Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 3: Chủ đề 1 trang bị cho học sinh kiến thức về cân bằng của một vật chịu tác dụng của 2, 3 lực không song song. Sau khi học xong chương này học sinh có thể nắm được lý thuyết về cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực, cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song, áp dụng được các công thức để giải các bài tập có liên quan.
- ĐT: 01689.996.187 15 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA 2, LỰC KHÔNG SONG SONG I KIẾN THỨC: I.CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC: 1.Điều kiện cân bằng: r r Muốn cho vật chịu tác dụng hai lực F = −F trạng thái cân hai lực phải giá,cùng độ lớn ngược chiều 2.các cách xác định trọng tâm vật phẳng,mỏng phương pháp thực nghiệm: - vật phẳng,mỏng có dạng hình học đối xứng trọng tâm nằm tâm đối xứng vật - vật phẳng mỏng có dạng trọng tâm xác định phương pháp thực nghiệm II.CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG: 1.Quy tắc tổng hợp hai lực có giá động quy; Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên vật rắn,trước hết ta phải trượt hai véc tơ lực giá chúng đến điểm đồng quy,rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực 2.Điều kiện cân vật chịu tác dụng ba lực không song song: Muốn cho vật chịu tác dụng ba lực khơng song song trạng thái cân thì: - ba lực phải có giá đồng phẳng đồng quy r r r F1 + F2 = − F3 - hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba III.THÍ DỤ: - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com Một cầu đồng chất có trọng lượng 40N treo vào tường nhờ sợi dây (hình 17.7).Dây làm với tường góc α = 300 Bỏ qua ma sát chổ tiếp xúc cầu với tường.Hãy xác định lực căng dây lực tường tác dụng lên cầu + phân tích lực tác dụng lên vật:vật chịu tác dụng lực trọng lực.lực căng r r r dây phản lực tường( P, T , N ) r r r r + áp dụng điều kiện cân : T + N = Q = − P N ⇒ N = P tan α = 40 tan 300 ≈ 23( N ) P N N 23 sin α = ⇒ T = = = 46( N ) T sin α sin 300 + áp dụng mối liên hệ toán học: tan α = BÀI TẬP: 450 Bài 1: Một dây phơi căng ngang tác dung lực F=200 N lên cột A a, tìm lực căng T dây chống biết góc α = 30 b, tìm phản lực mặt đất vào chân cột lượng rịng dọc khơng đáng kể Lấy g = 10m / s Bài 3: người ngồi sàn nhà ném viên bi lên bàn cao 1m với vận tốc V0 =2 10 m/s để viên bi rơi xuống uur bàn B xa mép bàn A vận tốc V0 phải nghiêng với phương ngang góc bao nhiêu? Tính AB khoảng cách từ chổ ném O đến chân bàn H lấy g=10m/s2 ĐS: α = 600 ; AB=1m; OH=0,732m B C Bài 4: vật có khối lượng m=5kg treo ba sợi dây hình vẽ lấy g=9,8m/s2 Tìm lực kéo dây AC dây BC B Bài 5: Thang có khối lượng m = 20kg dựa vào tường trơn nhẵn góc nghiêng α Hệ số ma sát thang sàn µ = 0,6 α A a, Thang đứng yên cân bằng, tìm lực tác dụng lên thang α = 450 b, Tìm giá trị α để thang đứng yên không trượt sàn nhà b, Một người khối lượng m/ = 40kg leo lên thang α = 450 Hỏi người lên đến vị trí O/ thang bị trượt Chiều dài thang l = 20m ĐS: a, NA = 200N; NB = Fms = 100N b, α ≥ 400 c, AO/ > 1,3m - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com Bài 6: Người có trọng lượng P1 = 500N, đứng ghế treo trọng lượng P2 = 300N hình vẽ Chiều dài AB = 1,5m Hỏi người cần kéo dây lực đứng vị trí để hệ cân bằng? Bỏ qua trọng lượng ròng rọc ĐS: T = 200N, AC = 0,25m Bài 7: Một sắt dài AB = 1,5m khối lượng m = 3kg giữ nghiêng góc α mặt sàn ngang sợi dây BC nằm ngang dài BC = 1,5m nối đầu B với tường thẳng đứng, đầu A tựa lên mặt sàn C Hệ số ma sát mặt sàn B α A 1, Góc nghiêng α phải có giá trị để cân 2, tìm lực tác dụng lên khoảng cách OA từ đầu A Thanh đến góc tường α = 45 Lấy g= 10m / s Bài 8: Một vật hình trụ kim loại có khối lượng m = 100kg, bán kính tiết diện R = 10cm Buộc vào hình trụ sợi dây ngang có phương qua trục hình trụ để kéo hình trụ lên bậc thang cao O1O2 = 5cm Tìm độOlớn tối thiểu lực F cần dùng để kéo dây Lấy g = 10m/s2 O1 r ĐS: F ≥ 1732N P r F O2 II tập trắc nghiệm: Điều kiện cân vật chụi tác dụng ba lực không song song là: A Ba lực phải đồng phẳng B Ba lực phải đồng quy C Hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba D Cả ba điều kiện Một vật cân chịu tác dụng lực lực sẽ: a.cùng giá, chiều, độ lớn b.cùng giá, ngược chiều, độ lớn c.có giá vng góc độ lớn d.được biểu diễn hai véctơ giống hệt Hai lực cân hai lực: a.cùng tác dụng lên vật b.trực đối c có tổng độ lớn d.cùng tác dụng lên vật trực đối Tác dụng lực lên vật rắn không đổi khi: - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com a.lực trượt lên giá b.giá lực quay góc 90 c.lực dịch chuyển cho phương lực không đổi d.độ lớn lực thay đổi Vị trí trọng tâm vật rắn trùng với: a.tâm hình học vật b.điểm vật c.điểm đặt trọng lực tác dụng lên vật d.điểm vật Điều kiện sau đủ để hệ ba lực tác dụng lên vật rắn cân ? A Ba lực phải đồng qui B Ba lực phải đồng phẳng C Ba lực phải đồng phẳng đồng qui D Hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba Điều sau sai nói đặc điểm hai lực cân bằng? A Hai lực có giá B Hai lực có độ lớn C Hai lực ngược chiều D Hai lực có điểm đặt hai vật khác r r r Điều kiện để vật chịu tác dụng ba lực F1 , F2 , F3 trạng thái cân A hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba r r r B ba lực phải có giá đồng phẳng đồng quy F1 + F2 = F3 r r r C hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba F1 + F2 = F3 D.ba lực phải có giá đồng phẳng, đồng quy hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba Chọn câu nói sai nói trọng tâm vật rắn A Trọng lực có điểm đặt trọng tâm vật B Trọng tâm vật nằm bên vật C Khi vật rắn dời chỗ trọng tâm vật dời chỗ điểm vật D Trọng tâm G vật phẳng, mỏng có dạng hình học đối xứng nằm tâm đối xứng vật 10 Chỉ tổng hợp hai lực khơng song song hai lực dó? A Vng góc B Hợp với góc nhọn C Hợp vói góc tù D Đồng quy 11 Điều sau nói cân lực? A Một vật đứng yên lực tác dụng lên cân B Một vật chuyển động thẳng lực tác dụng lên cân C Hai lực cân hai lực tác dụng vào vật giá ,cùng độ lớn ngược chiều D Các câu A,B,C - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 12.Một chất điểm chịu tác dụng lực Chất điểm cân a.Ba lực đồng qui b.Ba lực đồng phẳng c.Tổng ba lực d.Tổng ba lực lực không đổi e.Ba lực đồng phẳng đồng qui 13: Ba lực độ lớn 10 N, hai lực F1 F2 tạo thành góc 600 lực F tao thành góc vuông với mặt phẳng chứa hai lực Hợp lực lực có độ lớn : A 15 N B 30 N C 25 N F1 F2 D 20 N 14: Trên giá ABC nhẹ treo vật P có trọng lượng 40N Biết AB = 45cm ; α = 450 Lực nén AB lực cản BC là: C a T1 = 20 N T2 = 40 N α b T1 = 40 N T2 = 40 N A B c T1 = 40 N T2 = 40 N d T1 = 40 N T2 = 40 N P e.Các giá trị khác Hướng dẫn: T1 = P = 40 N T2 = P = 40 N 15: Thang AB nặng 100 3N tựa vào tường thẳng đứng hợp với sàn nhà góc α = 600 Đầu A nhẵn đầu B có ma sát A.Có lực tác dụng lên thang Trọng lực,phản lực A,phản lực tai B,lực ma sát B r r B.Phản lực tường N vào A lực ma sát Fms sàn đầu B là: a N = 50 N Fms = 50 N b N = 100 3N Fms = 50 N A c N = 50 N Fms = 50 3N d N = 50 N Fms = 50 3N e.r Cácr giár trịr khácr N A + N B + P + Fms = (1) M Pr + M Nr B A + M Nr B B + M Frms = (2) B P cos 60 = 50 N sin 60 Fms = N = 50 N ⇒ NA = B α B - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 16: Hai vật có khối lượng kg buộc vào lực kế lực kế có độ tính Newton sợi dây nhẹ khơng co dãn vắt qua rịng rọc trơn hình vẽ: Độ lực kế là: a.Bằng b.49N c.98N d.147N Hướng dẫn giải :Lực kế lực căng dây lực tương tác vật Lực căng cân với trọng lực : T = P = mg =5x9.8 =49N III BÀI TẬP NÂNG CAO: Bài 1: Một vật A hình hộp khối luợng m = 50kg, có thiết diện thẳng hình chữ nhật ABCD(cạnh AB = CD = a = 1m; BC = AD = b = 0,7m) đặt sàn nhà cho mặt CD tiếp xúc với sàn B 1, Tác dụng vào mặt BC lực F theo phương nằm ngang.A α F Tìm giá trị F để làm vật bị lật G Tìm hệ số ma sát vật sàn 2, Đặt lên sàn nhà vật B hình khối lập phương, D C khối lượng m = 60kg, có thiết diện thẳng hình vng ABCD, cạnh a = 1m, mặt CD tiếp xúc với sàn Tác dụng vào A lực F hướng xuống sàn hợp A với AB góc α = 30 hệ số ma sát vật B sàn phải để vật không tịnh tiến sàn nhà? Tìm giá trị nhỏ F để làm lật vật B Lấy g = 10m/s2 C Bài 2: Người ta đặt đĩa trịn có đường kính 50cm có khối lượng 4kg đứng thẳng mặt phẳng nghiêng Giữ đĩa sợi dây nằm α ngang mà đầu buộc vào điểm A cao vành đĩa, đầu buộc chặt vào điểm C mặt phẳng nghiêng cho dây AC nằm ngang nằm mặt đĩa Biết góc nghiêng mặt phẳng nghiêng α = 300 , hệ số ma sát đĩa mặt phẳng nghiêng µ a, Hãy tính lực căng dây AC b, Nếu tăng góc nghiêng α lượng nhỏ đĩa khơng cịn trạng thái cân Hãy tính giá trị hệ số ma sat BAI Một cầu đồng chất tâm O bán kính R vật nặng m (xem chất điểm) đặt M cách tâm cầu khoảng d = 2R, tương tác với với lực hấp dẫn có độ lớn F Hỏi khoét cầu phần có dạng hình cầu tâm O' (nằm đoạn thẳng OM), bán kính r = R/2 tiếp xúc với cầu ban đầu lực tương tác F' cầu khoét vật nặng ? - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com ... a, NA = 200N; NB = Fms = 10 0 N b, α ≥ 400 c, AO/ > 1, 3m - ĐT: 016 89.996 .18 7 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com Bài 6: Người có trọng lượng P1 = 500N, đứng ghế treo trọng... g= 10 m / s Bài 8: Một vật hình trụ kim loại có khối lượng m = 10 0 kg, bán kính tiết diện R = 10 cm Buộc vào hình trụ sợi dây ngang có phương qua trục hình trụ để kéo hình trụ lên bậc thang cao O1O2... vật B Trọng tâm vật nằm bên vật C Khi vật rắn dời chỗ trọng tâm vật dời chỗ điểm vật D Trọng tâm G vật phẳng, mỏng có dạng hình học đối xứng nằm tâm đối xứng vật 10 Chỉ tổng hợp hai lực khơng