Slide bài giảng vật lí 10 cánh diều bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

Tóm lược nội dung

CHỦ ĐỀ 2. LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

BÀI 5. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC

KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi sau:

Người ta đã phải huy động các tàu lai dắt để kéo mũi tàu Ever Given trở lại đường lưu thông qua kênh đào. Các tàu lai dắt không chuyển động cùng hướng nhưng hợp lực kéo của chúng vẫn giúp kéo mũi tàu Ever Given khỏi điểm mắc cạn. Vì sao như vậy?

NỘI DUNG BÀI HỌC GỒM

• TỔNG HỢP LỰC ĐỒNG QUY
• Hai lực cùng phương
• Hai lực vuông góc
• Hai lực tạo với nhau một góc bất kì 
• PHÂN TÍCH LỰC

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. TỔNG HỢP LỰC ĐỒNG QUY

- Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như tác dụng của những lực ấy. Lực thay thế này được gọi là hợp lực. Các lực được thay thế gọi là các lực thành phần.

1. Hai lực cùng phương

- Để tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương, ta áp dụng quy tắc nào?

Nội dung ghi nhớ:

* Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương

- Hai lực cùng phương, cùng chiều 

F = F₁ + F₂

- Hai lực cùng phương, ngược chiều 

F =   

2. Hai lực vuông góc

- Để tổng hợp hai lực đồng quy vuông góc, ta áp dụng quy tắc nào?

Nội dung ghi nhớ:

* Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy vuông góc

F=  , cos

3. Hai lực tạo với nhau một góc bất kì 

- Ta có thể áp dụng phép cộng vectơ trong toán học để tìm hợp lực không? Nếu có thì áp dụng như thế nào?

Nội dung ghi nhớ:

Xét hai lực F₁ , F₂ đồng quy và hợp thành góc 

- Cách biểu diễn hợp lực 

+ Tổng hợp hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành 

+ Tổng hợp hai lực đồng quy theo quy tắc cộng vectơ

- Độ lớn của hợp lực: 

F² = F₁² + F₂² + 2.F₁.F₂cosα

- Hướng của hợp lực so với F₁: 

cosθ =

II. PHÂN TÍCH LỰC 

GV đưa ra câu hỏi: 

• Em hãy trình bày nội dung quy tắc phân tích lực.
• Trên mặt phẳng nghiêng vật chuyển động như thế nào?

Nội dung ghi nhớ:

* Quy tắc phân tích lực

- Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó. Các lực thay thế này gọi là các lực thành phần. 

- Lực F được phân tích thành hai lực thành phần vuông góc có giá trị tính bằng: 

F_x = Fcosθ  và  F_y = Fsinθ

Với  là góc giữa hướng của lực F và hướng Ox (thường chọn trùng hướng chuyển động). 

* Chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng 

 - Bước 1. Vẽ giản đồ biểu diễn các lực tác dụng lên vật 

- Bước 2. Chọn chiều dương trùng với hướng chuyển động lên dốc của ô tô. 

- Bước 3. Phân tích trọng lực P thành hai thành phần

Ô tô chỉ gồm chuyển động theo chiều dương nên hợp lực tác dụng lên vật theo phương vuông góc với phương chuyển động bằng 0, ta có: 

N=P_y=mg.cosθ

Áp dụng định luật II Newton cho vật theo chiều dương đã chọn, ta có: 

F_k - P_x - F_ms = ma (với F_ms = μN)

Gia tốc lên dốc của ô tô là: 

a =

Chú ý: Trạng thái vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều được gọi chung là trạng thái cân bằng của vật, đó là khi lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng 0.

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

- Hoàn thành bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 5: Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời của hai lực và thì hợp lực   của chúng luôn có độ lớn thoả mãn hệ thức

A. F = F₁ − F₂

B. F = F₁ + F₂

C. F² = F₁² − F₂²

D. |F₁ − F₂| ≤ F≤F₁ + F₂

Câu 2: Một sợi dây có khối lượng không đáng kể, một đầu được giữ cố định, đầu kia có gắn một vật nặng có khối lượng m treo thẳng đứng. Vật đứng yên cân bằng. Khi đó:

A. vật chịu tác dụng của trọng lực và lực căng dây có tổng hợp lực bằng 0.

B. vật chịu tác dụng của trọng lực, lực ma sát và lực căng dây.

C. vật chỉ chịu tác dụng của lực căng dây.

D. vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

Câu 3: Hai lực có độ lớn lần lượt là 6N và 8N. Độ lớn hợp lực của hai lực này có thể

A. nhỏ hơn 6 N.

B. lớn hơn 8 N.

C. nhận giá trị bất kì.

D. nhận giá trị trong khoảng từ 2 N đến 14 N.

Câu 4: Tình huống nào sau đây có hợp lực bằng 0?

A. Quyển sách nằm yên trên bàn

B. Quả bóng rơi từ trên xuống dưới mặt đất

C. Ô tô chuyển động trên đường

D. Dùng tay đẩy xe lăn

Câu 5: Khi nói về phép phân tích lực, phát biểu nào sau đây sai?

A. Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó.

B. Khi phân tích một lực thành hai lực thành phần thì phải tuân theo quy tắc hình bình hành.

C. Khi phân tích một lực thành hai lực thành phần thì hai lực thành phần làm thành hai cạnh của hình bình hành.

D. Phân tích lực là phép thay thế các lực tác dụng đồng thời vào vật bằng một lực như các lực đó.

Gợi ý đáp án:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Cho hai lực đồng quy có độ lớn F₁ = 40 N, F₂ = 30 N. Hãy tìm độ lớn của hai lực khi chúng cùng hướng?

Câu 2: Cho hai lực đồng quy có độ lớn F₁ = 40 N, F₂ = 30 N . Hãy tìm độ lớn của hai lực khi chúng hợp nhau một góc 60°?