Đang tải... (xem toàn văn)
1 SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT NGUYỄN THÁI HỌC *** BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN “PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM – VẬT LÝ 10” TÁC GIẢ VŨ THỊ THA[.]
SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT NGUYỄN THÁI HỌC *** BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN “PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM – VẬT LÝ 10” TÁC GIẢ: VŨ THỊ THANH HƯƠNG TỔ: LÝ – HÓA – SINH – CN MÃ SÁNG KIẾN: 05.54 Vĩnh Yên, tháng năm 2020 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN A PHẦN MỞ ĐẦU I Lời giới thiệu Hiện nay, với môn Vật lý, hình thức thi trắc nghiệm khách quan áp dụng kì thi THPT Quốc gia cho lớp 12, cịn với lớp 10 lớp 11 tùy theo trường, có trường sử dụng hình thức kiểm tra tự luận, có trường sử dụng hình thức kiểm tra trắc nghiệm khách quan, có trường sử dụng hai hình thức tùy theo chương, phần Tuy nhiên dù kiểm tra với hình thức cần phải nắm vững kiến thức cách có hệ thống làm tốt kiểm tra, thi Bộ môn Vật lý phân phối theo chương trình đồng tâm Lớp 10 11 học để chuẩn bị cho lớp 12, nên nhiệm vụ Vật lý lớp 10 tạo cho học sinh kỹ học tập Vật lý theo đặc trưng mơn Vật lý lớp 10 có vai trị quan trọng nhất, có tồn cách tiếp cận môn Vật lý, cách vận dụng kiến thức phát triển tư Vật lý cho học sinh Trong nội dung môn Vật lý lớp 10, phần Động lực học chất điểm có tác dụng tốt, giúp học sinh phát triển tư Vật lý Trong phần thể rõ thao tác tư Vật lý từ trực quan sinh động đến tư trừu tượng, từ tư trừu tượng đến thực tiễn khách quan, như: - Phân tích tượng huy động kiến thức có liên quan để đưa kết nội dung đề cập - Sử dụng kiến thức tốn học có liên quan để thực tính tốn đơn giản suy luận tiếp nội dung mà yêu cầu - Sử dụng kiến thức thực tế để suy luận, để biện luận kết toán (Xác nhận hay nêu điều kiện để tốn có kết quả) Việc học tập phần tập trung vào việc vận dụng kiến thức để giải tập động lực học chất điểm Vấn đề đặt là: Làm để học sinh có kỹ giải tập động lực học chất điểm cách lơgíc, chặt chẽ, đặc biệt làm để qua việc rèn luyện kỹ giải tập động lực học chất điểm nội dung cụ thể phát triển tư Vật lý, cung cấp cho học sinh cách tư cách học đặc trưng môn Vật lý cấp trung học phổ thông Để giúp em học sinh ơn tập cách có hệ thống kiến thức chương II - Vật lý lớp 10 – Ban bản, giảm tải, tơi xin tóm tắt phần lí thuyết, tuyển chọn số tập tự luận theo dạng tuyển chọn số câu trắc nghiệm khách quan theo phần sách giáo khoa, sách tập số sách tham khảo Hy vọng tập tài liệu giúp ích chút cho q đồng nghiệp q trình giảng dạy (có thể dùng làm tài liệu để dạy tự chọn, dạy phụ đạo, bồi dưỡng HSG) em học sinh trình học tập, Các tập tự luận dạng tập có phương pháp giải hướng dẫn giải minh họa theo bước, câu trắc nghiệm khách quan có đáp án, khơng có lời giải chi tiết Xuất phát từ lí trên, tơi chọn đề tài: “Phân loại phương pháp giải tập chương Động