Định dạng và phương pháp giải bài tập cơ học trong chương trình trung học phổ thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA SƯ PHẠM Người thực hiện : LÊ THỊ LINH GIANG MSSV : DLY021310 ĐỊNH DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CƠ HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Giáo viên hướng dẫn : Th.S LÊ ĐỖ HUY AN GIANG ,THÁNG 07 NĂM 2004 LỜI CẢM TẠ -----*0*----- Được tham gia nghiên cứu khoa học đó là niềm vinh dự và hạnh phúc đố i vớ i em. Đồng thờ i qua đây có thêm cơ hộ i tìm tòi, sáng tạo và học hỏ i ở thầy cô, bè bạn. Những kiến thức, những kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực như: khoa học tự nhiên, tin họcĐể có một môi trường thuận lợ i như vậy cũng nhờ vào quan tâm, giúp đỡ của BGH Trường Đạ i Học An Giang, phòng Hợp Tác Quốc Tế, Hộ i đồng Khoa Học và Đào Tạo Khoa trường Đạ i Học An Giang, Khoa Sư Phạm trường Đạ i Học An Giang và nhất là giáo viên hướng dẫn Lê Đỗ Huy cùng tất cả các bạn đã cùng tham gia nghiên cứu,giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài này . Lời nói đầu Trong quá trình học tập môn Vật Lý cũng như các môn học khác nhiều phẩm chất nhân cách của học sinh được hình thành: thế giới quan, kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, thói then, năng lực cũng như các nét tính cách, ý chí, tính ham hiểu biết. Để đánh giá được ý nghĩa lớn lao của việc kích thích những hoạt động tư duy tích cực của học sinh cần thấy được tính quy luật của quá trình nhận thức các kiến thức mới là việc nêu vấn đề. Một trong những vũ khí lợi hại nhất mà học sinh có được là sách giáo khoa. Vấn đề quan trọng là vận dụng và khai thác nội dung sách giáo khoa như thế nào, phải nắm kiến thức sâu rộng, thấy hết các khía cạnh của vấn đề, vận dụng thực tế để minh hoạ. Vì vậy, kiến thức sách giáo khoa không phải là một cái gì cứng nhắc. Vật Lý Học và triết học duy vật biện chứng là cơ sở lý luận của phương pháp giảng dạy vật lý. Các tư tưởng vật lý liên quan chặt chẽ với tư tưởng triết học duy vật biện chứng Angghen viết: “ Khoa học tự nhiên hiện đại phải mượn của triết học cái nguyên lý: vận động là bất diệt, không có nguyên lý này thì khoa học đó không tồn tại được.” ( F -Angghen - Phép biện chứng của tự nhiên - NXB Sự thật, Hà Nội -1971/ tr 39 ). Đồng thời nó cũng giúp cho học sinh hiều rõ “ Tính chất biện chứng của các hiện tượng vật lý khái niệm vật chất và tính chất bật diệt của thế giới vật chất và vận động của nó.” Học sinh cần coi trọng ba mặt: vai trò của trực quan, của tư duy trừu tượng và việc vận dụng vào thực tiễn”. Việc nắm vững chương trình Vật Lý Học không chỉ có ý nghĩa là hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức qui định trong trường mà còn phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề của thực tiễn đời sống. Muốn thế cần phải nắm vững những kĩ năng, kĩ xảo thực hành như làm thí nghiệm, vẽ đồ thị, tính toán... Chính kĩ năng vận dụng kiến thức trong học tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước đo mức sâu sắc và vững vàng của kiến thức mà học sinh thu nhận được. Bài tập vật lý giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học Vật Lý ở phổ thông. Bài tập vật lý giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn những qui luật vật lý, những hiện tượng vật lý, biết phân tích chúng và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn. Chỉ thông qua những bài tập ở hình thức này hay hình thức khác mới tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và biến thành vốn riêng của học sinh. Thực chất hoạt động giải bài tập vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ. Quá trình giải một bài toán vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật lý - toán để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của các cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó đi tới chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp cái phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp. trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải vận dụng những thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá... để tự lực tìm hiểu vấn đề, tìm ra cái cơ bản, cái chìa khoá để giải quyết vấn đề. Vì thế bài tập vật lý còn là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, tính độc lập trong việc suy luận, tính kiên trì trong việc khắc phục khó khăn. Bài tập vật lý là một hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hoá kiến thức. Khi làm bài tập học sinh phải nhớ lại những kiến thức vừa học, phải đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp nhiều kiến thức trong một đề tài, một chương, một phần của chương trình. Do vậy đứng về mặt điều khiển hoạt động nhận thức mà nói, nó còn là phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh. Vì vậy phương pháp giải bài tập là phương tiện quan trọng để giải toán vật lý đạt hiệu quả cao và có chất lượng. Đó là lý do nội dung của đề tài này. Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học PHẦN I: MỞ ĐẦU 1) Mục đích của việc nghiên cứu đề tài Vật Lý Học không chỉ là các phương trình và con số mà nó là những điều đang xảy ra trong thế giới xung quanh bạn. Giải toán Vật Lý không chỉ là việc tìm cách vận dụng những công thức vật lý để lập các phương trình và giải chúng nhằm tím ra đáp số của bài toán. Nếu cứ như thế, việc giải toán vật lý rốt cuộc trở thành một thứ toán ứng dụng, quy về những thủ thuật và kỹ năng lập phương trình, giải phương trình với vô số kiểu, loại bài toán vật lý khác nhau. Học Vật lý là xây dựng những bước tư duy đi từ hiện thực khách quan đến mô hình lý thuyết và ngược lại. Với nội dung của đề tài là Định dạng và phương pháp giải bài tập cơ học trong chương trình trung học phổ thông sẽ giúp cho học sinh trung học phổ thông giảm bớt khó khăn trong việc giải toán Vật Lý như: không hiểu rõ các hiện tượng Vật lý, không tìm được hướng giải quyết vần đề, không áp dụng được lý thuyết vào việc giải bài tập, không kết hợp được kiến thức ở từng phần riêng rẽ vào giải một bài toán tổng hợp ... Vì vậy, việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết, nó không những giúp cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận logic, học và làm việc một cách có kế hoạch và có hiệu quả cao. 2) Đối tượng nghiên cứu Phân loại và phương pháp giải bài tập cơ học trong chương trình trung học phổ thông. 3) Phạm vi nghiên cứu ♦ Bài tập Vật Lý rất đa dạng cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Vì thế, nội dung chính của đề tài chỉ đề cập đến “ Định dạng và phương pháp giải các bài tập Cơ Học trong chương trình Trung Học Phổ Thông.” ♦ Nội dung của đề tài: Phân loại các bài tập nhằm giúp học sinh định dạng được bài toán đặt ra: + Về phương pháp giảng dạy Vật Lý: ° Bài tập bằng lời ° Bài tập thí nghiệm ° Bài tập đồ thị Trong đó các bài tập bằng lời và bài tập đồ thị chia thành bài tập định tính ( bài tập câu hỏi ) và bài tập định lượng. + Về nội dung: chia bài tập Vật Lý thành bài tập có nội dung lịch sử, nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật... Trang1 Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Các phân loại trên chỉ có tính qui ước. Ngoài ra dựa vào mức độ đòi hỏi các bài tập có thể phân thành: ° Bài tập cơ bản, áp dụng lý thuyết. ° Bài tập tổng hợp, nâng cao. Đề ra phương pháp giải tổng quát, cụ thể cho các dạng, loại bài tập. ♦ Phương pháp: Để nghiên cứu phần này, cần sử dụng nhiều phương pháp như: phân tích, tổng hợp, đối chiếu, so sánh, thống kê ... 4) Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân loại vànêu phương pháp giải chung và phương pháp giải cụ thể cho mỗi dạng loại của bài tập. - Rút ra một số kit luận liên quan đến quá trình nghiên cứu và giải bài tập. 5) Những đóng góp của việc nghiên cứu đề tài Thực tế các đề tài nghiên cứu khoa học đều nghiên cứu ở phạm vi rộng và trên mọi lĩnh vực của đời sống Xã Hội, văn hoá, tư tưởng, khoa học, giáo dục được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Riêng đề tài Định dạng và phương pháp giải các bài tập cơ học trong chương trình trung học phổ thông. Chỉ nghiên cứu ở mảng nhỏ phục vụ cho công tác dạy và học của sinh viên ngành sư phạm Vật Lý, các giáo viên và học sinh ở trường Trung Học Phổ Thông có tư liệu cần thiết nhằm đạt chất lượng và hiệu quả giáo dục cao. 6) Giả thuyết khoa học Với đề tài Định dạng và phương pháp giải bài tập cơ học trong chương trình trung học phổ thông đưa ra nhằm tóm tắt một cách sơ lược nội dung lý thuyết, tổng hợp và phân loại một cách khá đầy đủ, chi tiết các dạng và phương pháp giải các bài tập với mục đích: -Đây là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Khoa Học Tự Nhiên, đặc biệt là sinh viên ngành sư phạm Vật Lý . -Giúp cho người đọc có cái nhìn khái quát về chương trình Vật Lý lớp 10 đặc biệt về phần Cơ Học nhằm giúp cho giáo viên, sinh viên, học sinh có điều kiện tiếp cận một cách nhanh chóng các kiến thức cơ bản, bài tập định tính, bài tập định lượng . Với mong muốn đề tài này sẽ sẽ hướng cho người giải toán Vật Lý đến mục đích hiểu bản chất Vật Lý Học hơn là chỉ nhằm đến đáp số của bài toán, coi trọng việc hướng dẫn suy nghĩ khi giải toán Vật Lý . 7) Thời gian nghiên cứu Từ ngày 01/04/2004 đến ngày 30/06/2004 . Trang2 Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học PHẦN II :NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TĨNH HỌC ( Statics) Nghiên cứu điều kiện cân bằng của các vật. ĐỘNG LỰC HỌC (Dynamics) Nghiên cứu chuyển động của vật trong mối liên quan với lực tác dụng vào vật. Cơ Học (Mechanics) Cơ Học là một phần của Vật Lý Học khảo sát các dạng đơn giản nhất của chuyển động của vật chất: chuyển động cơ . ĐỘNG HỌC ( Kinematics) Nghiên cứu những đặc trưng của chuyển động cơ học mà không chú ý đến nguyên nhân của chuyển động. Trang3 Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Trang4 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI A) ĐỘNG HỌC : Chuyển động thẳng đều. Chuyển động thẳng biến đổi đều. Chuyển động tròn đều Động học I. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU 1) Định nghĩa: - Là chuyển động thẳng trên một đường thẳng trong đó vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì. - Là chuyển động thẳng trong đó tconsv rr = . 2) Vận tốc: - Vận tốc của chuyển động thẳng đều là đại lượng Vật Lý đặc trưng cho sự nhanh hay chậm của chuyển động và đo bằng thương số giữa quãng đường đi được và khoảng thời gian để đi hết quãng đường đó. t sv tconsv = ′= rr - Biểu thức: trong đó s: quãng đường. t: thời gian Trong đời sống gọi độ lớn của vận tốc là tốc độ. Đơn vị : m/s, km/h, cm/s. 3) Gia tốc: v = const nên a = 0 4) Phương trình chuyển động: x = x0 +v ( t – t0 ) Hay : x = x0 + v.t ( t0 = 0) s = v.t ( đường thẳng) Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Trang5 x = v.t ( t0 = 0, x0 = 0 ) αtg t xxvvtxx =−=⇒+= 00 II. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU 1) Chuyển động thẳng biến đổi đều: a) Định nghĩa: - Là chuyển động thẳng trong đó vận tốc biến thiên (tăng hoặc giảm) được những lượng bằng nhau trong những khoảng thời gian bất kì. b) Vận tốc: Vận tốc trung bình: - Vận tốc trung bình của một chuyển động thẳng biến đổi đều trên một quãng đường nhất định là một đại lượng đo bằng thương số giữa quãng đường đi được và khoảng thời gian để đi hết quãng đường đó. Biểu thức : t svtb rr = hay t svtb = - Đơn vị : m/s , km/h. Vận tốc tức thời: - Vận tốc tức thời hay vận tốc tại một điểm đã cho trên quỹ đạo đo bằng thương số giữa quãng đường đi rất nhỏ tính từ điểm đã cho và khoảng thời gian rất nhỏ để đi hết quãng đường đó. - Biểu thức : t svt ∆ ∆= rr hay t svt ∆ ∆= c) Gia tốc: - Gia tốc là một đại lượng Vật Lý đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của vận tốc và đo bằng thương số giữa độ biến thiên của vận tốc và khoảng thời gian xảy ra sự biến thiên đó. - Biểu thức: +) Gia tốc là một đại lượng vectơ: tcons t v tt vva t rrrrr =∆ ∆=− −= 0 0 , trong đó: 0v r là vận tốc ở thời điểm t0, vr là vận tốc ở thời điểm t . Hướng: va rr ∆↑↑ Độ lớn: t vv a t ∆ −= 0 - Phương trình chuyển động: +) Công thức vận tốc: )( 00 ttavvt −+= +) Công thức đường đi: 20 2 1 attvs += +) Phương trình chuyển động: 2000 )(2 1)( ttattvxx −+−+= +) Liên hệ giữa a,v,s: asvv 2022 =− 2) Sự rơi tự do: a) Định nghĩa: - Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Khi không có sức cản của không khí: Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Trang6 +) Các vật có hình dạng và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau. +) Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều có gia tốc rơi tự do. Vật rơi tự do chuyển động theo phương thẳng đứng. Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều. - Phương trình chuyển động: gtvgtvgth tt 2;;2 1 22 === Chọn vị trí ban đầu của vật làm gốc tọa độ, chiều dương hướng từ trên xuống dưới. Ở cùng một nơi trên Trái Đất các vật rơi tự do có cùng gia tốc, gọi là gia tốc rơi tự do. Thường lấy g = 9,8m/s2 . III. CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU: 1) Định nghĩa: Chuyển động tròn đều là chuyển động theo quỹ đạo tròn với vận tốc có độ lớn không đổi chỉ thay đổi phương. 2) Vận tốc: Vận tốc dài: t sv ∆ ∆= ( m/s ), trong đó s∆ là độ dài cung tròn mà chất điểm đi được trong khoảng thời gian t∆ Vận tốc góc: là đại lượng đo bằng thương số giữa góc quay ϕ của bán kính vật chuyển động ở tâm vòng tròn quỹ đạo và thời gian để quay góc đó ϖππϕϖ R T Rv T ff t ==⇒=== 21,2 , trong đó f là số vòng quay trong 1s và T là khoảng thời gian đi hết một vòng trên vòng tròn. 3) Gia tốc: - Đinh nghĩa: Gia tốc của chất điểm chuyển động tròn đều gọi là gia tốc hướng tâm, có phương vuông góc với tiếp tuyến quỹ đạo tại vị trí của chất điểm, có chiều hướng vào tâm đường tròn và có giá trị bằng R v 2 - Biểu thức: 2 2 , ϖR R va t va nn ==∆ ∆= rr với R là bán kính quỹ đạo. IV. GHI CHÚ: - Chất điểm: Trong trường hợp kích thước của vật nhỏ so với phạm vi chuyển động của nó ta có thể coi vật như một chất điểm, tức là vật có kích thước như một điểm hình học. - Chuyển động tịnh tiến: Chuyển động của một vật là tịnh tiến khi đoạn thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với một phương nhất định. - Hệ quy chiếu: Khi ta chọn một vật làm mốc và gắn vào đó một trục tọa độ tức là ta đã chọn một hệ quy chiếu để xác định vị trí của một chất điểm. - Quỹ đạo: Khi chất điểm chuyển động vạch nên một đường trong không gian gọi là quỹ đạo. - Tính tương đối của chuyển động: Mọi chuyển động và mọi trạng thái đứng yên đều có tính chất tương đối. Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học +) Tính tương đối của tọa độ : Đối với hệ quy chiếu ( hệ tọa độ ) khác nhau thì tọa độ của vật sẽ khác nhau. +) Tính tương đối của vận tốc: Vận tốc của cùng một vật đối với hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. +) Công thức cộng vận tốc: 231213 vvv rrr += B) ĐỘNG LỰC HỌC: I. CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG: 1) Sự tương tác giữa các vật - Tác dụng tương hỗ giữa các vật gọi là tương tác. - Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác, kết quả là truyền gia tốc cho ật hoặc làm vật biến dạng. Lực biểu diễn bằng m t vectơ có: +) Điểm đặt : là vị trí mà lực đặt lên v t. +) Hướng: biểu diễn theo hướng tác ụng lực +) Độ lớn: độ dài vecto lực tỉ lệ với độ lớn. - Hai lực coi là bằng nhau nếu cho chúng lần lượt tác dụng vào cùng một vật tại cùng một điểm, theo c cùng một gia tốc hoặc cùng một - Hai lực cân bằng nhau: cùng độ lớn nhưng ngược chiều - Một vật ở trong trạng th thẳng đều) là vì các lực tác dụng - Đơn vị của lực trong hệ S 2) Phép tổng hợp lực: - Là phép thay thế nhiều dụng giống hệt như toàn bộ nhữn - Quy tắc hình bình hành: 2F - Phép phân tích lực là ph giống hệt như lực ấy. Quy tắc hình bình hành: p y 2F o : v ộ ùng một hư mức độ biế hai lực cùng nhau. ái cân bằn vào nó cân I là Newtơ lực tác dụ g lực ấy. L tổng hợp ha 1F ép thay thế hân tích mộ 1F Fậ dTrang7 ớng thì chúng gây ra cho vật đó n dạng. đặt vào một vật và có cùng giá, g (đứng yên hoặc chuyển động bằng nhau. n (N). ng vào vật bằng một lực có tác ực thay thế này gọi là hợp lực. i lực có giá đồng qui. FFF =+ 21F một lực bằng hai lực có tác dụng t lực thành hai lực đồng qui. x 21 FFF += Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Trang8 3) Khối lượng và quán tính: - Quán tính: là tính chất của một vật muốn bảo toàn vận tốc của mình cả về hướng lẫn độ lớn. - Khối lượng: là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Đơn vị ( hệ SI ): kilogam (kg) Tính chất: +) Là một đại lượng vô hướng, dương. +) Có tính chất cộng: khi nhiều vật được ghép lại thành một hệ vật thì khối lượng của hệ vật bằng tổng khối lượng các vật đó. - Khối lượng riêng: là khối lượng của vật có trong một đơn vị thể tích. (Đơn vị - hệ SI: kg/m3 ) V mD = 4) Các định luật Newtơn: a) Định luật I Newtơn (Định luật quán tính ) “Nếu một vật không chịu tác dụng của các vật khác thì nó giữ nguyên vị trí đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều”. - Vật cô lập có gia tốc bằng không. - Thực tế không có vật nào hoàn toàn bị cô lập. Định luật này là một sự khái quát hoá và trừu tượng hoá của Newtơn. - Tính đúng đắn của định luật này thể hiện ở chỗ hệ quả của nó phù hợp với thực tế. Ý nghĩa: - Định luật nêu lên tính chất quan trọng, là xu hướng bảo toàn vận tốc của mọi vật. Tính chất đó gọi là quán tính. - Quán tính có 2 biểu hiện: +) Xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên → vật có tính “ì”. +)Xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳnh đều → vật có tính “đà”. b) Định luật II Newtơn: “Gia tốc của một vật luôn cùng chiều với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của nó”. m Fa = - Đơn vị lực là Newtơn: [F] : N - Newtơn là lực truyền một khối lượng 1kg, một gia tốc bằng 1m/s2 c) Định luật III Newtơn: “Hai vật tương tác nhau với những lực bằng nhau về độ lớn, cùng giá nhưng ngược chiều nhau”. 2112 FF −= Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học ♣ Đặc điểm của lực và phản lực: - Tương tác có tính chất hai chiều, các lực xuất hiền thành từng cặp. - Cặp lực trong tương tác có cùng bản chất. - Cặp lực trong tương tác đặt lên hai vật khác nhau nên không bù trừ lẫn nhau. Ba định luật Newtơn là những nguyên lý lớn, đặt nền móng cho sự phát triển của cơ học. Ba định luật là kết quả của hàng loạt quan sát, và của tư duy khái quát . II. CÁC LỰC CƠ HỌC : Định nghĩa Biểu thức Lực hấp dẫn Định luật: “Hai vật bất kì hút nhau với một lực tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.” G=6,68 × 10-11 Nm2 / kg2 hằng số hấp dẫn Lực h p dẫn là lực hút Côn thức trên chỉ đúng đối với chất điểm hoặc đối với các vật hình cầu có khối lượng phân bố đều. Trọng lực - Là lực hút của trái đất tác dụng vào vật ở gần mặt đất. - Là trường hợp riêng của lực hấp dẫn. M: khối lượng của vật : gia tốc trọng trường gr P r : ọng lực của vật + iểm đặt của trọng lực: +P +C xuốn  G lự Gg = M: k (M= R: b h: đ mặt 2 21 r mmGFhd = g gmP = P tr Đ trọ h h g ia c h 6. án ộ đấấ g- - :Trang9 ng tâm của vật ương:thẳng đứng iều:hướng từ trên dưới. tốc của trọng : 2)( hR M + ối lượng trái đất 1024 kg ) kính trái đất (R=) cao của vật so với t. Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Trang10 Lực đàn hồi - Là lực xuất hiện khi vật bị biến dạng có xu hướng làm cho nó lấy lại hình dạng và kích thước cũ. - Lực đàn hồi xuất hiện khi vật bị biến dạng có chiều ngược chiều với sự biến dạng của vật. - Lực đàn hồi xuất hiện trong biến dạng của hai vật tiếp xúc, vuông góc với mặt tiếp xúc. - Lực đàn hồi tỉ lệ với độ giãn của lò xo. - Lực kế lò xo dùng để đo lực. Định luật Hooke: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của vật đàn hồi. K: độ cứng (hay hệ số đàn hồi) [k]: N/m xkF r r −= Độ lớn: F=-kx Lực ma sát trượt - Lực ma sát trượt xuất hiện khi vật này trượt lên vật kia và cản lại chuyển động tương đối của hai vật. * Hướng: tiếp tuyến với mặt tiếp xúc và ngược chiều chuyển động tương đối. * Độ lớn: F= µt N µt: hệ số ma sát trượt (thường µt <1) tuỳ thuộc vào tính chất mặt tiếp xúc. N: áp lực (lực nén vuông góc) Lực ma sát nghỉ * Lực ma sát nghỉ luôn cân bằng với ngoại lực đặt vào vật(chưa chuyển động) NF nmsn rr µ= * Phương: luôn nằm trong mặt tiếp xúc giũa hai vật. * Chiều: ngược chiều với ngoại lực. Lực ma sát Lực ma sát lăn - Là lực xuất hiện khi vật chuyển động lăn, có tác dụng cản lại chuyển động lăn. Fms = µN µ << µt Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học C) TĨNH HỌC I.CÂN BẰNG CỦA MỘT CHẤT ĐIỂM: 1) Điều kiện cân bằng: - Điều kiện cân bằng của một chất điểm là hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên nó phải bằng không. - Biểu thức: 0=∑ iF2) Đặc điểm: a) Hai lực: Biểu thức: Điều kiện cân bằng của hai lực tác dụng vào chất điểmphải cùng phương, cùng độ lớn và ngược chiều. 021 =+ FF 21 FF −=⇒ b) Ba lực: 2112 FFF += Biểu thức: 0321 =++ FF F 312 FF −=⇒0312 =+ FF Điều kiện cân bằng của 3 lực tác dụng vào chất điểm là hợp lực của hai lực phải cùng phương, cùng độ lớn và ngược chiều với lực thứ ba 12F r 3F r (đồng phẳng và đồng quy) II. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN: 1) Trọng tâm của vật rắn: - Vật rắn: một vật được coi là vật rắn khi nó hoàn toàn không bị biến dạng, nghĩa là khoảng cách giữa hai điểm bất kì của nó luôn luôn không đổi. - Trọng tâm của một vật rắn là điểm đặt của trọng lực đặt lên vật đó. - Các vật đồng chất và có dạng đối xứng hình học thì trọng tâm là tâm hình học của vật. +) Hình tròn có trọng tâm tại tâm +) Hình chữ nhật, hình vuông có trọng tâm là giao điểm của hai đường chéo. +) Hình tam giác có trọng tâm tại giao điểm của các đường trung tuyến. - Trọng tâm của m t vật có đặc điểm là nếu tác dụng lên vật một lực có đường tác dụng đi qua trọng tâm thì vật sẽ chuyển động tịnh tiến giống như một chất điểm chứ không quay. 2) Cân bằng của mộ vật khi khôn có chuyển động quay: a) Điều kiện cân b ng của một v t rắn không quay: Khi không có chuyển động quay, điều kiện cân bằng của vật là hợp lực của các lực đặt vào vật hải bằng không. b) Quy tắc hợp lực ồng quy: - Tìm hợp lực của h của chúng đến điểm đồng - Áp dụng quy tắc hì c) Hệ lực cân bằng - Hệ hai lực cân bằn - Hệ ba lực cân bằ bằng không. p đt ằ ai lực đồng qu quy. nh bình hành đ : g: cùng giá, cù ng: có giá đồng ậộy: tìm ể tìm ng đ g ph Trang11 điểm đặt của hai lực trên giá hợp lực. ộ lớn, ngược chiều. ẳng và đồng quy, có hợp lực Định Dạng Và Phương Pháp Giải Bài Tập Cơ Học Trang12 3) Quy tắc hợp lực song song: - Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực có phương song song với hai lực và cùng chiều với hai lực. - Độ lớn bằng tổng độ lớn hai lực: F=F1 +F2 - Điểm đặt: Phía chia trong đoạn thẳng nối hai điểm đặt theo tỉ số tỉ lệ nghịch với hai lực: F1d1 = F2d2 4) Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Quy tắc momen lực. a) Tác dụng của lực đới với một vật có trục quay cố định: - Lực chỉ gây ra tác dụng quay khi giá của lực không đi qua trục quay - Lực tác dụng có giá đi qua trục quay: vật sẽ đứng cân bằng. b) Cân bằng của một vật có trục quay cố định: - Momen lực: +) Là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực đối với một trục. +) Độ lớn: M= F.d [M] : (N/m) : momen lực [F] : (N) : độ lớn lực tác dụng. [d] : (m) : khoảng cách từ giá của lực đến trục quay gọi là cánh tay đòn của lực F r - Qui tắc momen: Diều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định là tổng các momen lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các momen lực làm vật quay theo chiều ngược lại. 5) Ngẫu lực: a) Định nghĩa :Ngẫu lực là hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn có giá khác nhau và đặt lên cùng một vật. b) Tác dụng của ngẫu lực: - Trường hợp không có trục quay cố định: vật quay quanh một trục vuông góc với mặt phẳng chứa hai lực. - Trường hợp vật có trục quay cố định: trọng tâm chuyển động tròn xung quanh trục quay. c) Momen ngẫu lực: - Momen của ngẫu lực đối vời trục quay bất kỳ vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực M = F.d - Đặc điểm: ngẫu lực không có hợp lực, không phụ thuộc vào vị trí trục quay. 6) Các dạng cân bằng - Mức vững vàng của cân bằng: a) Các dạng cân bằng: - Cân bằng không bền: khi đưa vật ra khỏi