giao an hsg 1

Học sinh C muốn kéo vật lên giống hệt như hai học sinh A và B đã kéo, thì C phải kéo vật bằng một lực F bằng đúng hợp lực của hai lực F 1 và F 2.. Hãy xác định khối lượng thiếc và chì [r]

(1)

Trêng THCS Qu¶ng Lu Gi¸o ¸n BDHSG VËt LÝ

CHUYÊN ĐỀ 1: LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG A: Kiến thức cần nhớ:

1) Sự tương tác:

- Vận tốc vật thay đổi có vật khác tác dụng vào - Tác dụng vật tác dụng qua lại

2) Lực:

- Lực tác dụng vật lên vật khác làm thay đổi vận tốc vật, hay làm cho vật bị biến dạng

- Lực đại lượng có hướng Muốn xác định lực đầy đủ phải có:

 Điểm đặt

 Hướng (phương chiều)  Độ lớn

3) Trọng lực:

Lực hút trái đất tác dụng lên vật gọi trọng lực (còn gọi trọng lượng vật)

4) Lực đàn hồi:

Lực vật bị biến dạng sinh gọi lực đàn hồi

5) - Lực sinh vật chuyển động mặt vật khác làm cản lại chuyển động gọi lực ma sát.

- Lực ma sát phụ thuộc vào: - Trọng lượng vật

- Tính chất chất liệu mặt tiếp xúc

6) Khối lượng quán tính:

Mọi vật có qn tính Vật có khối lượng lớn có qn tính lớn ngược lại

7) Khối lượng riêng:

Khối lượng riêng chất có giá trị khối lượng đơn vị thể tích chất

D = (kg/m3 , g/cm3 , …)

8) Trọng lượng riêng:

Trọng lượng riêng vật có giá trị trọng lượng đơn vị thể tích vật

d = (N/m3 , …)

9) Áp suất:

Áp suất có giá trị áp lực đơn vị diện tích bị ép P = (N/m2)

(2)

B: Bài tập ơn luyện:

1/ Một khối hộp có trọng lượng 40N đặt mặt phẳng nhám nằm ngang, người ta kéo khối hộp thơng qua lực kế thấy lực kế 10N khối hộp khơng nhúc nhích Hãy giải thích tượng biểu diễn lực tác dụng lên hộp, theo tỉ lệ xích tuỳ ý

(hình vẽ)

Hướng dẫn giải:

Vật chịu tác dụng trọng lực có phương thẳng đứng xuống Do có trọng lượng nên vật ép xuống mặt bàn lực P làm cho mặt bàn bị biến dạng xuất lực đàn hồi N mặt bàn tác dụng lên vật có độ lớn P Hai lực P N cân với Khi kéo vật lực F = 10N mặt tiếp xúc vật mặt phẳng xuất lực ma sát (gọi ma sát nghỉ) Lực ma sát có độ lớn F; (Fms = F = 10N) Hai lực cân

bằng với

Kết vật khơng chuyển động (vì tất lực tác dụng lên vật cân lẫn nhau) Các lực biểu diễn hình vẽ

(hình vẽ)

2/ Học sinh A học sinh B dùng dây để kéo vật Để nâng vật học sinh A dùng lực F1 = 40N cịn học sinh B dùng lực 30N (hình vẽ); F1 F2 có

phương vng góc với

Học sinh C muốn kéo vật lên giống hai học sinh phải dùng dây kéo vật theo hướng có độ lớn bao nhiêu? Hãy biểu diễn lực tác dụng ba học sinh hình vẽ

(hình vẽ)

Học sinh C muốn kéo vật lên giống hệt hai học sinh A B kéo, C phải kéo vật lực F hợp lực hai lực F1 F2 Vấn đề tìm hợp

lực F F1 F2 Có thể sử dụng quy tắc hình bình hành hình vẽ

(hình vẽ)

(3)

hay F2 = F

12 + F22

F =

F = = 50 (N)

Vậy học sinh C phải kéo vật lực F = 50N có hướng hình vẽ

3/ Một nhẹ AB quay tự quanh điểm O cố định OA = 2OB Bên đầu A treo vật có khối lượng m1 = 8kg

Hỏi phải treo đầu B vật có khối lượng m2 để cân

(thanh vị trí nằm ngang) hình vẽ, cho biết trọng lượng P vật có khối lượng m tính theo cơng thức P = 10m

(hình vẽ)

Trọng lượng vật m1: P1= 10.m1

Muốn cân (nằm ngang) vật m2 phải có trọng lượng P2 cho hợp lực

của P1 P2 có điểm đặt nằm điểm O ( hình vẽ)

(hình vẽ)

Theo quy tắc hợp lực:

Điều kiện toán:

nên P2 = 2P1

với P1 = 10m1 ; P2 = 10m2

P2 = 2P1 m2 = 2m1 = 2.8 = 16 kg

Vậy phải treo đầu B vật có khối lượng 16 kg

(4)

của thiếc D1 = 7300 kg/m3 , chì D2 = 11300 kg/m3 coi thể tích

hợp kim tổng thể tích kim loại thành phần Hướng dẫn giải:

Ta có: D1 = 7300 kg/m3 = 7,3 g/m3

D2 = 11300/m3 = 11,3 g/cm3

Gọi: m1 V1 khối lượng thể tích thiếc hợp kim

m2 V2 khối lượng thể tích chì hợp kim

Ta có:

Hay

Thế số:

Từ (1), tính m2 theo m1 vào (2), ta được:

m1 = 438g

và m2 = 226 g

5/ Một lò xo xoắn dài 15cm treo vật nặng 1N Treo thêm vật nặng 2N vào độ dài lị xo 16cm

a) Tính chiều dài lò xo chưa treo vật nặng b) Tính chiều dài lị xo treo vật nặng 6N

c) Dùng lò xo làm lực kế Muốn có độ chia ứng với giá trị 1N khoảng cách hai vạch chia độ cm?

a) Độ dãn lò xo treo vật nặng 1N là: x1 = = 0,5 (cm/N)

(5)

Trờng THCS Quảng Lu Giáo án BDHSG Vật Lí

b) Độ dãn lò xo treo vật nặng 6N là: l = l0 + x6 = 14,5 + = 17,5 (cm)

c) Từ kết tính x1 ta nhận thấy:

Muốn có độ chia ứng với giá trị 1N khoảng cách hai vạch bên thang chia độ lò xo 0,5 cm

CHUYÊN ĐỀ 2: ÁP SUẤT CỦA CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ A: Kiến thức cần nhớ

1) Định luật Paxcan:

Áp suất tác dụng lên chất lỏng (hay khí) đựng bình kín chất lỏng (hay khí) truyền nguyên vẹn theo hướng

2) Áp suất trọng lượng chất lỏng:

- Do truyền áp suất theo định luật Paxcan trọng lượng chất lỏng, lớp chất lỏng gây áp suất lên lớp chất lỏng phía

- Áp suất điểm lòng chất lỏng: p = hd

- Đặc điểm:

 Các điểm mực chất lỏng có p

 Các điểm có mực chất lỏng khác nhau, p khác nhau, gây lực đẩy

Acsimet

3) Áp suất khí quyển:

- Do hai nguyên nhân:

 Khơng khí có trọng lượng

 Chuyển động hỗn độn khơng khí

- Áp suất tiêu chuẩn 76 cm thuỷ ngân 00C

- Đặc điểm:

 Càng lên cao áp suất khí nhỏ

 Sự chênh lệch áp suất theo độ cao gây lực đẩy Acsimet

4) Lực đẩy Acsimet:

F = Vd

V: thể tích chất lỏng (khí) bị vật chốn chỗ d: trọng lượng riêng chất lỏng (khí) B: Bài tập ơn luyện

1/ Hai bình thơng chứa chất lỏng khơng hồ tan nước có trọng lượng riêng 12700 N/m3 Người ta đổ nước vào bình tới mặt nước cao

(6)

bình so với mặt ngăn cách hai chất lỏng Cho biết trọng lượng riêng nước 10000 N/m3.

Ban đầu mặt chất lỏng hai nhánh ngang (mặt aa’, hình vẽ) (hình vẽ)

Khi đổ nước lên mặt chất lỏng bên nhánh I đến độ cao h1 = 30 cm áp suất

mặt bb’ phía trái (có nước) lớn phía phải (khơng có nước) Do phần chất lỏng bên nhánh có nước bị đẩy bên nhánh khơng có nước, áp suất chất lỏng hai phía mặt bb’ Bởi áp suất p1 cột nước gây bên

nhánh I áp suất p2 cột chất lỏng có độ cao tính từ mặt thống nhánh II đến

mặt phân cách chất lỏng nước (xem hình)

(Có thể lập luận có cân áp suất hai nhánh áp suất mặt phân cách hai chất lỏng nhánh I với áp suất mặt cc’ bên nhánh II từ suy p1 = p2)

Thiết lập cơng thức tính, vào hình vẽ ta có: p1 = h1d1 ; p2 = h2d2

p1 = p2 h1d1 = h2d2

hay: h2 =

Thế số ta được:

h2= 23,6 (cm)

Chiều cao cột chất lỏng cần tìm: 23,6 cm

2/ a) Một khí cầu tích 10m3 chứa khí hiđrơ, kéo lên không vật

nặng bao nhiêu? Biết trọng lượng vỏ khí cầu 100N, trọng lượng riêng khơng khí 12,9 N/m3; khí hiđrô 0,9 N/m3.

b) Muốn kéo người nặng 60kg lên khí cầu phải tích tối thiểu bao nhiêu, coi trọng lượng vỏ khí cầu khơng đổi?

