Đang tải... (xem toàn văn)
ột ô tô có khối lượng 7 tấn bắt đầu chuyển động trên đường thẳng nằm ngang, vận tốc t ng từ 0 đến 60km/h trong thời gian 4 ph t và giữ nguyên vận tốc đó, lực ma sát có độ lớn 500N tác dụ[r]
(1)Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Thư ngỏ Xin chào quý Thầy, Cô và tất em học sinh sử dụng tài liệu này Tôi đã, cố gắng để sưu tầm, tổng hợp, xếp các bài tập vật lí 10 với mong muốn đóng góp cho cộng đồng dạy và học vật lí tài liệu tham khảo có giá trị Tôi gửi đến quý vị các phần tập tài liệu mà tôi soạn Phần tài liệu này tôi trình bày chương Động lực học chất điểm Chắc chắn tài liệu còn nhiều hạn chế cách trình bày, phương pháp giải, các đáp án… nên tôi mong nhận đóng góp ý kiến quý vị để tôi hòan thiện tập tài liệu này Mọi ý kiến đóng góp xin vui lòng gửi địa email: vituan126@gmail.com Lop10.com (2) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Chủ đề II ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Vectơ lực Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng vật này lên vật khác mà kết là gây cho vật gia tốc làm vật bị biến dạng F giá lực Tổng hợp lực Tổng hợp lực là thay hai hay nhiều lực cùng tác dụng lên vật lực có tác dụng giống hệt các lực đó Để tổng hợp hai lực có giá đồng quy ta dùng quy tắc hình bình hành F F 21 F 22 2.F1.F2 cos Các trường hợp đặc biệt: F1 α F2 ; F1 , F2 00 ): - Hai lực cùng phương, cùng chiều ( F1 F F2 F1 F2 F F1 F2 F F2 ; F1 , F2 180 ): - Hai lực cùng phương, ngược chiều ( F1 F1 F F F1 F2 - Hai lực có phương vuông góc: ( F1 F2 ; F1 , F2 900 ): F2 F2 F F F12 F22 F Phân tích lực Phân tích lực là thay lực hai hay nhiều lực có tác dùng giống hệt lực đó Khi biết các phương tác dụng lực ta có thể phân tích lực lên các phương đó Phân tích lực là phép làm ngược lại phép tổng hợp lực Ví dụ lực F tác dụng vào vật, theo phương ngang làm vật F1 chuyển động, theo phương đứng ép vật xuống mặt sàn Do đó, ta có thể phân tích lực F thành hai lực thành phần F1 , F2 theo F2 F F F F phương ngang và phương thẳng đứng cho Ba định luật Newton 4.1 Định luật Newton thứ I Khi vật không chịu tác dụng lực nào chịu tác dụng các lực có hợp lực không thì vật đứng yên tiếp tục đứng yên, vật chuyển động tiếp tục chuyển động thẳng mãi mãi Định luật Newton thứ I cho phép ta phát vật có tính chất quan trọng gọi là quán tính Định luật Newton thứ I còn gọi là định luật quán tính 4.2 Định luật Newton thứ II Gia tốc vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn gia tốc tỉ lệ với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng F a m Lop10.com (3) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Định luật Newton thứ II cho phép ta hiểu rõ khối lượng vật: khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính vật Theo đó, vật có khối lượng càng lớn thì có mức quán tính càng lớn 4.3 Định luật Newton thứ III Trong trường hợp, vật A tác dụng vào vật B lực, thì vật B tác dụng lên vật A lực Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn ngược chiều FAB FBA Nếu FAB là lực tác dụng thì FBA là phản lực Lực và phản lực có tính chất: - Xuất và biến đồng thời - Là hai lực trực đối - Lực và phản lực không cân Định luật vạn vật hấp dẫn Lực hấp dẫn hai chất điểm bất kì tỉ lệ với tích hai khối lượng chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng mm F G 12 r 11 2 G là số hấp dẫn: G 6, 67.10 Nm / kg Trọng lực vật là trường hợp riêng lực hấp dẫn Trái M h Đất và vật: P mM PG R R h M: khối lượng Trái Đất m: khối lượng vật R: bán kính Trái đất (tính từ tâm đến bề mặt Trái Đất) h: độ cao vật (tính từ mặt đất đến vị trí vật) Gia tốc trọng trường: g G M R h Vậy gia tốc trọng trường phụ thuộc vị trí vật đứng Nếu vật gần mặt đất h R thì: M R2 Vậy gần mặt đất vật rơi tự với cùng gia tốc g Lực đàn hồi lò xo Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng lò xo Fñh k l g G Lưu ý - Đối với dây cao su hay dây thép, lực đàn hồi uất bị ngoại lực kéo dãn, trường hợp này lực đàn hồi gọi là lực c ng Lực c ng có điểm điểm đặt và hướng giống lực đàn hồi lò o bị dãn - Đối với các mặt tiếp c bị biến dạng ép vào thì lực đàn Lop10.com lo l l (4) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp pháp tuyến Lực ma sát vituan126@gmail.com c Trường hợp này lực đàn hồi gọi là áp lực hay lực Lực ma sát nghỉ Điều kiện uất hiện: Lực ma sát nghỉ uất vật có u hướng trượt (chưa trượt trên bề mặt vật khác có ngoại lực tác dụng và có tác dụng cản trở u hướng trượt vật Đặc điểm lực ma sát nghỉ: + ốc: trên vật có u hướng trượt (ch tiếp c + Phương: song song (tiếp tuyến với mặt tiếp c + Chiều: ngược chiều với ngoại lực tác dụng + Độ lớn: luôn cân với thành phần tiếp tuyến ngoại lực, có giá trị cực đại tỉ lệ với áp lực mặt tiếp c: Fmsn max n là hệ số ma sát nghỉ, không có đơn vị n N với Lực ma sát trượt Điều kiện uất hiện: Lực ma sát trượt uất vật trượt trên mặt vật khác và có tác dụng cản trở chuyển động trượt vật Đặc điểm lực ma sát trượt: + ốc: trên vật chuyển động trượt (ch tiếp c + Phương: song song (tiếp tuyến với mặt tiếp c + Chiều: ngược chiều với chiều chuyển động trượt + Độ lớn: tỉ lệ với áp lực mặt tiếp c Fmst t N là hệ số ma sát trượt (phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng hai mặt tiếp c, nó không có đơn vị) + Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích tiếp c và tốc độ vật, mà nó phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng hai mặt tiếp c t 7.3 Lực ma sát l n Điều kiện uất hiện: Lực ma sát l n uất vật l n trên mặt vật khác và có tác dụng cản trở lại chuyển động l n vật Đặc điểm lực ma sát l n: + ốc: trên vật chuyển động (ch tiếp c + Phương: song song (tiếp tuyến với mặt tiếp c + Chiều: ngược chiều với chuyển động l n + Độ lớn: Tỉ lệ với áp lực mặt tiếp c Fmsl lN l t là hệ số ma sát l n Lực hướng tâm Lực (hay hợp lực các lực tác dụng vào vật chuyển động tròn và gây cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm mv2 Công thức: Fht m.a ht mω2 r r Ném ngang, ném xiên Chuyển động vật bị ném ngang từ độ cao h với vận tốc ban đầu vo Lop10.com (5) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Chọn trục nằm ngang, y thẳng đứng hướng uống dưới, gốc vị trí ném, gốc thời gian là l c ném Phân tích chuyển động vật thành hai thành phần: + Chuyển động theo phương ngang là chuyển động thẳng vx v0 x v0t + Chuyển động theo phương thẳng đứng y là chuyển động rơi tự ay g v0 y vy gt gt y Phương trình qu đạo: g x 2v02 y Vậy qu đạo chuyển động ném ngang là ận tốc vị trí bất kì: v hi vật chạm đất: y L x max v20 v0 v2y vo2 gt 2h g h; t Vận tốc chạm đất: v2đất Tầm xa: v2x nhánh Parabol 2gh 2h g Chuyển động vật bị ném iên lên góc α so với phương ngang, vận tốc ban đầu vo Chọn trục nằm ngang, y thẳng đứng hướng lên trên, gốc vị trí ném, gốc thời gian là l c ném Phân tích chuyển động vật thành hai thành phần: + Chuyển động theo phương ngang là chuyển động thẳng + Chuyển động phương thẳng đứng y là chuyển động biến đổi với a g Các thành phần lực, vận tốc và gia tốc: + Lực tác dụng lên vật: trọng lực P + Các thành phần vận tốc ban đầu: + Các thành phần gia tốc: ax mg vOx vo cos vOy vo sin ay g x vox y voy t + Các phương trình chuyển động: + Phương trình qu đạo: y tan .x vo cos .t gt vo sin g x2 2 2vo cos Lop10.com t gt (6) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Vậy qu đạo là Parabol Phương trình vận tốc : vx vo cos vy vo sin gt độ cao cực đại: vy h max Tầm bay a v2y và tan vo sin g t Tầm bay cao v2x v v2o sin2 2g vy vx thời điểm vật đạt độ cao cực đại độ cao cực đại khoảng cách điểm ném và điểm rơi (cùng trên mặt đất : 2vo sin t g y vo2 sin L x max g Lop10.com gt vo (7) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com BÀI TẬP Vấn đề TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM BÀI TẬP MẪU Bài tập Hai người kéo dây với hai lực có cùng độ lớn F, dây này vòng qua cái cây Lực tác dụng lên cây có độ lớn 1,85 lần lực F Hỏi góc hợp hai phần dây bao nhiêu ? Giải Lực tác dụng vào cây là hợp hai lực hai người kéo Ta có: F2 Fhl F1 F2 Về độ lớn ta có: Fhl2 F12 F22 2F1F2 cos α Theo đề bài hai lực này có độ lớn nhau: F1 (1,85F)2 cos 2F2 F2 F 2F2 cos 0,71 F1 44039' Bài tập Một vật treo hai sợi dây giống hình vẽ Biết vật có khối lượng m = 0,25kg Tính lực c ng các sợi dây OA và OB Lấy g 10m / s Giải Xem vòng xuyến chất điểm hi đó chất điểm O chịu tác dụng các lực: P , T1 , T2 Vì chất điểm đứng cân nên ta có: P T1 T2 T1 T2 P Về độ lớn ta có: T12 T22 2T1T2 cos1200 Vì hai sợi dây giống nên: T1 2T 2T cos120 P T P 2,5N Vậy m i dây chịu lực c ng T1 2 T2 B A 1200 T1 T2 O P m T P T2 2,5N LUYỆN TẬP Bài tập Cho hai lực đồng qui có độ lớn F1 = F2 = 0N Hãy tìm độ lớn hợp lực chúng hợp với góc là: α = 00 ; 600 ; 900 ; 1200 ; 1800 Vẽ hình biểu diễn cho m i trường hợp Nhận xét ảnh hưởng góc α độ lớn hợp lực Bài tập Cho hai lực đồng quy có độ lớn F1 = 16N, F2 = 12N a Cho biết hợp lực chúng có thể có độ lớn 30N 3,5N không ? b Cho biết độ lớn hợp lực là 20N Tìm góc hai lực F1, F2 Bài tập Cho ba lực đồng qui cùng nằm mặt phẳng hình vẽ, có độ lớn và đôi làm thành góc 1200 Tìm hợp lực chúng F1 1200 1200 1200 F2 Lop10.com F3 (8) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Bài tập Hãy dùng qui tắc hình bình hành và qui tắc đa giác để tìm hợp lực ba lực F1, F2 và F3 có độ lớn và cùng nằm cùng mặt phẳng Biết lực F2 làm thành với hai lực F1 và F3 góc là 600 hình vẽ F1 600 F2 600 F3 Bài tập Tìm hợp lực bốn lực đồng qui hình vẽ Biết F1 = 5N ; F2 = 3N ; F3 = 7N ; F4 = 1N F3 F1 F2 F4 Bài tập Trong mặt phẳng tọa độ y hình vẽ, có ba lực đồng qui O: F1 = 100N, F2 = 60N Biết hợp lực chúng Hãy tìm độ lớn lực F3 và góc tạo trục Ox với đường nằm ngang F3 F2 O x y F1 Bài tập Một vật có trọng lượng P = 0N treo vào vòng nhẫn O (coi là chất điểm) Vòng nhẫn giữ yên hai dây OA và OB hợp với góc 1200 Tìm lực c ng hai dây OA và OB B 1200 A O m Bài tập Trong siêu thị, người tác dụng lực có độ lớn 400N lên e đẩy Hai cánh tay người này hợp với phương ngang góc 1200 Hãy tính thành phần lực đẩy xe chạy ngang và thành phần lực người này nén lên mặt đất theo phương thẳng đứng 1200 Bài tập Một vật A có khối lượng m1 = 5kg đứng yên trên mặt phẳng nghiêng góc 300 so với phương ngang, giữ dây nhẹ, không co giãn Cho g = 10 m/s2 a Tính lực c ng dây và phản lực mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật A b Buộc vật B có khối lượng m2 = 4kg đầu dây Dây vắt qua ròng rọc hình vẽ Hỏ mặt phẳng nghiêng bên phải hợp với phương ngang góc α bao nhiêu để hệ đứng yên? Tính lực c ng dây lúc này Lop10.com (9) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu Cho hai lực F1 và F2 đồng quy Điều kiện nào sau đây để độ lớn hợp lực hai lực tổng F1 + F2 ? A Hai lực song song ngược chiều B Hai lực vuông góc C Hai lực hợp góc 60 D Hai lực song song cùng chiều Câu Cho hai lực F1 và F2 đồng quy Điều kiện nào sau đây để độ lớn hợp lực hai lực 0? A Hai lực song song ngược chiều B Hai lực song song cùng chiều, có độ lớn C Hai lực song song ngược chiều, có độ lớn D Hai lực có độ lớn Câu Gọi F1, F2 là độ lớn hai lực thành phần, F là độ lớn hợp lực chúng Câu nào sau đây là đ ng ? A Trong trường hợp F lớn F1 và F2 B F không nhỏ F1 và F2 C F không F1 F2 D Trong trường hợp: F1 F2 F F1 F2 Câu Chọn câu đ ng Hợp lực hai lực F và 2F có thể: A nhỏ F B lớn 3F C vuông góc với F D vuông góc với F Câu Cho hai lực có độ lớn là F1 = 12N và F2 = 8N Cặp giá trị nào sau đây biểu thị giá trị lớn và nhỏ độ lực F F1 F2 ? A 14,4N và 4N B 12N và 8N C 20N và 4N D Thiếu kiện Câu Một chất điểm đứng yên tác dụng ba lực 4N, 5N và 6N Nếu bỏ lực 6N thì hợp lực hai lực còn lại bao nhiêu ? A 9N B 1N C 6N D không tính vì thiếu kiện Câu Một chất điểm đứng yên tác dụng ba lực 6N, 8N và 10N Hỏi góc hai lực 6N và 8N bao nhiêu ? A 300 B 450 C 600 D 900 Câu Lực 10N là hợp lực hai lực nào đây ? Cho biết góc hợp hai lực đó A 5N, 15N ; 1200 B 4N, 6N ; 600 C 3N, 13N ; 1800 D 3N, 5N ; 00 Câu Một vật chịu tác dụng bốn lực Lực F1 = 40N hướng phía Đông, lực F2 = 50N hướng phía Bắc, lực F3 = 70N hướng phía Tây, lực F4 = 90N hướng phía Nam Độ lớn hợp lực tác dụng lên vật là bao nhiêu ? A 50N B 10N C 70N D 250N Câu 10 Một bạn trai dùng dây kéo hợp đựng đồ có trọng lượng 50N Dây nghiêng với mặt phẳng ngang góc 600 Hộp chuyển động lực kéo dây có độ lớn 30N Hệ số ma sát nghỉ đáy hợp và mặt phẳng ngang A 0,5 B 0,3 C 0,62 D 0,36 Đáp án Tự luận Trắc nghiệm 1.D 2.C 3.D 4.C 5.C 6.C 7.D 8.C 9.A 10.C Lop10.com (10) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Vấn đề BA ĐỊNH LUẬT NIUTƠN A Phƣơng pháp Bài toán động lực học chất điểm là bài toán xét chuyển động chất điểm đó có tính đến lực tác dụng gây gia tốc cho chất điểm Có hai bài toán lớn là bài toán thuận và bài toán nghịch B i án h ận: Cho biết lực tác dụng vào vật, ác định chuyển động vật (x, v, a, s, t) Phương pháp: Bước Biểu diễn các lực tác dụng vào vật ( em vật là chất điểm Bước Chọn hệ qui chiếu và viết phương trình động lực học (định luật II Niuton) F Bước ác định gia tốc vật a m Bước Dựa vào các kiện đầu bài, ác định chuyển động vật B i án ngh h: Cho biết chuyển động vật v, a, s, t ác định lực tác dụng vào vật Phương pháp: Bước Biểu diễn các lực tác dụng vào vật Chọn hệ qui chiếu Bước ác định gia tốc vật từ kiện bài toán đã cho Bước ác định hợp lực tác dụng vào vật: F = ma Bước Biết hợp lực, ác định các lực tác dụng vào vật B Bài tập tự luận Dạng 1: Bài toán vật chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang BÀI TẬP MẪU Bài tập ột vật có khối lượng 30kg kéo trượt trên đường thẳng nằm ngang Lực kéo theo phương ngang tác dụng vào vật là 45N Hệ số ma sát mặt đường là 0,05 Cho g 10m / s a Tính gia tốc vật ? b Tính vận tốc và quãng đường vật sau 12 giây kể từ l c bắt đầu chuyển động ? Giải Vật chịu tác dụng trọng lực P , phản lực N mặt đường, lực kéo Fk và lực ma sát trượt Fms y N Chọn hệ trục y hình vẽ a Áp dụng định luật II Niuton: Fms Fk O x P N Fk Fms ma Chiếu lên trục Oy: P P N N P mg 30.10 300N Theo định luật III Niuton, áp lực vật ép lên mặt đường phản lực mặt đường đẩy vật: Fms N ' 0, 05.300 15N N' N 300N Chiếu lên trục Ox: Fk Fms ma 45 15 30.a a 1m / s2 b Vật chuyển động có gia tốc nên vận tốc tính công thức: v v0 at 1.12 12m / s Quãng đường vật được: s v0 t at 1.122 10 Lop10.com 72m (11) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Bài tập ột vật có khối lượng kg nằm yên thì kéo lực có độ lớn 0N theo hướng tạo với mặt phẳng ngang góc 300 Biết hệ số ma sát vật với mặt sàn là 0, Tính vận tốc và quãng đường vật sau s chịu lực tác dụng? Lấy g 10m / s Giải y hình vẽ Phân tích lực và chọn hệ trục Áp dụng định luật II Niuton: P P Chiếu lên trục Oy: N N Fk Fms Fk sin ma N P Fk sin mg Fk sin300 15N Theo định luật III Niuton, áp lực vật ép lên mặt đường: N' N 15N Fms N ' 0,5.15 7,5N Fk cos Chiếu lên trục Ox: 10.cos 300 7,5 2.a Fms a y Fk N Fms α O x P ma 0,58m / s Vật chuyển động có gia tốc nên vận tốc tính công thức: v v0 at 0,58.10 5,8m / s Quãng đường vật được: s v0 t at 0,58.102 29m 2 Chú ý: các phép chiếu lực lên trục Ox và Oy ta dùng phép chiếu vuông góc Do đó, lực vuông góc với trục nào thì chiếu lên trục đó Bài tập Một người kéo vật nặng khối lượng 50kg chuyển động theo phương ngang sợi dây nghiêng góc 450 so với phương ngang Lực kéo người có độ lớn 300N Vật chuyển động không vận tốc đầu Cho g 10m / s a Giả sử không có ma sát vật và mặt phẳng ngang Tính thời gian để vật trượt 2m và áp lực vật ép lên mặt phẳng ngang b ét trường hợp mặt đường có lực ma sát Hệ số ma sát nghỉ cực đại là n 0,5 và hệ số ma sát trượt là t 0, hi đó vật có chuyển động không? Nếu có hãy tính lại thời gian để vật trượt 2m Giải Phân tích lực và chọn hệ trục y hình vẽ a Áp dụng định luật II Niuton: y P N Fk ma Chiếu lên trục Oy: P N Fk sin N Fk O N P Fk sin mg Fk sin450 288N N là phản lực mặt đường tác dụng lên vật Theo định luật III Niuton, áp lực vật ép lên mặt đường là: N' N 288N Chiếu lên trục Ox: Fk cos ma 300.cos 450 50.a a 4, 24m / s Vật chuyển động có gia tốc nên quãng đường tính công thức: 11 Lop10.com x α P (12) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com t 0,97s at 4, 24.t 2 b ét trường hợp có lực ma sát Fmsn 0,5.288 144N Lực ma sát nghỉ: nN' Trong đó lực kéo theo phương ngang là: Fk cos 300.cos 450 212,1N Fmsn nên vật trượt Vì Fk cos Khi vật trượt thì lực ma sát là ma sát trượt: Fmst 0, 2.288 57, 6N tN' s v0 t Theo phương ngang ta có: a s 3,1m / s v0 t at Fk cos Fmst y O N x Fk Fms ma α P 2 3,1.t 2 t 1,14s Bài tập ột e tải khối lượng tấn, sau khởi hành s đạt vận tốc km h a Tính gia tốc xe ? b Tính lực phát động động ? Biết lực cản mà mặt đường tác dụng lên e là 500N Giải Chọn trục trùng phương chuyển động, chiều dương là chiều chuyển động xe a Gia tốc xe: O v v0 a 0,5m / s2 t 10 b Lực phát động cùng chiều chuyển động, lực cản ngược chiều chuyển động Vận dụng định luật