Title CHUYÊN ĐỀ 8. ỨNG DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN VÀ CÁC LỰC CƠ HỌC.doc ✅

Phần 1. Chuyên đề 8: ỨNG DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN VÀ CÁC LỰC CƠ HỌC A. TÓM TẮT KIẾN THỨC 1. Phương pháp động lực học Phương pháp vận dụng các định luật Niu-tơn và các lực cơ học để giải các bài toán về Động lực học gọi là phương pháp động lực học. Có thể vận dụng phương pháp này để giải hai bài toán chính của Động lực học như sau: - Bài toán thuận: Cho biết lực tác dụng vào vật, xác định chuyển động của vật (v, a, s, t...): Để giải bài toán loại này ta thực hiện các bước sau: + Chọn hệ quy chiếu và viết dữ kiện của bài toán. + Biểu diễn các lực tác dụng vào vật (coi vật là chất điểm). + Xác định gia tốc của vật: F a m . + Dựa vào các điều kiện ban đầu, xác định chuyển động của vật. - Bài toán ngược: Cho biết chuyển động của vật (v, a, s, t...), xác định lực tác dụng vào vật: Để giải bài toán loại này ta thực hiện các bước sau: + Chọn hệ quy chiếu và viết dữ kiện của bài toán. + Xác định gia tốc của vật từ các dữ kiện đã cho. + Xác định hợp lực tác dụng vào vật: F = ma. + Biết hợp lực, xác định được các lực tác dụng vào vật. 2. Vận dụng phương pháp động lực học vào các chuyển động cụ thể - Chuyển động trên mặt phẳng nghiêng + Trường hợp 0 (không có ma sát): Gia tốc chuyển động trượt của vật trên mặt phẳng nghiêng là: sinag . + Trường hợp 0 (có ma sát):  Vật nằm yên hoặc chuyển động thẳng đều (a = 0): tan  Vật trượt xuống theo mặt phẳng nghiêng: sincosag .  Vật trượt lên theo mặt phẳng nghiêng: sincosag . - Chuyển động của vật ném ngang
+ Lực tác dụng lên vật: trọng lực P = mg; các thành phần vận tốc ban đầu: 000,0xyvvv ; các thành phần gia tốc: 0,xyaag ( 0v là vận tốc ban đầu của vật). + Các phương trinh chuyển động: 2 0 1 ; 2xvtygt + Phương trình quỹ đạo: 2 2 02 g yx v    . + Vận tốc: 0;xyvvvgt ; 22220 0 ;tany xy x vgt vvvvgt vv + Khi vật chạm đất: max0 22 ;;hh yhtxv gg - Chuyển động của vật ném xiên + Lực tác dụng lên vật: trọng lực P= mg; các thành phần vận tốc ban đầu: 0000cos,sinxyvvvv ; các thành phần gia tốc: 0,xyaag ( 0v là vận tốc ban đầu của vật). + Các phương trình chuyển động: 2001cos;sin 2xvtyvtgt + Phương trình quỹ đạo: 222 0 tan 2cos g yxx v     + Vận tốc: 22 00cos;sin;;tany xyxy x v vvvgtvvvv v . + Tầm bay cao (độ cao cực đại): 22 00 max sinsin 0,; 2y vv vth gg   + Tầm bay xa: 2 00 max 2sinsin2 0,;vv ytx gg   . - Chuyển động tròn + Hợp lực tác dụng vào vật:  Với chuyển động tròn đều: Hợp lực tác dụng vào vật là lực hướng tâm: 2 2 ht mv FmR R .