(7)

Trọng lượng khí cầu:

P = PV + PH = 100N + 9N = 109N

Lực đẩy Acsimet tác dụng lên khí cầu: F1 = dKV = 12,9N/m3 10m3 = 129N

Trọng lượng tối đa vật mà khí cầu kéo lên là: P’ = F1 – P = 129N – 109N = 20N

b) Gọi thể tích khí cầu kéo người Vx, trọng lượng khí khí

cầu là: P’H = dHVx

Trọng lượng người: PN = 60 10 = 600N

Lực đẩy Acsimet: F’ = dKVx

Muốn bay lên khí cầu phải thoả mãn điều kiện sau: F’ > PV + P’H + PN

dKVx > 100 + dHVx + 600

Vx(dK – dH) > 700

Vx > = 58,33 m3

3/ Một miếng thép có lỗ bên Dùng lực kế đo trọng lượng miếng thép khơng khí thấy lực kế 370N Nhúng miếng thép vào nước thấy lực kế 320N Hãy xác định thể tích lỗ hổng

Trọng lượng riêng nước 10000N/m3; thép 78000N/m3.

Lực đẩy Acsimet nước tác dụng lên miếng thép: F = P1 – P2 = dnV (1)

Trong đó, P1, P2 độ lực kế miếng thép khơng khí

trong nước; dn la trọng lượng riêng nước V thể tích miếng thép

Từ (1) rút ra: V =

Thể tích thể tích khối thép đặc cộng với thể tích lỗ hổng miếng thép

(8)

Trêng THCS Quảng Lu Giáo án BDHSG Vật Lí

Ta có: V2 = V – V1 =

Trong P1 trọng lượng miếng thép khơng khí (bỏ qua lực đẩy Acsimet

khơng khí tác dụng lên miếng thép) dt trọng lượng riêng miếng thép

Vậy V2 = = 0,00026 m3

V2 = 260 cm3

4/ Từ khối lập phương cạnh a, người ta cắt bỏ khối lập phương có cạnh a/2 Phần cịn lại chìm nước Tính lực đẩy Acsimet tác dụng lên phần cịn lại

Thể tích khối lập phương cạnh a: V1 = a3

Thể tích khối lập phương bị cắt bỏ: V2 =

Thể tích phần cịn lại: V = V1 – V2 = a3 -

Khi nhúng vào nước lực đẩy Acsimet: FA = V.d

d = 1g/cm3 nên F

A = V =

(9)

Trờng THCS Quảng Lu Giáo án BDHSG VËt LÝ

trong nước, hệ thống nằm cân hình vẽ Biết trọng lượng riêng cầu nước d d0, tỉ số l1 : l2 = a : b Tính trọng lượng đồng chất nói

trên Có thể xảy trường hợp l1 l2 không Hãy giải thích

(hình vẽ)

Khi cầu ngập hồn tồn nước, chịu tác dụng hai lực: Trọng lực P hướng thẳng đứng xuống

Lực đẩy Acsimet (FA) hướng thẳng đứng lên

Hợp lực P FA có hướng thẳng đứng xuống có độ lớn F = P - FA

Gọi P1, P2 trọng lượng phần có chiều dài l1, l2 Hệ lực F, P1, P2

biểu diễn hình vẽ (hình vẽ)

Phương trình cân lực: F.l1 + P1 = P2

l1(2F + P1) = P2l2

Vì có tiết diện nên: Do ta được:

suy P = với P = P1 + P2

(10)

Trờng THCS Quảng Lu Giáo án BDHSG Vật LÝ

Hay F =

Thay vào biểu thức P

P =

Trong lập luận ta coi cầu kéo căng sợi dây tức xem d > d0 d – d0 >

0

P đại lượng dương b – a > nên khơng thể xảy trường hợp l1 l2

6/ Một mảnh, đồng chất, phân bố khối lượng quay trục O phía Phần nhúng nước, cân nằm nghiêng hình vẽ, nửa chiều dài nằm nước Hãy xác định khối lượng riêng chất làm

(hình vẽ)

Khi cân bằng, lực tác dụng lên gồm: trọng lực P lực đẩy Acsimet FA; P FA biểu diễn hình vẽ

(hình vẽ)

Gọi l chiều dài Phương trình cân lực:

(1)

Gọi Dn D khối lượng riêng nước chất làm thanh; m khối lượng

thanh, S tiết diện ngang Lực đẩy Acsimet: FA = S Dn 10 (2)

(11)