lực học chất điểm – Vật lý 10” II Tên sáng kiến: “Phân loại phương pháp giải tập chương Động lực học chất điểm – Vật lý 10” III Tác giả sáng kiến: - Họ tên: Vũ Thị Thanh Hương - Địa tác giả sáng kiến: Giáo viên trường THPT Nguyễn Thái Học - Số điện thoại: 0915.466.128 Email: vhuongsp81@gmail.com IV Chủ đầu tư: không V Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: 1) Đối tượng sử dụng đề tài: + Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 10 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải tập, đặc biệt cách giải tập điển hình sử dụng phương pháp Động lực học + Học sinh học lớp 10 luyện tập để kiểm tra, thi môn Vật lý 2) Phạm vi áp dụng: Phần Động lực học chất điểm chương trình Vật lý 10 – Ban Cơ 3) Phương pháp nghiên cứu: Tập hợp tập điển hình sách giáo khoa, sách tập, kì thi khảo sát chất lượng, thi chuyên đề, thi học sinh giỏi (từ thay sách) phân chúng thành tập minh họa dạng tập Hệ thống công thức, kiến thức liên quan phương pháp giải cho dạng Có tập ví dụ giải minh họa để em học sinh nắm bắt, rèn luyện kỹ giải tập Các câu trắc nghiệm luyện tập câu hỏi nằm đề thi khảo sát năm qua VI Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: Ngày 29 tháng 10 năm 2019 VII Mô tả chất sáng kiến: B - NỘI DUNG CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM – VẬT LÝ LỚP 10 PHẦN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT I/ Các khái niệm bản: 1/ Chất điểm: vật thể mà kích thước bỏ qua nghiên cứu Các trường hợp mà vật coi chất điểm: - Kích thước vật nhỏ so với chiều dài quỹ đạo vật xác định vị trí vật quỹ đạo - Vật rắn chuyển động tịnh tiến: Mọi điểm vật có quỹ đạo giống nên cần xác định chuyển động điểm vật 2/ Hệ quy chiếu: Là công cụ giúp nghiên cứu chuyển động vật - Hệ quy chiếu gồm: Hệ tọa độ (thường dùng hệ tọa độ Đề vuông góc) gắn với vật làm mốc mốc thời gian, đồng hồ - Có hai trường hợp sử dụng hệ quy chiếu: + Hệ quy chiếu quán tính: Trong Vật lý lớp 10 hệ quy chiếu đứng yên chuyển động thẳng so với mặt đất + Hệ quy chiếu phi quán tính: Trong Vật lý lớp 10 hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động có gia tốc khơng đổi mặt đất 3/ Lực: - Lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng vật vào vật khác, kết làm thay đổi chuyển động vật làm cho vật bị biến dạng - Lực có ba đặc trưng: + Điểm đặt: Là vị trí tác dụng tương tác + Hướng lực: Là hướng tác dụng tương tác gồm phương chiều + Độ lớn lực: Là mức độ mạnh yếu tương tác - Biểu diễn lực: Bằng vectơ + Gốc vectơ biểu diễn điểm đặt lực + Hướng vectơ biểu diễn hướng lực, đường thẳng mang vectơ lực giá lực + Chiểu dài vectơ biểu diễn độ lớn lực theo tỷ lệ xích quy ước 4/ Tổng hợp phân tích lực: a/ Tổng hợp lực thay nhiều lực tác dụng đồng thời vào vật lực có tác dụng giống hệt tác dụng toàn lực Lực thay gọi hợp lực, lực thay gọi lực thành phần F F1 F2 - Quy tắc: Cộng vectơ Trong Vật lý thường dùng quy tắc hình bình hành: Hợp lực hai lực đồng quy biểu