 Với chuyển động tròn không đều: Hợp lực tác dụng vào vật gồm: một thành phần là lực hướng tâm ( 2 2 n mv FmR R ), một thành phần là lực tiếp tuyến ( t mv F t    ). + Gia tốc chuyển động của vật:  Với chuyển động tròn đều: Là gia tốc hướng tâm: 2 ht v a R .  Với chuyển động tròn không đều: Một thành phần là gia tốc hướng tâm ( 2 n v a R ), một thành phần là gia tốc tiếp tuyến ( t v a t    ). - Chuyển động của hệ vật + Hệ vật: Hệ vật là tập hợp gồm từ hai vật trở lên. Đối với hệ vật, lực tác dụng bao gồm: nội lực (lực tác dụng giữa các vật trong hệ) và ngoại lực (lực tác dụng của vật bên ngoài hệ lên các vật trong hệ). + Gia tốc chuyển động của hệ: 12 12 ... ... ng he he FFF a mmm    →→→→ + Các hệ vật thường gặp: hệ vật liên kết nhau bằng dây nối; hệ vật liên kết qua ròng rọc; hệ vật chồng lên nhau… B-NHỮNG CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP * VỀ KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG - Cần chọn hệ quy chiếu thích hợp để việc giải bài toán được đơn giản. Nhiều trường hợp có thể chọn hệ trục tọa độ là hệ trục hai chiều không vuông góc nhau. - Cần xác định đầy đủ các lực tác dụng vào vật và thực hiện chính xác các phép chiếu lên các trục tọa độ đã chọn, chú ý dấu của các thành phần khi chiếu. - Với chuyển động trên mặt phẳng nghiêng, hệ tọa độ thường chọn là hệ tọa độ Đề-các hai chiều vuông góc với Ox trùng với mặt phẳng nghiêng, Oy vuông góc với mặt phẳng nghiêng. Chú ý đến hệ thức giữa  và tan về điều kiện để vật đứng yên, vật trượt... - Với các chuyển động của vật ném ngang, ném xiên cần phối hợp với phương pháp tọa độ khi giải quyết các bài toán về gặp nhau giữa các vật khi ném: khi gặp nhau: 12xx và 12yy .
- Với các chuyển động tròn cần phối hợp với các công thức động học của chuyển động tròn để giải. Chú ý: + Điều kiện để vật không rời giá đỡ, vòng xiếc là: N > 0. + Điều kiện để vật không trượt khi chuyển động là ma sát phải là ma sát nghỉ: msFN . + Lực hướng tâm trong chuyển động tròn có thể là một lực hoặc hợp của nhiều lực tác dụng vào vật. - Với chuyển động của hệ vật: + Nếu các vật trong hệ liên kết với nhau bằng dây nối, dây không dãn, nhẹ thì các vật trong hệ sẽ chuyển động với cùng gia tốc gọi là gia tốc của hệ: 12 12 ... ... ng he he FFF a mmm    →→→→ ( 12,FF→→ … là các ngoại lực tác dụng lên các vật trong hệ). Khảo sát riêng rẽ từng vật của hệ, với a l = a 2 = … = a hệ từ đó xác định các đại lượng khác theo yêu cầu của đề bài. + Nếu các vật trong hệ liên kết với nhau qua ròng rọc cần chú ý: đầu dây luồn qua ròng rọc động đi được quãng đường s thì trục ròng rọc và do đó vật treo vào trục ròng rọc động đi được quãng đường là 2 s ; vận tốc và gia tốc cũng theo tỉ lệ đó. + Nếu hệ gồm hai vật chồng lên nhau thì khi có chuyển động tương đối ta cần khảo sát từng vật riêng rẽ; khi không có chuyển động tương đối ta có thể coi hệ là một vật khi khảo sát. * VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Với dạng bài tập về chuyển động trên mặt phẳng. Phương pháp giải là (Phương pháp động lực học): - Chọn hệ quy chiếu thích hợp: thường là hệ tọa độ Đề-các Oxy. - Xác định các lực tác dụng vào vật. - Sử dụng phương trình định luật II Niu-tơn: hlF a m → → . - Chiếu hệ thức vectơ trên lên chiều (+) đã chọn, tính được a. - Kết hợp với các điều kiện ban đầu, xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài. * Chú ý: Trường hợp vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng góc  : + Để vật trượt xuống mặt phẳng nghiêng: tann ( n là hệ số ma sát nghỉ). + Gia tốc khi vật trượt xuống: sincostag ( t là hệ số ma sát trượt). + Gia tốc khi vật chuyển động lên (có vân tốc đầu): sincostag ( t là hệ số ma sát trượt). + Với hệ vật: 12...;hlmmmF→ là hợp lực của tất cả các ngoại lực tác dụng lên hệ). 2. Với dạng bài tập về chuyển động của vật bị ném. Phương pháp giải là (Phương pháp tọa độ): - Chọn hệ quy chiếu thích hợp: thường là hệ tọa độ Đề-các Oxy. - Phân tích chuyển động của vật M thành hai thành phần đơn giản M x , M y theo hai trục tọa độ Ox và Oy.