Ht buổi 17

Ngày soạn 18/ 12/2022 BUỔI 17 : LỰC CẢN VÀ LỰC NÂNG I MỤC TIÊU Kiến thức - Mô tả ví dụ thực tiễn biểu diễn hình vẽ: lực cản vật chuyển động nước (hoặc khơng khí); lực nâng (đẩy lên trên) nước khơng khí - Nêu kết luận độ lớn lực cản phụ thuộc yếu tố - Phân biệt lực đẩy Archimede với lực nâng mà chất lưu tác dụng lên vật chuyển động Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự học nghiên cứu tài liệu - Năng lực trình bày trao đổi thơng tin - Năng lực nêu giải vấn đề - Năng lực thực nghiệm - Năng lực hoạt động nhóm b Năng lực đặc thù môn học - Biểu diễn lực cản, lực nâng trường hợp cụ thể - Vận dụng đặc điểm lực cản lực nâng để giải số toán đơn giản Phẩm chất - Có thái độ hứng thú học tập mơn Vật lý - Có u thích tìm hiểu liên hệ tượng thực tế liên quan - Có tác phong làm việc nhà khoa học - Có thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc học tập II TÓM TẮT KIẾN THỨC VÀ BÀI TẬP VÍ DỤ LỰC CẢN CỦA CHẤT LƯU - Thuật ngữ “Chất Lưu” dùng để chất lỏng chất khí Đặc điểm - Khi chuyển động chất lưu, vật chịu tác dụng lực cản chất lưu - Lực cản chất lưu có + Điểm đặt: tâm vật + Cùng phương ngược chiệu với chiều chuyển động vật chất lưu - Lực cản phụ thuộc vào hình dạng tốc độ vật Chuyển động rơi vật chất lưu - Xét vật rơi không vận tốc đầu khơng khí có lực cản, chuyển động vật khơng cịn chuyển động nhanh dần mà chia thành ba giai đoạn: + Giai đoạn 1: Nhanh dần từ lúc bắt đầu rơi thời gian ngắn + Giai đoạn 2: Nhanh dần không khoảng thời gian tiếp theo, lúc lực cản bắt đầu có độ lớn đáng kể tăng dần + Giải đoạn 3: Chuyển động với tốc độ giới hạn khơng đổi Khi đó, tổng lực tác dụng lên vật rơi bị triệt tiêu CHÚ Ý - Sau chuyển động đều, chịu thêm lực cản chất lưu, vật chuyển động chậm dần Tốc độ rơi giảm dần, lực cản giảm dần đến tổng lực tác dụng lên vật khơng Khi vật trở lại trạn thái chuyển động LỰC NÂNG CỦA CHẤT LƯU Khi vật chuyển động nước khơng khí, ngồi lực cản khơng khí nước, vật cịn chịu tác dụng lực nâng Lực nâng khơng khí Lực nâng khơng khí giúp khinh khí cầu lơ lửng khơng trung, máy bay di chuyển khơng khí B Lực đẩy Archimedes a) Đặc điểm - Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật có: + Điểm đặt: vị trí trùng với trọng tâm phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ + Phương: thẳng đứng + Chiếu: từ lên + Độ lớn: trọng lượng phần chất lỏng bị chiếm chỗ FA  g.V Vật lơ lửng lịng chất lỏng đó:  : Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) FA : Lực đẩy Archimedes (N) V : Thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3) d  g : Trọng lượng riêng chất lỏng (N/ Vật lên mặt thoáng m3 ) FA d v Suy ra: b) Độ chênh lệch áp suất hai điểm lòng chất lỏng Xét hai điểm A B cách đoạn h theo phương thẳng đứng bình chất lỏng Áp suất điểm độ sâu h lòng chất lỏng là: p  p0   gh ( p0 áp suất khí ) Độ chênh lệch áp suất hai điểm A B p  g.h Nhận xét: Độ chênh lệch áp suất hai điểm lịng chất lỏng khơng phụ thuộc vào lệch độ sâu h Bài tập ví dụ áp suất 0 mà tỉ lệ thuận với độ chênh Ví dụ 1: Một vật móc vào lực kế hình vẽ Khi để ngồi khơng khí, lực kế 5N Khi nhúng chìm hồn tồn vật nước thấy lực kế 3,2 N a) Mơ tả biểu diễn lực tác dụng lên vật b) Tính lực đẩy archimedes tác dụng lên vật Hướng dẫn giải - Khi nhúng chìm hồn tồn vật nước, lực tác dụng lên vật gồm có:  + Trọng lực P : phương thẳng đứng, chiều hướng xuống  + Lực đẩy Archimedes FA : phương thẳng đứng, chiều hướng lên - Độ lớn hợp lực lực giá trị hiển thị lực kế    F  P  FA - Hợp lực trọng lực lực đẩy Archimedes: Vì  P F P  FA nên  FA P  F - Khi để ngồi khơng khí, lực kế 5N  P 5 N - Khi nhúng chìm hồn tồn vật nước lực kế 3,2 N  F 3, N Suy ra: FA P  F 5  3, 1,8 N Ví dụ 2: Một vật có khối lượng 567g làm chất có khối lượng riêng 10,5 g/cm3 nhúng hồn tồn nước Tìm lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật, biết khối lượng riêng nước 997 kg/m3 Hướng dẫn giải V m 567  54  cm3  54.10  m3  D 10,5 - Thể tích vật là: - Vì vật nhúng chìm hồn tồn nước nên thể tích phần nước bị vật chiếm chỗ thể tích vật - Lực đẩy archimedes nước tác dụng lên vật là: FA  gV 997.10.54.10  0,538 N Ví dụ 3: Một khối gỗ hình hộp chữ nhật có tiết diện S 40 cm cao h 10 cm Có khối lượng m 160 g Khối lượng riêng nước  1000 kg/m3 Thả khối gỗ vào nước, khối gỗ lơ lưng mặt nước hình vẽ Tìm chiều cao phần gỗ mặt nước Hướng dẫn giải - Khi khối gỗ cân nước trọng lượng khối gỗ cân với lực đẩy archimedes - Gọi x chiều cao phần mà khối gỗ mặt nước, chiều cao phần chìm nước h  x - Thể tích phần gỗ chìm nước thể tích phần nước bị gỗ chiếm chỗ: V S  h  x  - Ta có: P FA  mg  gV  m  S  h  x   x h  m 0,16 0,1  0, 06m 6cm S 1000.40.10 Ví dụ (Sgk Chân Trời Sáng Tạo): Vào năm 231 trước Công Nguyên, nhà vua Hy Lạp cổ đại Hieron nghi ngờ người thợ kim hoàn trộn lẫn kim loại khác vàng đúc vương miện cho ơng Archimedes tiến hành thí nghiệm hình bên để giải đáp thắc mắc nhà vua Dựa vào kiến thúc học giải thích cách tiến hành Biết người thợ dùng bạc thay cho phần vàng bạc có khối lượng riêng nhỏ vàng Hướng dẫn giải - Kết thí nghiệm cho thấy, lực đẩy Archimedes tác dụng vào vương miện lớn lực đẩy Archimedes tác dụng vào khối vàng nhà vua trao - Vậy, khối lượng riêng chất làm vương miện nhỏ khối lượng riêng vàng Điều có nghĩa vương miện khơng phải làm từ vàng ngun chất Ví dụ 5: So sánh lực đẩy archimedes tác dụng lên vật vị trí (1) vị trí (2) hình vẽ Biết (1) vật chuyển động lên trên, cịn (2) vật nằm cân mặt thoáng với IA = IB Hướng dẫn giải - Gọi thể tích phần chất lỏng bị vật (1) (2) chiếm chỗ V1 V2 ; D khối lượng riêng chất lỏng, ta có + Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật (1) : FA1 V1Dg + Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật (2) là: FA2 V2 Dg - Do IA IB ; nên V1 2V2  FA1 2 FA2 Ví dụ 6: Một khinh khí cầu bay lên nhanh dần theo phương thẳng đứng với gia tốc m / s Biết trời khơng có gió tổng khối lượng người khinh khí cầu 250 kg, lấy g 10 m / s Tìm lực nâng khinh khí cầu Hướng dẫn giải - Khinh khí cầu bay lên nhanh dần theo phương thẳng đứng, ta có:    FN  P ma (1) - Chiếu (1) lên phương chuyển động: FN  P