TRƯỜNG THPT PHÚ NHUẬN BỘ MÔN VẬT LÝ KHỐI LỚP 10 TUẦN 13+14 HK1 (từ 29/11/2021 đến 11/12/2021) GV biên soạn Lê Nam Phương Thùy PHIẾU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC I Nhiệm vụ tự học, nguồn tài liệu cần tham[.]
TRƯỜNG THPT PHÚ NHUẬN BỘ MÔN:……VẬT LÝ………………………………… KHỐI LỚP: ……10…………………………………… TUẦN: 13+14 HK1 (từ 29/11/2021 đến 11/12/2021) GV biên soạn: Lê Nam Phương Thùy PHIẾU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC I Nhiệm vụ tự học, nguồn tài liệu cần tham khảo: Nội dung 1: Cân vật chịu tác dụng hai lực ba lực không song song Nội dung 2: Cân vật có trục quay cố định Momen lực.(Các TN thay TN ảo) Nội dung 3: Các dạng cân vật rắn có mặt chân đế (Tự học có hd) Nội dung 4: Quy tắc hợp lực song song chiều.(Mục I.1 Tự đọc; mục II.2: tự học có hd; BT5 tr 106 SGK hs khơng phải làm; Tích hợp 19, 22 thành chủ đề) II Kiến thức cần ghi nhớ: 1) Cân vật rắn tác dụng hai lực → → F1 → → ⇔ F1 F2 → F2 + = =Muốn cho vật chịu tác dụng hai lực trạng thái cân hai lực phải giá, độ lớn ngược chiều Chú ý : Tác dụng lực lên vật rắn không thay đổi điểm đặt lực dời chỗ giá II) Cân vật rắn tác dụng ba lực không song song → F1 → + F2 → + F3 → ⇔ F12 → = → F3 = *Điều kiện cân vật rắn tác dụng ba lực không song song + Hợp lực hai lực cân với lực thứ ba + Ba lực phải có giá đồng phẳng đồng quy *Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy: Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy, trước hết ta phải trượt hai vectơ lực giá chúng đến điểm đồng quy, áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực I Mômen lực trục quay → Xét lực F nằm mặt phẳng vng góc trục quay Oz Mômen → F z lực trục quay: đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực đo tích lực với cánh tay địn O d → F M = Fd Tay đòn d :là khoảng cách từ trục quay tới giá lực (m) Đơn vị mômen lực : (N.m) II Điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định (Quy tắc mơmen) : Muốn cho vật có trục quay cố định trạng thái cân tổng mơmen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải tổng mơmen có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ I Quy tắc hợp lực song song chiều 1) Quy tắc tổng hợp hai lực song song chiều: → F → → F1 F2 + Hợp lực hai lực song lực song song, chiều có độ lớn O1 hai lực + Gía hợp lực chia khoảng cách song thành đoạn tỉ lệ nghịch với → F1 F = F + F2 F1 d2 F2 d1 = (chia trong) O2 O → d2 d1 F2 → song chiều tổng độ lớn hai giá hai lực song độ lớn hai lực F 2) Hợp lực nhiều lực song song chiều → → → F1 F2 Fn Để tìm hợp lực nhiều lực song song chiều , ,…, ta tìm hợp lực → Fn → F cặp lực lực cuối Hợp lực chiều với với lực thành phần có độ lớn F = F1 + F2 +… Fn II Áp dụng 1/ Giảỉ thích trọng tâm vật rắn 2/ Phân tích lực thành hai lực song song I.Các dạng cân Xét vật rắn vị trí cân điểm tựa Đưa vật dời khỏi vị trí cân khoảng nhỏ thả → 1) Nếu vật trở lại vị trí cân cũ vật vị trí cân bền → 2) Nếu vật dời xa vị trí cân cũ vật vị trí cân khơng bền → 3) Nếu vật cân vị trí vật vị trí cân phiếm định CB phiếm định CB không bền CB bền II Cân vật rắn có mặt chân đế 1) Mặt chân đế Mặt chân đế hình đa giác lồi nhỏ chứa tất diện tích tiếp xúc 2) Điều kiện cân vật rắn có mặt chân đế Giá trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế 3)Mức vững vàng cân Muốn tăng mức vững vàng vật có mặt chân đế hạ thấp trọng tâm tăng diện tích mặt chân đế vật III Bài tập: 1) CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHƠNG SONG SONG Một cầu có trọng lượng 100 N treo vào tường nhờ sợi dây Dây làm với tường góc 45o Bỏ qua ma sát chỗ tiếp xúc cầu tường Hãy xác định lực căng dây phản lực tường tác dụng lên cầu Giải: α Chọn Oxy hình vẽ Ta có: Khi cầu nằm cân : r r r r T +P+N =0 + Oy: Ty – P = Từ (3) Từ (2) ⇒ ⇒ T= ⇒ ⇒ N = Tx Ty = P ⇒ ⇒ P =Tcos P 100 = cos α cos 45 N = 141.sin450 ≈ N = Tsin α α O x (1) T Ty Chiếu (1) lên + Ox : N – Tx = y (2) (3) Tx P N =141 N 100 N Vật m = 1,7 kg treo vào trung điểm dây AB, dây dãn dịch chuyển xuống theo α phương thẳng đứng tạo thành góc so với phương ngang Tìm lực căng dây AC BC ứng với trường hợp α = 30o 60o Trường hợp dây dễ bị đứt ? A Giải: α ' TT y y T' T α α α Tx C T 'x α y B O x P CHọn hệ toa độ hình vẽ Ta có: P + Tx + Tx' + T y + T y' = (1) Chiếu (1) lên Oy: -P + Ty + T’y = ⇒ − P + T sin α + T '.sin α = Vì AC = AB nên T = T’ ⇒ 2T sin α = P mg ⇒T = sin α α = 30 ⇒ T1 = + α = 60 ⇒ T2 = + mg 1,7.10 = = 17 sin 30 sin 30 N mg 1,7.10 = = 9,8 sin 60 sin 60 Vì T1 > T2 nên trường hợp α = 30 N dễ đứt Vật rắn 12kg nằm cân hình vẽ, biết dây AB = 40cm; AC = 30 cm, g = 10 m/s2 Tính lực căng dây AB phản lực tác dụng lên BC ( bỏ qua khối lượng BC) Giải T A y B O x P Ny C BC = Ta có: α N Nx AC + AB = 50 cm CHọn hệ toa độ hình vẽ Ta có: T + P + Nx + Ny = (1) Chiếu (1) lên Ox: -T + Nx = Chiếu (1) lên Oy: -P + Ny = ⇒N= Từ (3) (2) ⇒ P = N cos α P mg 12.10 = = 30 cos α AC BC 50 ⇒ T = N Từ (2) ⇒ T = N sin α AB 40 = 200 BC 50 (3) = 200 N =160 N 4.* Quả cầu đồng chất có khối lượng m = 10 kg nằm tựa hai mặt phẳng nghiêng nhẵn hợp góc 60o hình vẽ Giá trọng lực cầu qua giao tuyến hai mặt phẳng nghiêng Tính lực nén cầu lên mặt phẳng nghiêng Lấy : g = 10 m/s2 Giải N y 1yN N 2N 1 α N 1x N 2x y O x P α1 600 α2 Chọn hệ tọa độ Oxy hình vẽ Ta có: P + N 1x + N y + N x + N y = (1) Chiếu (1) lên Oy: N1y + N2y – P = Vì α1 = α nên N1 = N2 = N N1y = N2y ⇒ N cos α = P ⇒N= mg 10.10 = cos α cos 60 BÀI 18 = 100 N CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH - MÔMEN LỰC Bài 1: Thanh AB đồng chất tiết diện có khối lượng 2kg, chiều dài 40cm Thanh quay quanh trục nằm ngang cách đầu A 10cm Để cân nằm ngang phải treo đầu A cân có khối lượng bao nhiêu? Giải Để cân thì: ⇒ P1 OA = P.OG ⇒ P1 = M P1 = M P P.OG mg.( AB − OA − GB) = OA OA 2.10.