònđặc trưng cho mức quán tính của một vật

Giả sử m1 và m2 cùng chịu tác dụng của lực Fthì :

Vậy khối lượng khác nhau có mức quán tính khác nhau

- So sánh khối lượng quán tính và khối lương hấp dẫn :

Đại lượng vật lý khối lượng (m) có mặt cả trong hai định luật cơ bản và độc lậpvới nhau :định luật II Newton và định luật vạn vật hấp dẫn Từ hai định luật này ta cóthể xác định khối lượng của vật theo hai cách khác nhau

Từ định luật II Newton F ma  ta xác định khối lượng m của vật theo gia tốc a màvật thu được khi chịu tác dụng của lực F và khối lượng xác định

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

như vậy gọi là khối lượng quán tính (m qt) qt

F m a



Mặt khác từ định luật vạn vật hấp dẫn ta cũng có thể xác định khối lượng của vậtqua lực hấp dẫn của trái đất chẳng hạn.Khối lượng xác định theo cách này đặc trưngcho khả năng hấp dẫn của vật nên được gọi là khối lượng hấp dẫn mhd

2

hd

FR m

MG

 ,trong đó:R và M là bán kính và khối lượng của Trái đất

Như vậy sự phát triển của khoa học làm xuất hiện khái niệm khối lượng : khốilượng quán tính và khối lượng hấp dẫn Một câu hỏi được đặt ra là khối lượng quántính và khối lượng hấp dẫn có khác nhau không?

Tất cả những thí nghiệm tiến hành để trả lời câu hỏi đó đều cùng đi tới một kếtluận : không thể phân biệt được hai khối lượng quán tính và hấp dẫn Khối lượng củabất kỳ của vật nào được xác định theo hai cách trên đều thu được kết quả như nhau.Vật lý học cổ điển không giải thích được sự trùng lặp kỳ lạ đó vì theo quan điểm cổđiển thì thuộc tính “quán tính” và thuộc tính “hấp dẫn” không có liên hệ gì với nhau.Thực ra sự trùng hợp đó phản ánh mối quan hệ giữa lực hấp dẫn và lực quán tính trênquan điểm ấy Einstein đã xây dựng thuyết tương đối rộng cho phép giải thích đượcnhiều hiện tượng mà vật lý cổ điển tỏ ra bất lực

+ Định luật II Newton cho phép đưa ra một nguyên tắc xác định khối lượng mà

không cần dùng cân

III Định luật III Newton (định luật về tương tác ):

.1 Nhận xét :

Ta vẫn biết nam châm hút sắt Trong thí nghiệm ở hình 4 dưới đây, lực nào đã

là cho nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt? Đó chính là lực hút của sắt tác dụng vào nam châm

Hình 4

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Vậy, nếu vật A tác dụng lên vật B thì vật B cũng tác dụng lên vật A Đó là sự tácdụng tương hỗ ( hay tương tác) giữa các vật Trong tự nhiên luôn luôn tồn tại nhữngtác dụng tương hỗ

2 Phát biểu:

- Cách 1: Tác dụng bao giờ cũng bằng và ngược chiều với phản tác dụng, nóicách khác tương tác giữa hai vật với nhau thì bằng nhau và hướng ngược chiều nhau

- Cách 2 : Khi vật A tác dụng lên vật B một lực FAB thì vật B cũng tác dụng trởlại vật A một lực FBA Hai lực này là hai lực trực đối:

AB BA

F F

3 Chú ý :

Lực và phản lực :

- Hai lực FAB và FBA có điểm đặt trên hai vật khác nhau, là những lực trực đối

- Sự phân biệt lực và phản lực là một quy ước Trong hai lực FAB và FBA, ta gọimột lực là lực tác dụng thì lực kia là phản lực

- Vì lực và phản lực đặt trên hai vật khác nhau nên chúng không có hợp lực, vàkhông cân bằng nhau được

- Lực tác dụng thuộc loại gì (hấp dẫn, đàn hồi, ma sát…) thì phản lực cũngthuộc loại đó

- Định luật III Newton không chỉ đúng cho vật tương tác tiếp xúc mà còn đúngvới những vật tương tác từ xa ( tương tác hấp dẫn, tương tác tĩnh điện, tương tác từ)

