Bài 9: Bài 9: Trên đoạn đường thẳng dài, các ô tô đều chuyển động với vận
13) Một người đi xe máy chuyển động theo 3 giai đoạn : Giai đoạn 1
Chuyển động thẳng đều với vận tốc v1 = 12km/h trong 2km đầu tiên. Giai đoạn 2: Chuyển động biến đổi với vận tốc trung bình v2 = 20km/h trong 30 phút . Giai đoạn 3: Chuyển động đều trên quãng đường 4km trong thời gian 10 phút. Tính vận tốc trung bình trên cả 3 giai đoạn.
Giải:
Thời gian chuyển động giai đoạn 1:
1 1
1
2 1 12 6 t S
= t = = giờ
Quãng đường chuyển động trong giai đoạn 2:
2 2 2
20.1 10 S =v t = 2= km
Tổng quãng đường của ba giai đoạn:
1 2 3 2 10 4 16 S S= + +S S = + + = km
Tổng thời gian của ba giai đoạn:
1 2 3
1 1 1 5
6 2 6 6
t t= + + = + + =t t giờ Vận tốc trung bình trên cả quãng đường:
16.6 19, 2 /
5
v S km h
= =t =
CHỦ ĐỀ 3 : LỰC – SỰ CÂN BẰNG LỰC – LỰC MA SÁT I – TểM TẮT KIẾN THỨC:
- Lực có thể làm thay đổi vận tốc của vật. Đơn vị của lực là Niutơn (N) - Lực là đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có:
+ Gốc là điểm đặt của lực.
+ Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực.
+ Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ xích cho trước.
- Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật, cùng cường độ, phương cùng nằm trên một đường thẳng, chiều ngược nhau.
- Dứơi tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Chuyển động này gọi là chuyển động theo quán tính.
- Tính chất giữ nguyên vận tốc của vật gọi là quán tính.
- Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên bề mặt một vật khác.
Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt một vật khác.
- Lực ma sát nghỉ giữ cho vật đứng yên khi vật bị các tác dụng của lực khác.
- Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích.
II – PHƯƠNG PHÁP GIẢI:
1. Cách nhận biết lực
Căn cứ vào vận tốc chuyển động của vật:
- Nếu vận tốc không đổi cả về hướng và độ lớn: Không có lực tác dụng hoặc các lực tác dụng cân bằng nhau.
- Nếu vận tốc thay đổi ( có thể thay đổi hướng, độ lớn hoặc thay đổi cả hai):
có lực tác dụng và các lực tác dụng không cân bằng nhau.
2- Cách biểu diễn vectơ lực:
Căn cứ vào quy ước: Lực là đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có:
+ Gốc là điểm đặt của lực.
+ Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực.
+ Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ xích cho trước.
3- Cách phân tích lực tác dụng lên vật:
- Căn cứ vào đặc điểm chuyển động của vật, xem các lực tác dụng có cân baèng hay khoâng.
- Sử dụng quy tắc vẽ lực và nắm vững đặc điểm của một số loại lực đã học:
+ Trọng lực: là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.
+ Lực đàn hồi xuất hiện khi vật có tính đàn hồi bị biến dạng.
+ Lực ma sát trượt, ma sát lăn xuất hiện khi một vật trượt hay lăn trên bề mặt vật khác và cản trở chuyển động của vật.
+ Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi vật chịu tác dụng của lực nhưng vẫn không chuyển động.
4- Cỏch so sỏnh mức quỏn tớnh củứa cỏc vật:
- Vật có khối lượng lớn thì có quán tính lớn.
- Vật có khối lượng nhỏ thì có quán tính nhỏ.
5- Bài toán hai lực cân bằng
- Hai lực cân bằng có đặc điểm : Cùng tác dụng lên một vật, cùng nằm trên một đường thẳng, cùng độ lớn (F1=F2) và ngược chiều.
- Khi một vật chịu tác dụng của các lực cân bằng:
+ Nếu vật đang đứng yên thì nó sẽ đứng yên mãi.
+ Nếu vật đang chuyển động thì nó sẽ chuyển động đều mãi.
III – BÀI TẬP:
1) Treo một vật vào lực kế thấy lực kế chỉ 25N.
a) Hãy cho biết các lực nào đã tác dụng vào vật, chúng có đặc điểm gì?
b) Khối lượng vật là bao nhiêu?
Gi ải:
a) Có hai lực tác dụng lên vật: Trọng lực (lực hút của Trái Đất ) và lực đàn hồi của lò xo lực kế. Khi vật đứng yên (cân bằng), hai lực này cân bằng nhau.
b) Ví hai lực cân bằng nên giá trị của trọng lực bằng đúng số chỉ của lực kế tức là bằng 25N, suy ra khối lượng vật là 2,5kg
2) Một quả cân có khối lượng 1kg được đặt trên một miếng gỗ nằm trên bàn. Miếng gỗ vẫn giữ nguyên trạng thái đứng yên mặc dù có lực ép từ quả cân lên nó. Điều này có mâu thuẫn gì với tác dụng của lực hay không? Hãy giải thích.
Gi ải:
Không mâu thuẫn gì, vì ngoài lực ép của quả cân, còn có lực đàn hồi của mặt bàn chống lại sự biến dạng, lực này cân bằng với lực ép tác dụng lên
miếng gỗ làm cho miếng gỗ vẫn đứng yên.
3) Những hành khách ngồi trên xe ôtô cho biết: khi xe chuyển động nhanh, nếu phanh để xe dừng lại đột ngột thì họ có xu hướng bị ngã về phía trước. Hãy giải thích tại sao?
Gi ải:
Khi xe chuyển động nhanh, người ngồi trên xe chuyển động cùng với xe.
Khi phanh làm cho xe dừng lại đột ngột, chân người cũng dừng lại cùng với sàn xe, nhưng do quán tính phần phía trên của cơ thể người vẫn có xu hướng chuyển động tới trước với vận tốc như cũ, chính vì lí do này mà người có xu
hướng bị ngã chúi về phía trước .
4) Một quả cầu có khối lượng m = 2kg được treo bằng một sợi dây mảnh.
Hãy phân tích các lực tác dụng lên quả cầu. Các lực tác dụng lên quả cầu có đặc điểm gì? Vì sao em biết? Dùng hình vẽ để minh họa.
Gi ải:
Quả cầu chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực và lực căng của dây treo.
- Trọng lực hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn P= 20N.
- Lực căng của dây treo hướng thẳng đứng lên trên, có độ lớn T=P= 20N.
- Trọng lực P và lực căng dây T cân bằng nhau vì quả cầu đứng yên. Hình vẽ bên minh họa các lực.
5) Một ôtô có khối lượng 4 tấn và một ôtô loại nhỏ có khối lượng 1 tấn cùng chuyển động thẳng đều.
a) Các lực tác dụng lên mỗi ôtô có đặc điểm gì giống nhau?
b) Khi hai xe cùng chạy với vận tốc như nhau, xe nào có thể dừng lại nhanh hơn nếu gặp chướng ngại vật phía trước? Vì sao?
Gi ải:
a) Các lực tác dụng lên mỗi ôtô đều cân bằng nhau vì cả hai xe đều chuyển động thẳng đều.
b) Khi hai xe cùng chạy với vận tốc như nhau, nếu gặp chướng nhại vật phía trước, xe ô tô nhỏ có thể dừng lại nhanh hơn vì ô tô nhỏ có khối lượng nhỏ
hơn nên mức quán tính của nó cũng nhỏ hơn.
6) Treo vật A vào một lực kế thấy lực kế chỉ 12N. Móc thêm vật B vào lực kế thấy lực kế chỉ 18N. Tính khối lượng của vật B.
Gi ải:
Khi chỉ treo vật A, số chỉ của lực kế bằng trọng lượng của vật:
1 1
10. 12 1, 2
10 10
A A A
F =P = m ⇒m = F = = kg
Khi treo thêm vật B, số chỉ của lực kế bằng tổng trọng lượng của hai vật:
2 2
( ).10 ( ) 18 1,8
10 10
A B A B A B
F =P +P = m +m ⇒ m +m = F = = kg
Khối lượng vật B: mB = 1,8 - 1,2 = 0,6kg
7) Trong nhiều trường hợp, lực ma sát là có lợi, nhưng cũng có rất nhiều trường hợp lực ma sát là có hại. Hãy tìm hiểu và nêu một số thí dụ về vấn đề trên.
G iải:
Ma sát có lợi: Nhờ có ma sát mà ta có thể cầm, giữ được các vật trên tay. Nhờ có ma sát mà các loại xe tự hành như ô tô, xe máy, thậm chí là con người có thể chuyển động được trên mặt đất.
Ma sát có hại: Trong các máy móc hoạt động, các chi tiết máy thường cọ xát, trượt trên nhau, ma sát trong trường hợp này làm mài mòn các chi tiết, nếu không có biện pháp giảm ma sát thì các chi tiết máy nhanh bị hư hỏng.
8) Người ta đưa hai con thuyền giống hệt nhau vào bờ. Ở thuyền thứ nhất, một đầu của dây thừng buộc chặt vào cái cọc cắm trên bờ, đầu còn lại do thủy thủ ngồi trên thuyền kéo. Ở thuyền thứ hai, một đầu dây thừng do một người ngồi trên bờ kéo, đầu còn lại do một thủy thủ ngồi trên thuyền kéo. Cả ba người kéo cùng một lực. Hỏi thuyền nào vào bờ trước?
Gi ải:
Theo nguyên lí tác dụng và phản tác dụng thì ở thuyền thứ nhất, khi thủy thủ trên thuyền kéo dây bằng một lực F, dây căng, khi đó cọc sẽ tác dụng trở lại một lực F1 giống như lực F do người ngồi trên bờ kéo thuyền thứ hai.
Kết quả là hai trường hợp lực tác dụng giống nhau và hai thuyền cùng vào bờ cùng một lúc.