Nội dung 3 định luật Newton và bài tập vận dụng chi tiết

3 Định luật Newton được đưa vào chương trình Vật lý 10 vì có ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Việc hiểu và nắm vững lý thuyết định luật Newton sẽ giúp học sinh giải thích được các hiện tượng xảy ra xung quanh cuộc sống hàng ngày. Bài viết dưới đây sẽ đề cập đến những nội dung quan trọng của 3 định luật Newton và bài tập kèm đáp án chi tiết giúp ích cho quá trình học tập của các bạn.

Định luật 1 Newton

Thí nghiệm lực ma sát của Galileo

Cuộc thí nghiệm:

Bạn đang xem: Nội dung 3 định luật Newton và bài tập vận dụng chi tiết

• Galilee sử dụng hai chiếc máng nghiêng tương tự như những chiếc máng đựng nước có bề mặt rất nhẵn. Sau đó, người ta cho một viên bi lăn xuống máng nghiêng 1.

• Tiếp theo, quả bóng sẽ lăn ngược lên máng 2 đến một độ cao nhất định, thường gần bằng độ cao ban đầu. Khi hạ độ dốc của máng 2, bi lăn trên máng 2 một quãng đường dài hơn máng 1.

Giải thích: Galileo tin rằng viên bi sẽ không lăn đến độ cao ban đầu. Nguyên nhân là do ma sát. Ông dự đoán rằng nếu hai máng nằm ngang và không có ma sát thì viên bi sẽ chuyển động với vận tốc không đổi mãi mãi.

Định luật 1 Newton

Nội dung định luật 1 Newton

Định luật 1 Newton phát biểu: Nếu một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc bị tác dụng bởi nhiều lực mà tổng các lực này bằng 0 thì vật đó vẫn ở trạng thái chuyển động thẳng đều hoặc đứng yên..

Nói một cách cụ thể hơn, nếu một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc chịu một lực tác dụng mà hợp lực bằng 0 thì nếu vật đó đứng yên thì nó sẽ đứng yên mãi mãi, còn nếu vật đó đang chuyển động thì nó sẽ đứng yên. sẽ chuyển động thẳng mãi mãi. Trạng thái chuyển động trong trường hợp này được giải thích bằng đặc tính vận tốc của chuyển động.

Ở đây, lực không phải là yếu tố chính gây ra chuyển động mà lực chỉ là tác nhân làm thay đổi trạng thái chuyển động (đứng yên) của vật.

Biểu thức định luật 1 Newton

Quán tính là gì?

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

Lưu ý: Định luật thứ nhất của Newton còn được gọi là định luật quán tính. Chuyển động đều thường được gọi là chuyển động quán tính

Ứng dụng định luật thứ nhất Newton

Định luật thứ nhất của Newton giải thích các tính chất quán tính của một vật. Nói cách khác, đó là tính chất bảo toàn trạng thái trong quá trình chuyển động. Định luật thứ nhất Newton được áp dụng khá nhiều trong thực tế.

Ví dụ khi bạn đang ngồi trên ô tô, khi ô tô bắt đầu chạy thì mọi người ngồi trong ô tô sẽ ngã về phía sau theo quán tính. Ngược lại, khi xe phanh gấp đột ngột, mọi người sẽ ngã về phía trước. Tương tự như khi xe rẽ trái hoặc phải.

Định luật thứ 2 của Newton

Nội dung định luật 2 Newton

Định luật II Newton phát biểu: Độ biến thiên động lượng của một vật tỉ lệ thuận với xung lượng tác dụng lên nó. Vectơ thay đổi động lượng với vectơ xung lực làm cho nó luôn cùng hướng. Hoặc gia tốc của một vật sẽ cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn gia tốc luôn tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Biểu thức định luật II Newton

Trong đó:

• Vector F: là tổng các ngoại lực tác dụng lên vật (N)

• Vector a: là gia tốc (m/s²)

• M: là khối lượng của vật (kg)

Lưu ý: Trong trường hợp có nhiều lực tác dụng lên một vật cùng lúc như các lực F1, F2, …, Fn thì F gọi là hợp lực của các lực. Sau đó:

F = F1 + F2 + F3 +… + Fn (Đại lượng F là đại lượng vectơ)

Mức khối lượng và quán tính

Khối lượng được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật.

Khối lượng có các tính chất sau:

• Khối lượng là phụ gia

• Khối lượng là đại lượng vô hướng, có giá trị dương và không đổi đối với mỗi vật.