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

- Định luật III Newton áp dụng được với cả những lực đứng yên và những lựcchuyển động Những lực tuân theo định luật III Newton được gọi là lực Newton

Tuy nhiên, trong một số trường hợp lực và phản lực không tuân theo định luậtNewton thứ III VD: Lực tương tác giữa một điện tích chuyển động và một từ cựchoặc giữa hai địên tích chuyển động là những lực không cùng chung một giá, khôngnằm trên đường thảng nối liền hai điện tích hoặc điện tích với từ cực

- Nói chung, trong trường hợp tương tác từ xa, định luật III Newton chỉ đượcnghiệm đúng khi trạng thái là tương đối ổn định (không thay đổi) hoặc khi khoảngcách giữa hai vật là nhỏ để có thể bỏ qua được thời gian truyền tương tác

- Định luật III Newton cũng cho phép đo khối lượng bằng tương tác Nhưngphương pháp này thường chỉ dùng khi phải xác định khối lượng của những vật cókhối lượng vô cùng lớn hay vô cùng bé

IV Các lực cơ học

. 1 Lực hấp dẫn

1.1 Nội dung định luật:

Hai vật bất kì hút nhau với một lực tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

Biểu thức: F hd =

r

Gm m

2 2 1

1.3.1Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn

Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên vật ở gần mặt đất

Biểu thức của trọng lực:

P = mg

g: gia tốc trọng trường có đơn vị m/s2

P: trọng lực của vật có đơn vị N

Véc tơ P có:

+ Điểm đặt của trọng lực: trọng tâm của vật

+Phương:thẳng đứng

+Chiều:hướng từ trên xuống dưới

1.3.2 Phép đo gia tốc trọng trường

Giả sử một vật có khối lượng m đặt tại một vị trí cách mặt đất một độ cao h khi

đó vật chịu tác dụng của trọng lực:

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

h R

h R

3.1 Khái niệm và phân loại lực ma sát

3.1a Khái niệm : Khi một vật chuyển động ở mặt tiếp xúc giữa nó và vật khác ,hoặc giữa

nó và mội trường lỏng bao quanh nó xuất hiện những lực ngăn cản chuyển động gọi là lực

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

3.2 Ma sát nghỉ :

3.2a Sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ :Lực ma sát nghỉ xuất hiện trên một hệ vật khác dù chịu một lực tiếp tuyến tác dụng.

3.2b Các đặc điểm của lực ma sát nghỉ:

- Lực ma sát nghỉ cùng phương và ngược chiều với lực tiếp tuyến.

- Độ lớn biến đổi theo lực tiếp tuyến sao cho luôn cân bằng với lực này :

+ Tăng dần lực tiếp tuyến thì lực ma sát nghỉ cũng tăng dần, vật chưa chuyển động + Khi lực tiếp tuyến đạt tới một giá trị tới hạn F 0 , lực ma sát nghỉ cũng đạt tới giá trị tới hạn F 0.

+ Tiếp tục tăng lực tiếp tuyến lớn hơn F 0 , lực ma sát nghỉ không tăng nữa mà vật bắt đầu chuyển động Thực nghiệm chứng tỏ F 0 tỷ lệ với áp lực ép vuông góc lên mặt tiếp xúc :

3.3b Các đặcđiểm của lực ma sát trượt:

- Phụ thuộc vận tốc tương đối giữa hai vật : Lực ma sát trượt tác dụng lên một vật luôn cùng phương và ngược chiều với vận tốc tương đối của vật ấy với vật kia Lực ma sát trượt

có xu hướng cản trở sự chuyển động tương đối đó.

VD1: Hình 7

+ B tác dụng lên A một lực F  mst vAB( vận tốc của A đối với B)

+ A tác dụng lên B một lực F'mst   vBA( vận tốc của B đối với A).

VD2: Xét hình trụ đang quay rơi xuống mặt đất Fmst

làm giảm chuyển động quay, đồng thời gây ra gia tốc

chuyển động tịnh tiến của khối tâm C,  giảm và vCtăng

đến một lúc nào đó  R vCthì hiện tượng trượt không

còn mà lăn không trượt, không có ma sát trượt.

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

- Độ lớn của lực ma sát trượt : Nếu vận tốc chuyển động tương đối giữa hai vật không lớn lắm thì có thể coi lực ma sát trượt không đổi và bằng lực ma sát nghỉ cực đại:

(*) Loại polime chịu nhiệt để phủ chảo chống dính.

3.4 Lực ma sát lăn :

3.4a Sự xuất hiện lực ma sát lăn : Khi một vật lăn trên mặt một vật khác, lực ma sát lăn xuất hiện ở chỗ tiếp xúc giữa hai vật và có tác dụng cản trở sự lăn đó.

3.4b Các đặc điểm của lực ma sát lăn:

Lực ma sát lăn cũng tỷ lệ với áp lực N giống như ma sát trượt và ma sát nghỉ, nhưng

hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sát trượt hàng chục lần.

msl l

F   N

Trong đó l là hệ số ma sát lăn và l  t  n

3.5 Lực nội ma sát ( lực nhớt ) và tốc độ giới hạn:

- Chất lưu là chất có thể chảy, nói chung đó là chất khí hoặc chất lỏng Khi có vận tốc

tương đối giữa một chất lưu và một vật rắn ( hoặc do chuyển động trong chất lưu, hoặc chất lưu chảy qua một vật) thì vật chịu tác dụng một lực cản FChay còn gọi là lực nhớt Lực này chống lại chuyển động tương đối và hướng về phía chât lưu chảy đối với vật.

- Xét trường hợp chất lưu là chất khí, trong trường hợp này độ lớn của lực cản FC tác dụng lên vật rắn chuyển động trong không khí được xác định bằng thự nghiệm như sau:

Sáng kiến kinh nghiệm: “Định dạng và phơng pháp giảibài tập ”

2

1 v 2

C

F  C A Trong đú:

+  là khối lượng riờng của khụng khớ ( kg3

m ) + A là tiết diện hiệu dụng của vật : là tiết diện ngang vuụng gúc với vận tốc v ) ( m 2 ) + C : hệ số cản ( khụng thứ nguyờn )

+ v : tốc độ của vật rắn (m

s ).

Thực ra hệ số cản C ( giỏ trị điển hỡnh từ 0,4 đến 1,0 ) khụng hẳn là hằng số đối với một vật đó cho, vỡ nếu v thay đổi đỏng kể thỡ C cũng cú thể thay đổi đỏng kể Ở đõy ta bỏ qua hiện tượng phức tạp này.

Phương trỡnh trờn cho thấy, khi một vật rơi từ trạng thỏi nghỉ xuống, qua khụng khớ thỡ F C

tăng dần từ 0 cựng với sự tăng của tốc độ Nếu vật rơi một đoạn đường đủ lớn thỡ cuối cựng

F C sẽ bằng trọng lượng P của vật, và hợp lực tỏc dụng vào vật theo phương thẳng sẽ bằng khụng Theo định luật thứ II Newton khi đú gia tốc của vật cũng phải băng khụng và sau đú tốc độ của vật khụng tăng nữa Lỳc này vật rơi với tốc độ giới hạn khụng đổi v t mà ta cú thể tỡm được bằng cỏch cho

2

1 v 2

(*)Đú là khoảng cỏch mà vật phải rơi từ trạng thỏi nghỉ để đạt 95% tốc độ giới hạn của

nú Số liệu lấy từ tạp chớ Sport Science, Simon Schuter, New York, 1984 ; tỏc giả Peter J.Brancazio

Chơng ii: định dạng và phơng pháp giải bài tập

về ba định luật Newton và các lực cơ học

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Mục1: Một số kiến thức cơ bản về việc định dạng và phương pháp giải

bài tập về ba định luật Newton và các lực cơ học

Việc giải bài tập định tính đòi hỏi học sinh phải tiến hành phân tích bản chất củacác hiện tượng vật lý nhờ đó mà giáo viên thấy rõ được mức độ lĩnh hội của học sinh

về tài liệu nghiên cứu, phát triển tư duy logic, năng lực sáng tạo, thói quen vận dụngkiến thức để giải thích các hiện tượng vật lý Đặc biệt việc sử dụng linh hoạt và đúnglúc các bài tập định tính có tác dụng nâng cao hiệu quả nhận thức của học sinh lên rấtnhiều

Giải bài tập định tính thường gây cho học sinh nhiều khó khăn vì nó đòi hỏi phảilập luận một cách logic có căn cứ đầy đủ, xác đáng Giải một bài tập định tính phứctạp chính là giải một chuỗi câu hỏi định tính Những câu hỏi này đòi hỏi những câutrả lời dựa vào việc vận dụng một định luật vật lý nào đó Thường giải một câu hỏiđịnh tính gồm 3 giai đoạn:

Phân tích điều kiện của câu hỏi

Phân tích các thuyết, các khái niệm, các hiện tượng vật lý mô tả trong câu hỏi,trên cơ sở đó liên tưởng tới định luật vật lý, định nghĩa một đại lượng vật lý hay mộttính chất vật thể có liên quan

Tổng hợp các điều kiện đã cho với những kiến thức tương ứng để giải

Trên cơ sở như vậy sẽ dần dần trang bị cho học sinh phương pháp suy nghĩ, lậpluận logic

2 Bài tập định lượng:

Bài tập định lượng là những bài tập muốn giải được phải thực hiện một loạt những phép tính

Bài tập định lượng được chia thành 2 loại:

* Bài tập tập dợt ( bài tập cơ bản )

* Bài tập tổng hợp

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

2.1 Bài tập tính toán tập dợt :

Đây là loại bài tập đơn giản được sử dụng ngay khi nghiên cứu khái niệm, địnhluật, qui tắc vật lý nào đó Đồng thời nó là loại bài tập rất cơ bản có tác dụng giúpcho học sinh hiểu được đầy đủ hơn, sâu sắc hơn về mặt định lượng của các đại lượngvật lý, là cơ sở giải được những bài tập tính toán tổng hợp phức tạp hơn Chính vìmục đích như vậy nên khi giải bài tập loại này cần lưu ý phải gắn liền với kiến thức

đã học nhằm mang lại hiệu quả cao nếu biết trong từng vấn đề cụ thể biết lựa chọn vàsắp xếp thành hệ thống nâng dần trình độ của học sinh

2.2 Bài tập tính toán tổng hợp:

Đây là những bài tập phức tạp mà muốn giải được chúng phải vận dụng nhiềukhái niệm, nhiều định luật hoặc qui tắc, công thức nằm ở nhiều bài, nhiều mục, nhiềuphần khác nhau trong chương trình Với mục đích ôn tập tài liệu sách giáo khoa, đàosâu, mở rộng kiến thức của học sinh giúp các em thấy được mối liên hệ giữa nhữngphần khác nhau của bài học, biết phân tích lựa chọn những kiến thức đã học để giảiquyết vấn đề do bài tập đề ra Vì vậy mà nội dung bài tập tổng hợp rất phong phú, đadạng và có mức độ khó khăn khác nhau Bài tập này thường tập trung vào các trọngtâm, trọng điểm của chương trình, giúp học sinh có thể phát huy sáng kiến giải cácbài tập Đồng thời học sinh cũng gặp nhiều khó khăn như: chưa biết phân tích cáchiện tượng vật lý trong nội dung bài tập, chưa biết lựa chọn các qui luật, các địnhluật, các qui tắc, các công thức cũng như phương pháp đúng đắn để giải

2.3 Bài tập đồ thị:

Bài tập đồ thị là những bài tập mà trong dữ kiện đã cho của đề bài và trong tiếntrình giải có sử dụng đồ thị Bài tập này sẽ giúp học sinh nắm được phương phápquan trọng biểu diễn mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lý, tạo điều kiện làmsáng tỏ một cách sâu sắc bản chất vật lý của các quá trình và các hiện tượng Đây làmột biện pháp tích cực hoá quá trình học tập của học sinh

Tuỳ theo mục đích có thể có những loại bài tập đồ thị sau:

ưu điểm hơn các bài tập khác ở chỗ học sinh không thể giải chúng một cách hìnhthức khi chưa biết đầy đủ quá trình vật lý của bài tập, tránh được tình trạng áp dụng

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

công thức một cách máy móc Đồng thời tập cho học sinh làm những “nhà thiết kếsáng tạo trẻ tuổi.”

