Title BÀI 15. ĐỊNH LUẬT 2 NEWTON.docx ✅

TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang9 Chương: ĐỘNG LỰC HỌC Bài: ĐỊNH LUẬT II NEWTON I.TÓM TẮT KIẾN THỨC 1.Định luật II Niu-tơn - Phát biểu: 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. - Biểu thức:  a = m F  hay  F = m  a ( Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì: →→→→→ 12... hlnFFFFF = ma→ ) -Đơn vị lực: 1 N = 1 kg. 1 m/s 2 2.Khối lượng và quán tính Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật II.PHÂN DẠNG BÀI TẬP 1.Dạng 1: Củng cố lí thuyết và vận dụng cơ bản 1.1. Phương pháp giải Bước 1: Viết biểu thức định luật II Newton  a = m F  hay  F = m  a Bước 2: Chuyển Biểu thức trên về dạng đại số để giải. 1.2. Bài tập minh họa Bài 1: Một khối lượng 200 g lúc đầu đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 2 m/s, người ta tác dụng một lực theo hướng chuyển động của vật có độ lớn 0,1 N. Tính: a. Gia tốc của vật. b. Vận tốc và quãng đường mà vật đi được sau 10 s. c. Quãng đường mà vật đi được và độ biến thiên vận tốc của vật từ đầu giây thứ 5 đến cuối giây thứ 10. Hướng dẫn giải a. Gia tốc chuyển động của vật: a = m F = 0,5 m/s 2 . b. Vận tốc và quãng đường vật đi được sau 10 giây : v = v 0 + at = 7 m/s ; s = v 0 t + 2 1 at 2 = 45 m. c. Quãng đường và độ biến thiên vận tốc: s = s 10 – s 4 = v 0 .10 + 2 1 a.10 2 – (v 0 .4 + 2 1 a.4 2 ) = 33 m ; v = v 10 – v 4 = v 0 + a.10 – (v 0 + a.4) = 3 m/s. Bài 2: Một lực tác dụng vào một vật trong khoảng thời gian 0,6 s làm vận tốc của nó thay đổi từ 8 cm/s đến 5 cm/s (lực cùng phương với chuyển động). Tiếp theo đó, tăng độ lớn của lực lên gấp đôi trong khoảng thời gian 2,2 s nhưng vẫn giữ nguyên hướng của lực. Hãy xác định vận tốc của vật tại thời điểm cuối. Hướng dẫn giải Gia tốc của vật lúc đầu: a 1 = 1 12 t vv = - 0,05 m/s 2 . Gia tốc của vật lúc sau: a 2 = m F m F .22  = 2a 1 = - 0,1 m/s 2 . Vận tốc tại thời điểm cuối: v 3 = v 2 + at 2 = - 0,17 m/s = - 17 cm/s. Dấu ‘‘-’’ cho biết vật chuyển động theo chiều ngược với lúc đầu. Bài 3: Một lực F truyền cho vật có khối lượng m 1 một gia tốc bằng 6 m/s 2 , truyền cho vật khác có khối lượng m 2 một gia tốc bằng 3 m/s 2 . Nếu đem ghép hai vật đó lại thành một vật thì lực đó truyền cho vật ghép một gia tốc bằng bao nhiêu? Hướng dẫn giải Ta có: a 1 = 1m F ; a 2 = 2m F   m 1 = 1a F  ; m 2 = 2a F ;
TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang9  a = 21 21 21 21aa aa a F a F F mm F     = 2 m/s 2 . 1.3. Bài tập vận dụng Bài 1: Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 2,5 kg làm vận tốc của nó tăng dần từ 2 m/s đến 6 m/s trong 2 s. Lực tác dụng vào vật có độ lớn bằng bao nhiêu? Hướng dẫn giải Gia tốc: 221 2/vv ams t   Lực tác dụng: F=ma =5N Đs: 5N Bài 2: Lần lượt tác dụng lực có độ lớn 1F và 2F lên một vật khối lượng m, vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là 1a và 2a. Biết 121,5F=F. Bỏ qua mọi ma sát. Tìm tỉ số 2 1 a a ? Hướng dẫn giải a 1 = 1F m ; a 2 = 2F m  Từ đó 22 11 aF 1,5 aF ĐS: 1,5 Bài 3: Một lực có độ lớn 3N tác dụng vào một vật có khối lượng 1,5kg lúc đầu đứng yên. Xác định quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2s. Hướng dẫn giải a = 2 2/F ms m ; s = v 0 t + 2 1 at 2 = 4m ĐS: 4 m. Bài 4: Một quả bóng có khối lượng 200g bay với vận tốc 72km/h đến đập vuông góc vào tường rồi bật trở lại theo phương cũ với vận tốc 54km/h. Thời gian va chạm của bóng và tường là 0,05 s. Xác định độ lớn lực của tường tác dụng lên quả bóng. Hướng dẫn giải Gia tốc: 22120(15) 700/ 0,05 vv ams t   Lực tác dụng: F=ma =140 N ĐS: F140 N. 2.Dạng 2: Chuyển động của vật trên phương ngang chịu tác dụng của nhiều lực 2.1. Phương pháp giải + Vẽ hình, xác định các lực tác dụng lên vật. + Viết biểu thức (véc tơ) của định luật II Niu-tơn cho vật. + Dùng phép chiếu để chuyển biểu thức véc tơ về biểu thức đại số. + Giải phương trình hoặc hệ phương trình để tìm các ẩn số. 2.2. Bài tập ví dụ Bài 1. Một vật có khối lượng 0,5 kg chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu 2 m/s. Sau thời gian 4 giây nó đi được quãng đường 24 m. Biết rằng vật luôn chịu tác dụng của lực kéo F K và lực cản F C = 0,5 N. a. Tính độ lớn của lực kéo. b. Nếu sau thời gian 4 giây đó, lực kéo ngưng tác dụng thì sau bao lâu vật dừng lại? Hướng dẫn giải a. Phương trình động lực học: m  a =  KF +  CF Chiếu lên phương chuyển động, chiều dương cùng chiều chuyển động, ta có: ma = F K – F C Gia tốc lúc đầu: a = 2 022 t tvs = 2 m/s 2 .
TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang9 ts /vms 1 5,76 9,6 Độ lớn lực kéo: F K = ma + F C = 1,5 N. b. Gia tốc lúc lực kéo thôi tác dụng: a’ = - m FC = - 0,5 m/s 2 . Vận tốc sau 4 giây: v 1 = v 0 + at 1 = 10 m/s. Thời gian vật dừng lại (v 2 = 0): t 2 = ' 12 a vv = 16 s. Bài 2. Một vật có khối lượng 2 kg đặt trên mặt bàn nằm ngang. Tác dụng lên vật một lực  F song song với mặt bàn. Cho g = 10m/s 2 . Tính gia tốc của vật trong mỗi trường hợp sau, biết rằng khi vật chuyển động luôn chịu tác dụng của lực ma sát ngược chiều chuyển động và có độ lớn bằng một nửa trọng lượng của vật. a. F = 7N. b. F = 14N. Hướng dẫn giải Phương trình động lực học: m  a =  F +  msF +  P +  N Chiếu lên phương song song với mặt bàn, chiều dương cùng chiều với chiều của lực  F , ta có: ma = F – F ms . Chiếu lên phương vuông góc với mặt bàn, chiều dương hướng lên, ta có: 0 = N - P  N = P = mg  F ms = N = mg = 10 N. a. Khi F = 7 N < F ms = 10 N thì vật chưa chuyển động (a = 0). b. Khi F = 14 N thì a = m FFms = 2 m/s 2 . Bài 3. Một chiếc ô tô có khối lượng 5 tấn đang chạy thì bị hãm phanh chuyển động thẳng chậm dần đều. Sau 2,5s thì dừng lại và đã đi được 12m kể từ lúc vừa hãm phanh. a. Lập công thức vận tốc và vẽ đồ thị vận tốc kể từ lúc vừa hãm phanh. b. Tìm lực hãm phanh. Hướng dẫn giải a. Ta có  0 000 v vvat0va.2,5av2,5a 2,5 Mà 222222 0vv2as0a.2,52.a.12a3,84(m/s)  0v9,6(m/s) Phương trình vận tốc v9,63,84t Đồ thị vận tốc b. Ta có lực hãm phanh CFma5000.3,8419200N 2.3. Bài tập vận dụng Bài 1. Một vật có khối lượng 3000 kg đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang. Tác dụng vào vật một lực kéo theo phương ngang có độ lớn 2000 N. Khi