Ôn tập vật lý 10 bài 21 2 ôn tập cuối chương 3

TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM VẬT LÝ 10 - KNTT ĐỊNH CHƯƠNG III ĐỘNG LỰC HỌC ÔN TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC I TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Tổng hợp phân tích lực Cân lực a Tổng hợp lực       F F1  F2  F3  Để tổng hợp  hai  lực đồng quy ta dùng quy tắc cộng vecto:  F1 F2 chiều thì: F F1  F2 (  0;cos  1 )   F  F1  F2  180o ; cos   F F  ngược chiều thì: ( )   F  F12  F22  90o ; cos  0 F F  vng góc thì: ( )   2 F  F  F  2F F cos  F F 2  (  góc hợp )  F1 F2  F 2.F1.cos   (F ; F )    b Các lực cân không cân - Khi hợp lực lực ta nói lực tác dụng lên vật lực cân - Khi hợp lực lực khác ta nói lực tác dụng lên vật lực khơng cân Khi đó, vận tốc vật thay đổi (độ lớn, hướng) c Phân tích lực - Phân tích lực thay lực lực thành phần có tác dụng giống hệt lực - Ta thường phân tích lực thành hai lực thành phần vng góc với hai lực thành phần vng góc với có tác dụng độc lập với  Fx F cos   Fy Fsin  Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH VẬT LÝ 10 - KNTT Ba định luật Newton a Định luật Newton - Nếu vật không chịu tác dụng lực chịu tác dụng lực có hợp lực khơng, vật đứng yên tiếp tục đứng yên, chuyển động tiếp tục chuyển động thẳng b Định luật Newton - Gia tốc vật hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn lực tỉ lệ nghịch với khối lượng vật   F   a  hay F m.a m     F - Trường hợp vật chịu tác dụng đồng thời nhiều lực , F2 Fn F hợp lực lực - Khối lượng đại lượng đặc trưng cho mức quán tính vật  x,v,S,t  * Bài toán thuận: Cho biết lực tác dụng vào vật, xác định chuyển động vật v v0  at F Tìm a  h  XÁ CĐỊNH  m S v0 t  at 2 2 v  v 2aS x x  v0 t  at 2 Sơ đồ: * Bài toán nghịch: Cho biết chuyển động vật v v0  at Từ  x,v,S,t  Xác định lực tác dụng vào vật ? S v t  at  TÌM   a  XÁ CĐỊNH  Fh ma v2  v20 2aS Sơ đồ: c Định luật Newton - Khi vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A lực Hai lực hai lực trực đối   F  F AB BA Biểu  thức: FAB : Lực vật A tác dụng lên vật B  FBA : Lực vật B tác dụng lên vật A Trọng lực - Trọng lực lực hấp dẫn Trái Đất  tác dụng lên vật gây cho vật gia tốc rơi tự Trọng lực kí hiệu P + Phương thẳng đứng + Chiều hướng tâm Trái Đất + Điểm đặt trọng lực gọi trọng tâm vật - Khi vật đứng yên Trái Đất, trọng lượng P m.g Lực căng - Lực căng sợi dây tác dụng vào vật, có phương trùng với phương sợi dây, có chiều ngược với chiều lực vật kéo dãn dây Lực ma sát - Lực ma sát nghỉ lực ma sát trượt lực tiếp xúc - Lực ma sát nghỉ có giá trị cực đại Fo Khi lực đẩy (hay kéo) vật F  Fo vật bắt đầu trượt - Công thức lực ma sát trượt: Fms .N Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH VẬT LÝ 10 - KNTT Trong  hệ số ma sát trượt, khơng có đơn vị; N áp lực lên bề mặt Lực cản lực nâng - Lực cản chất lưu có tác dụng tương tự lực ma sát, chúng làm chuyển động vật bị chậm lại Lực cản phụ thuộc vào hình dạng tốc độ vật - Lực nâng chất lưu giúp khinh khí cầu lơ lửng không trung, máy bay di chuyển không khí, cho phép tàu thuyền di chuyển mặt nước, - Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật có điểm đặt vị trí trùng với trọng tâm phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có phương thẳng đứng, có chiểu từ lên trên, có độ lớn trọng lượng phần chất lỏng bị chiếm chỗ Lực đẩy Archimedes: FA .g.V  : Khối lượng riêng chất lỏng (Kg / m ) V : Phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m ) FA : Lực đẩy Archimedes (N) Moment lực Cân vật rắn a Moment lực - Moment lực trục quay đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực đo tích lực với cánh tay địn Moment: M F.d F : Lực tác dụng (N) d : Cánh tay đòn (m) M : Moment lực (N.m) b Quy tắc moment lực (hay điều kiện cân vật có trục quay cố định) - Muốn cho vật có trục quay cố định trạng thái cân bằng, tổng moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải tổng moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ c Ngẫu lực - Ngẫu lực hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn đặt vào vật - Ngẫu lực tác dụng lên vật làm cho vật quay không tịnh tiến Moment ngẫu lực M F.d d Điều kiện cân tổng quát vật rắn - Tổng lực tác dụng lên vật - Tổng moment lực tác dụng lên vật điểm chọn làm trục quay e Quy tắc hợp lực song song chiều  F F1  F2 F1 d  F2 d1 II BÀI TẬP MINH HOẠ  Bài 1.Chất điểm chịu tác dụng lực có độ lớn F1 3N F2 6N Biết hai lực hợp với góc góc  Vẽ hình minh họa tính giá trị hợp lực F trường hợp o a Góc  0 o b Góc  60 o c Góc  90 Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH VẬT LÝ 10 - KNTT o d Góc  180 Hướng dẫn giải a Góc  0 hai lực phương chiều nên F F1  F2 9 N o o b Góc  60 F2 F12  F22  2F1.F2 cos   F2 32  62  2.3.6.cos 60o  F 3 N o F  F12  F22 3 N c Góc  90 hai lực vng góc nên o d Góc  180 hai lực ngược chiều nên F F2  F1 3 N Bài 2.Cho vật có khối lượng 10kg đặt nằm yên sàn nhà Một người tác dụng lực 30N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát vật sàn nhà  0, Cho g 10m / s a Tính gia tốc vật? b Xác định quãng đường vật sau 5s ? o c Thay đổi lực kéo chếch lên góc 30 so phương ngang Tính gia tốc chuyển động vật lúc này? Hướng dẫn giải a Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ, chiều dương (+) Ox chiều chuyển động y x O N  Fms  Fk  P Áp dụng II Newton  định  luật    Ta có F  Fms  N  P ma Chiếu lên trục Ox: Chiếu lên trục Oy: F  Fms ma  1 Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH VẬT LÝ 10 - KNTT N  P 0  N mg 10.10 100N  Fms .N 0, 2.100 20N Thay vào (1) ta có: 30  20 10a  a 1 m / s  b ADCT v vo  a.t  v 1.5 5 m / s c Áp dụng   địnhluậtII Newton  Ta có F  Fms  N  P ma Chiếu lên trục Ox: Chiếu lên trục Oy: F.cos 30o  Fms ma  1 F.sin 30  N  P 0  N mg  F.sin 30 10.10  30 85 N  Fms .N 0, 2.85 17N  17 10a  a 0,9  m / s  Thay vào (1) ta có: Bài 3.Một vật khối lượng 10 kg ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu m/s từ độ cao 24 m Vật rơi chạm đất sau 3s để từ ném Cho biết lực cản khơng khí tác dụng vào vật khơng đổi 30 trình vật chuyển động Lấy g=10 m/s Tính lực cản khơng khí tác dụng vào vật? Hướng dẫn giải Áp dụng công thức quãng đường vật rơi tới chạm đất 1 S vo t  a.t  24 2.3  a.32  a 4 m / s 2 2   P  F  m.a c Áp dụng định luật Newton: Chiếu lên trục ta được: P  Fc m.a  m.g  Fc m.a  10.10  Fc 10.4  Fc 60 N Bài 4.Kéo xe gng có khối lượng 500 g chuyển động nhanh dần đường ray với vận tốc ban F 0,5 N đầu 3m / s Sau thời gian s, quãng đường 28 m Biết xe chịu tác dụng lực cản c a Tính độ lớn lực kéo? b Biết sau xe quãng đường 33, 75 m lực kéo ngừng tác dụng Tính quãng đường, thời gian xe tiếp lúc dừng lại? Hướng dẫn giải a + Chọn chiều dương chiều chuyển   động   xe  + Theo định luật II newton ta có F  Fc  P  N ma F  F ma  F ma  F (1) c c + Chiếu lên Ox ta có 1 s v t  at  28 3.4  a.4  a 2m / s 2 + Mà + Thay vào (1) ta có F 0,5.2  0,5 1,5N b Vận tốc xe sau quãng đường 33, 75 m v  vo2 2.a.s  v  32 2.2.33,75  v 12 m / s + Khi lực kéo ngừng tác dụng       F c  P  N ma + Theo định luật II newton ta có +Chiếu lên Ox ta có: Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH  Fc ma  a   0,5  1m / s 0,5 VẬT LÝ 10 - KNTT (1) + Quãng đường xe tiếp lúc dừng lại: v  vo2 2.a S2   122 2.( 1).S2  S 72 m + Thời gian xe tiếp: v v o  a t  12  1.t  t 12s Bài 5.Một vật chuyển động không khí, nước chất lỏng nói chung chịu tác dụng lực cản Xét viên bi thép hình cầu đồng chất có khối lượng m 1g trạng thái nghỉ thả rơi dầu Biết khối lượng riêng dầu thép d 800 kg / m , thep 7850 kg / m Người ta khảo sát chuyển động viên bi dầu vẽ đồ thị tốc độ theo thời gian viên bi Hình 10.2 Lấy g 9,8 m / s a Tính lực đẩy Archimedes tác dụng lên viên bi? b Tính độ lớn lực cản dầu tác dụng lên viên bi sau thời điểm t ? Hướng dẫn giải a 0, 001 m  thep V  V  1, 27.10  m 7850 Thể tích viên bi thép: Thể tích vật chìm hồn tồn nước thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ Lực đẩy Archimedes tác dụng lên viên bi: b FA .g.V 800.9,8.1, 27.10 9,96.10 N t2 Sau   thời gian viên bi chuyển động với tốc độ không đổi nên chuyển động thẳng FA  Fcan  P 0 P  F  F 0  F 0, 001.9,8  9,96.10 8,8.10  N A c c Chọn chiều dương hướng xuống ta có Bài 6.Một vật có khối lượng kg , chuyển động phía trước với vận tốc m / s va chạm vào vật thứ hai đứng yên Sau va chạm vật thứ chuyển động ngược trở lại với vận tốc 1m / s Còn vật thứ hai chuyển động với vận tốc m / s Xác định khối lượng vật thứ hai Hướng dẫn giải + Chọn chiều dương chiều vận tốc vật thứ sau va chạm v  v  ( 5)   t t + Ta có v  v0   aB   t t + Ta có 2     m  m 6kg F  FBA t t + Theo định luật III Niu-tơn: AB aA  Bài 7.Một khỉ diễn xiếc treo cân dây thừng hình Xác định lực căng xuất đoạn dây OA OB Biết khỉ có khối lượng kg Lấy g 10 m / s Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH VẬT LÝ 10 - KNTT Hướng dẫn giải    Vì có cân lực nên TA  TB  P 0 + Chiếu lên Ox : -TAx  TBx 0  TA cos 20 TB cos 30 (1) T  TBy  P 0  TA sin 20  TB sin 30 50 (2) + Chiếu lên Oy : Ay cos 30 sin 20  TB sin 30 50  TB 61,33 N;TA 56,52 N cos 20 + Thế (1) vào (2) : Bài 8.Một vật rắn phẳng, mỏng có dạng hình vng ABCD, cạnh a 40cm Người ta tác dụng vào vật ngẫu lực nằm mặt phẳng hình vng Các lực có độ lớn 10 N đặt vào hai đỉnh TB A B Tính moment ngẫu lực trường hợp sau đây: a Các lực vng góc với cạnh AB b Các lực vng góc với cạnh AC c Các lực song song với cạnh AC Hướng dẫn giải a Các lực vng góc với cạnh AB  Khi hai lực F vng góc với AB cánh tay địn: d AB 40cm 0, 4m Moment ngẫu lực là: M F.d 10.0, 4  N.m  b Các lực vng góc với cạnh AC  Khi hai lực F vuông góc với AC cánh tay địn: d AO  AC a  20  cm  0, 2  m  2 Moment ngẫu lực là: M F.d 10.0, 2 2  N.m  c Các lực song song với cạnh AC  Khi hai lực F song song với AC cánh tay địn: d OB  BD 20  cm  0,2  m  Moment ngẫu lực là: M F.d 10.0, 2 2  N.m  Bài 9.Một vật có trọng lượng riêng 22000 N / m Treo vật vào lực kế nhúng ngập nước lực kế 60 N Lấy trọng lượng riêng nước 10000 N / m Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH a Hỏi treo vật ngồi khơng khí lực kế bao nhiêu? VẬT LÝ 10 - KNTT b Nếu nhúng ngập hệ thống vào dầu có trọng lượng riêng 8000N / m số lực kế bao nhiêu? Hướng dẫn giải    a +Vì vật cân nên Fa  F  P 0 +Chiếu lên phương thẳng đứng, chiều hướng xuống ta được: P  Fa  F 0  d vat V  d chatlong V  F 0  22000.V  10000.V  60 0  V 5.10  m P d V 22000.5.10 110N vat + Khi đặt ngồi khơng khí, số lực kế trọng lực: b +Ta có P  Fa  F 0  d vat V  d chatlong V  F 0  F 22000.5.10   8000.5.10   F 70 N Bài 10.Một người nâng gỗ đồng chất, tiết diện đều, có trọng lượng P 300N Người tác dụng  o lực F vào đầu gỗ để giữ hợp với mặt đất góc  30 Tính độ lớn lực hai trường  hợp sau a Lực F  vng góc với gỗ (Hình a) b Lực F thẳng đứng hướng lên (Hình b) Hướng dẫn giải a Chọn trục quay A M F M P  F.d F P.d P + Theo điều kiện cân Moment lực: AB d P cos 300 ;d F AB Với AB  F.AB 300 cos 300  F 75 N b Chọn trục quay A M  M   F.d P.d F P P + Theo điều kiện cân Moment lực: F AB d P cos 300 ;d F AB.cos 300 Với AB  F.ABcos 300 300 cos 300  F 150 N Bài 11.Cho vật có khối lượng kg đứng yên mặt phẳng nằm ngang, tác dụng vào vật lực 48N có phương chếch lên hợp với phương ngang góc 60 Giả sử hệ số ma sát vật sàn 0,1 Cho g 10m / s a Tính gia tốc chuyển động vật? b Khi quãng đường 16 m từ vị trí ban đầu vận tốc vật có giá trị bao nhiêu? Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM VẬT LÝ 10 - KNTT ĐỊNH c Sau quãng đường 16 m trên, lực kéo ngừng tác dụng Vật chuyển động tiếp nào? Hướng dẫn giải a Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ, chiều dương (+) Ox chiều chuyển động Áp dụng định luật II Newton Ta có       Fx  Fy  Fms  N  P ma Fcos   Fms ma (1) Chiếu lên Ox: Chiếu lên Oy:  N  P  Fsin  0  N mg  Fsin  8, 43 N  Fms .N 0,1.8, 43 0,843 N Fcos   F ma ms Thay vào (1): 48.cos 600  0,843  a 4, 63 m / s 2 b Áp dụng công thức v  v0 2as  v  2as  2.4,63.16 12, 2m / s   c + Khi lực kéo ngừng tác dụng      F ms  P  N ma + Theo định luật II newton ta có + Chiếu lên Oy ta có:  N  P 0  N mg 50N  Fms .N 0,1.50 5 N 5  1m / s (1) + Chiếu lên Ox ta có: + Sau dừng lực kéo, vật chuyển động chậm dần + Quãng đường xe tiếp lúc dừng lại:  Fms ma  a  v  v2o 2.a S2   12, 22 2.( 1).S2  S 74, 42 m + Thời gian xe tiếp tới lúc dừng lại: v v o  a t  12,  1.t  t 12, 2s Bài 12.Một người nông dân dùng quang gánh, gánh hai thúng, thúng gạo nặng 25 kg, thúng ngô nặng 20 kg Địn gánh có chiều dài 1,5m Bỏ qua trọng lượng đòn gánh Lấy g 10m / s a Vai người nông dân phải đặt điểm để địn gánh cân bằng? b Khi vai chịu lực bao nhiêu? Hướng dẫn giải Gọi d1 khoảng cách từ vai người đến thúng gạo Với trọng lượng thúng gạo Gọi P1 m1g 25.10 250 N d khoảng cách từ vai người đến thúng ngơ Với trọng lượng P m g 20.10 200 N 2 thúng  ngô  F P1  P2 450 N P P Do song song chiều với nên vai người chịu lực   Để địn gánh cân hợp lực F phải cân với phản lực N vai tác dụng lên đòn gánh P1 d   P d P d  250d 200d  d  d  1 1 2 2 P d1 Khi đó: d  d 1,5 m   Với Trang TRƯỜNG THPT NAM TRỰC – NAM ĐỊNH VẬT LÝ 10 - KNTT  d1  m  d  m Giải hệ ta được:  Bài 13.Một xe đẩy chở đất hình 2.20 Xét với trục quay trục bánh xe, hãy: a Tính moment lực gây trọng lực P 500 N tác dụng lên đất xe Moment lực có tác dụng làm quay theo chiều nào? F b Tính độ lớn lực tay người tác dụng lên xe  để tạo moment lực với moment trọng lực Moment lực F2 có tác dụng làm xe quay theo chiều nào? Hướng dẫn giải a Moment trọng lực trục quay trục bánh xe: M P P.d 500.0, 100 N.m Moment có tác dụng làm quay theo chiều kim đồng hồ b Để tạo moment lực vói moment trọng lực: 250 M F2 d  100 F2 1,  F2  N F Moment lực có tác dụng làm quay ngược chiều kim đồng hồ Bài 14.Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10 m, cao m Sau đến chân mặt phẳng nghiêng, vật tiếp tục chuyển động mặt phẳng ngang Bỏ qua ma sát mặt phẳng nghiêng Hệ số ma sát vật mặt phẳng ngang 0,1 Lấy g 10m / s a Tính gia tốc chuyển động vật mặt phẳng nghiêng? b Tính tổng quãng đường, thời gian vật lúc dừng lại? Hướng dẫn giải a Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ, chiều dương chiều chuyển động Vật chịu tác dụng lực   N; P y  N x O  Px    P  Py   N  P  ma Theo định luật II newton ta có: Chiếu lên Ox ta có:  a1 g sin  10  Px ma1  P sin  ma1 5  m / s  10 1 S  a.t  10  5.t  t 2s 2 Thời gian chuyển động dốc b Vận tốc vật chân dốc Áp dụng công thức: v12  v 02 2a1s  v1  2a1s  2.5.10 10  m / s  Trang