Giải mục III trang 64, 65, 66 SGK Vật Lí 10 - Kết nối tri thức

Hoạt động 1

Giải hoạt động 1 trang 64, 65 SGK Vật Lí 10

Thí nghiệm được thiết lập như Hình 15.2

Kết quả thí nghiệm ghi trong bảng 15.1

Thảo luận:

a) Dựa vào số liệu trong Bảng 15.1, hãy vẽ đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a:

- Vào F (ứng với m + M = 0,5 kg), (Hình 15.3a). Đồ thị có phải là đường thẳng không? Tại sao?

- Vào \(\frac{1}{{m + M}}\) (ứng với F = 1 N), (Hình 15.3b). Đồ thị có phải là đường thẳng không? Tại sao?

b) Nêu kết luận về sự phụ thuộc của gia tốc vào độ lớn của lực tác dụng và khối lượng của vật.

Phương pháp giải:

Dựa vào bảng số liệu để vẽ đồ thị

Lời giải chi tiết:

a)

- a phụ thuộc vào F (m + M = 0, 5kg)

Ta có: 

+ Khi F = 1 N, a = 1,99 m/s² thì \(\frac{F}{a} = \frac{1}{{1,99}} \approx 0,5\)

+ Khi F = 2 N, a = 4,03 m/s² thì \(\frac{F}{a} = \frac{2}{{4,03}} \approx 0,5\)

+ Khi F = 3 N, a = 5,67 m/s² thì \(\frac{F}{a} = \frac{3}{{5,67}} \approx 0,5\)

=> Tỉ số \(\frac{F}{a}\) không đổi nên đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a vào F là một đường thẳng

- a phụ thuộc vào \(\frac{1}{{m + M}}\) (ứng với F = 1 N)

Ta có:

+ Khi a = 3,31 m/s² , \(\frac{1}{{M + m}} = \frac{{10}}{3}\) thì a. (M + m) = 1

+ Khi a = 2,44 m/s² , \(\frac{1}{{M + m}} = 2,5\) thì a. (M + m) = 1

+ Khi a = 1,99 m/s² , \(\frac{1}{{M + m}} = 2\) thì a. (M + m) = 1

=> Tỉ số \(\frac{a}{{\frac{1}{{M + m}}}} = a.(M + m)\) không đổi nên đồ thị sự phụ thuộc của gia tốc a vào \(\frac{1}{{M + m}}\) là một đường thẳng.

b) Ta có:

+ Khi (m + M) không đổi, F tăng thì a cũng tăng => Gia tốc a tỉ lệ thuận với lực F

+ Khi F không đổi, a giảm thì (m+M) tăng => Gia tốc a tỉ lệ nghịch với khối lượng

=> Kết luận: Gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng.

Câu hỏi 1

Giải câu hỏi 1 trang 66 SGK Vật Lí 10

1. Trong các cách viết hệ thức của định luật 2 Newton sau đây, cách viết nào đúng?

A. \(\overrightarrow F  = m.a\)                   

B. \(\overrightarrow F  =  - m.\overrightarrow a \)

C. \(\overrightarrow F  = m.\overrightarrow a \)             

D. \(-\overrightarrow F  = m.\overrightarrow a \)

2. Một quả bóng khối lượng 0,5 kg đang nằm trên mặt đất. Một cầu thủ đá bóng với một lực 250 N. Thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,02 s. Quả bóng bay đi với tốc độ:

A. 0,01 m/s                  B. 0,1 m/s

C. 2,5 m/s                    D. 10 m/s

3. Dưới tác dụng của hợp lực 20 N, một chiếc xe đồ chơi chuyển động với gia tốc \(0,4m/{s^2}\). Dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc bao nhiêu?

4. Tại sao máy bay khối lượng càng lớn thì đường băng phải càng dài?

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

+ Sử dụng công thức vận tốc: \(v = {v_0} + at\)

Lời giải chi tiết:

1. Ta có: biểu thức định luật 2 Newton: \(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)

\( \Rightarrow \overrightarrow F  = m.\overrightarrow a \)

Suy ra cách viết đúng là C.

2. 

Theo bài ra, ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}m = 0,5kg;\,{v_0} = 0\left( {m/s} \right)\\F = 250N\\t = 0,020{\rm{s}}\end{array} \right.\)

Áp dụng định luật 2 Newton, gia tốc của chuyển động là:

\(a = \frac{F}{m} = \frac{{250}}{{0,5}} = 500\left( {m/{s^2}} \right)\)

Quả bóng bay đi với tốc độ là:

\(v = {v_0} + at = 0 + 500.0,020 = 10\left( {m/s} \right)\)

Chọn D

3. 

Khối lượng của chiếc xe là:

\(m = \frac{F}{a} = \frac{{20}}{{0,4}} = 50\left( {kg} \right)\)

Dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc là:

\(a = \frac{F}{m} = \frac{{50}}{{50}} = 1\left( {m/{s^2}} \right)\)

Vậy dưới tác dụng của hợp lực 50 N, chiếc xe sẽ chuyển động với gia tốc là \(1m/{s^2}\).

4. 

Máy bay khối lượng càng lớn thì đường băng phải càng dài vì máy bay có khối lượng quá lớn, lại bay với tốc độ rất cao nên muốn hạ cánh và dừng lại máy bay cần đường băng dài, thời gian hãm trên đường băng lâu hơn.