Phần bài tập thí nghiệm, đề tài không đi sâu nghiên cứu

II.VẤN ĐỀ LỰA CHỌN CÁC BÀI TẬP VẬT LÝ :

Hệ thống các bài tập được chọn lọc cho bất cứ đề tài nào phải thoả mãn một sốyêu cầu sau:

1 Yêu cầu thứ nhất:

Là phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về mối quan hệ giữa nhữngđại lượng và khái niệm đặc trưng cho quá trình hoặc hiện tượng, sao cho từng bướcgiúp học sinh hiểu được kiến thức, nắm được vững chắc và có kỹ năng vận dụngnhững kiến thức đó

2 Yêu cầu thứ hai:

Mỗi bài tập được chọn phải là một mắt xích trong hệ thống các bài tập, đóng gópđược một phần nào đó vào việc hoàn chỉnh các kiến thức của học sinh, giúp họ hiểuđược mối liên hệ giữa các đại lượng, cụ thể hoá các khái niệm và vạch ra những nétmới nào chưa được làm sáng tỏ

3.Yêu cầu thứ ba:

Hệ thống bài tập được lựa chọn giúp cho học sinh nắm được phương pháp giảitừng bài tập cụ thể

Từ những yêu cầu đó nên nội dung của đề tài bắt đầu từ việc giải bài tập bằngnhững bài tập định tính sau đó đến những bài tập định lượng, bài tập đồ thị và nhữngbài tập phức tạp hơn với số lượng tăng dần về mối quan hệ giữa các đại lượng và kháiniệm đặc trưng cho hiện tượng Việc giải những bài tập có tính tổng hợp, những bàitập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ, những bài tập sáng tạo, được coi

là kết thúc việc giải một hệ thống những bài tập được lựa chọn cho đề tài

III PHƯƠNG PHÁP GIẢi CÁC BÀI TẬP VẬT LÝ :

Trong quá trình dạy và học vật lý ở trường phổ thông vấn đề giải và sữa các bàitập thường gây nhiều khó khăn đối với học sinh cũng như giáo viên Nguyên nhânchính dẫn đến tình trạng này là do:

* Học sinh : chưa nắm vững kiến thức và kỹ năng vận dụng những kiến thức,

chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập Vật Lý mà giải bài tập một cách mòmẫm, may rủi, thậm chí không giải được

* Giáo viên: chưa quan tâm đến việc rèn luyện cho học sinh phương pháp giải

Đối với đa số bài tập vật lý, quá trình giải của nó có thể chia thành các bước:

1 Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ mới, quan

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

- Đọc kĩ đề bài tập là điều kiện đầu tiên giúp học sinh tìm ra phương hướng giảiquyết vấn đề

- Đọc đi đọc lại nhiều lần đến mức độ hiểu được đề bài một cách cặn kẽ và cóthể phát biểu lại một cách ngắn gọn, chính xác dưới hình thức này hay hình thứckhác

- Việc dùng các kí hiệu để tóm tắt đề bài hay dùng hình vẽ để diễn đạt đề bài sẽphản ánh mức độ hiểu đề bài như thế nào

2 Phân tích nội dung bài tập làm sáng tỏ bản chất vật lý của những hiện tượng mô tả trong bài tập:

* Bài tập đang giải thuộc bài tập nào: bài tập định tính, bài tập định lượng, bàitập đồ thị, bài tập thí nghiệm,

* Nội dung bài tập liên quan đến những hiện tượng vật lý nào? Mối quan hệ giữacác hiện tượng ra sao, diễn biến như thế nào?

* Đối tượng đang xét ở trạng thái nào, ổn định hay biến đổi? Những điều kiện

ổn định hay biến đổi là gì?

* Có những đặc trưng định tính, định lượng nào đã biết, chưa biết, mối quan hệgiữa các đại lượng đó biểu hiện ở các định luật, qui tắc, định nghĩa nào?

