Lý thuyết Lực và gia tốc – Vật lí 10 Cánh diều

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 1: Lực và gia tốc

A. Lý thuyết Lực và gia tốc

I. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng

- Lực có thể làm thay đổi độ nhanh chậm hoặc hướng của chuyển động. Ta nói rằng lực có thể gây ra gia tốc cho vật.

- Ví dụ khảo sát: Sử dụng xe có khối lượng không đổi m = 0,334 (kg), thay đổi giá trị F của lực tác dụng lên xe và xác định giá trị a của gia tốc xe.

- Kết quả thí nghiệm: $a~F$

- Ví dụ: Sử dụng xe có khối lượng khác nhau, kết quả đo giá trị a của gia tốc khi lực có giá trị như nhau ta được bảng:

- Kết quả thí nghiệm: $a~\frac{1}{m}$$\Rightarrow a=\frac{F}{m}$

Kết luận:

- Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

- Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của mỗi vật.

II. Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn suất

- Mọi phép đo phải được thực hiện trên cùng một hệ đơn vị.

- Trong hệ SI có 7 đơn vị là đơn vị cơ bản.

- Các đơn vị khác đều có thể được biểu diễn qua các đơn vị cơ bản và được gọi là đơn vị dẫn xuất.

- Đơn vị dẫn xuất để đo một đại lượng được xác định bằng cách sử dụng định nghĩa hoặc biểu thức tính của đại lượng đó.                    

III. Định nghĩa đơn vị lực.

- Một Niuton là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1m/s² cho vật có khối lượng 1kg. Do đó 1N = 1kg. 1m/s² = 1kg.m/s²

B. Trắc nghiệm Lực và gia tốc

Câu 1: Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định có mối quan hệ thế nào với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật?

A. Không thay đổi dù độ lớn của lực thay đổi.

B. Tỉ lệ nghịch với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

C. Tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

D. Không xác định được.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

Câu 2: Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn như thế nào?

A. Độ lớn như nhau.

B. Các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

C. Các gia tốc có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng của vật.

D. Không xác định được.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng mỗi vật.

Câu 3: Một mẫu xe điện có thời gian tăng tốc trong thử nghiệm là từ 0 km/h đến 97 km/h trong 1,98 s. Hãy tính độ lớn của lực tạo ra gia tốc đó. Biết khối lượng xe là 2 tấn.

A. 27,26.10³ N.

B. 27,26 N.

C. 97,97.10³ N.

D. 97,97 N.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

97 km/h ≈ 27 m/s

2 tấn = 2.10³ kg

Gia tốc của xe là: $a=\frac{v_2-v_1}{\Delta t}=\frac{27-0}{1,98}=\frac{27}{1,98}\approx {\text{ 13,63 m/s}}^2$

Độ lớn của lực tạo nên gia tốc đó là: $F=ma={2.10}^3{\text{.13,63 = 27260 = 27,26.10}}^{3}N$

Câu 4: Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm yên trên mặt đất thì bị một cầu thủ đá bằng một lực 250 N. Bỏ qua mọi ma sát. Gia tốc mà quả bóng thu được là:

A. 2 m/s².

B. 0,002 m/s².

C. 0,5 m/s².

D. 500 m/s².

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Đổi đơn vị: 500 g = 0,5 kg

Gia tốc mà quả bóng thu được là: $a=\frac{F}{m}=\frac{250}{0,5}=500{\text{ m/s}}^2$

Câu 5: Đâu là đơn vị cơ bản của chiều dài trong hệ đo lường SI:

A. m.

B. inch.

C. Dặm.

D. Hải lí.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Trong hệ đo lường SI, đơn vị cơ bản của chiều dài là m (mét).

Câu 6: Một niutơn là độ lớn của:

A. một lực gây ra gia tốc 10 m/s² cho một vật có khối lượng 1 kg.

B. một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho một vật có khối lượng 1 kg.

C. một lực gây ra gia tốc 10 m/s² cho một vật có khối lượng 1 g.

D. một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho một vật có khối lượng 1 g.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: F = m.a được dùng để định nghĩa đơn vị lực.

Trong đó: 1 N = 1 kg.1 m/s² = 1 kg.m/s²

Do đó, một niutơn là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho một vật có khối lượng 1 kg.

Câu 7: Sau khi chịu tác dụng của một lực có độ lớn 4 N, một vật đang đứng yên chuyển động với gia tốc là 5 m/s². Khối lượng của vật đó là:

A. 9 kg.

B. 1 kg.

C. 20 kg.

D. 0,8 kg.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Ta có: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow m=\frac{F}{a}=\frac{4}{5}=0,8\text{ kg}$ 

Vậy khối lượng của vật là 0,8 kg.

Câu 8: Lần lượt tác dụng các lực có độ lớn F₁ và F₂ lên một vật khối lượng m, vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là a₁ và a₂. Biết 3a₁ = 2a₂. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số $\frac{F_1}{F_2}$ là:

A. $\frac{3}{2}$.

B. $\frac{2}{3}$.

C. 3.

D. $\frac{1}{3}$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Đáp án đúng là: B

Ta có: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow m=\frac{F_1}{a_1}=\frac{F_2}{a_2}\Rightarrow \frac{F_1}{F_2}=\frac{a_1}{a_2}$

Mà $3a_1=2a_2\Rightarrow \frac{a_1}{a_2}=\frac{2}{3}=\frac{F_1}{F_2}$

Câu 9: Một xe đang đi với vận tốc 60 km/h thì hãm phanh, xe đi tiếp được quãng đường 5m trước khi dừng lại. Độ lớn lực hãm phanh là bao nhiêu? Biết khối lượng xe là 90 kg.

A. - 540 N.

B. 540 N.

C. - 2500 N.

D. 2500 N.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Đổi đơn vị: $60\text{ km/h = }\frac{50}{3}\text{ m/s}$

Gia tốc của xe là: $v^2-{v_0}^2=2as\Rightarrow a=\frac{v^2-{v_0}^2}{2s}=\frac{0^2-{\left(\frac{50}{3}\right)}^2}{2.5}=-\frac{250}{9}{\text{ m/s}}^2$

Giá trị lực hãm phanh là: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow F=m.a=90.\left(-\frac{250}{9}\right)=-2500\text{ N}$

Vậy lực hãm phanh có độ lớn là 2500 N, dấu “ – ” thể hiện lực ngược chiều chuyển động, gây ra gia tốc ngược hướng với vận tốc.

Câu 10: Một chiếc xe có khối lượng 100 kg đang chạy với vận tốc 30,6 km/h thì hãm phanh. Biết lực hãm có độ lớn là 250 N. Quãng đường từ khi hãm phanh đến lúc dừng lại hẳn là:

A. 14,45 m.

B. 20 m.

C. 10 m.

D. 30 m.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Đổi đơn vị: 30,6 km/h = 8,5 m/s

Lực hãm gây ra gia tốc có độ lớn bằng 250 N nên có: F = - 250 N.

Gia tốc của xe là: $a=\frac{F}{m}=\frac{-250}{100}=-2,5{\text{ m/s}}^2$ 

Quãng đường từ khi hãm phanh đến lúc dừng lại hẳn là:

$v^2-{v_0}^2=2as\Rightarrow s=\frac{v^2-{v_0}^2}{2a}=\frac{0^2-{\left(8,5\right)}^2}{2.\left(-2,5\right)}=14,45\text{ m}$

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí lớp 10 sách Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 2: Một số lực thường gặp

Lý thuyết Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Lý thuyết Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Lý thuyết Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

Lý thuyết Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật