Vật Lý 10 Cánh diều Bài 1: Lực và gia tốc

- 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 1: Khảo sát mối liên hệ giữa lực và gia tốc có thể thực hiện bằng bộ thí nghiệm như hình dưới đây với xe kĩ thuật số được gắn cảm biến đo lực và đo gia tốc.

Thí nghiệm khảo sát liên hệ giữa lực và gia tốc

(1): Xe con có tích hợp cảm biến gia tốc và cảm biến lực

(2): Ròng rọc nhẹ

(3): Các quả nặng có khối lượng bằng nhau

(4): Sợi dây nhẹ, không dãn

(6): Ray định hướng

Cân có độ chia nhỏ nhất 0,1 g

+ Trong thí nghiệm này, dùng xe có khối lượng không đổi, 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 cho thấy một xe có khối lượng không đổi thì độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực hay \(a \sim F\).

- Ví dụ 2: 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 1.2 dưới đây.

Đẩy xe chứa đầy hàng khó hơn đẩy xe trống

Bảng 1.2. Khảo sát gia tốc theo khối lượng khi tác dụng là 0,071N

Kết quả thí nghiệm cho thấy với lực tác dụng không đổi, xe khối lượng lớn hơn sẽ có gia tốc nhỏ hơn. Nói cách khác, vật có khối lượng càng lớn thì càng khó thay đổi vận tốc, tức là \(a \sim \frac{1}{m}\)​.

- Từ kết quả thí nghiệm: \(a \sim \frac{1}{m}\) \( \Rightarrow a = \frac{F}{m}\)

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.

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

- Các phép đo trong khoa học kĩ thuật sử dụng đơn vị hệ SI để đảm bảo một hệ thống chuẩn chung trên toàn thế giới. Trong hệ SI có 7 đơn vị là đơn vị cơ bản như bảng dưới đây:

- 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.

- Ví dụ: tốc độ trung bình được tính bằng tỉ số giữa quãng đường đi được và thời gian đi hết quãng đường đó nên đơn vị của nó trong hệ SI là m/s.

Biểu thức F = m.a có thể được dùng để định nghĩa đơn vị lực: Một niutơn là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho vật có khối lượng 1 kg.

Do đó 1N = 1kg. 1m/s2 = 1kg.m/s²

Bài tập 1: Pininfarina Battista 2020 đang là siêu xe tăng tốc nhanh nhất thế giới khi chỉ mất 1,9s để đạt vận tốc 100 km/h có khối lượng khoảng 1996 kg. Lực để tạo ra gia tốc này là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Đổi đơn vị: 100 km/h = 27,8 m/s;

Gia tốc của xe đua: \(a = \frac{{{v_2} - {v_1}}}{t} = \frac{{27,8 - 0}}{{1,9}} \approx 14,6\,m/{s^2}\)

Lực để tạo ra gia tốc đó: \(F = ma = 1996.14,6 = 29141,6\,N\)

Bài tập 2: Một ô tô khối lượng 900 kg đang đi với vận tốc 20 m/s thì người lái xe nhìn thấy đèn giao thông chuyển màu đỏ ở phía trước. Để xe giảm tốc độ và dừng lại sau 10 s thì độ lớn lực hãm khi phanh ô tô phải là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Giá trị a của gia tốc mà ô tô cần có để giảm tốc và dừng lại sau 10 s là:

\(a = \frac{{\Delta v}}{{\Delta t}} = \frac{{0 - 20}}{{10 - 0}} =  - 2\,m/{s^2}\)

Giá trị lực hãm khi phanh là: \(F = ma = 900.\left( { - 2} \right) =  - 1800\,N\)

Độ lớn lực hãm là 1800 N. Dấu “ - ” thể hiện lực ngược chiều chuyển động, gây ra gia tốc ngược hướng vận tốc.

Bài tập 3: Đơn vị nào là đơn vị đo của lực?

A. N.s

B. kg.m/s²

C. m/s²

D. m/s

Hướng dẫn giải:

A – đơn vị đo của động lượng.

B – đơn vị đo của lực, có thể thay thế bằng đơn vị N.

C – đơn vị đo gia tốc.

D – đơn vị đo vận tốc, tốc độ.

Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:

- Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước để rút ra được \(a \sim F\), \(a \sim \frac{1}{m}\) từ đó rút ra được biểu thức \(a = \frac{F}{m}\) hoặc F = m.a.

- Vận dụng được mối liên hệ đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ bản của hệ SI.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 Cánh diều Chủ đề 2 Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Pininfarina Battista 2020 đang là siêu xe tăng tốc nhanh nhất thế giới khi chỉ mất 1,9s để đạt vận tốc 100 km/h có khối lượng khoảng 1996 kg. Lực để tạo ra gia tốc này là bao nhiêu?

  • A. 9141,6 N.
  • B. 2141,6 N.
  • C. 2941,6 N.
  • D. 29141,6 N.

• Câu 2:

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

  • A. Gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
  • B. Gia tốc tỉ lệ nghịch với lực tác dụng.
  • C. Gia tốc tỉ lệ với bình phương của lực tác dụng.
  • D. Gia tốc tỉ lệ với căn bậc hai của lực tác dụng.

• Câu 3:

  Một ô tô khối lượng 900 kg đang đi với vận tốc 20 m/s thì người lái xe nhìn thấy đèn giao thông chuyển màu đỏ ở phía trước. Để xe giảm tốc độ và dừng lại sau 10 s thì độ lớn lực hãm khi phanh ô tô phải là bao nhiêu?

  • A. 1800 N.
  • B. – 1800 N.
  • C. 180 N.
  • D. 18000 N.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 Cánh diều Chủ đề 2 Bài 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 43 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Câu hỏi 1 trang 44 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Câu hỏi 2 trang 44 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Tìm hiểu thêm trang 45 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 1 trang 46 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Luyện tập trang 47 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

Vận dụng 2 trang 47 SGK Vật Lý 10 Cánh diều - CD

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 HOC247 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!