(40 − 10 − 20) ⇒ P1 = = 20 N 10 ⇒ m1 = Mà P1 = m1.g A G O P1 20 = = 2kg g 10 B P P1 Bài 2: Một AB nặng 30 kg, dài m, trọng tâm G biết BG = m Trục quay O biết AO = m, Người ta phải tác dụng vào đầu B lực F = 100 N xác định khối lượng vật treo vào đầu A để nằm cân Xác định độ lớn lực tác dụng vào O Lấy y g = 10m/s2 Giải N Để cân thì: M P1 = M P + M F A O O B G ⇒ P1 OA = P.OG + F OB ⇒ P1 = F P P.OG + F OB mg.OG + F OB = OA OA Ta có; AG = AB – GB = – = cm OG = AG – OA = – = cm OB = GB +OG = + = cm ⇒ P1 = 30.10.1 + 100.7 = 500 N x P1 ⇒ m1 = Mà P1 = m1.g P1 500 = = 50kg g 10 Mặt khác để cân thì: N +P+P+F =0 (1) Chiếu (1) lên Oy: N – P – P1 – F = ⇒ N = P + P1 + F = 300 + 500 + 100 = 900 N Vậy lực tác dụng lên O N’ = N = 900 N Bài 3: Thanh kim loại có chiều dài l khối lượng m đặt bàn nhô đoạn 1/4 chiều dài Tác dụng lực có độ lớn 40N hướng xuống đầu kim loại bắt đầu nhô lên, lấy g = 10m/s2 Tính khối lượng kim loại Giải Theo quy tắc momen lực: M P = M F ⇒ P.OG = F OB ⇒P= F OB = OG 40 l ⇒m = Mà P = m.g l = 40 N P 40 = = 4kg g 10 Bài Một người nâng gỗ nặng 60 kg dài 1,5 m, Biết lực nâng hướng thẳng đứng lên gỗ hợp với mặt đất nằm ngang góc α, trọng tâm gỗ cách đầu mà người nâng 120 cm Tính lực nâng người phản lực mặt đất lên gỗ Lấy g = 10 m/s2 y Giải: O x Theo quy tắc momen lực: M P = M F ⇒ P AI = F AH P AI ⇒F= AH Mà AI = AG.cos α α AH = AB cos mg AG cos α mg AG mg.( AB − GB) ⇒F= = = AB cos α AB AB ⇒F= 6.10.(150 − 120 ) = 120 N 150 N +P+F =0 Mặt khác ta có: Khi cân (1) ⇒ N = P − F = 600 − 120 = 480 N Chiếu (1) lên Oy:N – P + F = Bài 5* Để đẩy lăn nặng (hình trụ bán kính tiết diện R, trọng lượng P) lên bậc thềm có → R F độ cao h = , người ta tác dụng vào lực có độ lớn khơng đổi theo phương ngang hướng đến trục (hình vẽ) Hãy tính giá trị cực đại P Giải Con lăn vượt qua bậc thềm momen lực momen trọng lực M F ≥ M p Ta có: ⇒ F AH ≥ P AK P F trục quay A lớn A K H hP R − ( R − h ) ⇒ F ( R − h ) ≥→ F R ( ⇒ F ( R − h ) ≥ P R − R − Rh + h ) ⇒ F ( R − h ) ≥ P Rh − h 2 2 ⇒ F R − R ≥ P R OR − R 3 8R ⇒ F R ≥ P F R ⇒P≤ R.2 ⇒P≤F F P Vậy Pmax = N G 6) * Một ABT giữ nằm ngang nhờ sợi dây mảnh BC, quay quanh lề A, đầu B có mang trọng vật P = 15N (hình vẽ), trọng lượng P = 10N Xác định lực căng dây BC, độ lớn hướng phản lực lề A Giải: P2 450 C M P1 + M P2 = M T Khi cân bằng: ⇒ P1 AB + P2 AG = T AH H ⇒ P1 AB + P2 AG = T AB sin 45 ⇒ P1 AB + P2 AB = T AB sin 45 = T sin 45 P 10 P1 + 15 + = = 40 = 28,3N ⇒T = sin 45 2 P12 P1 P2 Gọi hợp lực A ⇒ P1 + P2 N , T , P12 Vì cân tác dụng lực N đồng quy Vậy hướng đến điểm đồng quy K N + T + P12 = Thanh cân nên: (1) nên chúng phải y Chiếu (1) lên Ox:Nx – Tx = x ⇔ N cos α − T cos 45 = Chiếu (1) lên Oy: Ny + Ty –P12 = ⇒N= Từ (2) T cos 45 cos α (2) ⇔ N sin α + T sin 45 − ( P1 + P2 ) = (3) vào (3) TaOcó: T cos 45 sin α + T sin 45 − (15 + 10) = cos α ⇒ T cos 45 tan α + T sin 45 − 25 = 40 tan α + − 25 = 2 2 ⇒ 20 tan α + 20 − 25 = ⇒ tan α = 20 ⇒ α = 14 ⇒ 40 40 α Tx T cos 45 N= = = 20,6 N cos α cos14 Thế vào Vậy N = 20,6 N hợp với AB góc 140 Ty Ny Nx α