Bài 10: Ba định luật Niu-tơn

1.1.1. Thí nghiệm lịch sử của Galilê.

a. Thí nghiệm:

• Ông dùng hai máng nghiêng giống như máng nước rất trơn rồi thả một hòn bi cho lăn xuống theo máng nghiêng 1. Hòn bi lăn ngược lên máng 2 đến một độ cao gần bằn độ cao ban đầu. Khi hạ thấp độ nghiêng của máng 2, hòn bi lăn trên máng 2 được một đoạn đường dài hơn 

• Ông cho rằng hòn bi không lăn được đến độ cao ban đầu là vì có ma sát. Ông tiên đoán nếu không có ma sát và nếu hai máng nằm ngang thì hòn bi sẽ lăn với vận tốc không đổi mãi mãi.

b. Nhận xét :

• Nếu không có lực cản (F_ms) thì không cần đến lực để duy trì chuyển động của một vật.

1.1.2. 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.

1.1.3. Quán tính.

• Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc của về hướng và độ lớn

• Chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính 

• Biểu hiện của quán tính:

  • Xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều.

  • Xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên.

1.2.1. Định luật .

• Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật.

• Độ lớn của gia tốc tỉ lệ 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 :

 \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + ... + \overrightarrow {{F_n}} \)

1.2.2. Khối lượng và mức quán tính.

  a) Định nghĩa.

•   Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

  b) Tính chất của khối lượng.

• Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật.

• Khối lượng có tính chất cộng.

1.2.3. Trọng lực. Trọng lượng.

  a) Trọng lực.

• 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 \(\overrightarrow P \) . Trọng lực tác dụng lên vật đặt tại trọng tâm của vật.

  b) Trọng lượng.

• Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu là P.

• Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế.

  c) Công thức của trọng lực

\(\overrightarrow P  = m\overrightarrow g \)

1.3.1. 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 2 vật có sự tương tác.

1.3.2. Định luật.

•   Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.

\(\overrightarrow {{F_{BA}}}  =  - \overrightarrow {{F_{AB}}} \)

1.3.3. 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.

• Ví dụ: Khi ta muốn bước chân phải về phía trước thì chân trái phải đạp vào mặt đất một lực \(\overrightarrow {F'} \) hướng về phía sau. Ngược lại, đất cũng đẩy lại chân một phản lực \(\overrightarrow {F} \) hướng về trước 

• 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

Bài 1:

Một quả bóng, khối lượng 0,5kg đang nằm yên trên mặt đất. Một cầu thủ đá bong với một lực 250N. Biết thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,02s. Tính tốc độ của quả bóng bay đi .

Hướng dẫn giải:

• Theo định luật II Niu- tơn

• Ta có: \(F = ma =\frac{m(V- V_{0})}{\Delta t}\)

 \(\frac{F\Delta t}{m}= V - V_0 (do \ V_0 = 0)\) 

 \(\Rightarrow V =\frac{250.0,02}{0,5}= 10m/s\) 

Bài 2:

Một ô tô khối lượng 0,5 tấn đang chạy với tốc độ 72km/h thì người lái xe hãm phanh, xe đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Tính gia tốc và lực hãm phanh của xe.

Hướng dẫn giải:

\({v_{01}} = 60km/h{\rm{ }} = \frac{{50}}{3}m/s;{s_1} = 50m\)

Khi dừng lại thì v = 0.

Áp dụng công thức: \({v^2} - v_{01}^2 = 2a{s_1} \Rightarrow a = \frac{{{v^2} - v_{01}^2}}{{2{s_1}}} = \frac{{0 - {{\left( {20} \right)}^2}}}{{2.50}} =  - 4\left( {m/{s^2}} \right)\)

Áp dụng định luật II, lực hãm phanh là : \(F = m.a = 500.( - 4) =  - 2000\,N\)

Qua bài giảng Ba định luật Niu-tơn này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được: Định nghĩa quán tính, ba định luật Niuton, định nghĩa khối lượng và nêu được tính chất của khối lượng.

• Viết được công thức của định luật II, định luật III Newton và của trọng lực.

• Nêu được những đặc điểm của cặp “lực và phản lực”. 

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 10 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một vật có khối lượng 2,0 kg chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ. Vật đi được quãng đường 80 cm trong 0,05s. Tính gia tốc của vật

  • A. \(6,6\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)
  • B. \(4,4\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)
  • C. \(5,4\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)
  • D. \(6,4\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)

• Câu 2:

  Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5,0kg làm vận tốc của nó tăng dần từ 2,0 m/s đến 8,0 m/s trong 3,0 s. Hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu.

  • A. \(15,0\left( N \right)\)
  • B. \(5,0\left( N \right)\)
  • C. \(10,0\left( N \right)\)
  • D. \(20,0\left( N \right)\)

• Câu 3:

  Một ô tô khối lượng 0,5 tấn đang chạy với tốc độ 72km/h thì người lái xe hãm phanh, xe đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Tính lực hãm phanh của xe.

  • A. -1000N
  • B. -2000N
  • C. 1000N
  • D. 2000N

• Câu 4:

  Một quả bóng, khối lượng 0,5kg đang nằm yên trên mặt đất. Một cầu thủ đá bong với một lực 250N. Biết thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,02s. Tính tốc độ của quả bóng bay đi .

  • A. 10m/s
  • B. 20m/s
  • C. 15m/s
  • D. 5m/s

• Câu 5:

  Một vật có khối lượng 8,0kg trượt xuống một mặt phẳng nghiêng nhẵn với gia tốc 2,0 m/s². Lực gây ra gia tốc này bằng bao nhiêu?

  • A.  1,6N
  • B.  16N
  • C.  160N
  • D.  40N

• Câu 6:

  Theo định luật I Niu-tơn thì 

  • A. với mỗi lực tác dụng luôn có một phản lực trực đối với nó.
  • B. một vật sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu nó không chịu tác dụng của bất kì lực nào khác
  • C. một vật không thể chuyển động được nếu hợp lực tác dụng lên nó bằng 0. 
  • D. mọi vật đang chuyển động đều có xu hướng dừng lại do quán tính.

• Câu 7:

  Theo định luật II Niu-tơn thì lực và phản lực 

  • A. là cặp lực cân bằng.
  • B. là cặp lực có cùng điểm đặt.
  • C. là cặp lực cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn.
  • D. là cặp lực xuất hiện và mất đi đồng thời.

Câu 8- Câu 20: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 10 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 10.15 trang 27 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.16 trang 27 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.17 trang 27 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.18 trang 27 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.19 trang 27 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.20 trang 28 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.21 trang 28 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.22 trang 28 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.23 trang 28 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.24 trang 28 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.25 trang 28 SBT Vật lý 10

Bài tập 10.26 trang 29 SBT Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!