tổng hợp và phân tích lực, điều kiện cân bằng của chất điểm công phá tăng hải tuân

ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Chủ đề sở toàn học với tảng ba định luật Niu- tơn, chủ đề đề cập đến lực hay gặp học: lực hấp dẫn, lực đàn hồi lực ma sát Việc vận dụng kiến thức chủ đề để khảo sát số chuyển động đơn giản tác dụng nhũng lực nói đề cập đến chủ đề này, tạo tảng kiến thức vững chắc, logic khoa học liền mạch chủ đề chủ đề Nắm vững chủ đề ta lý giải nguyên nhân có dạng chuyển động chủ để ví dụ tập tác giả biên soạn theo logic nguyên nhân - kết giúp bạn dọc nắm vững hiểu chất vật lý tượng Vấn đề cần nắm: -Tổng hợp phân tích lực Điều kiện cân chất điểm - Các lực học - Các định luật Niu-tơn - Chuyển động ném ngang §1 TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM I TRỌNG TÂM KIẾN THỨC Vấn đề cấn nắm: - Tổng hợp phân tích lực Điều kiện cân chất điểm - Các lực học - Các định luật Niu-tơn - Chuyển động ném ngang 1.Lực Cân lực Lực đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng vật lên vật khác mà kết gây gia tốc cho vật làm cho vật biến dạng - Đường thẳng mang véc tơ lực gọi giá lực - Đơn vị lực Niutơn (N) - Các lực cân lực tác dụng đồng thời vào vật không gây gia tốc cho vật Chú ý: Hai lực cân hai lực tác dụng lên vật, giá, độ lớn ngược chiều 2.Tổng hợp lực 1.1 Định nghĩa Tổng hợp lực thay lực tác dụng đồng thời vào vật lực có tác dụng giống hệt lực Lực thay gọi hợp lực 2.Qui tắc hình bình hành Nếu hai lực đồng qui làm thành hai cạnh hình bình hành, đường chéo kể từ điểm đồng qui biểu diễn hợp lực chứng ur uu r uu r F  F1  F2 3.Điểu kiện cân chất điểm Muốn cho chất điếm đứng cân hợp lực lực tác dụng lên phải không ur uu r uur r F  F1  F2   4.Phân tích lực 1.Định nghĩa Phân tích lực thay lực hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt lực Các lực thay gọi lực thành phần 2.Phân tích lực thành hai lực thành phần hai phương cho trước uuruur ur ur Để phân tích lực F thành hai lực F1 , F2 theo hai phương Ox, Oy ta kẻ từ F hai đường thẳng song song với hai phương, giao điếm với hai phương chỉnh véc tơ lực thành phần II CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH Tổng hợp phân tích lực Phương pháp giải: r r r F  F1  F2 Về độ lớn: r r F � � F � F  F1  F2 + Nếu: r r F1 ��F2 � F  F1  F2 + Nếu: r r F1  F2 � F  F12  F22 + Nếu: r r F1 , F2   � F  F12  F22  F1 F2cos + Nếu:  Trường hợp:  F1  F2  F  F1cos  r r r F Ví dụ 1: Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời ba lực , F2 , F3 Biết độ lớn lực F1  N , F2  N , F3  3N A F  2 N Lời giải: Tìm độ lớn hợp lực tác dụng lên chất điểm B F  N C F  N D F  3N r r r r r r r r r r r F  F1  F2  F3  F13  F2 với F13  F1  F3 hợp lực F1 ; F3 F13  F1  F3  N � F  F22  F132  2 N Đáp án A STUDY TIPS Về nguyên tắc tổng hợp từ ba lực trở lên ta tổng hợp hai lực tiếp tục tổng hợp với lực thứ ba… Tuy nhiên, để ho đơn giản tránh nhầm lẫn, nên chọn tổng hợp lực có liên hệ dễ tính tốn trước: hai lực phương, độ lớn, hai lực vng góc,… Ví dụ 2: Một chất điểm đứng n tác dụng ba lực đồng phẳng có độ lớn 12N, 16N 20N Góc hai lực 16N 12N bao nhiêu? A 900 B 53,10 C 36,90 D 310 Lời giải: r r r r r r r r F  F  F  F  F   F 3 : F1 ; F2 hai cạnh kề hình bình hành Điều kiện cân chất điểm: r  F có đường chéo 2 2 2 Nhận thấy 12  16  20 tức F1  F2  F3 nên hình bình hành hình chữ nhật Vậy góc hai lực 16N 12N 900 Đáp án A STUDY TIPS 2 Để giải nhanh, nên tập thói quen phát ba số a  b  c , số đo chiều dài ba cạnh tam giác vng Ví dụ 3: Cho hai lực đồng quy có độ lớn 4N 5N hợp góc  Biết hợp lực hai lực có độ lớn 7,8N Giá trị  0 B 119 44' A 60 15' 0 D 172 44 ' C 15' Lời giải: F  F12  F22  F1 F2 cos � cos  F  F12  F22 F1 F2 Đáp án A Ví dụ 4: Một chất điểm chịu tác dụng ba lực đồng phẳng Biết ba lực đôi tạo với góc 120 có độ lớn lực điểm A F =5N F1  F2  N ; F3  10 N B F =10N Tìm độ lớn hợp lực tác dụng lên chất C F =20N D F =0N Lời giải: r r r r r r r r r F  F1  F2  F3  F12  F3 với F12  F1  F2 Dễ thấy OMN tam giác cân có góc 60 nên tam giác � F125  F1  N Vậy F  F3  F12  N Đáp án A STUDY TIPS Việc phát tam giác đặc biệt quan trọng, giúp ta cơng cụ giải nhanh tốn, phù hợp với cách thi trắc nghiệm Dạng 2: Điều kiện cân chất điểm Phương pháp giải: Điều kiện để chất điểm nằm cân hợp lực lực tác dụng lên phải r r r r r F  F1  F2   Fn  Cách 1: Áp dụng quy tắc hình bình hành cho cặp lực áp dụng kiến thức hình học để tính Cách 2: Trong trường hợp có nhiều lực tác dụng, dùng phương pháp chiếu véc tơ lên trục tọa độ để tính Bằng cách chiếu (1) lên trục tọa độ Ox, Oy ta hệ phương trình đại số: �F1x  F2 x  Fnx  � �F1 y  F2 y   Fny  Ví dụ 1: Một đèn tín hiệu giao thơng treo dây nằm ngang làm dây bị võng xuống Biết trọng lượng đèn 100N góc hai nhánh dây 1500 Tìm lực căng nhánh dây A 386,4N Lời giải: B 193,2N C 173,2N D 200N Điều kiện cân điểm treo O: r r r r r r T1  T2  P  � T1  T2   P Do đối xứng nên T1  T2  T P  2Tcos 750 � T  Từ hình vẽ ta có: P �193, N 2cos 750 Đáp án B Ví dụ 2: Người ta treo đèn trọng lượng P = 3N vào giá đỡ gồm hai cứng nhẹ AB AC hình vẽ Biết   60 g  10m / s Hãy xác định lực độ lớn lực mà đèn tác dụng lên AB A 5,2 N D 1,5 N B 1,7 N C 2,6 N Lời giải: Các lực tác dụng lên điểm A hình vẽ Điều kiện cân A: r r r r T1  T2  P  Chiếu lên trục Oy: T2 cos  P  � T2  P  6N cos Chiếu lên Ox T1  T2 sin   � T1  T2 sin   3 N Đáp án A Ví dụ 3: Một vật có trọng lượng 60N treo vào vòng nhẫn nhẹ O ( coi chất điểm) Vòng nhẫn giữ hai dây nhẹ OA OB Biết OA nằm ngang OB hợp với phương thẳng đứng góc 450 (hình vẽ) Tìm lực căng dây OA OB A 30 2N 60 2N B 60N 60 2N C 30 2N 120N D 45N 60 2N Lời giải: Các lực tác dụng vào điểm treo O hình vẽ Góc  góc OP OB,   45 OI  OKcos � OK  � TOB  OI cos P  60 N cos Tương tự: OL  KI  KI  OK sin  � TOA  TOB sin 450  60 N Đáp án B III BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Câu 1: Điều sau sai nói đặc điểm hai lực cân bằng? A Cùng chiều B Cùng giá C Ngược chiều D Cùng độ lớn r r F F Câu 2: Cho hai lực đồng quy Điều kiện sau để độ lớn lực hai lực tổng F  F2 ? A Hai lực song song ngược chiều B Hai lực vng góc C Hai lực hợp góc 600 D Hai lực song song chiều r r F F Câu 3: Cho hai lực đồng quy Điều kiện sau để độ lớn hợp lực hai lực 0? A Hai lực song song ngược chiều B Hai lực song song, chiều, có độ lớn C Hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn D Hai lực có độ lớn Câu 4: Gọi đúng? F1 F2 , độ lớn hai lực thành phần, F độ lớn hợp lực chúng Câu sau A F lớn F1 F2 B F không nhỏ C F không D F1 F1 và F2 F2 F1  F2 �F �F1  F2 Câu 5: Chọn câu đúng: Hợp lực hai lực có độ lớn F 2F có thể: A nhỏ F B lớn 3F C ln lớn 2F D 2F Câu 6: Hai lực có độ lớn 3N 4N tác dụng vào chất điểm Độ lớn hợp lực nhận giá trị sau đây? A N B N C N D 12 N Câu 7: Hai lực có độ lớn 3N 5N hợp với góc 600 Tìm độ lớn hợp lực A N B 4,4 N C N D 5,8 N Câu 8: Hợp lực hai lực có độ lớn 3N 4N có độ lớn 5N Góc hai lực bao nhiêu? A 900 B 600 C 300 D 450 Câu 9: Một chất chịu hai lực tác dụng có độ lớn 40N hợp với góc 1200 Tính độ lớn hợp lực tác dụng lên chất điểm A 80 N B 40 3N C 40 N D 20 3N r r r r F  F  3N F F F 30 Câu 10: Cho góc hợp lực F với Góc A 300 B 900 C 1200 D 600 Câu 11: Một lực 10N phân tích thành hai lực thành phần vng góc có độ lớn A N N B N N C N N Câu 12: Chất điểm chịu tác dụng đồng thời hai lực Tính độ lớn hợp lực A 19,3 N B 9,7 N F1  F2  10N D N N Góc hai véc tơ lực 30 C 17,3 N Câu 13: Cho ba lực đồng quy nằm mặt phẳng có độ lớn D 8,7 N F1  F2  F3  15N đôi hợp thành góc 120 Tìm hợp lực chúng A 15 N B 45 N C 30 N D N Câu 14: Một chất điểm có trọng lượng P đặt mặt phẳng nghiêng góc  so với phương ngang Áp lực chất điểm lên mặt phẳng nghiêng B P sin  A P C Pcos D 0 Câu 15: Lực F = N hợp với tia Ox góc   30 hình vẽ Xác định độ lớn lực thành phần tác dụng theo hai hướng Ox Oy A 3N 3N B 3N 3N C 3N 3N D 3N 3N Câu 16: r r r r F Một chất điểm chịu tác dụng bốn lực đồng phẳng , F2 , F3 , F4 Biết độ lớn lực F  2N, F2  F4  3N, F3  6N Tìm độ lớn hợp lực tác dụng lên chất điểm A 14 N B 10 N C N D N Câu 17: Một vật có trọng lượng 30N treo vào điểm dây thép AB có khối lượng khơng đáng kể hình vẽ Biết AB = 4m; CD = 10cm Tìm lực căng nhánh dây A 300,4 N B N C 600,7 N D 150 N ĐÁP ÁN 1.A 11.B 2.D 12.A 3.C 13.D 4.D 5.D 6.D 7.A 14.C 15.A 16.C 17.A HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT 8.A 9.C 10.D Câu 1: Đáp án A Hai lực cân hai lực tác dụng vào vật, giá, ngược chiều độ lớn Câu 6: Đáp án D r r r F  F �F �F1  F2 F Chú ý:  F1  F2 thỏa mãn: Câu 7: Đáp án A F  F12  F22  2.F1F2cos  7N Câu 8: Đáp án A F  F12  F22  2.F1F2 cos � cos  �   900 Câu 9: Đáp án C F  2F1cos   2.40.cos600  40N Câu 10: Đáp án D r r F1  F2 F F Do nên hình bình hành phép tổng hợp lực hình thoi có nửa góc 300 Vậy r r 0 F F góc 2.30  60 Câu 11: Đáp án B 2 Hai lực thành phần vng góc nên F  F1  F2 Câu 12: Đáp án A F  2F1cos  �19,3N Câu 13: Đáp án D r r r r r r r r r F  F1  F2  F3  F12  F3 với F12  F1  F2 Dễ thấy OMN tam giác cân có góc 60 nên tam giác F12  F1  5N Vậy F  F3  F12  0N Câu 14: Đáp án C r r r F ;F Phân tích P thành hai thành phần theo phương song song vng góc với mặt phẳng nghiêng Dễ dàng tính áp lực lên mặt phẳng nghiêng F2  Pcos Câu 15: Đáp án A r r r F ;F Phân tích lực F thành hai lực thành phần x y hình vẽ Dễ thấy Fx  F   3N; Fy  F tan 300  3N cos cos30 Câu 16: Đáp án C r r r r r r r F  F1  F2  F3  F4  F13  F24 r r r r r r r r r r F  F  F F , F ; F  F  F F 13 3 24 hợp lực hợp lực , F4 F13  F1  F3  4N; F24  F2  F4  0N � F  F13  4N Câu 17: Đáp án A Điều kiện cân điểm treo D: r r r r r r T1  T2  P  � T1  T2  P Do đối xứng nên T1  T2  T Từ hình vẽ ta có: P 2cos 0,1 P  2Tcos � T  cos  CD  DB 22  0,12 �T  P 30 2  0,12  �300, 4N 2cos 2.0,1 ... tốn, phù hợp với cách thi trắc nghiệm Dạng 2: Điều kiện cân chất điểm Phương pháp giải: Điều kiện để chất điểm nằm cân hợp lực lực tác dụng lên phải r r r r r F  F1  F2   Fn  Cách 1: Áp... A STUDY TIPS Về nguyên tắc tổng hợp từ ba lực trở lên ta tổng hợp hai lực tiếp tục tổng hợp với lực thứ ba… Tuy nhiên, để ho đơn giản tránh nhầm lẫn, nên chọn tổng hợp lực có liên hệ dễ tính...Muốn cho chất điếm đứng cân hợp lực lực tác dụng lên phải không ur uu r uur r F  F1  F2   4 .Phân tích lực 1.Định nghĩa Phân tích lực thay lực hai hay nhiều lực