Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Giải Vật lí 10 Bài 15 (Kết nối tri thức): Định luật 2 Newton

    Với giải bài tập Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 10 Bài 15.

    1 6,424 27/09/2024
    Tải về
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Giải bài tập Vật lí lớp 10 Bài 15: Định luật 2 Newton

    Khởi động trang 63 Vật Lí 10: Đẩy một xe chở hàng cho nó chuyển động và nhận xét xem gia tốc của xe tăng hay giảm, nếu:

    a) Giữ nguyên lực đẩy nhưng khối lượng xe tăng lên (Hình a và b).

    b) Giữ nguyên khối lượng nhưng lực đẩy tăng lên (Hình b và c).

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Lời giải:

    a. Giữ nguyên lực đẩy nhưng khối lượng xe tăng lên thì xe khó di chuyển hơn nên vận tốc khó thay đổi, vì vậy gia tốc giảm.

    b. Giữ nguyên khối lượng nhưng lực đẩy tăng lên làm xe thay đổi vận tốc nhanh hơn nên gia tốc tăng.

    I. Định luật 2 Newton

    II. Khối lượng và quán tính

    Câu hỏi 1 trang 64 Vật Lí 10: Nêu một số ví dụ cho thấy khối lượng của vật càng lớn thì mức quán tính của vật càng lớn. Điều này có ý nghĩa gì trong thực tiễn?

    Lời giải:

    Ví dụ 1: Xe chở hàng càng nặng thì càng khó hãm phanh hơn.

    Ví dụ 2: Máy bay có khối lượng lớn nên cần đường bay dài để cất cánh hoặc hạ cánh vì máy bay có khối lượng lớn nên mức quán tính lớn dẫn đến cần nhiều thời gian để thay đổi vận tốc.

    Ý nghĩa: Cho phép ta so sánh được khối lượng của những vật làm bằng các chất khác nhau. Chúng sẽ có khối lượng bằng nhau nếu như dưới tác dụng của hợp lực như nhau, chúng có gia tốc như nhau.

    Câu hỏi 2 trang 64 Vật Lí 10: Cho đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa các lực tác dụng lên một vật và gia tốc gây ra tương ứng (Hình 15.1). Khối lượng của vật là

    A. 1,0 kg.

    B. 2,0 kg.

    C. 0,5 kg.

    D. 1,5 kg.

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Lời giải:

    Từ đồ thị ta thấy khi gia tốc a = 1 m/s2 thì lực F = 0,5 N nên khối lượng vật: m=Fa=0,5kg.

    Chọn C.

    III. Thí nghiệm minh họa định luật 2 Newton

    Hoạt động trang 64 Vật Lí 10: Thí nghiệm được thiết lập như Hình 15.2.

    Dụng cụ:

    - Một xe trượt có khối lượng M = 200 g được buộc vào một sợi dây vắt qua rãnh của ròng rọc. Coi dây không dãn và có khối lượng không đáng kể.

    - Một hộp đựng 10 quả nặng giống nhau, có cùng khối lượng m = 50 g.

    - Một máng trượt đệm khí với các lỗ nhỏ thổi không khí (nhằm giảm tối đa ma sát khi di chuyển trên máng trượt).

    - Bộ đếm thời gian gồm: một đồng hồ điện tử, hai cổng quang (đặt cách nhau 0,5 m) và tấm chắn sáng dài 10 cm.

    - Vật ở thí nghiệm này phải được hiểu là hệ vật gồm xe trượt và các quả nặng.Như vậy khối lượng của vật có thể là (M + m), (M + 2.m), … còn lực kéo F là trọng lượng của các quả nặng, cụ thể là F1 = m.g, F2 = 2.m.g

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Tiến hành:

    Bước 1: Lực kéo F có độ lớn tăng dần 1 N, 2 N và 3 N (bằng cách móc thêm các quả nặng vào đầu dây vắt qua ròng rọc).