ma  FN P  ma 3250 N Bài tập trắc nghiệm Câu 1: Phát biểu sau nói phương, chiều trọng lực: A Trọng lực có phương nằm ngang có chiều hướng phía Trái Đất B Trọng lực có phương thẳng đứng có chiều hướng xa Trái Đất C Trọng lực có phương nằm ngang có chiều hướng xa Trái Đất Câu 2: Câu 3: Câu 4: Câu 5: Câu 6: D Trọng lực có phương thẳng đứng có chiều hướng phía Trái Đất Trọng lượng vật A Cường độ (độ lớn) trọng lực tác dụng lên vật B Phương trọng lực tác dụng lên vật C Chiếu trọng lực tác dụng lên vật D Đơn vị trọng lực tác dụng lên vật Một vật có khối lượng 500g, trọng lượng có giá trị gần A N B 50 N C 500 N D 5000 N Trang phục nhà du hành vũ trụ có khối lượng khoảng 50 kg Tại họ di chuyển dễ dàng Mặt Trăng? A Vì vật Mặt Trăng chịu lực hấp dẫn nhỏ nhiều lần so với Trái Đất B Vì vật Mặt Trăng chịu lực hấp dẫn lớn nhiều lần so với Trái Đất C Vì vật Mặt Trăng khơng chịu lực hấp dẫn D Vì vật Trên Trái Đất không chịu lực hấp dẫn Một vật có khối lượng m đặt nơi có gia tốc trọng trường g Phát biểu sau sai? A Trọng lực có độ lớn xác định biểu thức P = mg B Điểm đặt trọng lực trọng tâm vật C Trọng lực tỉ lệ nghịch với khối lượng vật D Trọng lực lực hút Trái Đất tác dụng lên vật Điều sau nói lực căng dây? A Lực căng dây có phương dọc theo dây, chiều chống lại xu hướng bị kéo dãn B Lực căng dây có phương dọc theo dây, chiều với lực vật kéo dãn dây C Với dây có khối lượng khơng đáng kể lực căng hai đầu dây ln có độ lớn D Với dây có khối lượng khơng đáng kể lực căng hai đâu dây ln khác độ lớn Câu 7: Một vật lúc đầu nằm mặt phẳng nhám nằm ngang Sau truyền vận tốc đầu, vật chuyển động chậm dần có A lực ma sát B lực tác dụng ban đầu C phản lực D quán tính Câu 8: Cho tượng sau: (1) Khi sàn đá hoa lau dễ bị ngã (2) Ơ tơ đường đất mềm có bùn dễ bị sa lầy (3) Giày đế bị mịn gót (4) Phải bôi nhựa thông vào dây cung cần kéo nhị (đàn cị) Số tượng mà ma sát có lợi là: A B C D Câu 9: Trong trường hợp trường hợp ma sát có ích? A Ma sát làm mịn lốp xe B Ma sát làm ô tô qua chỗ lầy C Ma sát sinh trục xe bánh xe D Ma sát sinh vật trượt mặt sàn Câu 10: Chọn câu câu sau A Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc hai vật B Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào chất bề mặt tiếp xúc hai vật C Hệ số ma sát trượt phụ thuộc áp lực lên mặt tiếp xúc D Hệ số ma sát trượt tỉ lệ với khối lượng hai vật tiếp xúc Câu 11: Chọn câu sai A Lực ma sát trượt xuất có trượt tương đối vật lên vật khác B Hướng lực ma sát trượt tiếp tuyến với mặt tiếp xúc ngược chiều chuyển động tương đối C Viên gạch nằm yên mặt phẳng nghiêng nhờ có tác dụng lực ma sát D Lực ma sát trượt tác dụng lên vật ln lớn trọng lượng vật Câu 12: Chọn phát biểu A Lực ma sát trượt phụ thuộc vào diện tích hai mặt tiếp xúc B Lực ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu tình trạng hai mặt tiếp xúc C Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào độ lớn áp lực D Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào khối lượng vật trượt Câu 13: Phát biểu sau khơng nói lực ma sát trượt? A Lực ma sát trượt xuất để cản trở chuyển động trượt vật B Lực ma sát trượt tỷ lệ với áp lực N C Lực ma sát trượt phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc D Lực ma sát trượt ngược hướng với hướng chuyển động vật trượt Câu 14: Điều xảy hệ số ma sát hai mặt tiếp xúc lực ép hai mặt tiếp xúc tăng lên? A Tăng lên B Giảm C Không đổi D Tùy trường hợp, tăng lên giảm Câu 15: Ơtơ chuyển động thẳng có lực kéo A trọng lực cân với phản lực B lực kéo cân với lực ma sát với mặt đường C lực tác dụng vào ôtô cân D trọng lực cân với lực kéo Câu 16: Chọn câu câu sau A Khi vật trượt vật khác xuất lực ma sát trượt nhằm cản trở chuyển động trượt vật B Vectơ lực ma sát trượt có giá nằm bề mặt tiếp xúc chiều chuyển động vật C Diện tích tiếp xúc vật rộng độ lớn lực ma sát trượt tăng D Độ lớn lực ma sát trượt không phụ thuộc vào khối lượng vật trượt Câu 17: Hercules Ajax đẩy chiều thùng nặng 1200kg theo phương nằm ngang Hercules đẩy với lực 500N Ajax đẩy với lực 300N Nếu lực ma sát có sức cản 200N gia tốc thùng bao nhiêu? A 1,0m/s2 B 0,5m/s2 C 0,87m/s2 D 0,75m/s2 Câu 18: Một vật trượt có ma sát mặt tiếp xúc nằm ngang Nếu diện tích tiếp xúc vật giảm lần độ lớn lực ma sát trượt vật mặt tiếp xúc A giảm lần B tăng lần C giảm lần D không thay đổi Câu 19: Một vật trượt có ma sát mặt tiếp xúc nằm ngang Nếu vận tốc vật tăng lần độ lớn lực ma sát trượt vật mặt tiếp xúc A tăng lần B tăng lần C giảm lần D không đổi Câu 20: Một vật với vận tốc đầu có độ lớn 10m/s trượt mặt phẳng ngang Hệ số ma sát trượt vật mặt phẳng 0,1 Hỏi vật quãng đường dừng lại? Lấy g = 10m/s2 A 20m B 50m C 100m D 500m Câu 21: Một xe chạy đường cao tốc nằm ngang với vận tốc có độ lớn 15m/s Lực hãm có độ lớn 3000N làm xe dừng 10s Khối lượng xe A 1500 kg B 2000kg C 2500kg D 3000kg Câu 22: Một vật có khối lượng kg chuyển động mặt phẳng nằm ngang với hệ số ma sát vật mặt phẳng ngang  = 0,1 Cho g = 10 m/ s2 Độ lớn lực ma sát tác dụng lên vật A N B N C N D N Câu 23: Một vận động viên môn hockey (mơn khúc cầu) dùng gậy gạt bóng để truyền cho vận tốc đầu 10m/s Hệ số ma sát bóng mặt băng 0,1 Lấy g = 9,8m/s2 Hỏi bóng quãng đường dừng lại? A 39m B 45 m C 51 m D 57m Câu 24: Người ta đẩy họp để truyền cho vận tốc đầu v = 3,5 m/s Sau đẩy, hộp chuyển động sàn nhà Hệ số ma sát trượt hộp sàn nhà µ = 0,3 Hỏi hộp đoạn đường bao nhiêu? Lấy g = 9,8 m/s2 A 2,7 m B 3,9 m C 2,1 m D 1,8m Câu 25: Người ta đẩy thùng có khối lượng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N làm thùng chuyển động mặt phẳng ngang Hệ số ma sát trượt thùng mặt phẳng 0,35 Tính gia tốc thùng, lấy g = 9,8 m/s2 A 0,57 m/s2 B 0,6 m/s2 C 0,35 m/s2 D 0,43 m/s2 Câu 26: Một mẩu gỗ có khối lượng m = 250 g đặt sàn nhà nằm ngang Người ta truyền cho vận tốc tức thời v = m/s Tính thời gian để mẩu gỗ dừng lại quãng đường lúc Hệ số ma sát trượt mẩu gỗ sàn nhà µt = 0,25 Lấy g = 10 m/s2 A s, m B s, m C s, m D s, m Câu 27: Điều sau nói lực cản tác dụng lên vật chuyển động chất lưu? A Lực cản chất lưu phương chiều với chiều chuyển động vật B Lực cản chất lưu khơng