Trọng lực, trọng lượng

Trọng lực được định nghĩa là lực của Trái đất tác dụng lên các vật thể, khiến chúng chịu gia tốc rơi tự do. Ký hiệu trọng lực là vectơ P.

Đặc điểm của trọng lực:

• Gần trái đất trọng lực hướng xuống và thẳng đứng.

• Điểm trọng lực gọi là trọng tâm của vật.

Trọng lượng được định nghĩa là độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật bất kỳ, ký hiệu là P. Người ta sử dụng lực kế để xác định giá trị của trọng lượng.

Công thức tính trọng lượng: P = mg (P và g là các đại lượng vectơ)

Ứng dụng định luật 2 Newton

Định luật thứ 2 Newton đã giúp chúng ta hiểu rõ hơn về khái niệm lực, cũng như mối liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng của một vật. Từ những mối quan hệ này con người có thể áp dụng nó vào cuộc sống để giảm ma sát khi cần thiết cũng như sản xuất máy móc, thiết bị, dụng cụ với số lượng hợp lý.

Ví dụ: Đối với xe đua, nhờ định luật 2 Newton, nhà sản xuất sẽ tìm cách giảm khối lượng của xe, giúp xe tăng tốc nhanh hơn.

Định luật thứ 3 của Newton

Tương tác giữa các đối tượng

Khi một vật tác dụng một lực lên vật khác thì vật đó cũng chịu lực tương ứng. Khi đó ta nói có sự tương tác lực giữa hai vật.

Nội dung định luật 3 Newton

Định luật III Newton phát biểu rằng: Với mọi lực tác dụng luôn tồn tại một phản lực có cùng độ lớn. Nói cách khác, lực tương tác giữa hai vật luôn là những cặp lực cùng hướng, cùng độ lớn, ngược chiều và khác nhau về điểm tác dụng.

Biểu thức định luật 3 Newton

Ứng dụng định luật 3 Newton

Định luật thứ 3 Newton chứng minh rằng lực không xuất hiện riêng lẻ mà sẽ xuất hiện thành từng cặp lực và phản lực. Lực chỉ xuất hiện khi có sự tương tác nhất định giữa hai hoặc nhiều vật thể.

Xem thêm : 20+ mẫu email xin nghỉ phép bằng tiếng Anh chuẩn trong công sở

Ví dụ: Khi quả bóng đập vào tường sẽ có một áp suất tác dụng lên tường. Theo định luật 3 Newton, bức tường sẽ tác dụng một phản lực lên quả bóng làm cho quả bóng nảy trở lại.

Xem thêm: Chuyển động tròn đều là gì? Các đại lượng điển hình và công thức tính cần nhớ (Vật lý 10)

Bài tập thực hành 3 định luật Newton (Vật lý lớp 10)

Dưới đây là bài tập có đáp án cụ thể giúp học sinh củng cố kiến ​​thức về 3 định luật Newton.

Câu 1: Vật nào sau đây chuyển động theo quán tính?

A. Vật chuyển động tròn đều.

B. Vật chuyển động theo quỹ đạo thẳng.

C. Vật chuyển động thẳng đều.

D. Vật chuyển động rơi tự do.

Trả lời: Chọn C.

Giải thích: Một vật chuyển động thẳng đều có gia tốc a = 0 thì tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0. Theo định luật 1 Newton, một vật chuyển động như vậy gọi là chuyển động theo quán tính.

Câu 2: Khi nói về một vật chịu tác dụng của lực, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Khi không có lực thì vật không thể chuyển động được.

B. Khi bạn ngừng tác dụng lực lên một vật thì vật đó sẽ dừng lại.

C. Gia tốc của một vật luôn cùng hướng với hướng của lực tác dụng.

D. Khi có một lực tác dụng vào một vật thì vận tốc của vật đó tăng lên.

Trả lời: Chọn C.

Giải thích: Theo định luật II Newton, gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Câu 3: Một lực có độ lớn 4N tác dụng lên một vật có khối lượng 0,8kg đang đứng yên. Bỏ qua lực ma sát và lực cản. Gia tốc của vật bằng

A. 32 m/s^2.

B. 0,005 m/s^2.

C. 3,2 m/s^2.

D. 5 m/s^2.

Trả lời: Chọn D.

Giải thích: Gia tốc của một vật bằng a = F/m = 4/0,8 = 5 (m/s^2)

Câu 4: Một quả bóng có khối lượng 500 g đang đứng yên trên mặt đất khi có người chơi đá vào nó một lực 250 N. Bỏ qua mọi ma sát. Gia tốc mà quả bóng thu được là

A. 2m/s^2.

B. 0,002m/s^2.

C. 0,5m/s^2.

D. 500m/s^2.

Trả lời: Chọn D.

Giải thích: Gia tốc mà quả bóng đạt được là a = F/m = 4/0,8 = 5 (m/s^2)

Câu 5: Tác dụng các tác dụng của độ lớn F1 và F2 lên một vật có khối lượng m, vật lần lượt thu được gia tốc có độ lớn a1 và a2. Biết 3F1 = 2F2. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số a2/a1 là

A. 2/3.

B. 2/3.

C. 3.

D. 1/3.

Trả lời: Chọn A.

Giải thích: Áp dụng định luật II Newton

Ta có: F1 = m.a1; F2 = m.a2

Vì vậy: F2/F1= a2/a1 = 3/2

Câu 6: Một ô tô có khối lượng 1 tấn đang chuyển động với vận tốc v = 54 km/h thì tắt máy, hãm phanh và chuyển động chậm. Biết lực hãm là 3000N. Tính quãng đường ô tô đi được cho đến khi dừng lại.

A. 18,75 m.

B. 486 m.

C. 0,486m.

D. 37,5m.

Xem thêm : Cùng bé chinh phục toán lớp 2 dm hiệu quả khi đọc bài viết này!

Đáp án: Chọn D

Giải thích:

Chọn hướng (+) làm hướng chuyển động, gốc thời điểm bắt đầu phanh.

Câu 7: Một lực có độ lớn 2N tác dụng lên một vật có khối lượng 1kg ban đầu đứng yên. Quãng đường vật đi được trong thời gian 2s là

A.2m.

B. 0,5m.

C. 4m.

D. 1m.

Đáp án: Chọn C

Giải thích: Áp dụng định luật II Newton

Ta có: a = F/m = 2m/s^2

=> Quãng đường vật đi được trong 2s là:

Câu 8: Một quả bóng có khối lượng 200g bay với vận tốc 90km/h cho đến khi đập vuông góc vào tường rồi bật ngược trở lại cùng chiều với vận tốc 54km/h. Thời gian va chạm giữa quả bóng và tường là 0,05s. Độ lớn lực do tường tác dụng lên quả bóng là

A. 120 N.

B. 210 N.

C. 200N.

D. 160 N.

Trả lời: Chọn D.

Giải thích:

Ban đầu quả bóng có vận tốc: v(o) = 90 km/h = 25m/s.

Sau va chạm, quả bóng có vận tốc: v = 54 km/h = 15 m/s.

Chọn hướng (+) cùng hướng với chuyển động nảy của bóng.

Áp dụng định luật III Newton:

Câu 9: Lực F truyền cho vật khối lượng m1 một gia tốc a1 = 2m/s^2, truyền cho vật khối lượng m2 một gia tốc a2 = 3m/s^2. Gia tốc của lực F tác dụng lên một vật có khối lượng m3 = m1 + m2 là bao nhiêu?

A. 5m/s^2.

B. 1m/s^2.

C. 1,2 m/s^2.

D. 5/6m/s^2.

Trả lời: Chọn C.

Giải thích: Áp dụng định luật II Newton

m1 = F/a1; m2 = F/a2; m3 = F/a3 = F/(m1 + m2)

Câu 10: Một vật có khối lượng 5kg được ném thẳng đứng xuống dưới với vận tốc ban đầu là 2m/s từ độ cao 30m. Vật này chạm đất sau 3 giây kể từ khi ném. Chứng tỏ lực cản không khí tác dụng lên vật không đổi trong quá trình chuyển động. Lấy g = 10m/s^2. Lực cản của không khí tác dụng lên một vật bằng:

A. 23,35 N.

B. 20N.

C. 73,34 N.

D. 62,5 N.

Trả lời: Chọn A.

Giải thích:

Vật chuyển động càng lúc càng nhanh nên quãng đường nó đi được sau 3 s kể từ khi ném là:

Phần kết luận:

Những kiến ​​thức về 3 định luật Newton đã được Nguyễn Tất Thành tổng hợp đầy đủ trong bài viết. Định luật Newton không chỉ được áp dụng trong Vật lý mà còn giúp học sinh rất nhiều trong việc giải thích các hiện tượng xung quanh. Hy vọng các bạn có thể nâng cao khả năng tư duy và kết quả học tập của mình thông qua bài viết trên.

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục