Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 17: Trọng lực và lực căng sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 17 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 17: Trọng lực và lực căng

Khởi động trang 69 Vật lí 10: Các tình huống ở hình dưới đây liên quan đến những loại lực nào?

Lời giải:

- Hình a: người đang kéo và giữ cho diều bay

+ Lực căng của dây.

+ Lực kéo của tay người.

- Hình b: người kéo thùng đồ chơi

+ Trọng lượng của thùng đồ chơi tác dụng lực ép lên mặt sàn.

+ Lực căng của dây.

+ Lực ma sát giữa thùng đồ chơi và mặt sàn

- Hình c: người đang chèo thuyền

+ Trọng lượng của hệ người và thuyền tác dụng lực ép lên nước.

+ Lực cản của nước.

+ Lực nâng của nước lên thuyền.

- Hình d: người đánh cầu lông bay được do lực căng của dây vợt tác dụng vào quả cầu.

I. Trọng lực

Hoạt động trang 69 Vật lí 10: Thảo luận tình huống đề cập trong hình 17.1: Tại sao khi được buông ra, các vật quanh ta đều rơi xuống đất?

 Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ.

Lời giải:

Khi được buông ra, các vật quanh ta đều rơi xuống đất vì chúng chịu tác dụng của lực hút Trái Đất.

Câu hỏi trang 69 Vật lí 10: Lực kế trong Hình 17.2 đang chỉ ở vạch 1 N.

a) Tính trọng lượng và khối lượng của vật treo vào lực kế. Lấy $g=9,8 m/s^2$.

b) Biểu diễn các lực tác dụng lên vật (xem vật là chất điểm).

 Phương pháp giải:

- Sử dụng công thức: P=m.g 

- Phân tích và biểu diễn các lực tác dụng lên vật.

Lời giải:

a)

- Lực kế đang chỉ 10 N => trọng lượng của vật treo vào lực kế là 10 N.

- Khối lượng của vật treo là:

$P=m.g\Rightarrow m=\frac{P}{g}=\frac{10}{9,8}=1,02 kg$

b)

Các lực tác dụng lên vật gồm: trọng lực $\overrightarrow{P}$ và lực đàn hồi của lực kế $\overrightarrow{F_{dh}}$. Hai lực này cân bằng nhau.

Hoạt động trang 70 Vật lí 10

Hoạt động trang 70 Vật lí 10: Xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng

- Chuẩn bị: một số tấm bìa các-tông phẳng, mỏng; dây treo; thước thẳng; bút chì; kéo.

- Tiến hành:

Thí nghiệm 1: Hãy xác định trọng tâm của tấm bìa các-tông vật ở Hình 17.3 và giải thích rõ cách làm của em.

Thí nghiệm 2: Cắt một số tấm bìa các-tông thành hình tròn, hình vuông, hình tam giác đều. Hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng kết luận sau:

“Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật”.

 Lời giải:

- Thí nghiệm 1:

Để xác định được trọng tâm của tấm bìa Hình 17.3 ta có thể làm như sau:

+ Đục 1 lỗ nhỏ ở 1 cạnh của tấm bìa, sau đó dùng dây treo buộc vào lỗ và treo thẳng đứng tấm bìa lên. Đến khi tấm bài ở trạng thái cân bằng, dùng thước thẳng và bút chì kẻ 1 đường thẳng dọc theo phương của dây treo.

+ Làm tương tự như vậy với một điểm treo khác trên tấm bìa.

+ Xác định giao điểm của 2 đường thẳng. Đó chính là trọng tâm của tấm bìa.

- Thí nghiệm 2: Học sinh tự tiến hành thí nghiệm.

Hoạt động trang 70 Vật lí 10

Hoạt động 1 trang 70 Vật lí 10: Dựa vào Hình 17.4, hãy thảo luận và phân tích để làm sáng tỏ các ý sau đây:

- Những vật nào chịu lực căng của dây?

- Lực căng có phương, chiều thế nào?

Từ đó, nêu những đặc điểm (về phương, chiều, điểm đặt) của lực căng.

Phương pháp giải:

Quan sát hình 17.4 để trả lời.

Lời giải:

- Các vật trong hình 17.4 đều chịu tác dụng của lực căng của dây.

- Lực căng có cùng phương, ngược chiều với lực kéo.

Đặc điểm của lực căng:

+ Điểm đặt: Tại vật

+ Phương: Trùng với phương của sợi dây

+ Chiều: Ngược với chiều của lực do vật kéo dãn dây

Hoạt động 2 trang 70 Vật lí 10: Hãy chỉ ra điểm đặt, phương, chiều của lực căng trong Hình 17.5a và 17.5b.

 Phương pháp giải:

Quan sát hình 17.5 để trả lời.

Lời giải:

Xác định điểm đặt, phương, chiều của lực căng trong:

- Hình a:

+ Điểm đặt: tại 2 đầu sợi dây

+ Phương: trùng với phương của sợi dây

+ Chiều: ngược với chiều của lực do người kéo dãn dây

- Hình b:

+ Điểm đặt: tại vật

+ Phương: trùng với phương của sợi dây

+ Chiều: ngược với chiều của lực do người kéo dãn dây

II. Lực căng

Câu hỏi trang 70 Vật lí 10: Đo trọng lượng của một vật ở một địa điểm trên Trái Đất có gia tốc rơi tự do là , ta được P = 9,80 N. Nếu đem vật này tới một địa điểm khác có gia tốc rơi tự do thì khối lượng và trọng lượng của nó đo được là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: P = m.g

Lời giải:

Khối lượng của vật là:

$m=\frac{P}{g}=\frac{9,80}{9,80}=1\left(kg\right)$

Trọng lượng của vật khi ở nơi có gia tốc $9,78m/s^2$ là:

$P=mg=1.9,78=9,78N$.

Câu hỏi trang 71 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 71 Vật lí 10: Một bóng đèn có khối lượng 500 g được treo thẳng đứng vào trần nhà bằng một sợi dây và đang ở trạng thái cân bằng.

a) Biểu diễn các lực tác dụng lên bóng đèn.

b) Tính độ lớn của lực căng.

c) Nếu dây treo chỉ chịu được một lực căng giới hạn 5,5 N thì nó có bị đứt không?

 Phương pháp giải:

- Phân tích lực

- Sử dụng công thức: P = m.g

Lời giải:

a) Biểu diễn các lực tác dụng lên bóng đèn gồm: trọng lực $\overrightarrow{P}$ và lực căng $\overrightarrow{T}$ của sợi dây.

b) Do trọng lực $\overrightarrow{P}$ và lực căng $\overrightarrow{T}$ của sợi dây là hai lực cân bằng nên chúng có độ lớn bằng nhau.

Độ lớn của lực căng là:

T = P = mg = 0,5.10 = 5 (N)

c) Ta có: T=5N < 5,5N nên nếu dây treo chỉ chịu được một lực căng giới hạn 5,5 N thì nó không bị đứt.

Câu hỏi 2 trang 71 Vật lí 10: Một con khỉ biểu diễn xiếc treo mình cân bằng trên một sợi dây bằng một tay như hình 17.7. Hãy cho biết trong hai lực căng xuất hiện trên dây ( và ), lực nào có cường độ lớn hơn? Tại sao?

Phương pháp giải:

- Phân tích lực

- Sử dụng công thức: P = m.g

Lời giải:

Ta có:

 $$\begin{gathered} T_1=\frac{a}{\sin {14}^o} và T_2=\frac{a}{\sin {20}^o} \\ \Rightarrow T_1>T_2 \end{gathered}$$

Em có thể trang 71 Vật lí 10

Em có thể 1 trang 71 Vật lí 10: Giải thích được trọng tâm của các vật phẳng, đồng chất, có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật.

Lời giải:

Học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo cách làm ở phần trên để kiểm chứng kết luận: “Trọng tâm của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật”.

Em có thể 2 trang 71 Vật lí 10: Giải thích được tại sao các vệ tinh nhân tạo của Trái Đất cuối cùng đều rơi xuống Trái Đất.

Lời giải:

Các vệ tinh nhân tạo của Trái Đất bay xung quanh Trái Đất để làm các nhiệm vụ khác nhau, khi chúng hết nhiên liệu không thể bay được nữa, dưới tác dụng của lực cản của không khí trong khí quyển sẽ làm cho chúng chuyển động chậm dần rồi dừng lại, dưới tác dụng của trọng lực của Trái Đất sẽ hút chúng về phía Trái Đất.

Các vệ tinh sẽ rơi xuống Trái Đất.

Lý thuyết Bài 17: Trọng lực và lực căng

I. Trọng lực

1. Trọng lực

- Trọng lực là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật gây ra cho vạt gia tốc rơi tự do

- Kí hiệu: $\overrightarrow{P}$

- Ở gần Trái Đất trọng lực có:

+ Phương thẳng đứng

+ Chiều từ trên xuống

+ Điểm đặt: trọng tâm của vật

+ Công thức: $\overrightarrow{P}=m.\overrightarrow{g}$

2. Trọng lượng

- Trọng lượng là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật

- Công thức tính: P = m.g

- Cách đo: lực kế hoặc cân lò xo

3. Phân biệt trọng lượng và khối lượng

- Trọng lượng của một vật thay đổi khi đem vật đến một nơi khác có gia tốc rơi tự do thay đổi

- Khối lượng là số đo lượng chất của vật. Vì vậy, khối lượng của một vật không thay đổi khi ta chuyển nó từ nơi này đến nơi khác.

II. Lực căng

- Lực căng xuất hiện trên sợi dây có sự co dãn

- Kí hiệu: $\overrightarrow{T}$

- Đặc điểm của lực căng:

 + Phương trùng với phương của sợi dây

+ Ngược chiều với chiều của lực do vật kéo dãn dây.

Sơ đồ tư duy về “Trọng lực và lực căng”