diễn đường chéo (kẻ từ điểm đồng quy) hình bình hành mà hai cạnh vectơ biểu diễn hai lực thành phần b/ Phân tích lực thay lực hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời gây hiệu giống hệt lực - Quy tắc: Quy tắc hình bình hành Để phân tích lực thành hai lực cần phải biết phương tác dụng hai lực Nếu phương tác dụng hai lực thành phần vng góc với lực thành phần hình chiếu hợp lực phương 5/ Các lực học: a/ Lực hấp dẫn: Là lực hút hai vật - Đặc điểm lực hấp dẫn hai chất điểm + Điểm đặt: Ở chất điểm xét + Hướng: Phương: trùng đường thẳng nối hai chất điểm Chiều: biểu diễn lực hút + Độ lớn: Fhd G m1m 2 Với G = 6,67 Nm2/kg2 r - Trọng lực: lực hút trái đất tác dụng lên vật Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở trọng tâm vật + Hướng: Phương thẳng đứng Chiều từ xuống + Độ lớn: P = mg g: gia tốc rơi tự (gia tốc trọng trường) b/ Lực đàn hồi: Là lực xuất vật vật đàn hồi bị biến dạng - Lực đàn hồi lò xo đồng bị kéo bị nén: Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng lực đàn hồi + Hướng: Ngược với hướng biến dạng (hướng biến dạng hướng chuyển động tương đối đầu so với đầu kia) + Độ lớn: Fđh = k l l = l – l0: độ biến dạng lò xo - Lực căng dây: Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng lực căng dây + Hướng: Phương trùng với dây Chiều hướng phần dây - Lực đàn hồi mặt bị ép Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng lực đàn hồi + Hướng: Phương vng góc với bề mặt vật Chiều ngược với chiều áp lực gây lực đàn hồi c/ Lực ma sát: Là lực xuất vật chuyển động có xu hướng chuyển động mặt vật khác Có ba trường hợp: - Lực ma sát trượt: xuất mặt tiếp xúc vật trượt mặt vật khác Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng lực ma sát + Hướng: Phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc Chiều: ngược chiều chuyển động tương đối vật so với vật + Độ lớn: Fms = t.N t: hệ số ma sát trượt - Lực ma sát lăn: xuất vật lăn mặt vật khác Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng lực ma sát + Hướng: Phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc Chiều: ngược chiều chuyển động tương đối vật so với vật + Độ lớn: Fms = l.N l: hệ số ma sát lăn Chú ý: Hệ số ma sát lăn l nhỏ hệ số ma sát trượt t hàng chục lần - Lực ma sát nghỉ: xuất vật có xu hướng chuyển động mặt vật khác Lực ma sát nghỉ xuất để cân với ngoại lực khác tác dụng vào vật Đặc điểm: + Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng lực ma sát + Hướng: Phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc Chiều: ngược chiều với xu hướng chuyển động tương đối vật so với vật + Độ lớn: Cân với ngoại lực khác tác dụng lên vật Bằng độ lớn hợp lực ngoại lực khác tác dụng lên vật Độ lớn lực có giá trị cực đại Fmscđ = n.N n : Hệ số ma sát nghỉ Nên viết : Fms n.N Giá trị hệ số ma sát nghỉ n lớn hệ số ma sát trượt t cặp mặt tiếp xúc d/ Lực quán tính: xuất dùng hệ quy chiếu phi quán tính Đặc điểm + Điểm đặt: Ở vật ta xét + Hướng: Ngược hướng