3 Xác định phương pháp và vạch ra kế hoạch giải bài tập:

Có hai phương pháp giải bài tập Vật Lý: phương pháp phân tích và phương pháptổng hợp

Trong quá trình giải một bài tập Vật Lý ít khi sử dụng đơn thuần một phươngpháp mà có thể vận dụng nhiều phương pháp tuỳ theo điều kiện cụ thể của bài tập

4 Kiểm tra lời giải và biện luận:

Trên là một số bước cơ bản của việc giải bài tập Mỗi loại bài tập có một số đặc điểm riêng về cách giải Vì vậy đòi hỏi học sinh phải tự rèn luyện kĩ năng vận dụng một cách linh hoạt, sáng tạo để việc giải bài tập Vật Lý được dễ dàng và chính xác

Mục2: Nội dung bài tập có hướng dẫn giải

I.BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VÀ CÂU HỎI THỰC TẾ :

Bài 1 : ( Quán tính )

Đặt một vật nặng ,ví dụ một cục tẩy lên trên một tấm bìa cứng đã gác trên một cốcthuỷ tinh Cục tẩy chịu tác dụng của những lực nào và vì sao nó nằm yên trên tấmbìa cứng ? Giật mạnh và nhanh tấm bìa theo phương vuông góc với thành cốc sao cho

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

tấm bìa được giật ra , còn cục tẩy thì rơi gọn vào lòng cốc Tại sao cục tẩy khôngvăng đi theo tấm bìa ? Lực nào làm nó thay đổi trạng thái đứng yên ?

Trả lời :

Cục tẩy đứng yên là do các lực tác dụng lên cục tẩy cân bằng với nhau ( trọng lựccủa cục tẩy , phản lực của tấm bìa lên cục tẩy , lực ma sát giữa tấm bìa và cục tẩybằng không )

Khi giật mạnh và nhanh tấm bìa theo phương vuông góc của cốc thì do thay đổitrạng thái đột ngột nên lực do tấm bìa tác dụng lên cục tẩy chỉ còn lực ma sát Nhưng

do giật mạnh nên lực ma sát không đáng kể và cục tẩy có quán tính đứng yên vì vậycục tẩy không văng theo tấm bìa Vì mất phản lực của tấm bìa nên các lực tác dụnglên tấm bìa không còn cân bằng nữa và làm cho vật thay đổI trạng thái đứng yên Lực gây ra chính là trọng lực có phương thẳng đứng hướng xuống nên cục tẩy nằmgọn trong lòng cốc

Bài 2 : ( Lực và sự cân bằng của lực )

Từ trên cao nếu nhảy xuống một nền cát tơi ta sẽ an toàn hơn khi nhảy xuống chỗđất rắn Vì sao vậy ?

Trả lời :

Khi nhảy xuống chỗ nền cát tơi và xuống chỗ đất cứng sự chậm lại của toàn thânngười sẽ khác nhau và do đó lực tương tác giữa người và đất rắn hoặc cát tơi sẽ khácnhau : Khi nhảy xuống cát do bị lún nên sự giảm vận tốc đến không của người sẽthực hiện trên quãng đường dài hơn và thời gian lâu hơn Do vậy lực tương tác sẽnhỏ hơn và an toàn hơn Ngược lại khi nhảy xuống chỗ đất cứng , lực va chạm rấtlớn có thể làm trẹo chân người nhảy xuống

Bài 3 : ( Ba định luật Newton )

3.1 Sau khi đo nhiệt độ cơ thể ngườI bằng ống cặp sốt ( nhiệt kế ) Ta thường thấy

bác sĩ vẩy mạnh chiếc ông cặp sốt làm cho thuỷ ngân trong ống tụt xuống Cách làmtrên dựa trên cơ sở vật lí nào ? Hãy giải thích ?

Trả lời :

Dựa vào quán tính , khi vẩy mạnh nhiệt kế cả ống và thuỷ ngân bên trong cùngchuyển động Khi ống lại đột ngột , theo quán tính , thuỷ ngân bên trong cũng muốnduy trì vận tốc cũ , kết quả là thuỷ ngân sẽ tụt xuống

3.2 Nếu một tàu thuỷ va chạm vào một con thuyền thì nó có thể làm cho con

thuyền đắm mà bản thân nó không bị hư hại gì Điều này dường như mâu thuẩn vớiĐịnh luật III Newton Hãy giải thích điều dường như mâu thuẩn đó ?

Trả lời :

Điều này không có gì mâu thuẩn Đúng là theo Định luật III Newton thì lực tươngtác giữa hai vật luôn là hai lực trực đối ( cùng độ lớn , cùng giá , ngược chiều ) Nhưng không có nghĩa là hậu quả do lực gây ra cũng giống nhau

Bài 4 : ( Lực hấp dẫn )

4.1 Hai vật bất kì luôn hút nhau bằng lực hấp dẫn , tại sao các vật để trong phòng

như bàn , ghế , tủ , giường mặc dù chúng luôn hút nhau nhưng không bao giờ dichuyển lạI gần nhau ?

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Trả lời :

Các vật để trong phòng không chỉ chịu tác dụng của lực hấp dẫn giữa các vật màcòn chịu tác dụng của trọng lực , phản lực của mặt sàn và lực ma sát với mặtsàn ;trong đó trọng lực và phản lực cân bằng nhau nên chỉ có lực hấp dẫn và lực masát Vì lực hút gữa chúng yếu hơn lực ma sát giữa vật và sàn nên các vật không bị hútlại gần nhau

4.2 Lực hấp dẫn giữa hai vật có thay đổi không nếu ta đặt xen vào giữa hai vật

một tấm kính dày ?

Trả lời :

Lực hấp dẫn giữa hai vật không hề thay đổi vì lực hấp dẫn chỉ phụ thuộc vào tíchkhối lượng của hai vật và khoảng cách giữa hai vật mà không phụ thuộc vào sự cómặt của vật thứ ba

6.1 Việc bôi dầu lên các bề mặt làm việc của các chi tiết máy có tác dụng làm

giảm ma sát Nhưng tại sao khi bổ củi , việc giữ cán rìu bằng tay khô lại khó hơnbằng tay ướt TạI sao ?

Trả lời :

Khi gỗ bị dính ướt , những thớ gỗ nhỏ trên bề mặt nở ra và phồng lên , ma sát giữagiữa cán rìu và tay tăng lên Do đó nước đóng vai trò là dầu bôi trơn mà cho phéplàm thay đổI hệ số ma sát giữa tay và cán rìu

6.2 Tại sao đi trên đường đất trời nắng ráo dễ dàng hơn khi đi trên đường đất trời

mưa ? Nếu bạn đi trên xe ô tô bị sa lầy trên quãng đường trơn trợt thì bạn có thể nêu

ý kiến gì giúp đưa xe ra khỏi chỗ lầy không ? Giải thích ?

Trả lời :

Chúng ta đi bộ hay đi xe thì lực ma sát vớI mặt đường đóng vai trò là lực phátđộng , giúp chúng ta chuyển động về phía trước Khi đường khô ráo hệ số ma sát vớimặt đường lớn nên lực ma sát giúp chuyển động dễ dàng Còn khi đường đất trờimưa thì trơn trợt , làm cho hệ số ma sát giảm xuống nên di chuyển khó khăn hơn Khi ô tô bị sa lầy , thực chất là hệ số ma sát với mặt đường bùn lầy rất nhỏ nên ô tôkhó di chuyển ra khỏi chỗ sa lầy Do đó muốn ra khỏi chỗ lầy cần tìm cách tăngcường hệ số ma sát ( thay đổi bề mặt tiếp xúc bởi những vật có hệ số ma sát lớn hơn )

Lực ma sát phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc , bề mặt tiếp xúc càng bằng phẳng , trơn bóng thì lực ma sát càng nhỏ và ngược lại

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

II BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG :

1.Phương pháp chung

Các bài toán Động Lực Học là những bài toán giải được nhờ vận dụng cáccông thức Động Lực Học ( 3 định luật Newtơn và các lực cơ học ) trong đó định luật

II Newton giữ vị trí trung tâm )

Các bài toán Động Lực Học có thể kết hợp với các bài toán Động Học gọi là cácbài toán Cơ Học , gồm có hai loại chính :

