3 định luật Newton được đưa vào chương trình Vật lý 10 vì tính ứng dụng rộng rãi của nó trong đời sống. Việc hiểu và nắm vững lý thuyết về định luật Newton sẽ giúp các em hiểu rõ 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 có đáp án chi tiết giúp ích cho quá trình học tập của các em học sinh.
Định luật I của Newton
Thí nghiệm ma sát của Galilee
Thí nghiệm:
-
Ga-li-lê tiến hành sử dụng hai máng nghiêng tương tự như máng nước có bề mặt rất trơn trượt. Sau đó, anh ấy thả một quả bóng lăn xuống theo hướng máng nghiêng 1.
-
Sau đó, quả bóng sẽ lăn ngược lên máng 2 đến một độ cao nhất định, độ cao này thường gần với độ cao ban đầu. Khi hạ độ nghiêng của máng 2 xuống thấy quả cầu lăn trên máng 2 dài hơn máng 1 một khoảng.
Giải thích: Galileo cho rằng quả bóng sẽ không lăn đến độ cao ban đầu của nó. Nguyên nhân là do ma sát. Ông dự đoán rằng nếu hai máng trượt nằm ngang và không có ma sát thì quả bóng sẽ chuyển động với vận tốc không đổi mãi mãi.
Định luật I của Newton
Nội dung của định luật 1 Newton
Định luật 1 Newton phát biểu rằng: Nếu một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc chịu tác dụng của nhiều lực nhưng tổng hợp lực của các lực này bằng không thì vật đó chuyển động thẳng đều hoặc đứng yên. .
Nói một cách cụ thể hơn, nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của một lực nhưng hợp lực bằng không, thì nếu vật đứng yên thì nó sẽ đứng yên mãi mãi, còn nếu vật nằm yên chuyển động sau đó sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi. Trạng thái của chuyển động trong trường hợp này được giải thích bằng đặc tính vận tốc của chuyển động.
Ở đây, lực không phải là nhân 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 của 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 I Newton còn được gọi là định luật quán tính. Chuyển động thẳng đều thường được gọi là chuyển động quán tính
Ứng dụng của định luật I của Newton
Định luật thứ nhất của Newton giải thích quán tính của một vật thể. Nói cách khác, nó là tính chất bảo toàn trạng thái chuyển động. Định luật I Newton được áp dụng khá nhiều trong thực tế.
Ví dụ , giống như khi bạn đang ngồi trên ô tô, khi ô tô bắt đầu chuyển động, mọi người ngồi trên ô tô sẽ ngã về phía sau theo quán tính. Ngược lại, khi xe phanh gấp, mọi người sẽ bị hất về phía trước. Tương tự như khi xe rẽ trái hoặc rẽ phải.
Định luật 2 newton
Nội dung định luật 2 Newton
Định luật II Newton phát biểu rằng : Sự thay đổi động lượng của một vật tỉ lệ thuận với xung lực tác dụng lên nó. Vectơ động lượng thay đổi theo vectơ xung lực khiến nó luôn cùng hướng. Hay gia tốc của một vật sẽ cùng hướng với hợp lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc luôn tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
Biểu thức của định luật 2 Newton
a = F/m hoặc F = ma (a và F là đại lượng vectơ
Phía trong:
-
Véc tơ F: là tổng tất cả các ngoại lực tác dụng lên vật (N)
-
Vectơ a: là gia tốc (m/s²)
-
M: là khối lượng của vật (kg)
Chú ý: Trong trường hợp có nhiều lực tác dụng lên một vật đồng thời như 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)
Khối lượng và mức quán tính
Khối lượng được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của 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 mà Trái đất tác dụng lên các vật thể, khiến chúng chịu gia tốc rơi tự do. Ký hiệu của lực hấp dẫn là véc tơ P.
Đặc điểm của trọng lực:
-
Gần trái đất, lực hấp dẫn là từ trên xuống và thẳng đứng.
-
Điểm có 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, có ký hiệu là P. Người ta dùng lực kế để xác định giá trị của trọng lượng.
Công thức trọng lượng: P = mg (P và g là đại lượng vectơ)
Ứng dụng của định luật 2 Newton
Định luật 2 Newton đã giúp chúng ta hiểu rõ hơn về khái niệm lực, cũng như mối liên hệ giữa gia tốc, lực tổng hợp và khối lượng của một vật. Từ các mối quan hệ này, người ta có thể ứng dụng trong đời sống để giảm ma sát khi cần thiết, cũng như sản xuất các máy móc, thiết bị, dụng cụ có khối lượng hợp lý.
Ví dụ: Đối với xe đua, nhờ định luật 2 Newton, các nhà sản xuất sẽ tìm cách giảm khối lượng của xe, giúp xe tăng tốc nhanh hơn.
Định luật 3 newton
Tương tác giữa các đối tượng
Khi một vật tác dụng một lực lên vật khác thì vật đó cũng chịu tác dụng của lực đó. Khi đó ta nói có lực tương tác giữa hai vật.
Nội dung định luật III Newton
Định luật III Newton phát biểu rằng: Đối với mọi lực tác dụng luôn có một phản lực có cùng độ lớn. Nói cách khác, các lực tương tác giữa hai vật luôn là những cặp lực cùng phương, cùng độ lớn, ngược chiều và khác điểm đặt.
