Ba định luật New Ton

2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI Ngày soạn : / /2010 Ngày dạy : / /2010 CHỦ ĐỀ 7: BA ĐỊNH LUẬT NIU - TƠN (Tiết 15-18) I. MỤC TIÊU. 1. Kiến thức - Học sinh nắm vững hơn khái niệm: khối lượng, quán tính, trọng lực, lực và phản lực. - Nội dung và biểu thức ba định luật Niu tơn. - Nắm vững hơn các công thức : gia tốc, vận tốc, quãng đường, công thức độc lập với thời gian trong chuyển động thẳng biến đổi đều. 2. Kĩ năng - Vận dụng được công thức tính vận tốc, gia tốc, quãng đường trong chuyển động thẳng đều và biểu thức định luật II Niu tơn để giải bài tập. - Đổi đơn vị, tính toán, thay số. - Sử dụng máy tính cầm tay. 3. Thái độ - Cẩn thận khi tính toán, thay số. - Hứng thú học tập bộ môn. II. CHUẨN BỊ. 1. Giáo viên: - Một số bài tập về ba định luật Niu tơn. - Đề bài tập đưa cho học sinh photo. 2. Học sinh: - Ôn lại các kiến thức về ba định luật Niu tơn và chuyển động thẳng biến đổi đều. III. NỘI DUNG A – Tóm tắt lý thuyết: 1. Định luật I: * Nội dung: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. * Lưu ý: + Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều thì hợp lực bằng không hay 0a = r r . + Định luật I còn gọi là định luật quán tính. + Chuyển động thẳng đều là chuyển động theo quán tính. 2. Định luật II: * Nội dung: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. hay F a F ma m = = r r r r - Trong đó: + a: là gia tốc của vật (m/s 2 ) + F: là lực tác dụng lên vật (N) + m: khối lượng của vật (kg) NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 27 0F = r r thì 0a = r r 2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI * Lưu ý: Trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng ; ; . 1 2 3 F F F r r r thì F r là hợp lực của tất cả các lực đó. . 1 2 3 F F F F ma = + + + = r r r r r 3. Định luật III. * Nội dung: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều. B A A B F F → → =− r r hay BA AB F F =− r r 4. Khối lượng: * Khái niệm: là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của các vật. * Đặc điểm : + Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mọi vật. + Khối lượng có tính chất cộng. 5. Trọng lực: * Khái niệm: là lực của Trái Đất tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. * Đặc điểm : + Biểu thức: P mg= r r + Độ lớn: là trọng lượng : P mg= + Phương, chiều trùng với phương, chiều của gia tốc rơi tự do. 6. Lực và phản lực : * Trong tương tác giữa hai vật, một lực gọi là lực tác dụng, còn lực kia gọi là phản lực. * Đặc điểm : + Luôn luôn xuất hiện đồng thời. + Là hai lực trực đối: cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều và khác điểm đặt. + Không cân bằng nhau vì đặt vào hai vật khác nhau. 7. Phương pháp chung: Dạng bài toán về chuyển động dưới tác dụng của lực . * Nếu biết lực F (hợp lực) tác dụng, ta tính được gia tốc F a m = , từ đó khảo sát được chuyển động của vật => Tìm được quãng đường đi được, vận tốc, thời điểm, thời gian * Ngược lại, nếu biết được các thông số của chuyển động thì dực vào công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều, ta tính được gia tốc a và tìm được lực tác dụng lên vật. * Lưu ý : + Lực tác dụng có thể là lực phát động (Truyền gia tốc cho vật), có thể là lực cản (Hãm chuyển động). + Chú ý dấu của các vận tốc khi tính gia tốc a(Dựa vào chiều dương đã chọn). + Thường chỉ tính độ lớn của lực .F m a= NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 28 2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI Dạng 1 : Tìm các thông số của chuyển động (gia tốc, quãng đường, thời gian). Phương pháp: - Áp dụng Định luật II Niu-Tơn tìm gia tốc F a m = - Áp dụng các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều. NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 29 2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI Bài 1 : (Bài 10.12-SBT) Một hợp lực 1,0 N tác dụng vào một vật có khối lượng 2,0 kg lúc đầu đứng yên , trong khoảng thời gian 2,0 s. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó là Tóm tắt: Cho : 0 0( / )v m s= ; F = 1N; m = 2kg; t = 2s Tính s = ? HD - Vận tốc ban đầu : 0 0( / )v m s= . - Tính gia tốc : 2 1 0,5( / ) 2 F a m s m = = = - Tính quãng đường: 2 2 0 1 1 0,5.2 1 2 2 s v t at m= + = = Bài 2 : (Bài 10.13-SBT) Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm trên mặt đất thì bị đá bằng một lực 250 N. Nếu thời gian quả bóng tiếp xúc với bàn chân là 0,020 s, thì bóng sẽ bay đi với vận tốc bằng bao nhiêu ? Tóm tắt: Cho: m = 500g = 0,5 kg; 0 0( / )v m s= ; F = 250N; t = 0,02s. Tìm: v = ? HD - Vận tốc ban đầu : 0 0( / )v m s= . - Tính gia tốc : 2 250 500( / ) 0,5 F a m s m = = = - Tính vận tốc : Áp dụng công thức: 0 . 500.0,02 10( / )v v a t m s= + = = Bài 3 : Dưới tác dụng của một lực 20N, một vật chuyển động với gia tốc 0,2 m/s 2 . Hỏi vật đó chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu nếu lực tác dụng bằng 60 N HD Ta có : 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1. 2 2 1 . . 0,2.60 1,2 / 10 F m a F a F m a F a a F a m s F =  => =  =  <=> = = = Bài 4 : Một ô tô không chở hàng có khối lượng 2 tấn, khởi hành với gia tốc 0,36 m/s 2 . Ô tô đó khi chở hàng khởi hành với gia tốc 0,18 m/s 2 . Biết rằng hợp lực tác dụng vào ô tô trong hai trường hợp đều bằng nhau. Tính khối lượng của hàng hóa HD - Đổi đơn vị: m = 2 tấn = 2000Kg. - Áp dụng Định luật II – Niu tơn, ta có: 1 1 2 1 2 . (m + m ) F m a F a = = - Với m = 2 000Kg: Khối lượng của ô tô. m 1 = ? Khối lượng của hàng hóa. - Vì F 1 =F 2 Nên 1 1 2 1 1 . = (m + m ) 2000.0,36 2000.0,18 .0,18 2000 m a a m m Kg <=> = + <=> = Bài 5 : Một chiếc xe khối lượng 300 kg đang chạy với vận tốc18 km/h thì hãm phanh.Biết lực hãm là 360 N HD - Áp dụng định luật II - Niu tơn: Lưu ý Lực hãm nên ta có NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 30 2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI a. Tính vận tốc của xe tại thơi điểm t = 1,5s kể từ lúc hãm b. Tìm quãng đường xe còn chạy thêm được trước khi dừng hẳn Cho: m = 300 kg; 0 18 / 5( / )v km s m s= = ; F = 300N; Tìm: v = ?t =1,5s s = ? - F = m.a => F = ma 2 360 1,2( / ) 300 F a m s m − = = = − - Tính vận tốc tại thời điểm t : Áp dụng công thức: 0 . 5 1,2.1,5 3, 2( / )v v a t m s= + = − = - Quãng đường vật đi được cho đến khi dừng hẳn: v 1 = 0 2 2 1 0 10,42 2. v v s m a − = = Dạng 2: Bài tập tìm lực khi biết quãng đường, vận tốc, gia tốc, thời gian . Phương pháp: - Sử dụng các công thức tìm gia tốc: 0 0 0 t t v v v v a t t t − − = = ∆ − ; s = v 0 t + 2 2 at ; vt = v 0 + at; vt 2 - v 0 2 = 2as. Chú ý:-Vận tốc ban đầu: thường có những từ: khi, đang . -Vận tốc lúc sau: thư?ng có những từ: dừng, hãm . - Áp dụng công thức Định luật II Niu tơn: F a m = Tìm F Bài 6 : Một vật có khối lượng 50 kg, bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và sau khi đi được 1 m thì có vận tốc 0,5 m/s. Tính lực tác dụng vào vật HD - Tính gia tốc : v t 2 - v 0 2 = 2as => a - Với : v 0 = 0 và v t =0,5 m/s - Tính lực tác dụng : F = m.a Bài 7 : Một máy bay phản lực có khối lượng 50 tấn, khi hạ cánh chuyển động chậm dần đều với gia tốc 0,5 m/s 2 . Hãy tính lực hãm. HD - Áp dụng công thức : - F = m.a => F = - ma - Lưu ý: Đổi đơn vị : 50 tấn = 50 000Kg a = - 0,5 m/s 2 (chuyển động cdđ) Vậy : F = 50 000.(- 0,5) = 25 000N Bài 8 : Một quả bóng có khối lượng 750 g đang nằm yên trên sân cỏ. Sau khi bị đá nó có vận tốc 12 m/s. Tính lực đá của cầu thủ biết rằng khoảng thời gian va chạm với bóng là 0,02s HD - Áp dụng công thức : 0 0 0 t t v v v v a t t t − − = = ∆ − => a - Tính : F = ma - Lưu ý : Đổi đơn vị 750 g = 0,75Kg Bài 9 : Một ô tô khối lượng 2,5 tấn đang chuyển động với vận tốc 72 km/h thì bị hãm lại. Sau khi hãm thì ô tô chạy htêm được 50m thì dừng hẳn. Tính lực hãm HD - Tính gia tốc : v t 2 - v 0 2 = 2as => a - Với : v 0 = 72km/h = 20 m/s v t = 0 m/s s = 50 m - Áp dụng công thức : - F = m.a => F = - ma - Thay số: => KQ NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 31 2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI Bài 10 : Xe tải có khối lượng 2000kg đang chuyển động thì hãm phanh( thắng) và dừng lại sau khi đi thêm được quãng đường 9m trong 3s. Lực hãm có độ lớn là bao nhiêu? HD - Tính gia tốc : Áp dụng các công thức : s = v 0 t + 2 2 at v t = v 0 + at => v 0 = - at ; (với v t =0 là lúc vật dung lại) Suy ra : 2 2s a t = =2 m/s 2 . - Áp dụng công thức : - F = m.a => F = - ma = - 2000.-2 =4 000N Bài 12 : Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5,0 kg làm vận tốc của nó tăng từ 2,0 m/s đến 8,0 m/s trong 3,0 s. Hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu ? HD - Tính gia tốc : 0 0 0 t t v v v v a t t t − − = = ∆ − - Với : v 0 = 2 m/s và v t =8 m/s - Tính lực tác dụng : F = m.a C - Bài tập về nhà. Bài 1: Một ô tô khối lượng 3 tấn đang chạy với vận tốc 20 m/s thì hãm phanh. Biết rằng từ lúc hãm đến lúc dừng lại mất thời gian 10s. Tính quãng đường xe còn đi được cho đến khi dừng và lực hãm Bài 2: Một vật khối lượng 15 kg, bắt đầu chuyển động dưới tác dụng của một lực kéo, đi được quãng đường s trong thời gian 12s. Đặt thêm lên nó một vật khác có khối lượng 10 kg. Để thực hiện quãng đường s, và cũng với lực kéo nói trên , thời gian chuyển động phải bằng bao nhiêu? Bài 3: Một ô tô đang chạy với vận tốc 60 km/h thì người lái xe hãm phanh , xe đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Hỏi nếu ô tô chạy với tốc độ 120 km/h thì quãng đường đi được từ lúc hãm phanh đến khi dừng lại là bao nhiêu ? Giả sử lực hãm trong hai trường hợp bằng nhau. Bài 4: Lực F truyền cho vật khối lượng m 1 gia tốc a 1 = 2 m/s 2 , truyền cho vật khối lượng m 2 gia tốc a 2 = 3 m/s 2 . Hỏi lực F sẽ truyền cho vật khối lượng m = m 1 + m 2 một gia tốc là bao nhiêu? Bài 5: Lực F truyền cho vật khối lượng m 1 gia tốc a 1 = 3 m/s 2 , truyền cho vật khối lượng m 2 gia tốc a 2 = 6 m/s 2 . Hỏi lực F sẽ truyền cho vật khối lượng m = m 1 - m 2 một gia tốc là bao nhiêu? Bài 6: Lực F truyền cho vật khối lượng m 1 gia tốc a 1 = 1 m/s 2 , truyền cho vật khối lượng m 2 gia tốc a 2 = 3 m/s 2 . Hỏi lực F sẽ truyền cho vật khối lượng m = 2 21 mm + một gia tốc là bao nhiêu? Bài 7: Dưới tác dụng của lực F nằm ngang, xe lăn chuyển động không vận tốc đầu, đi được quãng đường 3m trong thời gian t. Nếu đặt thêm vật có khối lượng 500g lên xe thì xe chỉ đi được quãng đường 2m trong thời gian t. Bỏ qua ma sát. Tìm khối lượng của xe. Bài 8: Một xe lăn khối lượng 40 kg, dưới tác dụng của một lực kéo, chuyển đông không vận tốc dầu từ đầu phòng đến cuối phòng mất thời gian 8s. Khi chất lên xe một kiện hàng, xe phải chuyển động mất 16s. Bở qua ma sát. Tìm khối lượng kiện hàng Bài 9: Một vật có khối lượng 250g bắt đầu chuyển động nhanh dần đều, nó đi được 1,2 m trong 4s a. Tính lực kéo, biết lực cản bằng 0,04 N b. Sau quãng đường ấy lực kéo phải bằng bao nhiêu để vật có thể chuyển động thẳng đều NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 32 2 0 1 0 VÌ SỰ NGHIỆP GIÁO DỤC - VÌ HỌC SINH THÂN YÊU VVI Bài 10: Một chiếc xe khối lượng 300 kg đang chạy với vận tốc18 km/h thì hãm phanh.Biết lực hãm là 360 N a. Tính vận tốc của xe tại thơi điểm t = 1,5s kể từ lúc hãm b. Tìm quãng đường xxe còn chạy thêm được trước khi dừng hẳn PHÊ DUYỆT CỦA BAN GIÁM HIỆU ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… Điện Biên, ngày tháng .năm . ……………………………………… ……………………………………… TM Nhóm chuyên Môn Nguyễn Văn Hiếu NGUYỄN VIỆT TRUNG THPT THANH CHĂN 33 . viên: - Một số ba i tập về ba định luật Niu tơn. - Đề bài tập đưa cho học sinh photo. 2. Học sinh: - Ôn lại các kiến thức về ba định luật Niu tơn và. không hay 0a = r r . + Định luật I còn gọi là định luật quán tính. + Chuyển động thẳng đều là chuyển động theo quán tính. 2. Định luật II: * Nội dung: Gia