II Niuton: F Fc ma Chiếu lên trục Ox: F Fc ma F ma Fc 1000.0,5 500 x 1000N Bài tập ột vật trượt quãng đường 48m thì dừng lại Biết lực ma sát trượt 0,06 trọng lượng vật và lấy g 10m / s Nếu em chuyển động vật là chậm dần thì vận tốc ban đầu vật là bao nhiêu ? Giải Phân tích lực và chọn hệ trục Oxy hình vẽ Định luật II Niuton: P N Fms y ma Theo phương ngang ( vật chịu tác dụng lực ma sát trượt và lực ma sát đã cho giá trị theo trọng lực nên ta không cần chiếu lên trục y để tính phản lực N Fms ma Chiếu lên trục Ox: Theo đề bài: Do đó ta có: Fms 0, 06P O Fms 0, 06mg 0, 06mg ma N x V0 P a 0, 06g 12 Lop10.com 0, 6m / s (13) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Vật chuyển động có gia tốc nên ta có: 2as v2 v02 2.( 0,6).48 v02 v0 7, 60m / s Bài tập ột người dùng dây kéo vật có khối lượng 00 kg trên sàn nằm ngang Dây kéo nghiêng góc 300 so với phương ngang Biết vật bắt đầu trượt từ trạng thái nghỉ, chuyển động nhanh dần và đạt vận tốc m s m Lực ma sát sàn lên vật vật trượt có độ lớn N Tính lực c ng dây vật trượt Giải Phân tích lực và chọn hệ trục y hình vẽ y Áp dụng định luật II Niuton: P N T ma T cos Fms ma (1) Chiếu lên trục Ox: N Fms α Vì vật chuyển động có gia tốc nên ta có: 2as v2 v02 2.a.1 12 Thay vào (1): T cos 30 125 a 0,5 m / s T O x P 100.0,5 T 202N Bài tập ột e chuyển động thẳng với vận tốc 1m/s thì t ng tốc, sau 2s có vận tốc 3m/s Sau đó e tiếp tục chuyển động thẳng thời gian 0s tắt máy chuyển động thẳng chậm dần và thêm 2s dừng lại Biết khối lượng e là 100kg a Tính gia tốc e giai đoạn ? b Lực cản tác dụng vào e là bao nhiêu ? Biết lực cản có giá trị không đổi ba giai đoạn c Tính lực kéo động e giai đoạn ? Giải a Chọn chiều dương là chiều chuyển động iai đoạn 1: v1 v0 a1 1m / s2 t iai đoạn xe chuyển động thẳng nên a , v2 v1 3m / s v3 v 1,5m / s iai đoạn 3: a t3 b Trong giai đoạn xe tắt máy nên theo phương ngang có lực cản tác dụng vào e Do đó ta có: Fc ma 100.( 1,5) 150 N c Lực kéo động theo phương ngang nên ta có: Fk Fc ma Fk1 ma1 Fc Fk1 100.1 150 250N iai đoạn 1: Fk1 Fc ma1 Fk 150N iai đoạn 2: Fk Fc ma Fk ma Fc Fk3 100( 1,5) 150 0N iai đoạn 3: Fk3 Fc ma Fk3 ma Fc LUYỆN TẬP Bài tập ột ô tô khởi hành với lực phát động là 2000N Lực cản tác dụng vào e là 400N hối lượng e là 800kg Tính quãng đường e sau 0s khởi hành ĐS: 100m Bài tập Tại thời điểm t đoàn tàu có vận tốc 36km/h, lực kéo đầu máy là 2,1.105 N Trọng lượng đoàn tàu 5.106 N Hệ số ma sát quãng đường đoàn tàu sau 0s đó 0, 002 13 Lop10.com ác định vận tốc đoàn tàu sau 10s và (14) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Bài tập ột e có khối lượng tấn, sau khởi hành 10s quãng đường 50m a Tính lực phát động động e Biết lực cản là 500N b Tính lực kéo động e sau 10s đó e chuyển động Biết lực cản không đổi suốt quá trình chuyển động ĐS: a 1500N b 500N Bài tập ột e tải có khối lượng bắt đầu chuyển động trên đường thẳng nằm ngang Biết hệ số ma sát e và mặt đường là 0,1 Ban đầu lực kéo động là 2000N a Tính vận tốc và quãng đường chuyển động sau 10s b Trong giai đoạn kế tiếp, e chuyển động 20s Tính lực kéo động e giai đoạn này c Sau đó e tắt máy hãm phanh và dừng lại sau s Tìm lực hãm phanh d Tính vận tốc trung bình e suốt thời gian chuyển động Bài tập ột người dùng dây kéo vật có khối lượng 5kg trượt trên sàn nằm ngang Dây kéo hướng góc 300 so với phương ngang Sàn có hệ số ma sát trượt 0,3 ác định độ lớn lực kéo ĐS: 14,7N Bài tập ật có khối lượng kg kéo chuyển động lực hợp góc 300 với phương ngang, biết độ lớn lực kéo là N Sau s vật quãng đường dài ,8m a Tính hệ số ma sát trượt vật và sàn b Nếu với lực kéo trên làm cho vật chuyển động thẳng thì hệ số ma sát trượt phải b ng bao nhiêu? ĐS: Bài tập ột ô tô có khối lượng bắt đầu chuyển động trên đường thẳng nằm ngang, vận tốc t ng từ đến 60km/h thời gian ph t và giữ nguyên vận tốc đó, lực ma sát có độ lớn 500N tác dụng vào ô tô không đổi suốt quá trình chuyển động a Tính lực kéo động giai đoạn ph t t ng tốc b Tính lực kéo động giai đoạn e chuyển động c uốn e dừng lại, tài ế tắt máy và hãm phanh Sau 200m thì dừng hẳn Tính lực hãm phanh và thời gian hãm phanh Bài tập ột e trượt có khối lượng 5kg nằm yên Ban đầu xe kéo lực 20N theo phương ngang 5s sau đó ngừng kéo Sau đó vật chuyển động chậm dần và dừng lại hẳn Lực cản tác dụng vào e luôn 15N Tính quãng đường e từ l c bắt đầu chuyển động đến dừng hẳn ĐS: 14,3m Bài tập ột e chạy trên đường nằm ngang thì tài ế hãm phanh khẩn cấp làm các bánh e không l n mà trượt tạo thành vết trượt dài 12m iả sử hệ số ma sát bánh e và mặt đường là 0,6 Lấy g 10m / s Hỏi vận tốc e các bánh e bắt đầu tạo vết trượt là bao nhiêu? ĐS: v0 43,2km / h Bài tập 10 ột diễn viên iếc có khối lượng 52kg, tuột uống dọc theo sợi dây treo thẳng đứng Dây chịu lực c ng tối đa là 425N Lấy g 10m / s2 a Người đó tuột uống với gia tốc 2,5m / s2 Hỏi dây có bị đứt hay không ? b Để dây không bị đứt thì người đó phải tuột uống với gia tốc nào ? 14 Lop10.com (15) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com 1, 826m / s2 ĐS: a Bài tập 11 ột vật có khối lượng 10 kg kéo trượt trên mặt phẳng ngang lực với phương nằm ngang góc 300 Cho biết hệ số ma sát 0,1 Lấy g 10m / s2 hợp a Tính lực để vật chuyển động ? b Tính lực để sau chuyển động 2s vật quãng đường 5m? ĐS: a 11N b 38,05N Dạng Ch ển động ủ Theo định luật II Niutơn: Fmst N P ậ n ặ phẳng nghi ng ma Chiếu lên trục Ox và Oy: Ox : Fmst P sin ma Oy : N P cos O Sau có biểu thức đại số chúng ta có thể tiếp tục giải tìm các đại lượng cần thiết Chú ý: α Ptt P sin chính là hình chiếu trọng lực lên trục Ox, gọi là thành phần tiếp tuyến mặt nghiêng trọng lực Thành phần tiếp tuyến trọng lực kéo vật trượt xuống theo phương nghiêng Ppt P cos chính là hình chiếu trọng lực lên phương y, gọi là thành phần pháp tuyến mặt phẳng nghiêng trọng lực Thành phần pháp tuyến gây áp lực lên mặt phẳng nghiêng BÀI TẬP MẪU Bài tập ột e l n nhỏ có khối lượng 5kg thả từ đỉnh dốc nghiêng Lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng không đáng kể Lấy g 10m / s Hãy tính thời gian xe chuyển động từ đến chân dốc B các trường hợp sau: a ặt dốc nghiêng góc 300 so với mặt phẳng nằm ngang và độ dài AB = 1m b Độ dài AB = 1m, độ cao H so với mặt phẳng ngang 0,6m c Độ cao AH BH 1m Giải Phân tích lực và chọn hệ trục y hình vẽ y Xe chịu tác dụng trọng lực P và phản lực N , bỏ qua lực ma sát Theo định luật II Niuton: P N ma Chiếu lên Ox: P.sin a ma a N O A g sin Ptt Ppt 30 a 10.sin 30 5m / s 2 t 0, 63s AB at 5t 2 b Thông qua độ dài và độ cao dốc ta tính AH 0,6 a 10.0, 6m / s sin AB Tương tự câu a, ta tính t 0,58s P H 450 , AB c AH = BH thì HAB là tam giác vuông cân a g sin 450 2m / s2 15 Lop10.com x α α B 2m (16) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Tương tự trên ta tính t 0, 63s Bài tập ật có khối lượng kg thả trượt trên mặt phẳng nghiêng có hệ số ma sát 0,0 , dài AB 10m , nghiêng 300 Cho g 10m / s a Tính vận tốc vật đạt chân mặt phẳng nghiêng ? b Sau uống hết mặt phẳng nghiêng, vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang có hệ số ma sát 0,1 Tính thời gian vật chuyển động trên mặt phẳng ngang ? Giải Phân tích lực và chọn hệ trục y hình vẽ a Khi vật trượt trên mặt phẳng nghiêng P N1' Fmst1 ma1 Chiếu lên trục Oy: N1' Pcos Fmst1 N1' P cos N1' mgcos N1 1.10.cos 300 N 20 Fmst1 0, 01.5 Psin ma1 Chiếu lên trục Ox: Psin Fmst1 a1 m 1.10.s in300 20 4,9m / s a1 Vận tốc vật chân dốc đặt là v1 , ta có: 2.a1.AB v12 v02 3N 2.4,9.10 v12 y N'1 O Fmst1 x A N'2 Ptt Ppt α Fmst2 α v1 2m / s b Khi vật trượt trên mặt phẳng ngang ta chọn chiều dương là chiều chuyển động Ta có: P N '2 Fmst ma P + B H P Dễ dàng nhận thấy N'2 P 10N Fmst 0,1.10 1N N2 Fmst 1m / s2 m Ta có thể tính thời gian vật trượt (đến dừng) trên mặt ngang dựa vào công thức vận tốc: v v1 a t 1.t t 2s Chiếu lên phương ngang: Fmst ma hay Fmst ma a2 Bài tập Trong thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt cách kéo vật trượt lên mặt phẳng nghiêng thu các số liệu: mặt phẳng nghiêng dài m, cao 0cm, vật có khối lượng 00g, lực kéo vật vật lên dốc là N Tính hệ số ma sát ? Lấy g 10m / s Phân tích lực và chọn hệ trục Theo định luật II Niuton ta có: P N ' Fk Fmst Giải y hình vẽ ma 16 Lop10.com (17) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Chiếu lên Oy: N' P cos y Tam giác ABH vuông H nên ta có: N' A HB O Fk cos AB x Fmst 6 N ' mg cos 0, 2.10 N 5 α H B Vậy áp lực lên mặt nghiêng là: N N ' N