với gia tốc hệ quy chiếu + Độ lớn: Fqt = ma với a độ lớn gia tốc hệ quy chiếu quán tính so với mặt đất II/ Các định luật Niu Tơn 1/ Định luật I Niu - Tơn: Nếu vật không chịu tác dụng lực chịu tác dụng lực cân vật đứng yên chuyển động thẳng 2/ Định luật II Niu - Tơn: Gia tốc vật hướng với lực tác dụng gây nó, có độ lớn tỷ lệ thuận với độ lớn lực tỷ lệ nghịch với khối lượng vật a F hayF ma m 3/ Định luật III Niu – Tơn: Nếu vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A lực, hai lực trực đối Nghĩa giá, độ lớn ngược chiều PHẦN II PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI I/ Phương pháp giải tập Vật lý: bước Bước 1: Tóm tắt đầu bài, đổi đơn vị, vẽ hình (nếu có) Bước 2: Phân tích đề tìm cách giải Bước 3: Thực giải Bước 4: Biện luận đáp số II/ Phương pháp giải tập phần Động lực học chất điểm Đối với tập phần động lực học có phương pháp chung: Bước 1: Chọn hệ quy chiếu Bước 2: Biểu diễn lực tác dụng lên vật Bước 3: Viết biểu thức định luật II Niu-Tơn Bước 4: Chuyển biểu thức vectơ thành biểu thức đại số tính đại lượng yêu cầu Việc chọn hệ quy chiếu thực cho toán giải thuận lợi Đồng thời định đến lực tác dụng vào vật quỹ đạo vật, chọn hệ quy chiếu quán tính phi quán tính III/Các tập động lực học chất điểm Dạng 1: Bài tốn vật Có ba trường hợp: + Một vật chuyển động thẳng + Một vật chuyển động parabol (chuyển động vật bị ném) + Một vật chuyển động trịn Dạng 2: Bài tốn hệ vật Để hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp động lực học vào giải toán động lực học chất điểm cần nêu thao tác hợp lý cho trường hợp cụ thể Sau cách sử dụng cá nhân tơi q trình rèn luyện cho học sinh kỹ giải toán động lực học chất điểm PHẦN III BÀI TẬP VÍ DỤ Dạng 1: Bài tốn vật Phương pháp giải: Bước 1: Chọn hệ quy chiếu Bước 2: Biểu diễn lực tác dụng lên vật Bước 3: Viết biểu thức định luật II Niu-Tơn Bước 4: Chuyển biểu thức vectơ thành biểu thức đại số tính đại lượng yêu cầu Việc giải tập Vật lý tư tượng nên phải xuất phát từ phân tích tượng đề cập tới Phương pháp giải nêu hiểu thứ tự thao tác cần thực để giải toán cụ thể 1/ Vận dụng phương pháp giải vào vật chuyển động thẳng: Ví dụ 1: Một vật có khối lượng m = 4kg đứng yên mặt phẳng ngang kéo chuyển động lực F có độ lớn khơng đổi 6N Hệ số ma sát trượt vật mặt phẳng ngang = 0,1, lấy g = 10 m/s2 Hãy tính quãng đường mà vật 5s hai trường hợp: a/ Lực F có phương ngang b/ Lực F hợp với phương ngang lên phía góc với sin = 0,6 Giải Hệ quy chiếu: Tọa độ Oxy: Ox: phương ngang, chiều chiều chuyển động vật Oy: phương thẳng đứng, chiều từ lên Mốc thời gian t = lúc vật bắt đầu chuyển động Các lực tác dụng vào vật: + Trọng lực: P + Phản áp lực từ mặt phẳng ngang: N + Lực tác dụng: F + Lực ma sát trượt: Fms a/ Lực F có phương ngang: ta có hình vẽ y N Fms F x P Áp dụng định luật II Niu-Tơn: Fhl ma => P + N + F + Fms =m a Chiếu lên Oy: N – P = N = P = mg Fms = N = mg Chiếu lên Ox: F – Fms = ma F - mg = ma a = – 0,1.4.10 a = 0,5 (m/s2) Vật chuyển động thẳng nhanh dần Áp dụng công thức: s = v0.t + 0,5.a.t2 s = 0,5.0,5.25 = 6,25(m) b/ Lực F hợp với phương ngang lên phía góc với sin = 0,6 Ta có hình vẽ: Áp dụng định luật II Niu-Tơn: Fhl ma => P + N + F + Fms =m a cos sin 0,8 Chiếu lên Oy: N – P + F sin = N = P - F sin Fms = N = (mg - F sin) Chiếu lên Ox: F cos – Fms = ma F cos - (mg - F sin) = ma y N F ms a = 6.0,8 – 0,1.(4.10 - 6.0,6) a = 0,29 (m/s2) Vật chuyển động thẳng nhanh dần Áp dụng công thức: s = v0.t + 0,5.a.t2 s = 0,5.0,29.25 = 3,625(m) F x P 2/ Chuyển động vật bị ném Bước 1: Chọn hệ quy chiếu (tọa độ Oxy) Bước 2: Xác định gia tốc vật Bước 3: Khảo sát chuyển động thành phần vật theo trục tọa độ Bước 4: Phối hợp chuyển động thành phần tìm chuyển động vật Ví dụ 2: Một vật coi chất điểm ném ngang với vận tốc ban đầu v0 từ điểm có độ cao h0 Bỏ qua sức cản khơng khí, gia tốc trọng trường g Hãy xác định: a/ Quỹ đạo vật b/ Tầm bay xa vật c/ Vận tốc vật độ cao h (với 0 h h0) chạm đất Giải v0 x O a P Sau bị ném vật chịu tác dụng trọng lực P Gia tốc vật: a y P g m Hệ quy chiếu: Tọa độ Oxy: Ox: phương ngang, chiều với vận tốc ban đầu v0 Oy: phương thẳng đứng, chiều từ xuống Gốc tọa độ O: vị trí ném vật Mốc thời gian: t = 0: lúc ném vật Theo phương Ox: gia tốc vật ax = vật chuyển động Tọa độ ban đầu: x0 = Vận tốc vật: vx = v0 Phương trình chuyển động: x = x0 + vx.t x = x0 + v0.t x = v0.t (1) Theo phương Oy: Gia tốc vật ay = a vật chuyển động biến đổi Tọa độ ban đầu: y0 = 0; vận tốc ban đầu v0y = Phương trình chuyển động: y y v y t a y t 2 y a.t (2) Vận tốc vật: vy = v0y + ay.t vy = a.t (3) a/ Quỹ đạo vật: x Từ (1): t v0 Thay vào (2): y a.x (4) 2.v a, v0 không đổi nên quỹ đạo vật phần parabol b/ Tầm bay xa vật Khi vật chạm đất ta có: y = h0 2h Thời gian bay vật: t a 2h Tầm bay xa: L v x t v a (hoặc vật chạm đất ta có y = h0 2h từ (4): tầm bay xa L x v ) a c/ Vận tốc vật độ cao h (với 0 h h0) chạm đất 2h Khi vật độ cao h ta có y = h h a.t t a Từ (3): vận tốc vật theo phương Oy: v y a.t 2ah Vận tốc vật: v vx vy vx vy v vx vy2 v 2ah Khi chạm đất: y = h = h0: v v 2ah Ví dụ 3: Một vật coi chất điểm ném với vận tốc ban đầu v0 = 25m/s theo phương hợp với phương ngang lên phía góc từ điểm có độ cao h0 = 60m Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy g = 10m/s2, sin = 0,8 a/ Quỹ đạo vật b/ Tầm bay xa, tầm bay cao vật c/ Vận tốc vật độ cao h = 35m chạm đất Giải Sau bị ném vật chịu tác dụng trọng lực P Gia tốc vật: a P g m Hệ quy chiếu: Tọa độ Oxy: Ox: phương ngang, chiều từ trái sang phải hình vẽ Oy: phương thẳng đứng, chiều từ lên Gốc tọa độ O: vị trí ném vật Mốc thời gian: t = 0: lúc ném vật Theo phương Ox: gia tốc vật ax = vật chuyển động Tọa độ ban đầu: x0 = Vận tốc vật: vx = v0cos = 25.0,6 = 15(m/s) Phương trình chuyển động: x = x0 + vx.t x = x0 + (v0cos).t x = (v0cos).t = 15.t (1) 10 a/ Với m2 = 2kg, Bỏ qua ma sát m1 mặt phẳng nghiêng Ban đầu m1 đứng yên chân mặt phẳng nghiêng Hãy tìm thời gian để m1 hết mặt phẳng nghiêng b/ Với hệ số ma sát nghỉ vật m1 mặt phẳng nghiêng Hãy tìm giá trị m2 để m1 đứng yên Giải Chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất: N1 y1 x1 T1 T2 m1 O2 m2 O1 P1 P2 x2 Đối với m1: Tọa độ O1x1y1 có O1x1 phương song song mặt phẳng nghiêng, chiều từ chân lên đỉnh mặt phẳng nghiêng O1y1 phương thẳng đứng vng góc với mặt phẳng nghiêng, chiều từ mặt phẳng nghiêng lên phín Đối với m2: Tọa độ mặt O2x2 phương thẳng đứng, chiều từ xuống a/ Với m2 = 2kg, Bỏ qua ma sát m1 mặt phẳng nghiêng Ban đầu m1 đứng yên chân mặt phẳng nghiêng Các lực tác dụng vào m1: Trọng lực: P Phản áp lực: Lực căng dây: T1 N Áp dụng định luật II Niu-Tơn: P + N + T1 =m a1 Chiếu lên O1y1: N1 – P1cos = m1a1 N1 = P1cos Chiếu lên O1x1 : T1 – P1sin = m1a1 (1) Các lực tác dụng vào m2: Trọng lực: P2 Lực căng dây: T2 Áp dụng định luật II Niu-Tơn: P2 + T2 = m2 a2 Chiếu lên O1x1 : P2 – T2 = m2a2 (2) Bỏ qua khối lượng ròng rọc, dây, ma sát ròng rọc: T1 = T2 Dây không dãn: a1 = a2 g.(m m1 sin ) Từ (1) (2) a m / s2 m1 m Ban đầu m1 đứng yên có gia tốc khác m1 chuyển động thẳng nhanh dần 15 Áp dụng công thức: S v t a.t 2 Khi lên đến đỉnh S = l = 8m 2S v0 t t 4(s) a b/ Với hệ số ma sát nghỉ vật m1 mặt phẳng nghiêng N1 y1 x1 T1 T2 m1 O2 m2 Fms O1 P1 P2 x2 Các lực tác dụng vào m1: Trọng lực: P1 Lực căng dây: T1 Phản áp lực: N1 Lực ma sát nghỉ Fms Vật m1 đứng yên: P1 + N1 + T1 + Fms = Chiếu lên O1x1 : T1 – P1sin - Fms = Chiếu lên O1y1 : N1 – P1cos = (3) (4) Các lực tác dụng vào m2: Trọng lực: P2 Lực căng dây: T2 Dây không dãn nên m2 đứng yên: P2 + T2 = Chiếu lên O1x1 : P2 – T2 = (5) Bỏ qua khối lượng ròng rọc, dây, ma sát ròng rọc: T1 = T2 Từ (3); (4) (5): N1 = P1cos Fms = m2g – m1g.sin Fms : Lực ma sát nghỉ nên: Fms .N m2g - m1g.sin m1g.cos N m1.sin - .m1.cos m2 m1.sin + .m1.cos 0,75kg m2 2,25kg 16 PHẦN IV BÀI TẬP LUYỆN TẬP *Tự luận: Một vật có khối lượng 0,5 kg chuyển động nhanh dần với vận tốc ban đầu m/s Sau thời gian giây quãng đường 24 m Biết vật chịu tác dụng lực kéo FK lực cản FC = 0,5 N a) Tính độ lớn lực kéo b) Nếu sau thời gian giây đó, lực kéo ngưng tác dụng sau vật dừng lại? Một ơtơ có khối lượng chuyển động với vận tốc 18 km/h tăng tốc độ, sau quãng đường 50 m, ôtô đạt vận tốc 54 km/h Biết hệ số ma sát bánh xe mặt đường = 0,05 Tính lực kéo động ôtô thời gian tăng tốc, thời gian từ lúc tăng tốc đến lúc đạt vận tốc 72 km/h qng đường ơtơ thời gian Một vật có khối lượng m = 1500 g đặt bàn dài nằm ngang Biết hệ số ma sát vật mặt bàn = 0,2 Lấy g = 10 m/s2 Tác dụng lên vật lực F = 4,5 N song song với mặt bàn a) Tính gia tốc, vận tốc chuyển động vật sau giây kể từ tác dụng lực b) Lực F tác dụng lên vật trong giây Tính quãng đường tổng cộng mà vật dừng lại Một vật có khối lượng kg đặt mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát vật mặt bàn = 0,5 Tác dụng lên vật lực F song song với mặt bàn Cho g = 10m/s2 Tính gia tốc vật trường hợp sau: a) F = 7N b) F = 14N Một mặt phẳng AB nghiêng góc 300 so với mặt phẳng ngang BC Biết AB = m, BC = 10,35 m, hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng 1 = 0,1 Lấy g = 10 m/s2 Một vật khối lượng m = kg trượt khơng có vận tốc ban đầu từ đỉnh A tới C dừng lại Tính vận tốc vật B hệ số ma sát 2 mặt phẳng ngang Một vật chuyển động đường ngang với vận tốc 20 m/s trượt lên dốc dài 100 m, cao 10 m Biết hệ số ma sát vật mặt dốc = 0,05 Lấy g = 10 m/s2 a) Tìm gia tốc vật lên dốc Vật có lên đỉnh dốc khơng, có, tìm vận tốc vật đỉnh dốc thời gian lên dốc b) Nếu trước trượt lên dốc, vận tốc vật 15 m/s chiều dài đoạn lên dốc bao nhiêu? Tính vận tốc vật trở lại chân dốc Một ơtơ có khối lượng chuyển động với tốc độ 72 km/h qua cầu Lấy g = 10 m/s2 Tính áp lực ôtô nén lên cầu qua điểm cầu trường hợp: a) Cầu phẳng nằm ngang b) Cầu lồi có bán kính cong r = 100 m c) Cầu lỏm có bán kính cong r = 200 m Một người buộc đá vào đầu sợi dây quay mặt phẳng thẳng đứng Hịn đá có khối lượng 400 g chuyển động đường trịn bán kính 50 cm với tốc độ góc khơng đổi rad/s Lấy g = 10 m/s2 Tính lực căng sợi dây điểm cao điểm thấp quỹ đạo 17 Một người đứng vách đá nhô biển ném đá theo phương ngang xuống biển với tốc độ 18 m/s Vách đá cao 50 m so với mặt nước Lấy g = 9,8 m/s2 a) Sau hịn đá chạm mặt nước? b) Tính tốc độ đá lúc chạm mặt nước 10 Từ đỉnh tháp cao 40 m so với mặt đất người ta ném cầu theo phương ngang với tốc độ v0 = 10 m/s Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy g = 10 m/s2 a) Viết phương trình toạ độ cầu xác định toạ độ cầu sau ném s b) Viết phương trình quỹ đạo cầu cho biết dạng quỹ đạo cầu c) Quả cầu chạm đất vị trí nào? Tốc độ cầu chạm đất bao nhiêu? 11 Một máy bay, bay ngang với tốc độ v0 độ cao h so với mặt đất thả vật a) Với h = 2,5 km; v0 = 120 m/s Lập phương trình quỹ đạo vật, xác định thời gian từ lúc thả đến lúc chạm đất, tìm quãng đường L (tầm bay xa) theo phương ngang kể từ lúc thả đến lúc chạm đất b) Khi h = 1000 m Tính v0 để L = 1500 m Bỏ qua lực cản khơng khí 12 Sườn đồi coi mặt phẳng nghiêng 300 so với mặt phẳng ngang Từ điểm O đỉnh đồi người ta ném vật nặng với tốc độ ban đầu v0 theo phương ngang a) Viết phương trình chuyển động vật nặng phương trình quỹ đạo vật nặng b) Cho v0 = 10 m/s Tính khoảng cách từ chổ ném đến điểm rơi A sườn đồi c) Điểm B chân đồi cách O khoảng OB = 15 m Tốc độ v0 phải có giá trị để vật rơi chân đồi Lấy g = 10 m/s2 * Hướng dẫn giải Phương trình động lực học: m a = FK + FC Chiếu lên phương chuyển động, chiều dương chiều chuyển động, ta có: ma = FK – FC a) Gia tốc lúc đầu: a = 2s 2v t = m/s2 t Độ lớn lực kéo: FK = ma + FC = 1,5 N b) Gia tốc lúc lực kéo tác dụng: a’ = - FC = - 0,5 m/s2 m Vận tốc sau giây: v1 = v0 + at1 = m/s Thời gian vật dừng lại (v2 = 0): t2 = v2 v1 = 12 s a' Phương trình động lực học: m a = FK + Fms + P + N Chiếu lên phương chuyển động, chiều dương chiều chuyển động, ta có: ma = FK – Fms Chiếu lên phương vuông góc với phương chuyển động, chiều dương hướng lên, ta có: = N - P N = P = mg Fms = N = mg v12 v02 Gia tốc ô tô: a = = m/s2 2s 18 Lực kéo động ô tô: FK = ma + mg = 10000 N Thời gian từ lúc tăng tốc đến lúc đạt vận tốc 72 km/h đường thời gian đó: t2 = v2 v2 v2 v0 = 7,5 s; s2 = = 93,75 m a 2a Phương trình động lực học: m a = F + Fms + P + N Chiếu lên phương chuyển động, chiều dương chiều chuyển động, ta có: ma = F – Fms Chiếu lên phương vng góc với phương chuyển động, chiều dương hướng lên, ta có: = N - P N = P = mg Fms = N = mg F mg = m/s2; vận tốc: v1 = v0 + at1 = m/s m mg b) Khi lực F tác dụng: a’ = = - m/s2; m a) Gia tốc: a = Quãng đường tổng cộng: v22 v12 s = s1 + s2 = v0t1 + at + = m 2a ' Phương trình động lực học: m a = F + Fms + P + N Chiếu lên phương song song với mặt bàn, chiều dương chiều với chiều lực F , ta có: ma = F – Fms Chiếu lên phương vng góc với mặt bàn, chiều dương hướng lên, ta có: = N - P N = P = mg Fms = N = mg = 10 N a) Khi F = N < Fms = 10 N vật chưa chuyển động (a = 0) b) Khi F = 14 N a = F Fms = m/s2 m Phương trình động lực học: m a = P + Fms + P + N Chiếu lên phương song song với mặt phẳng nghiêng (phương chuyển động), chiều dương hướng xuống (cùng chiều với chiều chuyển động), ta có: ma1 = Psin – Fms Chiếu lên phương vng góc với mặt phẳng nghiêng (vng góc với phương chuyển động), chiều dương hướng lên, ta có: = N - Pcos N = Pcos = mgcos Fms = N = mgcos Gia tốc mặt phẳng nghiêng: mg sin mg cos = g(sin - cos) m/s2 m Vận tốc vật B: vB = 2a1 AB = 2 m/s a= 19 Gia tốc vật mặt phẳng ngang: a2 = vB2 - 0,4 m/s2 BC Trên mặt phẳng ngang ta có: a2 = mg a = - 2g 2 = = 0,04 m g Phương trình động lực học: m a = P + Fms + P + N Chiếu lên phương song song với mặt phẳng nghiêng (phương chuyển động), chọn chiều dương hướng lên (cùng chiều với chiều chuyển động), ta có: ma = – Psin – Fms Chiếu lên phương vng góc với mặt phẳng nghiêng (vng góc với phương chuyển động), chiều dương hướng lên, ta có: = N - Pcos N = Pcos = mgcos Fms = N = mgcos a) Gia tốc vật lên dốc: mg sin mg cos = - g(sin + cos) m s h2 h = - g( + ) - 1,5 m/s2 s s a= Quãng đường lúc dừng lại (v = 0): s’ = v v02 = 133 m 2a Vì s’ > s nên vật lên đến đỉnh dốc Vận tốc vật lên tới đỉnh dốc: v = v02 2as = 10 m/s v v02 = 75 m 2a s h2 h Gia tốc vật xuống dốc: a’ = g( - ) = 0,5 m/s2 s s Vận tốc vật xuống lại chân dốc: v’ = 2a' s' = 8,7 m/s b) Nếu vận tốc ban đầu 15 m/s thì: s’ = Hợp lực áp lực N ô tô lên mặt cầu trọng lực tác dụng lên ô tô lực gây gia tốc hướng tâm cho ô tô nên: Fht = P + N v2 a) Trường hợp cầu phẳng nằm ngang (r = ): Fht = m = r Với chiều dương hướng xuống, ta có: = P – N N = P = mg = 40000 N b) Trường hợp cầu cong lên ( Fht hướng xuống), với chiều dương hướng xuống, ta có: Fht = m v2 v2 v2 = P – N N = P - m = mg - m = 24000 N r r r c) Trường hợp cầu cong xuống ( Fht hướng lên), với chiều dương hướng xuống, ta có: - Fht = - m v2 v2 v2 = P – N N = P + m = mg + m = 56000 N r r r 20