Giáo án và PPT Vật lí 10 cánh diều Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

CHỦ ĐỀ 2. LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

BÀI 5. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV chiếu video về sự cố mắc kẹt siêu tàu Ever Given (E-vơ Ghi-von) tại kênh đào Sue: Ngày 23/3/2021 (Link video)

GV dẫn dắt vào nội dung bài học: 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?

HOẠT ĐỘNG 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.

Hoạt động 1. Hai lực cùng phương

GV đặt câu hỏi yêu cầu học sinh trao đổi: Em hãy nêu quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương.

Sản phẩm dự kiến:

* Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy cùng phương

- Hai lực cùng phương, cùng chiều 

- Hai lực cùng phương, ngược chiều

Hoạt động 2. Hai lực vuông góc

GV đặt câu hỏi yêu cầu học sinh tìm hiểu: Nêu quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy vuông góc.

Sản phẩm dự kiến:

* Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy vuông góc

;   

Hoạt động 3. Hai lực tạo với nhau một góc bất kì 

GV yêu cầu học sinh trao đổi: Áp dụng phép cộng vectơ trong toán học để tìm hợp lực.

Sản phẩm dự kiến:

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: 

- Hướng của hợp lực so với F₁: 

II. PHÂN TÍCH LỰC 

GV đưa ra câu hỏi: 

• Nêu quy tắc phân tích lực.

• Xác định chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng.

Sản phẩm dự kiến:

* 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: 

 và

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: 

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

(với

Gia tốc lên dốc của ô tô là: 

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.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Hai lực đồng quy F1→ và F2→ hợp với nhau một góc α, hợp lực của hai lực này có độ lớn là:

A. F=F21+F22

B. F=F1−F2

C. F=F21+F22+2F1.F2.cosα−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√

D. F=F21+F22−−−−−−−√

Câu 2: Nếu một chất điểm chuyển động dưới tác dụng của hai lực F1→ và F2→ khác phương, F⃗  là hợp lực của hai lực đó thì vectơ gia tốc của chất điểm

A. cùng phương, cùng chiều với lực F1→.

B. cùng phương, cùng chiều với lực F2→.

C. cùng phương, cùng chiều với lực F⃗ .

D. cùng phương, ngược chiều với lực F⃗ .

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: 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?

A. 70 N.

B. 10 N.

C. 60 N.

D. 50 N.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: C

Câu 2: C

Câu 3: D

Câu 4: A

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 4 N và 5 N hợp nhau một góc α. Biết rằng hợp lực của hai lực trên có độ lớn bằng 7,8 N. Giá trị của α là bao nhiêu?

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°?

Câu 3: Cho 3 lực đồng quy, đồng phẳng F1→,F2→,F3→ lần lượt hợp với trục Ox những góc 0°, 60°, 120°; F₁ = F₃ = 2F₂ = 30N. Tìm hợp lực của ba lực trên.