Giáo án và PPT Vật lí 10 chân trời Bài 10: Ba định luật Newton về chuyển động

BÀI 10. BA ĐỊNH LUẬT NEWTON

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV chiếu câu hỏi mở đầu lên bảng và yêu cầu HS suy nghĩ trả lời.

CH: Trên đường đi du lịch hè, xe ô tô chở gia đình của một bạn bất chợt gặp sự cố về máy và không thể tiếp tục di chuyển. Người bố đã nhờ xe cứu hộ đến và kéo xe ô tô về nơi sửa chữa (Hình 10.1). Tác động nào giúp chiếc xe có thể chuyển động được từ khi đứng yên?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. ĐỊNH LUẬT 1 NEWTON

Hoạt động 1. Nhắc lại khái niệm về lực

GV đưa ra câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:

• Dựa vào kiến thức về lực đã được học ở cấp Trung học cơ sở, em hãy nhắc lại khái niệm và tính chất của lực.

• Hãy nêu tên một số lực mà em đã biết hoặc đã học trong môn Khoa học tự nhiên.

Sản phẩm dự kiến:

- Khái niệm: Lực là sự kéo hoặc đẩy.

- Tính chất: 

+ Lực có tác dụng làm biến dạng vật hoặc thay đổi vận tốc của vật. 

+ Lực luôn do một vật tạo ra và tác dụng lên vật khác. 

+ Có hai loại lực là : Lực tiếp xúc (dùng tay đẩy cánh cửa) , hoặc lực không tiếp xúc (lực hút của nam châm lên thanh sắt).

Hoạt động 2. Khái niệm quán tính.

GV yêu cầu học sinh trao đổi cặp đôi trả lời:

• Trong ví dụ ở hình 10.2, em hãy nhận xét trạng thái của cánh cửa và của thanh nam châm được gắn vào dây nếu như bàn tay không tác dụng lực vào tay nắm cửa, không đưa thanh nam châm lại gần thanh đang được gắn vào dây?

• Trạng thái của vật được đặc trưng bởi đại lượng quán tính. Em hãy suy nghĩ về ví dụ trên và tìm hiểu các ví dụ trong SGK ở hình 10.3 và 10.4 để rút ra khái niệm quán tính?

Sản phẩm dự kiến:

Khi đó cánh cửa vẫn nàm im và thanh nam châm đang treo cũng sẽ không chuyển động nghĩa là chúng sẽ mãi giữ nguyên trạng thái của nó.

=> Vật luôn có xu hướng bảo toàn vận tốc chuyển động của mình. Tính chất này được gọi là quán tính của vật. 

Hoạt động 3. Định luật I Newton. 

GV đưa ra câu hỏi:

• Đưa ra nhận định và giải thích về sự tồn tại của vật tự do trên thực tế.

• Em hãy nêu ý nghĩa của định luật I Newton.

Sản phẩm dự kiến:

Một vật nếu không chịu tác dụng của lực nào (vật tự do) thì vật đó giữ nguyên trạng thái đứng yên, hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi.

=>Ý nghĩa của định luật I Newton: Lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyển động. Mà là nguyên nhân làm thay đổi vận tốc chuyển động của vật

2. ĐỊNH LUẬT II NEWTON

Hoạt động 1. Tiến hành thí nghiệm khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và độ lớn lực tác dụng. 

GV hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm.

Hoạt động 2. Định luật II Newton:

GV yêu cầu học sinh thảo luận: 

• Lấy ví dụ về định luật II Newton.

• Em hãy nêu ý nghĩa của định luật II Newton.

Sản phẩm dự kiến:

Gia tốc của vật có cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. 

(10.1)

Trong hệ SI, đơn vị của lực là N.

1N=1kg.1 m/

Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực (hình 10.9) thì lực  trong biểu thức 10.1 là lực tổng hợp của các lực thành phần. 

*Tổng kết:

- Từ thí nghiệm 1, 2 và định luật II Newton, ta rút ra được biểu thức: a =  hoặc F=m.a. 

- Biểu thức F= m.a chỉ đúng khi khối lượng của vật không thay đổi trong suốt quá trình khảo sát. 

+ Ví dụ: ta không thể áp dụng công thức F=m.a cho những hệ có khối lượng thay đổi theo thời gian như chuyển động của tên lửa. 

+ Dựa vào kiến thức mở rộng để giải thích cho ý nhấn mạnh trên:

Dạng tổng quát cũng như nguyên bản của định luật Newton được giới thiệu tổng chương 7 về động lượng: F = .

Với p=m.v là động lượng của vật. Như vậy ta có: F= = m. + v..

Chỉ khi  hay khối lượng không đổi trong quá trình khảo sát thì F= m.= m.a

Hoạt động 3. Mức quán tính 

GV yêu cầu học sinh suy nghĩ trả lời: Mức quán tính được thể hiện như thế nào?

Sản phẩm dự kiến:

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. 

Hoạt động 4. Lực bằng nhau – lực không bằng nhau. 

HS thảo luận trả lời: Nêu nhận định hai lực bằng nhau và hai lực không bằng nhau?

Sản phẩm dự kiến:

- Hai lực bằng nhau: Khi lần lượt tác dụng vào một vật sẽ gây ra lần lượt hai vectơ gia tốc bằng nhau (giống nhau về hướng và bằng nhau về độ lớn)

- Hai lực không bằng nhau: Khi lần lượt tác dụng vào một vật sẽ gây ra lần lượt hai vectơ gia tốc khác nhau (về hướng hoặc độ lớn)

Nhận định:

Nếu cho hai lực đồng thời tác dụng vào cùng một vật theo hướng ngược nhau, ta có hai trường hợp có thể xảy ra. 

- TH1: Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Hai lực này được gọi là hai lực cân bằng.

- TH2: Vật thu gia tốc và hướng theo lực có độ lớn lớn hơn. Hai lực này được gọi là hai lực không cân bằng.

3. ĐỊNH LUẬT III NEWTON

Hoạt động 1. Phát biểu định luật III Newton. 

GV đặt câu hỏi yêu cầu học sinh trao đổi cặp đôi: 

• Lấy ví dụ về định luật III Newton.

• Nêu ý nghĩa của định luật III Newton.

Sản phẩm dự kiến:

Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có điểm đặt lên hai vật khác nhau, có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau. 

Ví dụ: Tay ta gõ càng mạnh lên bàn thì ta cảm nhận tay càng đau. 

Nhận xét:

Một trong hai lực trong định luật III Newton được coi là lực tác dựng, lực kia được gọi là phản lực. Cặp lực này:

+ Có cùng bản chất.

+ Là hai lực trực đối.

+ Xuất hiện và biến mất cùng lúc. 

+ Tác dụng vào hai vật khác nhau nên không thể triệt tiêu lẫn nhau. 

Hoạt động 2. Vận dụng định luật III Newton. 

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Chọn phát biểu đúng:

A. Khi vật bị biến dạng hoặc vận tốc của vật thay đổi thì chắc chắn đã có lực tác dụng lên vật.

B. Khi một vật đang chuyển động mà đột nhiên không còn lực nào tác dụng lên vật nữa thì vật sẽ dừng lại ngay lập tức.

C. Lực là nguyên nhân gây ra chuyển động vì khi ta tác dụng lực lên một vật đang đứng yên thì vật đó bắt đầu chuyển động.

D. Theo định luật I Newton, nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào thì vật phải đứng yên.

Câu 2: Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho

A. trọng lượng của vật.

B. tác dụng làm quay của lực quanh một trục.

C. thể tích của vật.

D. mức quán tính của vật.

Câu 3: Một người có trọng lượng 500 N đứng trên mặt đất. Lực mà mặt đất tác dụng lên người đó có độ lớn?

A. bằng 500 N.

B. nhỏ hơn 500 N.

C. Lớn hơn 500 N.

D. phụ thuộc vào nơi mà người đó đứng trên Trái Đất.

Câu 4: Một hợp lực 2 N tác dụng vào một vật có khối lượng 2 kg lúc đầu đứng yên, trong khoảng thời gian 2 s. Đoạn đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?

A. 8 m.

B. 2 m.

C. 1 m.

D. 4 m.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: A

Câu 2: D

Câu 3: A

Câu 4: B

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Dưới tác dụng của một lực 20 N thì một vật chuyển động với gia tốc 0,4 m/s2. Nếu tác dụng vào vật này một lực 50 N thì vật này chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu?

Câu 2: Một xe máy đang chuyển động với tốc độ 36 km/h thì hãm phanh, xe máy chuyển động thẳng chậm dần đều và dừng lại sau khi đi được 25 m. Thời gian để xe máy này đi hết đoạn đường 4 m cuối cùng trước khi dừng hẳn là bao nhiêu?