Biểu thức của định luật 3 Newton
Ứng dụng của định luật 3 Newton
Định luật 3 Newton chứng minh rằng các lực không xuất hiện riêng lẻ mà sẽ xuất hiện thành từng cặp lực và phản lực. Lực chỉ xuất hiện khi có một tương tác nào đó giữa 2 hay nhiều vật.
Ví dụ: Khi đập quả bóng vào tường thì tác dụng vào tường một lực. Theo định luật 3 Newton, bức tường sẽ phản ứng với quả bóng bằng một phản lực khiến quả bóng bật trở lại.
Bài tập về 3 định luật Newton (Vật Lý 10)
Dưới đây là các bài tập có đáp án cụ thể giúp các em 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 đang chuyển động rơi tự do.
Đáp án: Chọn C.
Giải thích : Một vật chuyển động thẳng đều có gia tốc a = 0, hợp lực tác dụng lên vật bằng 0. Theo định luật I Newton, vật chuyển động như vậy gọi là chuyển động quán tính.
Câu 2: Khi một vật chịu tác dụng của lực, phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Khi không có lực tác dụng thì vật không chuyển động được.
B. Khi hết lực tác dụng lên vật thì vật sẽ dừng lại.
C. Gia tốc của vật luôn cùng hướng với lực tác dụng.
D. Khi có lực tác dụng vào vật thì vận tốc của vật tăng.
Đáp án: Chọn C.
Giải thích: Theo định luật II Newton, gia tốc của một vật cùng hướng với hợp 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.
Câu 3: Một lực có độ lớn 4N tác dụng vào một vật có khối lượng 0,8kg đang đứng yên. Bỏ qua ma sát và lực cản. Gia tốc của vật bằng
A. 32 m/s^2.
B. 0,005 m/s^2.
C. 3,2m/s^2.
D. 5 m/s^2.
Đáp án: Chọn D.
Giải : Gia tốc của vật bằng a = F/m = 4/0,8 = 5 (m/s^2)
Câu 4: Một quả bóng khối lượng 500 g đang nằm yên trên mặt đất thì một người chơi tác dụng vào quả bóng một lực 250 N. Bỏ qua mọi ma sát. Gia tốc mà quả cầu thu được là
A. 2m/s^2.
B. 0,002m/s^2.
C. 0,5m/s^2.
D. 500m/s^2.
Đáp án: Chọn D.
Giải thích: Gia tốc mà quả bóng thu được là a = F/m = 4/0,8 = 5 (m/s^2)
Câu 5: Tác dụng các độ lớn F1 và F2 lần lượt vào một vật có khối lượng m thì vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là a1 và a2. Biết 3F1 = 2F2. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số a2/a1 là
A. 3/2.
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
Vậy: F2/F1= a2/a1 = 3/2
Câu 6: Một ô tô khối lượng 1 tấn đang chuyển động với v = 54km/h thì tắt máy, hãm phanh và chuyển động chậm dần đều. Biết độ lớn của lực hãm 3000N. Xác định quãng đường ô tô đi được cho đến khi dừng hẳn.
A. 18,75m.
B. 486 m.
C. 0,486m.
D. 37,5m.
Trả lời: Chọn DỄ
Giải thích:
Chọn chiều (+) là chiều chuyển động, gốc thời gian lúc bắt đầu hãm phanh.
Câu 7: Một lực có độ lớn 2N tác dụng vào một vật có khối lượng 1kg lúc đầu đang đứng yên. Quãng đường vật đi được trong 2s là
A. 2m.
B. 0,5m.
C.4m.
D. 1m.
Trả lời: Chọn XỈU
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 khối lượng 200g bay với vận tốc 90km/h, đập vuông góc vào tường rồi bật trở lại cùng phương với vận tốc 54km/h. Thời gian va chạm giữa quả cầu và tường là 0,05s. Lực do bức tường tác dụng lên quả bóng có độ lớn là
A. 120N.
B. 210N.
C.200N.
D. 160N.
Đáp án: Chọn D.
Giải thích:
Ban đầu quả cầu có vận tốc: v(o) = 90 km/h = 25m/s.
Sau va chạm, quả cầu có vận tốc: v = 54 km/h = 15 m/s.
Chọn chiều (+) cùng chiều với hướng nảy của bóng.
Áp dụng định luật III Newton:
Câu 9: Lực F truyền cho vật khối lượng m1 gia tốc a1 = 2m/s^2, truyền cho vật khối lượng m2 gia tốc a2 = 3m/s^2. Gia tốc F truyền cho 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.
Đáp án: 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 5 kg được ném thẳng đứng xuống dưới với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao 30 m. Vật này rơi xuống đất sau 3s kể từ khi ném. Chứng tỏ lực cản của 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 vật bằng:
A. 23,35N.
B. 20N.
C. 73,34N.
D. 62,5N.
Trả lời: Chọn A.
Giải thích:
Vật chuyển động thẳng nhanh dần đều nên quãng đường vật đi được sau 3 s kể từ khi ném là:
Phần kết:
Các kiến thức về 3 định luật Newton đã được Manta.edu.vn tổng hợp đầy đủ trong bài viết. Định luật Newton không chỉ được ứng dụng trong Vật lý mà còn giúp ích cho trẻ rất nhiều trong việc giải thích các hiện tượng xung quanh. Hi vọng các bạn có thể cải thiện khả năng tư duy và kết quả học tập của mình qua bài viết trên.