S .Dn.10 = 2.10 .S.D

Khối lượng riêng chất làm thanh: D = Dn

Vậy D = Dn

7/ Trên đĩa cân bên trái có bình chứa nước, bên phải giá đỡ có treo vật (A) sợi dây mảnh, nhẹ Khi vật chưa chạm nước, cân vị trí cân Nối dài sợi dây để vật (A) chìm hồn toàn nước Trạng thái cân cân bị phá vỡ Hỏi phải đặt cân có trọng lượng vào đĩa cân nào, để hai đĩa cân cân trở lại

Cho thể tích vật (A) V Trọng lượng riêng nước d Hệ thống biểu diễn hình vẽ

(hình vẽ)

Khi nối dài đầu sợi dây để vật (A) ngập hoàn toàn nước, vật (A) chịu tác dụng lực đẩy Acsimet: FA = V.d, đĩa cân bên phải bị “nhẹ đi” trọng

lượng P = FA Mặt khác theo nguyên lí tác dụng phản tác dụng vật (A) bị

nước tác dụng vật (A) tác dụng ngược lại lực FA Lực

được truyền nguyên vẹn đến ép xuống đĩa cân bên trái làm cho đĩa cân “nặng thêm” FA

Kết đĩa cân bên trái “nặng hơn” 2FA = 2V.d Muốn cân thăng trở

lại phải đặt đĩa cân bên phải cân có trọng lượng 2.V.d

8/ Phía hai đĩa cân, bên trái treo vật chì, bên phải treo vật hình trụ đồng khắc vạch chia độ từ đến 100 Có hai cốc đựng hai chất lỏng A B khác (hình vẽ) Ban đầu chưa nhúng hai vật vào chất lỏng, cân trạng thái cân

- Khi cho vật chì chìm hẳn chất lỏng A, hình trụ B phải nâng cốc chứa chất lỏng B đến mặt thống ngang với vạch 87 cân thăng

(12)

Tính tỉ số khối lượng riêng hai chất lỏng A B, từ nêu phương pháp đơn giản nhằm xác định khối lượng riêng chất lỏng

( Trích đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia năm 1995, bảng A B) (hình vẽ)

Gọi m1, m2, V1, V2 khối lượng thể tích viên chì thỏi đồng

Khi chưa nhúng vào chất lỏng cân thăng nghĩa m1 = m2 trọng lượng P1 =

P2

Khi nhúng chì vào bình A, đồng vào bình B, lực đẩy Acsimet tácdụng lên vật là: F1 = V1.DA F2 = V2.DB

Cân thăng chứng tỏ F1 = F2 tức là:

V1DA = V2.DB (1)

Khi nhúng chì vào bình B, đồng vào bình A, lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật là:

F1’ = V1DB ; F2’ = V2.DA

Cân cân bằng: F1’ = F2’ hay:

(13)

Lập tỉ số :

= tỉ số =

Có thể rút phương pháp đơn giản sử dụng phép tiến hành toán chọn chất lỏng mẫu B nước (DB = 1)

9/ Một bình chứa nước, có cục đá lạnh nổi, người ta đổ dầu vào bình cục đá lạnh chìm hẳn dầu, mức dầu phía xác định độ cao h kể từ đáy bình Độ cao có thay đổi không thay đổi cục đá lạnh tan hồn tồn thành nước (xem hình)

(hình vẽ)

Giả sử xét riêng cục đá lạnh tích V, trọng lượng riêng d Khi cục đá tan ra, nước đá tan tích V’ trọng lượng riêng d’

Khối lượng không đổi tức: V.d = V’.d’ thả nước, cục đá nghĩa d’ > d Từ suy V’ < V

Thể tích cục đá lớn thể tích nước tan

Trong điều kiện tốn, cục đá tan hồn tồn thành nước, thể tích giảm độ cao h giảm

(14)

nặng hình trụ có bán kính đáy 10 cm, chiều cao 32 cm, trọng lượng riêng chất làm hình trụ lả d = 35000N/m3 Lực ép lên giá đỡ A bị triệt tiêu Tính

trọng lượng riêng chất lỏng bình (hình vẽ)

Vì lực ép lên điểm A bị triệt tiêu nên ta có giản đồ lực đơn giản sau: (hình vẽ)

Phương trình cân lực: P1d1 + F.d3 = P2d2

Với P1 = P ; P2 = P

F = V.d – V.dn = V(d – dn)

d1 = ; d2 = ; d3 = l

trong đó: P trọng lượng l: chiều dài

V: thể tích vật ngập nước Khi ta có:

P1d1 + Fd3 = P2d2 P l + F l = P l

35P = 14F = 14.V(d – dx)

d - dx = với dx trọng lượng riêng chất lỏng

dx = d –

(15)

V = S.h = πR2.h = 3,14.12.0,32 = 0,01 m3

dx = 35000 – = 10000 N/m3

Vậy dx = 10000N/m3

CHUYÊN ĐỀ 3: CÔNG – CÔNG SUẤT – NĂNG LƯỢNG

A: Kiến thức cần nhớ:

1) Khi lực tác dụng lên vật làm vật chyển dời, ta nói lực thực hiện cơng.