phụ thuộc vào hình dạng vật C Lực cản chất lưu tăng tốc độ vật tăng không đổi vật chuyển động đạt tốc độ tới hạn D Lực cản chất lưu lớn vật có khối lượng lớn Câu 28: Lực đẩy Archimedes phụ thuộc vào yếu tố: A Trọng lượng riêng vật thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ B Trọng lượng riêng chất lỏng thể tích vật C Trọng lượng chất lỏng thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ D Trọng lượng riêng chất lỏng thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ Câu 29: Trong câu sau, câu đúng? A Lực đẩy Archimedes chiều với trọng lực B Lực đẩy Archimedes tác dụng theo phương chất lỏng gây áp suất theo phương C Lực đẩy Archimedes có điểm đặt vật D Lực đẩy Archimedes ln có độ lớn trọng lượng vật Câu 30: Một thỏi nhôm thỏi thép tích nhúng chìm nước Nhận xét sau đúng? A Thỏi chìm sâu lực đẩy Archimedes tác dụng lên thỏi lớn B Thép có trọng lượng riêng lớn nhôm nên thỏi thép chịu tác dụng lực đẩy Archimedes lớn C Hai thỏi nhôm thép chịu tác dụng lực đẩy Archimedes chúng nhúng nước D Hai thỏi nhôm thép chịu tác dụng lực đẩy Archimedes chúng chiếm thể tích nước Câu 31: Một vật nước chịu tác dụng lực nào? A Lực đẩy Archimedes B Lực đẩy Archimedes lực ma sát C Trọng lực D Trọng lực lực đẩy Archimedes Câu 32: Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật nhúng chất lỏng bằng: A trọng lượng vật B trọng lượng chất lỏng C trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ D trọng lượng phần vật nằm mặt chất lỏng Câu 33: Khi nâng tảng đá nước ta thấy nhẹ nâng khơng khí Sở dĩ vì: A khối lượng tảng đá thay đổi B khối lượng nước thay đổi C lực đẩy nước D lực đẩy tảng đá Câu 34: Ta biết cơng thức tính lực đẩy Archimedes FA  g.V Ở hình vẽ bên V thể tích nào? A Thể tích tồn vật B Thể tích chất lỏng C Thể tích phần chìm vật D Thể tích phần vật Câu 35: Một cầu sắt treo vào lực kế ngồi khơng khí lực kế 1,7N Nhúng chìm cầu vào nước lực kế 1,2N Lực đẩy Archimedes có độ lớn là: A 1,7N B 1,2N C 2,9N D 0,5N Câu 36: Một vật móc vào lực kế; ngồi khơng khí lực kế 2,13N Khi nhúng chìm vật vào nước lực kế 1,83N Biết trọng lượng riêng nước 10000N/m3 Thể tích vật là: A 213cm3 B 183cm3 C 30cm3 D 396cm Câu 37: Móc nặng vào lực kế ngồi khơng khí, lực kế 30N Nhúng chìm nặng vào nước số lực kế thay đổi nào? A Tăng lên B Giảm C Không thay đổi D Chỉ số Câu 38: Một cầu đồng treo vào lực kế lực kế 4,45N Nhúng chìm cầu vào rượu lực kế bao nhiêu? Biết d rượu= 8000N/m3, dđồng = 89000N/m3 A 4,45N B 4,25N C 4,15N D 4,05N Câu 39: Một cầu sắt tích dm nhúng chìm nước, biết khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Lực đẩy Archimedes tác dụng lên cầu là: A 4000N B 40000N C 2500N D 40N Câu 40: Một vật tích 0,1m3 trọng lượng 2500N Để giữ vật cân nước phải tác dụng lên vật lực có phương thẳng đứng hướng từ lên có độ lớn: A 2500N B 1000N C 1500N D 2500N BẢNG ĐÁP ÁN 1.D 11.D 2.A 12.B 3.A 13.C 4.A 14.C 5.C 15.C 6.A 16.A 7.A 17.B 8.C 18.D 9.B 19.D 10.B 20.B 21.B 31.D 22.B 32.C 23.C 33.C 24.C 34.C 25.A 35.D 26.B 36.C 27.C 37.B 28.D 38.D 29.C 39.D 30.D 40.C