vật chuyển động luôn chịu một lực cản có độ lớn bằng 0,05 lần trọng lượng của nó. Cho g=10 m/s 2 . a. Tính gia tốc của vật ? b. Tính vận tốc và quãng đường vật đi được sau 12 giây kể từ lúc bắt đầu chuyển động? Hướng dẫn giải a. a = 20000,05.3000.10 3000 cFF m   1/6 m/s 2 b.  0 1 vvat122m/s 6 , 2 0 1 2svtat =12m Đs: a. 1/6 m/s 2 b. 2 m/s.c. 12 m. Bài 2. Một ôtô có khối lượng 4 tấn đang chuyển động với vận tốc 18 km/h thì tăng tốc độ, sau khi đi được quãng đường 50 m, ôtô đạt vận tốc 54 km/h. Biết lực ma sát tác dụng vào ô tô bằng 5% trọng lượng ô tô. a.Tính lực kéo của động cơ ôtô trong thời gian tăng tốc. b.Thời gian từ lúc tăng tốc đến lúc đạt vận tốc 72 km/h và quãng đường ôtô đi được trong thời gian đó. Hướng dẫn giải
TRƯỜNG THPT VẬT LÝ 10 - KNTT Trang9 a.Gia tốc 22 21 2 vv a s   2 m/s 2 . Độ lớn lực kéo: F K = ma + F C = 10000 N. b. 21 7.5vv ts a   , 2 0 1 2svtat = 93,75m Đs: a. 10000 N; b. 7,5 s, 93,75 m. Bài 3. Một vật có khối lượng m = 1500 g được đặt trên một bàn dài nằm ngang. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là  = 0,2. Lấy g = 10 m/s 2 . Tác dụng lên vật một lực F = 4,5 N song song với mặt bàn. a. Tính gia tốc, vận tốc chuyển động của vật sau 2 giây kể từ khi tác dụng lực. b. Lực F chỉ tác dụng lên vật trong trong 2 giây. Tính quãng đường tổng cộng mà vật đi được cho đến khi dừng lại. Hướng dẫn giải a.Gia tốc 24,50,2.1,5.10 1/ 1,5 msFF ams m   0 1 122/ 6vvatms b.Khi lực F đang tác dụng 2 0 1 2svtat = 2m Khi lực F thôi tác dụng '20,2.1,5.10 2/ 1,5 msF ams m   , 2 0 1 2svtat =1m Tổng quảng đường đi được S= 2+1=3m. Đs: a. 1 m/s 2 , 2m/s; b. 3 m. Bài 4: Một đoàn tàu có khối lượng 1000 tấn đang chạy với vận tốc 36km/h thì bắt đầu tăng tốc. Sau khi đi được 125m, vận tốc của nó lên tới 54km/h. Biết lực kéo của đầu tầu trong cả giai đoạn tăng tốc là 25.10 5 N. Tìm lực cản chuyển động. Hướng dẫn giải Gia tốc 22 21 2 vv a s   0,5 m/s 2 . Lực cản F C = F - ma =20.10 5 N Đs: 20.10 5 N. Bài 5: Cho một ô tô khởi hành rời bến chuyển động nhanh dần đều sau khi đi được đoạn đường 100m có vận tốc 36km/h. Biết khối lượng của xe là 1000kg và 2g10m/s . Cho lực cản bằng 10% trọng lượng xe. Tính lực phát động vào xe. Hướng dẫn giải Gia tốc 22 20 0,5/ 2 vv ams s   Độ lớn lực phát động: F = ma + F C = 1500 N. Đs: 1500 N. 3.Dạng 3: Vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng 3.1. Phương pháp giải Áp dụng phương pháp động lực học Bước 1: Chọn hệ quy chiếu Bước 2: Xác định các lực tác dụng vào vật Bước 3: Viết biểu thức định luật II Newton Bước 4: Chiếu biểu thức vừa viết lên các trục tọa độ đã chon Bước 5: Giải và biện luận các phương trình vừa tìm được. 3.2. Bài tập ví dụ Bài 1. Mặt phẳng AB nghiêng một góc 30 0 so với mặt phẳng ngang BC. Biết AB = 1 m, BC = 10,35 m, hệ số ma sát trên mặt phẵng nghiêng  1 = 0,1. Lấy g = 10 m/s 2 . Một vật khối lượng m = 1 kg trượt không có vận tốc ban đầu từ đỉnh A tới C thì dừng lại. a.Tính gia tốc của vật khi chuyển động trên mặt phẳng nghiêng b.Tính vận tốc của vật tại B và hệ số ma sát  2 trên mặt phẵng ngang. Hướng dẫn giải