Khi vật chuyển dời theo phương lực cơng tính theo công thức:

A = F s (J) (N) (m)

Khi vật chuyển dời theo phương hợp với phương lực góc α thì A = F s cosα

Lưu ý: 1J = 1N.1m ; 1kJ = 1000J

2) Công suất xác định công sinh giây: P =

Lưu ý: 1W = 1J 1s ; 1kW = 1000W

3) Cơng cịn tinh theo cơng thức: A= P.t

4) Vật có khả sinh cơng vật có lượng Năng lượng quan hệ với chuyển động học gọi năng.

Cơ có dạng : Động năng

- Thế năng lượng vật có độ cao vật so với mặt đất, hay vị trí phần vật.

- Động năng lượng vật có chuyển động.

Trong tất trình chuyển hoá năng, tổng động năng khơng thay đổi, bảo tồn.

(16)

1/ Một miếng gỗ hình trụ chiều cao h, diện tích đáy S cốc nước hình trụ có diện tích đáy gấp đơi so với diện tích đáy miếng gỗ Khi gỗ nổi, chiều cao mực nước so với đáy cốc h Trọng lượng riêng của gỗ d = dn (dn trọng lượng riêng nước) Tính cơng lực dùng để nhấn chìm miếng gỗ xuống cốc.

Muốn nhấn chìm miếng gỗ phải dùng lực F hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn tối thiểu bằng:

F = FA – P Trong đó:

FA: lực đẩy Acsimet P: trọng lượng miếng gỗ

Khi gỗ nổi, cân nước: P = FA F = 0

Khi nhấn chìm khúc gỗ xuống, giả sử phần chìm nước có độ cao x thì lực F tính cơng thức:

F = dn S x – d s h = dn S (x - )

Tại vị trí mực nước cao ngang mặt miếng gỗ: x = h lực F tương ứng bằng:

F = dn S

(17)

Trong trình nhấn gỗ xuống mực nước dâng lên Do S1 = 2S nên miếng gỗ xuống sâu nước dâng cao đoạn nhiêu Như vậy, mặt miếng gỗ ngang mặt nước miếng gỗ phải xuống sâu thêm đoạn

Vì lực tăng từ O đến F = dn S nên công lực là:

A1 = F = (dn S ) = dn S h2

Sau tiếp tục nhấn chìm gỗ xuống đáy cốc lực tác dụng không đổi F:

Để xuống tới đây, gỗ phải dịch chuyển đoạn: S = h - h = h

Công sinh giai đoạn này: A2 = F S = dn S = dn S Công tổng cộng:

A = A1 + A2 = dn S h2 + dn S h2

(18)

2/ Trong bình đựng hai chất lỏng khơng trộn lẫn có trọng lượng riêng d1 = 12000N/m3 ; d

2 = 8000N/m3 Một khối gỗ lập phương có cạnh a = 20cm có trọng lượng riêng d = 9000N/m3 thả vào chất lỏng.

a) Tìm chiều cao phần khối gỗ chất lỏng d1.

b) Tính cơng để nhấn chìm khối gỗ hoàn toàn chất lỏng d1. Hướng dẫn giải:

a) Do trọng lượng riêng khối gỗ d2 < d < d1 nên khối gỗ nằm mặt phân cách hai chất lỏng Gọi x chiều cao khối gỗ chất lỏng d1 Do khối gỗ nằm cân chịu tác dụng trọng lực P, lực đẩy Acsimet F1 F2 hình vẽ nên ta có:

P = F1 + F2 hay: d.a3 = d

1 x a2 + d2 (a – x ) a2 d.a3 = ((d

1 – d2) x + d2 a) a2

x =

x = x = cm (hình vẽ)

b) Khi nhấn chìm khối gỗ vào chất lỏng d1 thêm đoạn y, lực ta cần tác dụng vào khối gỗ lúc này:

F = F’1 + F’2 – P

Với F’1 = d1 a2 (x + y) F’2 = d2 a2 (a – x – y)

Từ đó: F = (d1 – d2) a2 y + d1a2 x + d2a2 (a – x) – P Do P = d1a2 x + d2a2 (a – x) nên:

F = (d1 – d2) a2 y

Ở vị trí cân ban đầu (y = 0) F0 = 0

Ở vị trí khối gỗ chìm hồn tồn chất lỏng d1 ( y = a – x)

F = (d1 – d2) a2 (a – x)

(19)

Và khối gỗ di chuyển quảng đường: y = a – x = 15 cm

Công thực được:

A = F y = 24 15 102 A = 1,8 J

3/ Một khối gỗ hình hộp chữ nhật, tiết diện đáy S = 100 cm2, chiều cao h = 20 cm thả nước cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lượng riêng gỗ dg = dn (dn trọng lượng riêng nước: dn = 10000 N/m3) Tính cơng lực để nhấc khối gỗ khỏi nước Bỏ qua thay đổi mực nước.

Khi khối gỗ nước, trọng lượng khối gỗ cân với lực đẩy Acsimet Gọi x phần khối gỗ chìm nước, ta có: P = FA hay dg Sh = dn Sx

x = h = .20 = 15cm (hình vẽ)

Khi khối gỗ nhấc khỏi nước đoạn y (so với lúc đầu) Lực tác dụng là:

F = P – FA = dg Sh – dn S(x – y) = dg Sh – dn Sx + dn Sy

mà dg Sh - dn Sx = 0 nên F = dn Sy

(hình vẽ)

(20)

A = F.x = dn S x2

A = 10000 100 10-4 (15.10-2)2 A = 1,124 J

CHUYÊN ĐỀ 4: CÁC MÁY ĐƠN GIẢN A: Kiến thức cần nhớ:

1) Các máy đơn giản có tác dụng biến đổi lực: Hoặc hướng lực thay đổi (ròng rọc cố định): độ lớn lực thay đổi (ròng rọc động); hướng độ lớn lực thay đổi (đòn bẩy, pa lăng, mặt phẳng nghiêng…)

2) Các máy đơn giản tuân theo định luật công Khi cơng hao phí khơng đáng kể cơng có ích cơng tồn phần Được lợi bao nhiêu lần lực thiệt nhiêu lần đường ngược lại; khơng lợi cơng.

3) Trong thực tế khơng loại trừ cơng hao phí Do đó cơng có ích nhỏ cơng tồn phần hiệu suất của thiết bị nhỏ 1.

Hiệu suất tính theo cơng thức:

H = 100% = .100%

B: Bài tập ôn luyện máy đơn giản Bài tập tổng hợp phần học.

1/ Cho hệ thống rịng rọc hình vẽ Vật có trọng lượng P = 100N Tìm lực kéo F để hệ cân bằng, xác định hiệu suất hệ thống, biết hiệu suất của ròng rọc 0,8

(hình vẽ)

(21)

Trờng THCS Quảng Lu Giáo ¸n BDHSG VËt LÝ

H = F = Ròng rọc 1: F1 = Ròng rọc 2: F2 = =

Ròng rọc 3: F3 = = Hiệu suất hệ ròng rọc: H’ = = H3 = 0,83 = 0,512

Lực F cần dùng F = = = 195,3N (hình vẽ)

2/ Một kim loại dài, đồng chất, tiết diện đặt mặt bàn sao cho chiều dài nhơ khỏi mặt bàn (hình vẽ) Tác dụng lên đầu A lực F = 40N thẳng đứng xuống đầu B bắt đầu bênh lên Hãy xác định trọng lượng sắt.

(hình vẽ)

Tưởng tượng đòn bẩy, mép bàn trục quay, trọng lượng P của xem đặt tâm tức cách mép bàn khoảng (l chiều dài thanh).

Khi cân bằng: F l = P l Suy ra: P = F = 40N

(22)

3/ Cho hệ ròng rọc hình vẽ Tìm lực tác dụng lên điểm B để hệ cân bằng Tính hợp lực tác dụng lên đỡ AC Cho trọng lượng vật P = 600N.

(hình vẽ)

Lực tác dụng lên điểm B bằng: F = 150N

Hợp lực tác dụng lên đỡ AC tổng lực căng dây có nối với thanh: Fhl = 675N.

4/ a) Trong hệ thống ròng rọc hình a, để giữ cho P cân ta phải kéo dây lực F1 = 80N Nếu treo vật vào hệ thống hình b cần lực kéo dây F2 để vật cân Bỏ qua khối lượng ròng rọc, dây treo ma sát ổ trục.

b) Để vật lên cao 1m, hai hệ thống trên, dây phải di chuyển đoạn bao nhiêu?

(hình vẽ a ; b) Hướng dẫn giải:

a) + Ở hệ thống a, lực căng dây điểm nên là F1 ( rịng rọc dây khơng khối lượng, bỏ qua ma sát) Từ theo điều kiện cân ta suy ra:

P = F1 = 4.80 = 320N

+ Ở hệ thống b, đoạn dây thứ chịu lực căng F2 nên đoạn dây thứ hai chịu lực căng F3 = 2F2 (do ròng rọc cân nên F3 = 2F2) Tương tự đoạn dây thứ chịu lực căng F4 = 2F3 = 4F2 Từ P cân nên:

P = 8F2 hay F2 = = 40N.

(Tổng quát hệ thống a (Palăng) lực kéo dây F1 = , hệ thống b, F2 = Ở đay n số rịng rọc động có hệ thống). b) + Trong hệ thống a, vật lên đoạn x, đoạn dây rút ngắn 1

đoạn x nên dây phải di chuyển đoạn 4x Từ phải kéo dây đoạn S1 = 4x = 4m.

(hình vẽ a, b)

(23)

Tương tự, ròng rọc lên đoạn 4x nên dây phải di chuyển doạn 2(4x) = 8x.

Vậy phải kéo dây đoạn S2 = 8x = 8m

(Tổng quát, hệ thống a phải kéo dây đoạn S1 = nx;

hệ thống b: S2 = 2n x để vật lên đoạn x với n số rịng rọc động có hệ thống)

5/ Một AB có trọng lượng P = 100N.

a) Đầu tiên đặt thẳng đứng chịu tác dụng lực F = 200N theo phương ngang Tìm lực căng dây AC Biết AB = AC (hình vẽ)

b) Sau người ta đặt nằm ngang gắn vào tường nhờ lề B Tìm lực căng dây AC lúc này? (AB = BC)

(hình vẽ)

a) Thanh chịu tác dụng lực F T (do lực P qua điểm quay B nên không ảnh hưởng đến quay).

(hình vẽ)

Theo quy tắc cân ta có: F AB = T BH

Với BH = AB (H tâm hình vng mà tam giác ABC nửa hình vng đó).

Từ đó: T = F = .F = F. T = 200. N

(hình vẽ)

(24)

Trong BO = T = P = = T = 50. N

6/ Một khối gỗ hình hộp chữ nhật quay quanh cạnh A hình vẽ Biết khối gỗ có trọng lượng P = 100N; a = 60cm; b = 80cm.

a)Tìm lực F cần tác dụng vào cạnh C theo hướng CD để cạnh B khối gỗ nhấc lên khỏi sàn.

b)Tìm lực nhỏ nhất, lớn tác dụng vào C để nhấc khối gỗ lên khỏi sàn Hướng lực sao?

(hình vẽ).

a) Theo quy tắc cân ta có: P AH = F AD hay

P. = F b

F = P = 100 F = 37,5 N

(hình vẽ)

b) + Ta thấy cánh tay đòn lực F tác dụng vào C lớn lực F vng góc với đường chéo AC Lúc lực tác dụng nhỏ bằng:

(25)

Trêng THCS Quảng Lu Giáo án BDHSG Vật Lí

Với AC = = = 100cm

Fmin = .100 = 30N

+ Và cánh tay đòn F bé F theo hướng BC, nghĩa lực F lớn bằng:

Fmax = P = = 50N

7/ Hai cầu sắt giống hệt treo vào hai đầu A, B thanh kim loại mảnh, nhẹ Thanh giữ thăng nhờ sợi dây mắc tại điểm O Biết OA = OB = = 20cm Nhúng cầu đầu B vào chậu đựng chất lỏng người ta thấy AB thăng Để cân bằng trở lại phải dịch điểm treo O phía A đoạn x = 1,08cm Tìm khối lượng riêng chất lỏng, biết khối lượng riêng ciủa sắt D0 = 7,8g/cm3

(hình vẽ)

Khi cầu treo B nhúng chất lỏng ngồi trọng lực, cầu chịu tác dụng lực đẩy Acsimet chất lỏng.

Theo điều kiện cân lực điểm treo O’ ta có: P AO’ = (P – FA) BO’ hay

P (l – x) = (P – FA) (l + x)

Gọi V thể tích cầu D khối lượng riêng chất lỏng ta có:

P = 10D0 V FA = 10D V Thay vào (1) ta được:

(26)

D = D0 = 7,8 = 0,799 D 0,8 g/cm3

(hình vẽ)

8/ Một đồng chất, tiết diện đều, đầu nhúng vào nước, đầu tựa vào thành chậu O cho OA = OB Khi nằm cân bằng, mực nước Tìm khối lượng riêng D thanh, biết khối lượng riêng nước D0 = 1000 kg/m3.

(hình vẽ)

Thanh chịu tác dụng trọng lực P đặt trung điểm M AB và lực đẩy Acsimet đặt trung điểm N MB hình vẽ Thanh có thể quay quanh O Áp dụng quy tắc cân ta có:

P MH = F NK (1)

Gọi S tiết diện l chiều dài thanh, ta có: P = 10 D S l

Và F = 10 D0 S

Thay vào (1) ta suy ra: D = D0 (2) Mặt khác, xét OHM OKN ta có:

(27)

ON = OB – NB = l = l OM = AM – AO = l l = l Từ đó: = =

Thay vào (2) ta D = D0 = 1000 = 1250 kg/m3 (hình vẽ)

9/ Một người nâng đầu A khúc gỗ AB hình trụ, trọng lượng P = 600N Khúc gỗ hợp với phương nằm ngang góc α = 300 Tìm độ lớn của lực F mà người tác dụng vào khúc gỗ vị trí Biết lực F vng góc với AB.(hình vẽ)

(vẽ hình 69; khéo nhầm hình 68) Hướng dẫn giải:

Xem khúc gỗ AB đòn bẫy có “điểm tựa” B. Khi AB cân bằng:

F AB = P BH (xem hình) Trong vng BHG ta có: BH = OB cos300 = cos300 Do đó:

(28)

F = cos300 = = 295,8N Vậy F = 295,8N

(hình vẽ)

10/ Cho hệ thống hình vẽ, góc nghiêng α = 300 Dây ròng rọc lý tưởng Xác định khối lượng vật M Cho khối lượng m = 1kg Bỏ qua mọi ma sát.

(hình vẽ)

( vẽ hình 70, khéo nhầm hình 69) Hướng dẫn giải:

Muốn M cân F = P Với = sin F = P sin300 = P trọng lượng vật M

Lực kéo dây vắt qua ròng rọc động (1) F1 = =

Lực kéo dây vắt qua ròng rọc động (2) F2 = =

Lực kéo trọng lượng P’ vật M gây ra, tức là: P’ = F2 = m =

(29)

11/ Cho hệ hình vẽ Thanh AB có khối lượng khơng đáng kể, hai đầu có treo hai cầu nhơm có trọng lượng PA PB Thanh treo nằm ngang sợi dây điểm O lệch phía A.

1) Nếu nhúng hai cầu vào nước, cịn cân khơng? Tại sao?

2) Nếu nhúng cầu A vào nước, cịn B vào dầu lệch phía nào? Biết trọng lượng riêng nước lớn so với dầu. (hình vẽ _ vẽ hình 72)

Vì O lệch phía A chút nên PA > PB Đặt OA = lA ; OB = lB

- Khi chưa nhúng vào nước, AB cân bằng: =

Với P = d V = =

- Khi nhúng cầu A B vào nước, cầu chịu lực đẩy Acsimet

Quả cầu A : FA = dn VA Quả cầu B : FB = dn VB Lực kéo đầu là:

Đầu A : P’A = PA – FA = VA (d – dn) Đầu B : P’B = PB – FB = VB (d – dn) Lập tỷ số: = = =

(30)

Lực đẩy Acsimet F’B = dd – VB Lực kéo đầu B:

P’’B = PB – F’B = VB(d – dd) Tỷ số: =

Do dn > dd nên: P’’B > PA

Thanh bị lệch xuống đầu B.

12/ Cho AB gắn vng góc với tường thẳng đứng nhờ lề B như hình vẽ Biết AB = AC cân bằng.

a)Tính lực căng dây AC Biết trọng lượng AB P = 40N

b) Thanh treo hình b Biết tam giác ABC đều, tìm lực căng dây AC để cân bằng.

(hình vẽ _ 75a ; 75b) Hướng dẫn giải:

13/ Hai kim loại đồng chất, tiết diện đều, có chiều dài l = 20cm và tiết diện có trọng lượng riêng khác nhau: d1 = 1,25 d2 Hai được hàn dính lại đầu O treo sợi dây Để nằm ngang, người ta thực hai biện pháp sau:

a) Cắt phần thứ đem đặt lên phần cịn lại Tìm chiều dài phần bị cắt.

b) Cắt bỏ phần thứ Tìm phần bị cắt đi. (hình vẽ)

(31)

Trờng THCS Quảng Lu Giáo ¸n BDHSG VËt LÝ

14/ Người ta dùng xà beng có dạng hình để nhổ đinh cắm sâu vào gỗ.

a) Khi tác dụng lực F = 100N vng góc với OB đầu B ta nhổ đinh Tính lực giữ gỗ vào đinh lúc Cho biết OB = 10.OA α = 450.

b) Nếu lực tác dụng vào đầu B vng góc với gỗ phải có độ lớn bao nhiêu nhổ đinh?

c) Cho lực giữ gỗ vào đinh tỷ lệ với phần đinh ngập gỗ Tính cơng để nhổ đinh, biết đinh ngập sâu gỗ l = 8cm.

(hình vẽ)

a) Gọi Fc lực cản gỗ Theo quy tắc cân địn bẫy ta có: Fc OA = F OB

Fc = F = 10 F Fc = 1000 N

(hình vẽ)

b) Nếu lực F’ vng góc với gỗ, lúc theo quy tắc cân ta có:

Fc OA = F’ OH

Với OH = (do OHB vuông cân) F’ = Fc = 100 N

(32)

A = Fc l = 1000 10-2 A = 40 J

(33)