ĐỊNH LUẬT NEWTON
A)Tóm tắt lý thuyết:
1,Định luật I Newton:
-Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không. Thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
-Quán tính:
+Là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toạn vân tốc của nó cả về hướng và độ lớn.
2,Định luật II Newton:
-Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
$\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}$ hay $\overrightarrow{F}=m.\overrightarrow{a}$
Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng $\overrightarrow{{{F}_{1}}},\overrightarrow{{{F}_{2}}},...,\overrightarrow{{{F}_{n}}}$ thì $\overrightarrow{F}$ là hợp lực của các lực đó: $\overrightarrow{F}=\overrightarrow{{{F}_{1}}}+\overrightarrow{{{F}_{2}}}+...+\overrightarrow{{{F}_{n}}}$
-Khối lượng và mức quán tính:
+ Là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
+Tính chất:
$\centerdot $ Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật.
$\centerdot $ Khối lượng có tính chất cộng.
-Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. Trọng lực được kí hiệu là $\overrightarrow{P}$.
Ở gần Trái Đất trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. Điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật gọi là trọng tâm của vật.
-Trọng lượng là độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật, kí hiệu là P. Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế.
Công thức trọng lượng : P = m.g
3, Định luật III Newton:
-Sự tương tác giữa các vật: Khi một vật tác dụng lên vật khác một lực thì vật đó cũng bị vật kia tác dụng ngược trở lại một lực. Ta nói giữa hai vật có sự tương tác.
-Định luật: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.
$\overrightarrow{{{F}_{BA}}}=-\overrightarrow{{{F}_{AB}}}$
-Lực và phản lực:
Một trong hai lực tương tác giữa hai vật gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực.
Đặc điểm của lực và phản lực:
+Lực và phản lực luôn luôn xuất hiện (hoặc mất đi) đồng thời.
+Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Hai lực có đặc điểm như vậy gọi là hai lực trực đối.
+Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau.
4, Các dạng bài tập:
*Dạng 1: Vật trượt trên mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng (Áp dụng định luật I và II Newton).
Bước 1: Chọn vật (hệ vật) khảo sát.
Bước 2: Chọn hệ quy chiếu (Cụ thể hóa bằng hệ trục tọa độ vuông góc; trục tọa độ Ox luôn trùng với phương chiều chuyển động; trục tọa độ Oy vuông góc với phương chuyển động).
Bước 3: Xác định các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ (phân tích lực có phương không song song hoặc vuông góc với bề mặt tiếp xúc).
Bước 4: Viết phương trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Newton (nếu có lực phân tích thì sau đó viết lại phương trình lực và thay thế 2 lực phân tích đó cho lực đấy luôn).
$\overrightarrow{F}=\overrightarrow{{{F}_{hl}}}=\overrightarrow{{{F}_{1}}}+\overrightarrow{{{F}_{2}}}+...+\overrightarrow{{{F}_{n}}}$
Bước 5: Chiếu phương trình lực lên các trục tọa độ Ox, Oy:
Ox : ${{F}_{1x}}+{{F}_{2x}}+...{{F}_{nx}}=F$= m.a (1)
Oy : ${{F}_{1y}}+{{F}_{2y}}+...+{{F}_{ny}}$ = 0 (2)
Phương pháp chiếu:
+ Nếu lực vuông góc với phương chiếu thì độ lớn đại số của F trên phương đó bằng 0.
+Nếu lực song song với phương chiếu thì độ lớn đại số của F trên phương đó bằng:
$\centerdot $ F cùng hướng với chiều dương phương chiếu:
.png)
$\centerdot $ F ngược hướng với chiều dương phương chiếu:
.png)
+Giải phương trình (1) và (2) ta thu được đại lượng cần tìm (gia tốc a hoặc F).
B)Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Một học sinh đẩy một hộp đựng sách trượt trên sàn nhà. Lực đẩy ngang là 180N. Hộp có khối lượng 35kg. Hệ số ma sát trượt giữa hộp và sàn là 0,27. Hãy tìm gia tốc của hộp . Lấy g = 9,8m/s$^{2}$.