P Chiếu lên Ox (vật trượt đều): P sin Fmst Fk AH 0, Tam giác ABH vuông H nên ta có: sin 0, AB Fmst 0, Fmst Fk P sin 0, 2.10.0, 0, 6N 0,3 t N LUYỆN TẬP Bài tập Hãy ác định gia tốc vật trượt từ mặt phẳng nghiêng uống Cho biết góc nghiêng 300 , hệ số ma sát vật và mặt phẳng nghiêng là 0, Lấy g 9,8m / s ĐS: a 2, 35m/s2 Bài tập ột vật có khối lượng 0,4kg trượt từ đỉnh mặt phẳng nghiêng có chiều dài 1m, chiều cao 50cm Lấy g 10m/s2 Biết hệ số ma sát trượt mặt nghiêng là 0,1 và vật bắt đầu trượt từ trạng thái nghỉ Tính vận tốc chân dốc Bài tập ột vật trượt trên mặt phẳng nghiêng có chiều dài 2m, chiều cao dốc 0,5m Hãy tính hệ số ma sát trượt vật và mặt phẳng nghiêng Lấy g 10m/s2 ĐS: 0,26 Bài tập ột e l n nhỏ khối lượng 5kg thả từ điểm cho chuyển động uống mặt dốc nghiêng 300 với gia tốc không đổi 2m/s2 Cho g 10m/s2 , hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng và e l n là bao nhiêu ? ĐS: 0, 346 Bài tập ột vật nặng đặt trên mặt phẳng nghiêng có độ dài AB = 3m, độ cao H so với mặt ngang 2m Dùng lực F 2N song song với mặt phẳng nghiêng kéo vật lên, thấy vật chuyển động sau 5s vận tốc đạt 20m/s Biết khối lượng vật là 150g và g 10m/s2 Tính hệ số ma sát trượt vật và mặt phẳng nghiêng ĐS: 0, 36 A H F α B Bài tập Trên mặt phẳng nghiêng có độ dài 5m, cao 3m có đặt vật nặng Hệ số ma sát vật và mặt phẳng nghiêng là 0,2 và cho g 10m/s2 Hỏi phải tác dụng vào vật lực nào để: a Đủ giữ vật đứng yên? b Đẩy nó chuyển động lên dốc? 17 Lop10.com (18) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com c Đẩy nó lên dốc với gia tốc 1m / s2 ? ĐS: a / F 220 N b/ F 380 N c / 430 N Bài tập ột vật chuyển động với vận tốc 25m/s thì trượt lên dốc Biết dốc dài 50m, cao 14m, hệ số ma sát 0,25 Cho g 10m/s2 a Tìm gia tốc vật lên dốc ? b ật có lên hết dốc không ? Nếu có, tìm vận tốc vật đỉnh dốc và thời gian lên dốc ? ĐS: a / a 0,52 m/s2 b/ v 10,25 m/s ; t 2, 84 s Bài tập ột vật chuyển động với vận tốc vo thì bắt đầu lên dốc dài 50cm, cao 30cm Hệ số ma sát vật và mặt dốc là 0,25 Cho g 10m/s2 a Tìm gia tốc vật lên dốc và vo để vật dừng lại đỉnh dốc ? b Ngay sau đó vật lại trượt uống dốc Tìm vận tốc nó uống đến chân dốc ? c Tìm thời gian chuyển động kể từ l c lên dốc l c nó trở đến chân dốc ? m/s2 ; vo ĐS: a / a Bài tập 2, 83 m/s b/v m/s c/ t ột vật m kéo trượt trên mặt phẳng nghiêng góc α, lực kéo F hợp với hệ số ma sát là ? và tìm giá trị nhỏ đó ? ĐS: hình vẽ Tìm arctan F Fmin nhỏ F β α 900 ; P sin để ật m đặt trên mặt phẳng nghiêng góc α Bài tập 10 chịu lực F dọc theo cạnh ngang mặt phẳng nghiêng hình vẽ a Tìm giá trị nhỏ để m chuyển động, biết hệ số ma sát tan m và mặt phẳng là b Khi F 0, 85 s Fmin , tìm gia tốc a ? ĐS: a / Fmin mg b/ a g sin 2 cos2 F m sin2 g cos BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu Câu nào sau đây là đ ng ? A Nếu không có lực tác dụng vào vật thì vật không thể chuyển động B Không cần có lực tác dụng vào vật thì vật có thể chuyển động tròn C Lực là nguyên nhân trì chuyển động vật D Lực là nguyên nhân làm biến đổi chuyển động vật Câu Chọn câu có nội dung đ ng A Khi không chịu tác dụng lực nào thì vật đứng yên B Một vật có thể chịu đồng thời nhiều lực mà đứng yên C Một vật không thể chuyển động không có lực nào tác dụng vào nó D Các vật luôn chuyển động theo chiều lực tác dụng 18 Lop10.com α (19) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Câu Phát biểu nào sau đây là sai ? A Mọi vật có u hướng bảo toàn vận tốc mình B Nếu vật chuyển động mà tất các lực tác dụng lên nó thì vật chuyển động chậm dần dừng lại C Một vật giữ nguyên trạng thái đứng yên chuyển động thẳng không chịu tác dụng lực nào chịu tác dụng hợp lực D Khi vật thay đổi vận tốc thì chắn đã có lực tác dụng lên vật Câu Trong trường hợp nào đây, vật chuyển động theo hướng hợp lực tác dụng vào vật ? A Vật chuyển động thẳng B Vật chuyển động thẳng nhanh dần C Vật chuyển động thẳng chậm dần D Vật chuyển động tròn Câu Trường hợp nào sau đây có vectơ hợp lực tác dụng vào vật chuyển động là vectơ thay đổi? A Vật chuyển động thẳng B Vật chuyển động thẳng nhanh dần C Vật chuyển động thẳng chậm dần D Vật chuyển động tròn Câu Chọn phát biểu sai A Trọng lực là đại lượng vô hướng, ác định biểu thức P = mg B Trọng lực tác dụng vào phần vật C Trọng lực tác dụng lên vật thay đổi theo vị trí vật D Ở cùng nơi trên Trái Đất, trọng lượng vật tỉ lệ thuận với khối lượng nó Câu Câu nào sau đây là sai ? A Lực tác dụng vào vật càng lớn thì gia tốc càng lớn B Một vật chịu tác dụng lực có độ lớn t ng dần thì chuyển động nhanh dần C ectơ gia tốc vật luôn cùng hướng với lực gây gia tốc đó D Dưới tác dụng lực, vật nào có khối lượng càng lớn thì thu gia tốc càng nhỏ Câu Một vật đứng yên thì chịu tác dụng lực không đổi Sau khoảng thời gian Δt thì vật đạt vận tốc là v Nếu lặp lại thí nghiệm trên độ lớn lực t ng gấp đôi thì cần khoảng thời gian là bao nhiêu để vật đạt vận tốc là v ? A t B Δt C 4Δt D t Câu Một vật có khối lượng m chuyển động với gia tốc là a hệ qui chiếu quán tính Cho các đại lượng vật sau đây: I Khối lượng II Lực III Gia tốc IV Thời gian Đại lượng vật lý nào không thay đổi hệ qui chiếu quán tính ? A I ; IV B I ; II C I ; II ; IV D I ; II ; III ; IV Câu 10 Cho nhận định các học sinh sau: I Định luật III đ ng cho hai vật tương tác ch ng đứng yên hệ qui chiếu quán tính II Định luật III đ ng cho hai vật tương tác ch ng chuyển động hệ qui chiếu quán tính III Định luật III áp dụng cho hai vật tương tác hai vật tiếp xúc hay không tiếp xúc Nhận định đ ng là: A I B II C I ; III D I ; II ; III Câu 11 Hai vật tương tác nhau, phản lực không thể khử lực tác dụng là vì: A Phản lực có trị số lớn lực tác dụng B Phản lực có trị số nhỏ lực tác dụng C Chúng tác dụng lên hai vật khác D Chúng xuất và biến đồng thời 19 Lop10.com (20) Giáo viên: Nguyễn Vi Tuấn vituan126@gmail.com Câu 12 Một chất điểm chuyển động với vận tốc v thì chịu tác dụng lực F Câu nào sau đây là đ ng A Vận tốc vật luôn thay đổi thời gian lực tác dụng B Vận tốc vật luôn biến thiên theo hàm bậc thời gian C Vận tốc vật t ng thời gian lực F tác dụng D Vận tốc vật giảm thôi lực tác dụng Câu 13 Kí hiệu m là khối lượng chất điểm ; v là vận tốc và s là quãng đường Đại lượng mv2 vật lý nào sau đây có giá trị tương đương với biểu thức ? 2s A Gia tốc B Lực C Thời gian D Công lực Câu 14 Trường hợp nào đây có tương tác các vật ? A Quyển sách đặt nằm yên trên mặt bàn B Gió thổi c ng cánh buồn C B a đóng vào đinh D Cả ba trường hợp A, B và C Câu 15 Trong lốc xoáy, hòn đá bay tr ng vào cửa kính, làm vỡ kính A Lực hòn đá tác dụng vào kính lớn lực kính tác dụng vào hòn đá B Lực hòn đá tác dụng vào kính (về độ lớn) lực kính tác dụng lên hòn đá C Lực hòn đá tác dụng lên kính nhỏ lực kính tác dụng lên hòn đá D Chỉ có viên đá tác dụng lực vào kính Câu 16 Một người thực động tác nằm sấp, chống tay xuống sàn nhà để nâng người lên Hỏi sàn nhà đẩy người đó nào ? A hông đẩy gì B Đẩy lên C Đẩy xuống D Đẩy sang bên Câu 17 Khi ngựa kéo xe, lực tác dụng vào ngựa làm nó chuyển động phía trước là: A lực mà ngựa tác dụng vào xe B lực mà xe tác dụng vào ngựa C lực mà ngựa tác dụng vào mặt đất D lực mà mặt đất tác dụng vào ngựa Câu 18 Một hợp lực 1N tác dụng vào vật có khối lượng kg l c đầu đứng yên, khoảng thời gian ,0s Quãng đường mà vật khoảng thời gian đó là: A 0,5 m B 2,0 m C 1,0 m D 4,0 m Câu 19 Một bóng có khối lượng 500g nằm yên trên mặt đất thì bị đá lực 250N Nếu thời gian bóng tiếp xúc với bàn chân là 0,02s thì bóng bay với tốc độ bao nhiêu ? A 0,01 m/s B 2,5 m/s C 0,1 m/s D 10 m/s Câu 20 Một vật có khối lượng 2kg chuyển động thẳng nhanh dần từ trạng thái nghỉ Vật 80cm 0,5s Gia tốc vật và hợp lực tác dụng vào nó là bao nhiêu ? A 1,28 m/s2 ; 6,4 N B 0,64 m/s2 ; 12,8 N C 6,4 m/s2 ; 12,8 N D 6,4 m/s2 ; 128 N Câu 21 Một lực không đổi tác dụng vào vật có khối lượng 5kg làm vận tốc nó t ng dần từ ,0 m s đến 8,0 m/s 3s Hỏi lực tác dụng vào vật bao nhiêu ? A 15N B 10N C 1,0N D 5,0N Câu 22 Một ôtô chạy với tốc độ 60 km h thì lái e hãm phanh, e tiếp quãng đường 50m thì dừng lại Hỏi ôtô chạy với tốc độ km h thì quãng đường hãm phanh đến dừng lại là bao nhiêu? Giả sử lực hãm hai trường hợp là A 100m B 70,7m C 141m D 200m Câu 23 Một vật có khối lượng m = kg đặt trên bàn nhẵn nằm ngang chịu tác dụng hai lực là F1 = 8N và F2 = 4N hình vẽ Bỏ qua ma sát Gia tốc vật thu là: A m/s2 hướng sang trái B m/s2 hướng sang phải 20 Lop10.com F2 m F1 (21)