Bài 9: Tổng hợp và phân tích lực

CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC PHẦN “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT

2.2. Tài liệu Học tập của mô hình JiTT chương động lực học chất điểm

2.2.1. Bài 9: Tổng hợp và phân tích lực

Các câu hỏi khởi động và câu đố

1. Lực là gì? Theo em lực là đại lượng Vectơ hay vô hướng?

2. Treo một quả cầu ở đầu một sợi dây, hãy giải thích trạng thái đứng yên của quả cầu.

3. Thế nào là hai lực cân bằng? Trình bày đặc điểm của hai lực cần bằng.

4. Hai người cùng kéo một con lừa như hình, dự đoán kết quả chuyển động của con lừa. Ta có thể thay thế lực tác dụng của hai người đó bằng một lực khác được không nếu có thể hay cho biết chiều của lực đó như thế nào?

Hình 2.3

5. Định nghĩa phân tích lực? Khi phân tích lực phải chú ý điều gì?

Câu đố 1: Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng 9N và 12 N hợp lực của chúng có độ lớn 10N. Góc giữa hai lực đó bằng bao nhiêu?

Câu đố 2: Một vật đứng yên chịu tác dụng đồng thời của ba lực đồng quy lần lượt có độ lớn: 4N, 6N , 5N. Nếu lực có đố lớn 5N thôi tác dụng vào vật lúc đó hợp lực của hai lực còn lại tác dụng lên vật có độ lớn bằng bao nhiêu?

A. 0N B. 4N C. 6N D. 5N

E. Không xác định được vì không biết góc giữa hai lực còn lại.

Câu đố 3: Hợp lực của hai lực có độ lớn F và 2F có thể A. nhỏ hơn F.

C. vuông góc với lực F.

B. lớn hơn 3F.

D. vuông góc với lực 2F.

Câu đố 4: Một vật có khối lượng m = 5,0 kg được treo bằng ba dây như hình 9.1. Lấy g = 9,8 m/s2. Tìm lực kéo của dây AC và dây BC.

Hình 2.4 Tài liệu hỗ trợ học tập:

http://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/GTDT/Bai

%20hoc/Bai9.Tong%20hop-Phan%20tich%20luc.htm

Hình 2.5 2.2.2. Bài 10: Ba Định luật Niu-Tơn

Các câu hỏi khởi động và câu đố

1. Lực có cần thiết để duy trì chuyển động hay không? Cho ví dụ minh họa?

2. Nếu bạn đứng trên một xe buýt, hoặc toa tau điện ngầm và quay mặt về phía trước, thì tại sao khi xe giảm nhanh tốc độ bạn lại đổ nhào về phía trước, và khi xe tăng nhanh tốc độ bạn lại vật về phía sau? Tại sao khi bạn đứng quay mặt về phía thành xe buýt - hoặc toa tau thì sẽ giữ thăng bằng tốt hơn?

3. Có 3 em bé khối lượng như nhau, sức mạnh như nhau, chơi trò kéo xe trượt băng trên mặt băng phẳng, ma sát là rất nhỏ.

- Lần kéo xe thứ nhất: 2 em ngồi trên xe và 1 em kéo (hình 1) - Lần kéo xe thứ hai: 1 em ngồi trên xe và 1 em kéo (hình 2) - Lần kéo xe thứ ba: 1 em ngồi trên xe và 2 em kéo (hình 3)

Hình 2.6

 Nhận xét về phương chiều của vetơ gia tốc và vetơ lực? Giải thích nhận định trên?

 So sánh lần kéo xe thứ nhất và lần kéo xe thứ hai thì lần kéo nào xe dễ chuyển động hơn? Vì sao?

 So sánh lần kéo xe thứ hai và lần kéo xe thứ ba thì lần kéo nào xe dễ chuyển động hơn? Vì sao?

4. Khối lượng là gì? Liệu khối lượng và quán tính có liên quan vơi nhau hay không? Cho ví dụ minh họa.

5. Trọng lực là gì? Trọng lượng là gì? Vận dụng định luật II Niu-tơn để viết biểu thức của trọng lực.

6. Một người phụ nữ nhỏ con và một cầu thủ bóng đá chuyên nghiệp va chạm nhau trực diện. So sánh lực của họ tác dụng lên nhau, và so sánh gia tốc của họ. Giải thích?

7. Hãy bình luận xem các cặp lực sau đây có là các cặp lực – phản lực không:

(a) Trái đất hút viên gạch, viên gạch hút trái đất;

(b) Cánh quạt máy bay đẩy không khí về phía đuôi, không khí đẩy máy bay về phía trước;

(d) Con ngựa kéo cái xe về phía trước, không làm nó chuyển động; cái xe kéo con ngựa về phía sau;

(e) Trái đất kéo cái xe xuống phía dưới; mặt đất đẩy cái xe lên phía trên với một lực bằng và ngược chiều.

Câu đố 1: Em hãy trình bày phương án thí nghiệm kiểm tra định luật III Niu- tơn.

Câu đố 2: Một mẫu gỗ có khối lượng m = 250 g đặt trên sàn nhà nằm ngang.

Người ta truyền cho nó vận tốc tức thời V0 = 5 m/s. Tính thời gian để mẩu gỗ dừng lại và quãng đường nó đi được cho tới lúc đó. Biết hệ số ma sát trượt là 0,25. Đáp số này có phụ thuộc vào khối lượng m không?

Câu đố 3: Khối lượng của một tàu vũ trụ là 11 tấn và khối lượng của phi hành gia là 82 kg. Giả sử phi hành gia tác dụng một lực F = 36 N lên tàu. Tìm các gia tốc của tàu và của phi hành gia.

Các Mô phỏng:

Mô phỏng: Lực và chuyển động

https://phet.colorado.edu/vi/simulation/forces-and-motion-basics

Hình 2.7 Tài liệu hỗ trợ học tập:

Video Lực và phản lực

http://thuvienvatly.com/video/685

Hình 2.8

2.2.3. Bài 11: Lực hấp dẫn – Định luật vạn vật hấp dẫn Các câu hỏi khởi động và câu đố

1. Thả một vật rơi tự do, có nhận xét gì về hướng của vật?

2. Điều gì khiến các vật rơi về phía trái đất, giữ cho mặt trăng chuyển động quanh trái đất?

3. Khi trái đất hút các vật thì vật có hút trái đất hay không? Vì sao?

4. Phát biểu và viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn? Nêu điều kiện áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn?

5. Dựa vào định luật vạn vật hấp dẫn hãy lập biểu thức tính gia tốc rơi tự do của một vật ở độ cao h

Câu đố 1: Một vật có khối lượng 1 kg, ở trên mặt đất có trọng lượng 10 N. Khi vật chuyển vật tới một điểm cách tâm trái đất 2R (R là bán kính trái đất) thì nó có trọng lượng bao nhiêu?

Câu đố 2: Hai xe tải giống nhau, mỗi xe có khối lượng 2,0.104 kg, ở cách xa nhau 40 m. Hỏi lực hấp dẫn giữa chúng bằng bao nhiêu phần trọng lượng P của mỗi xe? Lấy g = 9,8 m/s2.

Các mô phỏng:

Phòng thí nghiệm lực hấp dẫn

https://phet.colorado.edu/vi/simulation/gravity-force-lab

Hình 2.9

https://phet.colorado.edu/vi/simulation/gravity-and-orbits

Hình 2.10

https://phet.colorado.edu/vi/simulation/my-solar-system

Hình 2.11 Tài liệu hỗ trợ học tập

Lực hấp dẫn của mặt trăng và thủy triều

http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/thien-van-vu-tru/1506-thuy-trieu

Hình 2.12 2.2.4. Bài 12: Lực đàn hồi

Các câu hỏi khởi động và câu đố

1. Dùng hai tay kéo dãn một lò xo bút bi (kéo nhẹ từ từ)

(a) Hai tay có chịu lực tác dụng của lò xo không? Nêu điểm đặt, phương và chiều của lực này.

(b) Thôi kéo thì hiện tượng gì xảy ra với lò xo?

2. Hãy thiết kế một phương án thí nghiệm để tìm độ lớn của lực đàn hồi của lo xo

3. Nguyên nhân sai số và biện pháp khắc phục là gì?

4. Hãy nêu các ví dụ khác về lực đàn hồi mà em biết Câu đố 1:

(a) Tại sao ta sút quả bóng đá vào tường thì quả bóng bị bật ngược trở lại?

(b) Tại sao lưới vợt cầu lông, tennis người ta thường đan căng?

Câu đố 2: Trên một lực kế người ta quan sát được vạch 50 N và vạch 100 N cách nhau 2 cm. Lấy g = 10 m/s2. Hãy tính độ cứng của lò xo dùng để làm lực kế.

Câu đố 3: Treo một vật có khối lượng 2,0 N vào một lò xo thì lo xo dãn ra 10 mm. Treo thêm vào lò xo vật có trọng lượng chưa biết thì lò xo dãn 25 mm. Hỏi trọng lương vật treo thêm là bao nhiêu?

Các mô phỏng:

Mô phỏng: Lực đàn hồi

https://phet.colorado.edu/sims/mass-spring-lab/mass-spring-lab_vi.html

Hình 2.13 Tài liệu hỗ trợ học tập:

http://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/GTDT/Bai

%20hoc/Bai12.Luc%20dan%20hoi.htm

Hình 2.14 2.2.5. Bài 13: Lực ma sát

Các câu hỏi khởi động và câu đố

1. Đẩy một quyển sách để nó trượt trên mặt bàn. Khi đó quyển sách chuyển động chậm dần rồi dừng lại do tác dụng của lực ma sát trượt. Hãy cho biết lực ma sát trượt xuất hiện khi nào? Phương và chiều của lực này là gì?

2. Độ lớn của lực mà sát trượt phụ thuộc vào các yếu tố nào (hãy dự đoán)?

Hãy đề xuất các phương án thí nghiệm kiểm chứng dự đoán đó.

3. Tại sao lốp xe bám đường tốt hơn khi xe đi trên đường phẳng so với khi leo đồi hay dốc?

4. Lực ma sát có lợi hay có hại? Nêu các ví dụ minh họa mà bạn biết.

Câu đố 1:

(a) Tại sao lốp xe sử dụng lâu thì bị mòn đi và phải thay mới?

(b) Quan sát những bộ quần áo đã ủi (là), với những bộ quần áo không ủi (khi mặt bộ quần áo nào dễ bám bẩn hơn tại sao?

Câu đố 2: Một người đẩy một cái thùng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N thì làm thùng chuyển động trên nền phẳng. Hệ số ma sát động là 0,35.

(a) Độ lớn của lực ma sát là bao nhiêu?

(b) Gia tốc của thùng là bao nhiêu?

Câu đố 3: Hệ số ma sát nghỉ giữa Teflon và trứng tráng là 0,04. Hỏi phải nghiêng chảo đối với đường nằm ngang phải có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu để trứng trượt trên đáy chảo có lớp tráng men Teflon?

Các mô phỏng:

Mô phỏng: https://phet.colorado.edu/vi/simulation/forces-and-motion

Hình 2.15

Cho vật có khối lượng 100 kg, hệ số ma sát nghỉ là 0,5 hệ số ma sát trượt là 0,3.

(a) Tác dụng vào vật một lực 100 N. Vật có chuyển động hay không? Tại sao?

(b) Theo em phải tác dụng vào vật một lực bao nhiêu để vật bắt đầu chuyển động? Giữ nguyên độ lớn của lực tác dụng như vậy nhận xét về chuyển động của vật giải thích?

Tài liệu hỗ trợ học tập:

http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/co-hoc-co-dien/3123-luc-ma-sat-la-gi http://vi.wikipedia.org/wiki/Ma_s%C3%A1

Các thí nghiệm về lực ma sát http://thuvienvatly.com/video/714

Hình 2.16

Thống kê kết quả thực nghiệm