-Bài toán thuận : Xác định chuyển động khi biết trước lực

-Bài toán nghịch : Xác định lưc khi biết trước chuyển động

Chiến lược tổng quát về giải toán Động Lực Học :

-Xác định hệ trục tọa độ và chiều dương thích hợp cho từng vật

+)Biết chiều của a : chọn đó là chiều dương ( đơn giản nhất ) +)Chiều của lực, vận tốc, độ dịch chuyển tùy theo chiều dương -Vẽ giản đồ vật tự do ứng với mỗi vật gồm các lực đặt vào vật (coi vật như mộtchất điểm)

Xác định các thành phần lực chiếu xuống các hệ tục tọa độ và xem thành phầnnào gây ra gia tốc

-Nếu có hai hay nhiều vật tham gia chuyển động xác định cho mỗi vật một hệ trụctọa độ với chiều dương thích hợp để vẽ giản đồ tự do cho mỗi vật

-Viết các phương trình diễn đạt định luật II Newton cho mỗi vật :

 Fx = max

 F y = may

Giải các phương trình tìm các đại lượng chưa biết

Có thể sử dụng các phương trình Động Học và định luật III Newton

Đánh giá các trường hợp riêng (nếu có) phân tích kết quả để hiểu rõ ý nghĩa vật lý

2.Phương pháp riêng:

2.1 Dang 1 : Xác định lực tác dụng và các đại lượng Động Học của chuyển động

Loại 1 : ( Bài toán thuận ) Tìm gia tốc của vật khi biết lực

Cần nhớ :

-Chọn hệ qui chiếu thích hợp

-Xác định các lực tác dụng lên vật , rồi tìm hợp lực

+)Nếu các lực cùng phương :

Các lực cùng chiều dương, trước đại lượng ghi dấu (+)

Các lực ngược chiều dương, trước đại lượng ghi dấu (-)

+)Nếu các lực không cùng phương chuyển động Ta phân tích thành haithành phần F  0x và F song song với 0 x, rồi xét các vật cùng phương (như phầntrên), hoặc tìm hợp lực theo quy tắc hình bình hành

-Áp dụng định luật II Newton : a= m F

-Chú ý : nếu bài toán hỏi v , s , t thì áp dụng các phương trình chuyển động biến đổi

đều để tính

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm: “§Þnh d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶ibµi tËp ”

Ví dụ 1 : Một lực F truyền cho vật có khối lượng m1 một gia tốc a1, truyền cho vật khác có khối lượng m2 một gia tốc a2

Nếu đem ghép hai vật đó làm một thì lực đó truyền cho vật ghép một gia tốc bằng bao nhiêu ?



Lưu ý: vì cùng một lực lên F1=F2=F

Ví dụ 2 : Có một vật đang đứng yên, ta lần lượt tác dụng có độ lớn F1 , F2 và F1+

F2 vào một vật trong cùng thời gian t

-Với lực F1 , sau thời gian t nó đạt vận tốc v1= 2m/s

-Với lực F2 , sau thời gian t nó đạt vận tốc v2 = 3m/s

a)Tìm tỉ số độ lớn của hai lực

b)Với lực có độ lớn F1 + F2 thì sau thời gian t , vật đạt vận tốc bao nhiêu ?

Lưu ý : m1 = m2 = m và a=

t

t - 0

0 t

a) Biết độ lớn của F =20N tính quãng đường vật đi được trong 4s

b) Tính lực F để sau khi chuyển động 2s vật đi được quãng đường 5m Lấy g = 10m/s 2

- Phân tích bài toán :

+ Vật chuyển động trên mặt bàn nằm ngang co ma sát Các lực tác dụng lên vật gồm có : trọng lực P

, phản lực đàn hồi của sàn N

,lực ma sát F

ms, và lực F

tác dụng lên vật ( như hình 9.)

+ Chọn hệ tọa độ xOy gắn với vật chuyển động : truc Ox theo phương chuyển động ,Oy theo phương thẳng đứng hướng lên trên (như hình ) Viết phương trình định luật II Niutơn cho chuyển đọng của vật m.chiếu phương trình vừa lập được lên hệ tọa đọ xOy đã chọn.Từ

đó có thể xác định được gia tốc của vật m.