    Bước 2: Ghi vào Bảng 15.1 độ lớn lực kéo F và tổng khối lượng của hệ (gồm xe trượt và các quả nặng đặt vào xe), ứng với mỗi lần thí nghiệm.

    Bước 3: Đo thời gian chuyển động t của xe; đồng hồ bắt đầu đếm từ lúc tấm chắn sáng đi qua cổng quang điện 1 và kết thúc đếm khi tấm chắn vượt qua cổng quang điện 2.

    Bước 4: Gia tốc a được tính từ công thức: d=v0.t+12.a.t2 (đặt xe trượt có gắn tấm chắn sáng sao cho tấm chắn này sát với cổng quang điện 1 để v0 = 0; s = 0,5 m là khoảng cách giữa hai cổng quang điện trong thí nghiệm). Đo thời gian t ứng với mỗi lần thí nghiệm, ta tính được: a=2.dt2=2.0,5t2=1t2(m/s2). Ghi giá trị của gia tốc a vào Bảng 15.1

    Kết quả thí nghiệm ghi trong Bảng 15.1.

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Thảo luận:

    a) Dựa vào số liệu trong Bảng 15.1, hãy vẽ đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a:

    - Vào F (ứng với m + M = 0,5 kg), (Hình 15.3a). Đồ thị có phải là đường thẳng không? Tại sao?

    - Vào 1m+M(ứng với F = 1 N), (Hình 15.3b). Đồ thị có phải là đường thẳng không? Tại sao?

    b) Nêu kết luận về sự phụ thuộc của gia tốc vào độ lớn của lực tác dụng và khối lượng của vật.

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Lời giải:

    a.

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Ta có Fa=11,99≈24,03≈35,67≈0,5.

    Vậy tỉ số Fa gần như không đổi nên đồ thị a - F gần như là một đường thẳng.

    Giải Vật lí 10 Bài 15: Định luật 2 Newton - Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Ta thấy đồ thị sự phụ thuộc của a vào 1m+M gần như một đường thẳng.

    b. Kết luận: Gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

    Câu hỏi 1 trang 66 Vật Lí 10: Trong các cách viết hệ thức của định luật 2 Newton sau đây, cách viết nào đúng?

    A. F→=m.a.

    B. F→=−m.a→.

    C. F→=m.a→.

    D. −F→=m.a→.

    Lời giải:

    Theo định luật II Newton có: a→=F→m⇒F→=m.a→⇒ Chọn C.

    Câu hỏi 2 trang 66 Vật Lí 10: Một quả bóng khối lượng 0,50 kg đang nằm yên trên mặt đất. Một cầu thủ đá bóng với một lực 250 N. Thời gian chân tác dụng vào quả bóng là 0,02 s. Quả bóng bay đi với tốc độ:

    A. 0,01 m/s.

    B. 0,10 m/s.

    C. 2,50 m/s.

    D. 10,00 m/s.

    Lời giải:

    Gia tốc của quả bóng: a=Fm=2500,5=500m/s2.

    Mặt khác a=v−v0t⇒500=v−00,02⇒v=10m/s.

    Chọn D.

    Câu hỏi 3 trang 66 Vật Lí 10: Dưới tác dụng của hợp lực 20 N, một chiếc xe đồ chơi chuyển động với gia tốc 0,4 m/s2. Dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc bao nhiêu?

    Lời giải:

    Khối lượng của vật: m=Fa=200,4=50kg.

    Khi lực F = 50 N thì gia tốc: a=Fm=5050=1m/s2.

    Câu hỏi 4 trang 66 Vật Lí 10: Tại sao máy bay khối lượng càng lớn thì đường băng phải càng dài?

    Lời giải:

    Ta có gia tốc của máy bay: a=Fm=v−v0t

    Máy bay có khối lượng m lớn thì gia tốc a nhỏ (tức là độ thay đổi vận tốc nhỏ) nên để khi cất cánh máy bay để đạt được tốc độ v lớn, hay khi hạ cánh giảm từ tốc độ lớn về 0 thì cần thời gian t lớn (đủ để vận tốc thay đổi theo mục đích), cho nên đường bay phải đủ dài để máy bay có đủ thời gian để thay đổi vận tốc.

    Em có thể 1 trang 66 Vật Lí 10: Đề xuất được một thí nghiệm chứng tỏ gia tốc mà vật thu được phụ thuộc vào:

    a) Độ lớn của lực tác dụng lên vật.

    b) Khối lượng của vật.

    Lời giải:

    a. Kéo hai vật giống nhau bằng hai lực khác nhau trên đoạn đường s, dùng đồng hồ bấm thời gian khi 2 vật đi hết quãng đường s đó.

    Ta có s=12at2 và a=Fm nên suy ra: a=2st2=Fm⇒t=2smF . Vậy với cùng quãng đường s và khối lượng m, vật chịu tác dụng F lớn hơn sẽ đi nhanh hơn.

    b. Kéo hai vật có khối lượng khác nhau bằng một lực như nhau đi trên quãng đường s, dùng đồng hồ bấm thời gian khi 2 vật đi hết quãng đường s đó.

    Ta có s=12at2 và a=Fm nên suy ra: a=2st2=Fm⇒t=2smF . Vậy với cùng quãng đường s và lực kéo F, vật có khối lượng m lớn hơn sẽ đi lâu hơn.

    Em có thể 2 trang 66 Vật Lí 10: Giải thích được khối lượng của vật càng lớn thì quán tính của vật càng lớn.

    Lời giải:

    Ta có: a→=F→m và a→=Δv→Δt suy ra m=F→.ΔtΔv→

    Vậy với cùng một lực tác dụng, khi khối lượng m của vật càng lớn thì trong cùng một khoảng thời gian Δt, độ biến thiên vận tốc Δv→ càng nhỏ nên vật thay đổi vận tốc được ít, tức là vật có mức quán tính càng lớn.

    Em có thể 3 trang 66 Vật Lí 10: Giải thích tại sao trong tham gia giao thông, khi ô tô chở hàng nặng khó hãm phanh hơn khi ô tô không chở hàng.

    Lời giải:

    Khi ô tô chở hàng nặng thì khối lượng xe lớn nên mức quán tính của xe lớn, xe khó thay đổi vận tốc nên khó hãm phanh hơn ô tô không chở hàng có khối lượng nhỏ.

    Lý thuyết Định luật II Newton

    I. Định luật II Newton

    - Mối quan hệ giữa ba đại lượng: gia tốc, lực và khối lượng đã được Newton khái quát trong một phương trình vectơ, gọi là định luật II Newton.

    - Nội dung 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.

    a→=F→m

    Về mặt Toán học, định luật II Newton có thể viết là: F→=m.a→

    Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng F1→,F2→,F3→…….thì F→ là hợp lực của các lực đó:

    F→=F1→ + F2→ + F3→+ ...

    II. Khối lượng và quán tính

    - Ngoài cách hiểu khối lượng là một đại lượng dùng để chỉ lượng chất chứa trong vật, định luật II Newton còn cho ta một cách hiểu mới về khối lượng.

    - Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Vật có khối lượng càng lớn thì càng khó thay đổi vận tốc, càng có mức quán tính lớn hơn.

    Tài liệu VietJackTài liệu VietJack

    Xe chở cát có quán tính lớn hơn xe máy vì khối lượng lớn hơn nhiều

    Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

    Bài 16: Định luật 3 Newton

    Bài 17: Trọng lực và lực căng

    Bài 18: Lực ma sát

    Bài 19: Lực cản và lực nâng

    Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học

    Xem thêm lời tài liệu Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

    Lý thuyết Bài 15: Định luật II Newton

    Tham khảo các loạt bài Vật lí 10 khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 6,424 27/09/2024
    Tải về
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: