Vật lí 10 [Chuyên đề] ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Xin chào các bạn, hôm nay mình sẽ đem đến lý thuyết 1 chương mới trong chương trình học lớp 10 nha!
Động lực học chất điểm
Phần A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Lực và biểu diễn lực tác dụng
II. Ba định luật Newton
III. Phương pháp động lực học
IV.Các lực cơ học thường gặp


Phần B: PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Dạng 1. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng
Dạng 2. Bài toán liên quan đến các định luật Newton
Dạng 3. Các lực cơ học thường gặp
Dạng 4. Bài toán về lực Newton và các lực cơ học
Dạng 5. Bài toán chuyển động ném ngang, ném xiên
Dạng 6. Hệ quy chiếu phi quán tính

Phần A
I. Lực và biểu diễn lực tác dụng
1. Lực:
• Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả làm cho vật thay đổi vận tốc hoặc bị biến dạng, hoặc lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật bị biến dạng

• Các yếu tố của lực:
+điểm đặt
+phương, chiều
+độ lớn

2. Tổng hợp lực:
1656083987634.png

• Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy
• Tổng hợp 2 lực [imath]\overrightarrow{F_{1}}[/imath] và [imath]\overrightarrow{F_{2}}[/imath] là hợp lực [imath]\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}[/imath] dựng theo quy tắc hình bình hành
• Độ lớn: [imath]F=\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}+2F_{1}F_{2}cos\alpha }[/imath] ( [imath]\alpha[/imath] là góc tạo bởi [imath]F_{1}[/imath] và [imath]F_{2}[/imath] )
• Điều kiện để [imath]F[/imath] là hợp lực của 2 lực [imath]F_{1},F_{2}[/imath]: [imath]|F_{2}-F_{1}|\leq F\leq F_{1}+F_{2}[/imath]

Chú ý:

_ Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì: [imath]\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}+\overrightarrow{F_{3}}+.....+\overrightarrow{F_{n}}[/imath]
_ Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng [imath]0[/imath]

3. Phân tích lực
• Phân tích một lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống như lực đó
• Phân tích lực [imath]\overrightarrow{F}[/imath] thành hai lực [imath]\overrightarrow{F_{1}}, \overrightarrow{F_{1}}[/imath] thành phần: Chọn hai phương cần phân tích [imath]\overrightarrow{F}[/imath] thành [imath]\overrightarrow{F_{1}},\overrightarrow{F_{2}}:\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}[/imath] dựng theo quy tắc hình bình hành
• Phân tích lực là phép làm ngược với tổng hợp lực. Tuy nhiên chỉ khi biết một lực có tác dụng cụ thể theo hai phương nào thì mới phân tích lực đó theo hai phương ấy

Phần B:
Dạng 1. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng
Phương pháp giải:

1. Tổng hợp lực

-Bước 1: Tịnh tiến các lực về cùng điểm đặt
-Bước 2: Nếu các lực không cùng phương thì dùng quy tắc hình bình hành để xác định vecto tổng trên hình
-Bước 3: sử dụng công thưc sau để tìm độ lớn của hợp lực:
[imath]F=\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}+2F_{1}F_{2}cos\alpha }[/imath]
-Định lý hàm sin: [imath]\frac{F_{1}}{sin\alpha _{1}}=\frac{F_{2}}{sin\alpha _{2}}=\frac{F_{3}}{sin\alpha _{3}}[/imath] ( [imath]\alpha _{1}, \alpha _{2}, \alpha _{3}[/imath] là các góc đối diện các lực tương ứng)

Các trường hợp đặc biệt:
-Nếu [imath]\overrightarrow{F_{1}}\perp \overrightarrow{F_{2}}[/imath] thì [imath]F=\sqrt{{F_{1}}^{2}+{F_{2}}^{2}}[/imath]
-Nếu [imath]\overrightarrow{F_{1}}[/imath] ↑ ↑ [imath]\overrightarrow{F_{2}}[/imath] thì [imath]F=F_{1}+F_{2}=F_{max}[/imath]
-Nếu [imath]\overrightarrow{F_{1}}[/imath] ↑ ↓ [imath]\overrightarrow{F_{2}}[/imath] thì [imath]F=|F_{1}-F_{2}|=F_{min}[/imath]
-Nếu có 2 lực thì giá trị hợp lực sẽ trong khoảng [imath]|F_{2}-F_{1}|\leq F\leq F_{1}+F_{2}[/imath]

2. Phân tích lực
Chỉ dùng phép phân tích lực khi:
-Phân tích một lực thành hai lực theo hai phương đã biết
-Phân tích một lực thành hai lực có độ lớn đã biết

Chú ý:
-Lực căng của dây treo tác dụng lên vật luôn hướng về điểm treo, còn trọng lực luôn hướng xuống
-Khi tổng hợp 2 lực thì ưu tiên tổng hợp 2 lực cùng chiều, rồi đến ngược chiều, rồi đến vuông góc, rồi mới đến bất kì.


Các bạn xem thêm: Chuyển động thẳng biến đổi đều
 
Last edited:
  • Like
Reactions: Triêu Dươngg

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
Phần A (tiếp)

II. Ba định luật Newton
1. Định luật 1 newton (định luật quán tính):

• Nội dung: Nếu một vật không chịc tác dụng lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều
[imath]\overrightarrow{F}=\overrightarrow{0}\Rightarrow \overrightarrow{a}=0[/imath]
- Nếu [imath]v=0\Rightarrow[/imath] vật tiếp tục đứng yên
- Nếu [imath]v=const \Rightarrow[/imath] vật chuyển động thẳng đều

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

2. Định luật 2 newton (gia tốc):
• Nội dung: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

-Biểu thức dạng vector:[imath]\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}\Rightarrow \overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}[/imath]
-Độ lớn:F=ma

3.Định luật 3 newton (tương tác):
• Nội dung: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này ngược chiều nhau.
• Vật m1 tương tác m2 thì:[imath]\overrightarrow{F_{12}}=-\overrightarrow{F_{21}}[/imath]
• Độ lớn: [imath]F_{12}=F_{21}\Leftrightarrow m_{2}a_{2}=m_{1}a_{1}\Leftrightarrow m_{2}\left |\Delta v_{2} \right |=m_{1}\left |\Delta v_{1} \right |[/imath]

Chú ý: Cặp lực trực đối là cặp lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn, tác dụng vào hai vật khác nhau

Phần B:

Dạng 2. Bài toán liên quan đến các định luật Newton
Định luật II Niu-tơn:
Biểu thức định luật 2 Newton: [imath]\overrightarrow{F_{hl}}=m\overrightarrow{a}[/imath]
Nếu chỉ có một lực [imath]\overrightarrow{F}[/imath] tác dụng [imath]thì \pm F=ma[/imath]
Trong đó:
+ F là độ lớn lực tác dụng
+ m là khối lượng vật
+ a là gia tốc

Chú ý:
- Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật
- Lấy dấu (+) trước F khi [imath]\overrightarrow{F}[/imath] cùng chiều dương hay cùng chiều chuyển động
- Lấy dấu (-) trước F khi [imath]\overrightarrow{F}[/imath] ngược chiều dương hay ngược chiều chuyển động
- Trong trường hợp có nhiều lực tác dụng thì phải biểu diễn các lực tác dụng lên vật ; viết biểu thức định luật II, sau đó sử dụng phương pháp chiếu để chuyển sang dạng đại số
Định luật III newton:
[imath]\overrightarrow{F_{A}}=-\overrightarrow{F_{B}}[/imath] ( hai lực [imath]\overrightarrow{F_{A}},\overrightarrow{F_{B}}[/imath] cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn [imath]F_{A}=F_{B}[/imath])
 
  • Like
Reactions: Triêu Dươngg

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
Phần A (tiếp)
III. Phương pháp động lực học

Bước 1: chọn hệ vật khảo sát
Bước 2: CHọn hệ quy chiếu,
Bước 3: xác định các lực và biểu diễn các lực trên hình vẽ
Bước 4: Viết phương trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Newton:
[imath]\overrightarrow{F_{hl}}=\sum_{i=1}^{n}\overrightarrow{F_{i}}=\overrightarrow{F_{l}}+\overrightarrow{F_{2}}+\overrightarrow{F_{3}}+...+\overrightarrow{F_{n}}=m\overrightarrow{a}[/imath]
Bước 5: Chiếu phương trình lên các trục tọa độ [imath]Ox, Oy[/imath]:
[imath]Ox: \overrightarrow{F_{1x}}+\overrightarrow{F_{2x}}+....+\overrightarrow{F_{nx}}=ma[/imath]
[imath]Oy:\overrightarrow{F_{1y}}+\overrightarrow{F_{2y}}+....+\overrightarrow{F_{ny}}=0[/imath]

Phương pháp chiếu:
+Nếu [imath]\overrightarrow{F}[/imath] vuông goc với phương chiếu thì hình chiếu của [imath]\overrightarrow{F}[/imath] lên phương đó có giá trị đại số bằng [imath]0[/imath]
+Nếu [imath]\overrightarrow{F}[/imath] song song với phương chiếu thì hình chiếu trên phương đó có độ dài bằng [imath]F[/imath] nếu [imath]\overrightarrow{F}[/imath] cùng chiều dương và bằng [imath]-F[/imath] nếu [imath]\overrightarrow{F}[/imath] ngược chiều dương
+Nếu [imath]\overrightarrow{F}[/imath] tạo với phương ngang một góc [imath]\alpha[/imath]
1657279336498.png
[imath]F_{x}=Fcos\alpha[/imath]
[imath]F_{y}=Fsin\alpha[/imath]​

IV.Các lực cơ học thường gặp:

1.Lực hấp dẫn:

a) Định luật vạn vật hấp dẫn:
+Lực hấp dẫn giữa hai vật (coi như chất điểm) có độ lớn tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng
+Độ lớn: [imath]F_{hd}=G\dfrac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}[/imath]
Do G rất nhở nên F chỉ đáng kể với các thiên thể, hay hành tinh.

b) Biểu thức gia tốc rơi tự do:
+Lực hấp dẫn do Trái đất tac dụng lên một vật gọi là trọng lực P của vật đó
+Độ lớn: [imath]P=mg\Rightarrow g=G\dfrac{M}{(R+h)^{2}}[/imath]
+Gần mặt đất: [imath](h<<R):g_{0}=\dfrac{GM}{R^{2}}[/imath]
Trọng lực P:
+Điểm đặt: Trọng tâm
+Phương thẳng đứng, chiều hướng xuống dưới
+Độ lớn: [imath]P=mg[/imath]

2.Lực đàn hồi:
a)Lực đàn hồi của lò xo:
+Điểm đặt: ở vật gây biến dạng đàn hồi của lò xo
+Phương: trùng với trục lò xo
+Chiều: Ngược hướng gây biến dạng
+Biểu thức: [imath]F_{dh}=-k\Delta l[/imath]
+Độ lớn: [imath]|F_{dh}|=k|\Delta l| (N/m)[/imath]

b)Phản lực đàn hồi:
+Điểm đặt: đặt vào vật đang nén lên bề mặt đỡ
+Phương: vuông góc với bề mặt đỡ
+Chiều: hướng ra ngoài bề mặt
+Độ lớn: bằng độ lớn áp lực ( lực đè, nén)

c)Lực căng đàn hồi sợi dây:
+Điểm đặt: đặt tại chỗ dây nối với vật hoặc điểm treo
+Phương: trùng với sợi dây
+Chiều: hướng vào phần giữa sợi dây

3.Lực ma sát:
a)Lực ma sát trượt:
+Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc khi có chuyển động tương đối 2 bề mặt tiếp xúc và cản trở chuyển động của vật
+Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc
+Phương, chiều: có phương song song với bề mặt tiếp xúc, có chiều ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc
+Độ lớn: [imath]F_{ms}=\mu N[/imath]

b) Lực ma sát nghỉ:
+Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc, do bề mặt tiếp xúc tác dụng lên vật khi có ngoại lực hoặc thành phần của ngoại lực song song vớibề mặt tiếp xúc, tác dụng làm vật có xu hướng chuyển động, giúp cho vật đứng yên tương đối trên bề mặt của vật khác
+Điểm đặt: lên vật sát bề mặt tiếp xúc
+Phương: song song với bề mặt tiếp xúc
+Chiều: ngược chiều với lực (hợp lực) của ngoại lực (các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc hoặc xu hướng chuyển động của vật
+Độ lớn: [imath]F_{msn}=\mu _{n}N[/imath]

4.Lực hướng tâm:
+Khi một vật chịu tác dụng của các lực mà các lực đó có tác dụng làm cho vật chuyển động tròn đều thì hợp lực đóng vai trò là lực hướng tâm
+Khi đó: [imath]\overrightarrow{F_{ht}}=m\overrightarrow{a_{ht}}\Rightarrow F_{ht}=m\dfrac{v^{2}}{R}[/imath]
+Chuyển động tròn đều: [imath]v=\omega R, \ a_{ht}=\omega^{2} R,[/imath] [imath]T=\dfrac{2\pi }{\omega }=2\pi f[/imath]

5.Hệ quy chiếu phi quán tính:
a)Hệ quy chiếu có gia tốc:
+Hệ quy chiếu quán tính (hệ quy chiếu không có gia tốc): Là hệ quy chiếu đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
+Hệ quy chiếu phi quán tính (hệ quy chiếu có gia tốc): Là hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính.

b)Lực quán tính:
Trong hệ quy chiếu chuyển động với gia tốc [imath]\overrightarrow{a}[/imath], các hiện tượng cơ học xảy ra giống như là mỗi vật có khối lượng m chịu thêm tác dụng của lực [imath]\overrightarrow{F_{qt}}=-m\overrightarrow{a}[/imath] gọi là lực quán tính
 

newt21

Cựu TMod Vật lí
Thành viên
17 Tháng tư 2022
592
1
509
126
Hà Nội
Phần B:
Dạng 1. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng

Như đã có phần hướng dẫn giải ở trên, ta cùng đi qua một vài bài tập nhé!

Câu 1:
Cho [imath]4[/imath] lực đồng quy đồng phẳng như hình vẽ bên. Biết [imath]F_{1}=5N,F_{2}=3N,F_{3}=7N,F_{4}=1N[/imath]. Tìm hợp lực của [imath]4[/imath] lực đó
1658566010480.png
Hướng dẫn:
Ta có: [imath]\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}+\overrightarrow{F_{3}}+\overrightarrow{F_{4}}=\overrightarrow{F_{13}}+\overrightarrow{F_{24}}[/imath]
Với [imath]\overrightarrow{F_{24}}: F_{24}=F_{2}-F_{4}=2N[/imath]
Với [imath]\overrightarrow{F_{13}}: F_{13}=F_{3}-F_{1}=2N[/imath]
[imath]\overrightarrow{F_{13}}\perp \overrightarrow{F_{24}}\Rightarrow F=\sqrt{F_{13}^{2}+F_{24}^{2}}=2\sqrt{2}N[/imath]


Câu 2:
Một vật khối lượng [imath]m[/imath] chịu tác dụng của 2 lực [imath]\overrightarrow{F_{1}}[/imath] và [imath]\overrightarrow{F_{2}}[/imath] như hình vẽ. Cho biết [imath]F_{1}=20\sqrt{3}N,F_{2}=20N, \alpha =30^{\circ}[/imath] là góc hợp bởi [imath]\overrightarrow{F_{1}}[/imath] với phương thẳng đứng. Tìm [imath]m[/imath] để vật cân bằng
1658566854988.png

Hướng dẫn:

Gọi [imath]\overrightarrow{P}[/imath] là trọng lực tác dụng lên vật
Để vật cân bằng [imath]\overrightarrow{F}_{1}+\overrightarrow{F}_{2}+\overrightarrow{P}=0[/imath]
Gọi [imath]\overrightarrow{F}[/imath] là hợp lực của [imath]\overrightarrow{F}_{1}[/imath] và [imath]\overrightarrow{F}_{2}[/imath]
Ta có: [imath]\overrightarrow{F}_{1}+\overrightarrow{F}_{2}+\overrightarrow{P}=0\Rightarrow\overrightarrow{F}+\overrightarrow{P}=0\Rightarrow\overrightarrow{F}=-\overrightarrow{P}[/imath]
Vậy để vật cân bằng thì hợp của 2 lực [imath]\overrightarrow{F}_{1}[/imath] và [imath]\overrightarrow{F}_{2}[/imath] phải cung phương ngược chiều với [imath]\overrightarrow{P}[/imath]
Do đó ta biểu diễn lực như hình vẽ:
Từ hình vẽ ta có: [imath]\dfrac{F_{2}}{sin\alpha }=\dfrac{F_{1}}{sin\beta }\Rightarrow sin\beta =\dfrac{F_{1}sin30^{\circ}}{F_{2}}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}[/imath]
[imath]\Rightarrow \beta =60^{\circ}\ \ or \ \ 120^{\circ}[/imath]​
Với [imath]\beta =60^{\circ}\Rightarrow F=\sqrt{F^{2}_{1}+F^{2}_{2}}=40N\Rightarrow P=40N\Rightarrow m=4kg[/imath]
Với [imath]\beta =120^{\circ}\Rightarrow F=F_{2}=20N\Rightarrow P=20N\Rightarrow m=2kg[/imath]
Vậy [imath]m=4kg[/imath] hoặc [imath]m=2kg[/imath] đều thỏa mãn
1658567554018.png

Bài tập tự luyện:
[imath]1.[/imath] Cho 3 lực đồng quy cùng nằm trong một mặt phẳng, có độ lớn bằng nhau và từng đôi một hợp thành góc [imath]120^{\circ}[/imath]. Tìm hợp lực của chúng
(Đáp án: [imath]0N[/imath])

[imath]2.[/imath] Cho hai lực đồng quy có độ lớn [imath]4N[/imath] và [imath]5N[/imath] hợp với nhau một góc [imath]\alpha[/imath] . Tính góc [imath]\alpha[/imath] . Biết rằng hợp của hai lực trên có độ lớn bằng [imath]7,8N[/imath]
(Đáp án: [imath]\alpha=60^{\circ}15'[/imath])

[imath]3.[/imath] Đặt thanh [imath]AB[/imath] có khối lượng không đáng kể nằm ngang, đầu [imath]A[/imath] gắn vào tường nhờ một bản lề, đầu [imath]B[/imath] nối với tường bằng dây [imath]BC.[/imath] Treo vào [imath]B[/imath] một vật có khối lượng [imath]6kg[/imath] và cho biết [imath]AB=40cm, AC=60cm[/imath]. Tính lực căng trên dây [imath]BC[/imath] và lực nén lên thanh.
(Đáp án: [imath]F=40N,T=20\sqrt{13}[/imath])
 
Top Bottom