A.2,5m/s$^{2}$ B.3m/s$^{2}$ C.3,5m/s$^{2}$ D.2m/s$^{2}$
Hướng dẫn
Hộp chịu tác dụng của 4 lực: trọng lực $\overrightarrow{P}$, lực đẩy $\overrightarrow{F}$, lực pháp tuyến $\overrightarrow{N}$ và lực ma sát trượt của sàn.
.png)
Áp dụng định luật II Newton theo hai trục tọa độ:
Ox : ${{F}_{x}}=F-{{F}_{ms}}=m.{{a}_{x}}=ma$
Oy : ${{F}_{y}}=N-P=m.{{a}_{y}}$ = 0
Giải hệ phương trình:
N = P = m.g = 35.9,8 =343N
${{F}_{ms}}=\mu N$ = 0,27.343 = 92,6N
$\Rightarrow a=\frac{F-{{F}_{ms}}}{m}=\frac{180-92,6}{35}=2,5m/{{s}^{2}}$
Chọn đáp án A.
Ví dụ 2: Một quyển sách được thả trượt từ đỉnh của một bàn nghiêng một góc $\alpha ={{35}^{0}}$ so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt dưới của quyển sách với mặt bàn là $\mu $ = 0,5. Tìm gia tốc của quyển sách. Lấy g = 9,8m/s$^{2}$.
A.1,2m/s$^{2}$ B.2,6m/s$^{2}$ C.1,6m/s$^{2}$ D.3,2m/s$^{2}$
Hướng dẫn
Quyển sách chịu tác dụng của ba lực : trọng lực $\overrightarrow{P}$, lực pháp tuyến $\overrightarrow{N}$ và lực ma sát $\overrightarrow{{{F}_{ms}}}$ của mặt bàn.
Áp dụng định luật II Newton theo hai trục tọa độ.
Ox : ${{F}_{X}}=P\sin \alpha -{{F}_{ms}}=m{{a}_{x}}=ma$
Oy : ${{F}_{y}}=N-P\cos \alpha =m{{a}_{y}}=0$
Lại có: F$_{ms}=\mu $.N
Giải hệ phương trình ta được:
$a=g.(\sin \alpha -\mu \cos \alpha )=9,8(\sin {{35}^{0}}-0,5.\cos {{35}^{0}})=1,6m/{{s}^{2}}$
Chọn đáp án C.
Ví dụ 3: Một vật 0,5kg đang chuyển động với vận tốc 2m/s chịu tác dụng của hai lực, lực kéo và lực cản ${{F}_{C}}$ = 0,5N vật chuyển động thẳng nhanh dần đều trên quãng đường 24m mất 4 giây. Sau 24m, lực kéo biến mất thì vật sẽ dừng lại sau bao lâu?
A.20s B.1s C.5s D.10s
Hướng dẫn
Lực kéo ngừng tác dụng $\Rightarrow {{F}_{K}}$ = 0
Vận tốc sau 4 giây đóng vai trò là vận tốc ban đầu của chuyển động thẳng chậm dần đều tiếp theo.
Vật dừng lại $\Rightarrow {{v}_{2}}$ = 0
${{F}_{C}}=m.{{a}_{2}}\Rightarrow {{a}_{2}}=-1m/{{s}^{2}}$
Vận tốc sau 4 giây: ${{v}_{1}}={{v}_{0}}+{{a}_{1}}{{t}_{1}}$ = 10m/s
${{v}_{2}}={{v}_{1}}+{{a}_{2}}t\Rightarrow $ t = 10s
Chọn đáp án D.
Ví dụ 4: Ô tô khối lượng 4 tấn tăng tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau khi đạt vận tốc 54km/h ô tô đi thêm được 50m. Tính lực kéo của động cơ trong khoảng thời gian tăng tốc biết hệ số ma sát trượt của mặt đường 0,05 ; vận tốc ban đầu của ô tô là 18km/h. Lấy g = 10m/s$^{2}$. Hỏi sau bao lâu từ lúc tăng tốc ô tô đạt vận tốc 72km/h.
A.10s B.5s C.7,5s D.12,5s
Hướng dẫn
Ta có: $v_{1}^{2}-v_{0}^{2}=2aS\Rightarrow a=2m/{{s}^{2}}$
Áp dụng định luật II Newton:
$\overrightarrow{{{F}_{K}}}+\overrightarrow{{{F}_{ms}}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m\overrightarrow{a}$
Chiếu lên Ox: ${{F}_{K}}-{{F}_{ms}}=ma\Rightarrow {{F}_{K}}$ = 10000N
${{v}_{2}}={{v}_{0}}+a{{t}_{2}}\Rightarrow {{t}_{2}}$ = 7,5s
Chọn đáp án C.
Ví dụ 5: Một vật khối lượng 1kg trượt trên mặt phẳng nghiêng AB góc 30$^{0}$, hệ số ma sát trượt trên mặt phẳng AB là 0,1; vật trượt từ A đến B rồi đến điểm C trên mặt phẳng nằm ngang thì dứng lại tính hệ số ma sát trượt trên mặt phẳng AC lấy g = 10m/s$^{2}$. Biết AB = 1m; BC = 10,35m
A.0,01 B.0,04 C.0,02 D.0,03
Hướng dẫn
Chọn hệ qui chiếu như hình vẽ:
Trên đoạn AB: ${{N}_{1}}=P\cos \alpha =mg\cos \alpha \Rightarrow {{F}_{ms1}}={{\mu }_{1}}mg\cos \alpha $
Trên đoạn BC: ${{N}_{2}}=P=mg\Rightarrow {{F}_{ms2}}={{\mu }_{2}}mg$
Trên đoạn AB: vật chuyển động nhanh dần đều nhờ thành phần trọng lực theo phương song song với mặt phẳng ngang.
Trên đoạn BC: vật chuyển động chậm dần đều nhờ nên chỉ còn lai ${{F}_{ms2}}$ , vật dừng lại tại C $\Rightarrow {{v}_{C}}$ = 0
Áp dụng định luật II Newton:
$\overrightarrow{P}+\overrightarrow{{{F}_{ms1}}}+\overrightarrow{N}=m.\overrightarrow{{{a}_{1}}}$
Chiếu lên trục Ox:
$P\sin \alpha -{{F}_{ms1}}=m{{a}_{1}}\Rightarrow {{a}_{1}}=4m/{{s}^{2}}$
$v_{B}^{2}-v_{0}^{2}=2{{S}_{1}}{{a}_{1}}\Rightarrow {{v}_{B}}=2\sqrt{2}$ m/s
Trên đoạn BC: $v_{C}^{2}-v_{B}^{2}=2{{S}_{2}}a_{2}^{2}\Rightarrow {{a}_{2}}=-0,4m/{{s}^{2}}$
$P\sin \alpha =0$ ; $-{{F}_{ms2}}=m{{a}_{2}}\Rightarrow {{\mu }_{2}}$ = 0,04.
Chọn đáp án B.
C)Bài tập tự luyện:
Câu 1: Một trái bóng bàn bay từ xa đến đập vào tường và bật ngược trở lai:
A.Lực của trái bóng tác dụng vào tường nhỏ hợn lực của tường tác dụng vào quả bóng.
B.Lực của trái bóng tác dụng vào tường bằng lực của tường tác dụng vào quả bóng.
C.Lực của trái bóng tác dụng vào tường lớn hơn lực của tường tác dụng vào quả bóng.
D.Không đủ cơ sở để kết luận.
Câu 2: Lực và phản lực không có tính chất nào?
A.luôn xuất hiện từng cặp B.luôn cùng loại
C.luôn cân bằng nhau D.luôn cùng giá ngược chiều
Câu 3: Điều nào sau đây là sai khi nói về lực và phản lực:
A.Lực và phản lực luôn xuất hiện và mất đi đồng thời.
B.Lực và phản lực bao giờ cũng cùng loại.
C.Lực và phản lực luôn cùng hướng với nhau.
D.Lực và phản lực không thể cân bằng nhau.
Câu 4: Chọn phát biểu không đúng:
A.Những lực tương tác giữa hai vật là lực trực đối.
B.Lực và phản lực luôn xuất hiện và mất đi đồng thời.
C.Lực và phản lực là hai lực trức đối nên cân bằng nhau.
D.Lực tác dụng là lực đàn hồi thì phản lực cũng là lực đàn hồi.
Câu 5: Một quả bóng từ độ cao h rơi xuống sàn rồi nảy lên đến độ cao h’ < h:
A.Phản lực từ mặt sàn tác dụng vào quả bóng thì nhỏ hơn trọng lực tác dụng vào quả bóng.
B.Phản lực từ mặt sàn tác dụng lên quả bóng thì lớn hơn trọng lực tác dụng vào quả bóng.
C.Phản lực từ mặt sàn tác dụng vào quả bóng thì bằng với trọng lực tác dụng vào quả bóng.
D.Không thể xác định lực nào lớn hơn.
Câu 6: Khi một con ngựa kéo xe, lực tác dụng vào con ngựa làm nó chuyển động về phía trước là?
A.Lực mà mặt đất tác dụng vào ngựa.
B.Lực mà ngựa tác dụng vào xe.
C.Lực mà xe tác dụng vào ngựa.
D.Lực mà ngựa tác dụng vào mặt đất.
Câu 7: Một ô tô đang chạy với vận tốc 60km/h thì người lái xa hãm phanh, xe đi được 50m thì dừng lại. Hỏi nếu ô tô chạy với tốc độ 120km/h thì quãng đường ô tô đi được từ lúc hãm đến dừng lại là bao nhiêu? (Biết lực hãm trong hai trường hợp là như nhau).
A.100m B.150m C.200m D.250m
Câu 8: Chọn câu đúng:
A.Lực là nguyên nhân gây ra chuyển động.
B.Lực là nguyên nhân làm biến đổi vận tốc.
C.Có lực tác dụng lên vật thì vật mới chuyển động.
D.Lực không thể cùng hướng với gia tốc.
Câu 9: Định luật II Newton xác nhận rằng:
A.Khi lực tác dụng lên vật bằng 0 thì vật chuyển động thẳng đều do quán tính.
B.Gia tốc của một vật tỉ lệ với lực tác dụng vào vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật đó.
C.Khi một vật chịu tác dụng của một vật khác thì nó cũng tác dụng lên vật khác đó một phản lực trực đối.
D.Khi chịu tác dụng của một lực không đổi thì vật chuyển động với vận tốc không đổi.
Câu 10: Điều nào sau đây sai khi nói về tính chất của khối lượng?
A.Khối lượng là đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật.
B. Khối lượng có tính chất cộng.
C.Khối lượng đo bằng đơn vị kg.
D.Vật có khối lượng càng lớn thì mức độ quán tính càng nhỏ và ngược lại.
Câu 11: Từ công thức của định luật II Newton suy ra:
A.Gia tốc có cùng hướng với lực.
B.Khối lượng của vật tỉ lệ với độ lớn của lực.
C.Vật luôn chuyển động theo hướng của lực tác dụng.
D.Cả 3 kết luận trên đều đúng.
Câu 12: Chọn phát biểu sai trong các phát biểu sau:
A.Trọng lực có phương thẳng đứng, có chiều từ trên xuống.
B.Điểm đặt của trọng lực tại trọng tâm của vật.
C.Trọng lượng của vật bằng trọng lực tác dụng lên vật khi vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều so với Trái Đất.
D.Trọng lực được tính bởi công thức: P = mg
Câu 13:Khối lượng của một vật không ảnh hưởng đến đại lượng nào, tính chất nào dưới đây?
A.Gia tốc khi vật chịu tác dụng của một lực.
B. Vận tốc khi vật chịu tác dụng của một lực.
C.Cả phương, chiều và độ lớn của lực tác dụng lên vật.
D.Mức quán tính của vật.
Đáp án:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
B |
C |
C |
C |
A |
A |
C |
B |
B |
D |
A |
C |
C |
