Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 22: Thực hành tổng hợp lực

BÀI 22 THỰC HÀNH TỒNG HỢP LỰC

I. Tổng hợp hai lực đồng quy

1. Dụng cụ thí nghiệm
2. Thiết kế phương án thí nghiệm

Câu 1: Gắn đế nam châm lên bảng thép , móc sợi dây cao su vào đế nam châm, đặt hai lực ké lên bảng thép và móc hai lực kế vào đầu còn lại của dây cao su. Dịch chuyển hai lực kế để kéo dây cao su làm dây giãn ra một khoảng và thảo luận:

1. Làm thế nào để hai lực và đồng quy?
2. Làm thế nào để thay thế tác dụng của hai lực và bằng một lực  mà dây cao su vẫn giãn một đoạn và hướng như ban đầu?
3. Làm thế nào để xác định được lực tổng hợp của hai lực và ?

Trả lời:

1. Cách để ;  đồng quy:

Di chuyển hai lực kế sao cho dây cao su và các đoạn dây chỉ song song với mặt phẳng

Tâm O của thước trùng với giao điểm của sợi dây và dây cao su.

2. Cách xác định lực thay thế hai lực thành phần:

Đánh dấu lên bảng sắt điểm A của đầu dây cao su.

Tháo một lực kế ra.

Di chuyển lực kế còn lại sao cho đầu dây cao su trùng với điểm A đã đánh dấu.

3. Sau khi bố trí thí nghiệm như ở câu 2 thì ta ghi lại đáp án của lực kế, đó là số chỉ của lực tổng hợp, thực hiện thí nghiệm thêm ít nhất 2 lần.

Câu 2: Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm

1. So sánh các kết quả hợp lực thu được bằng lí thuyết và bằng thí nghiệm, rút ra kết luận.
2. Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác để tiến hành thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy.

Trả lời:

1. Kết quả hợp lực thu được bằng lí thuyết và bằng thí nghiệm gần như nhau.

 => Kết luận: kết quả hợp lực thu được bằng thí nghiệm tuân thủ quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy.

2. Đề xuất phương án thí nghiệm khác

(1) Dụng cụ gồm: Bảng , hai ròng rọc động, Sợi dây chỉ, Các quả cân

(2) Biểu diễn các lực thành phần ;

(3) Lực tổng hợp  của 2 lực thành phần  ,  cân bằng với trọng lực  của chùm 5 quả cân.

(4) Đề xuất phương án xác định hợp lực F:

• Đo độ lớn các lực thành phần ,  và góc hợp bởi 2 lực đó là góc α. Độ lớn các lực dựa vào số quả cân được treo.
• Sử dụng công thức định lí hàm cosin trong tam giác xác định độ lớn F theo lí thuyết thông qua: 
• Đo độ lớn trọng lực P (thông qua số quả cân được treo) thì gián tiếp xác định được độ lớn hợp lực F theo thí nghiệm.

II. Tổng hợp hai lực song song

1. Dụng cụ thí nghiệm
2. Thiết kế phương án thí nghiệm

Câu 1:

Gắn hai đế nam châm lên bảng thép, treo thanh kim loại lên hai đế nam châm bằng hai lò xo, treo các quả nặng vào hai đầu thanh, làm lò xo dãn ra một khoảng và thảo luận:

1. Làm thế nào thay thế hai lực  ; bằng một lực mà thanh vẫn ở vị trí như khi chịu tác dụng của hai lực  và
2. Làm thế nào để hai lực  và song song.
3. Làm thế nào xác định tổng hợp của hai lực  ;

Trả lời:

1. Lắp các dụng cụ như hình vẽ:

Dùng bút dạ đánh dấu vị trí thanh và vị trí A, B lên bảng thép.

Tháo các quả nặng và móc tất cả quả nặng đã dùng vào một móc treo trên thanh kim loại.

Điều chỉnh con trượt sao cho vị trí của thanh kim loại trùng với vị trí ban đầu được đánh dấu

2. Khi treo các quả cân các lực phải thỏa mãn biểu thức: F1.d1=F2.d2hay 
3. Để xác định tổng hợp lực: Làm tương tự câu 1. 

4. Kết quả thí nghiệm

Câu 1: Phần nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm 

1. So sánh các kết quả hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm, rút ra kết luận.
2. Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác để tiến hành thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều.

Trả lời:

1. Kết quả hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm gần như nhau.

=> Kết luận: kết quả hợp lực bằng thí nghiệm tuân thủ quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.

2. Đề xuất một phương án thí nghiệm minh họa quy tắc tổng hợp hai lực song song.

Một thước cứng, mảnh, đồng chất được treo bởi hai sợi dây đàn hồi. Hai lực thành phần F1;F2 có độ lớn bằng trọng lượng các quả cân treo vào O1;O2  làm cho dây treo thanh giãn ra và thanh nằm cân bằng tại vị trí đánh dấu bởi đường CD.

Thay hai lực F1;F2 bằng lực F do một chùm quả cân treo tại O sao cho thước vẫn nằm cân bằng tại vị trí đã đánh dấu thì lực F là hợp lực của hai lực F1vàF2.