›
›
›

Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 8 - Phần I: Cơ học

doc 37 trang thaodu 88228
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 8 - Phần I: Cơ học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docchuyen_de_boi_duong_hoc_sinh_gioi_mon_vat_ly_lop_8_phan_i_co.doc

Nội dung text: Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 8 - Phần I: Cơ học

  1. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN I : CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 1 CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU-VẬN TỐC I/- Lý thuyết : 1/- Chuyển động đều và đứng yên : - Chuyển động cơ học là sự thay đổi vị trí của một vật so với vật khác được chọn làm mốc. - Nếu một vật không thay đổi vị trí của nó so với vật khác thì gọi là đứng yên so với vật ấy. - Chuyển động và đứng yên có tính tương đối. (Tuỳ thuộc vào vật chọn làm mốc) 2/- Chuyển động thẳng đều : - Chuyển động thẳng đều là chuyển động của một vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kỳ. - Vật chuyển động đều trên đường thẳng gọi là chuyển động thẳng đều. 3/- Vận tốc của chuyển động : - Là đại lượng cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động đó - Trong chuyển động thẳng đều vận tốc luôn có giá trị không đổi(V =conts) - Vận tốc cũng có tính tương đối. Bởi vì : Cùng một vật có thể chuyển động nhanh đối với vật này nhưng có thể chuyển động chậm đối với vật khác ( cần nói rõ vật làm mốc ) V = S Trong đó : V là vận tốc. Đơn vị : m/s hoặc km/h t S là quãng đường. Đơn vị : m hoặc km t là thời gian. Đơn vị : s ( giây ), h ( giờ ) II/- Phương pháp giải : 1/- Bài toán so sánh chuyển động nhanh hay chậm: a/- Vật A chuyển động, vật B cũng chuyển động, vật C làm mốc ( thường là mặt đường ) - Căn cứ vào vận tốc : Nếu vật nào có vận tốc lớn hơn thì chuyển động nhanh hơn. Vật nào có vận tốc nhỏ hơn thì chuyển động chậm hơn. Ví dụ : V1 = 3km/h và V2 = 5km/h thì V1 Vb ) - Vật A lại gần vật B V = Vb - Va (Va < Vb ) - Vật B đi xa hơn vật A 1
  2. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 + Khi hai vật ngược chiều : Nếu 2 vật đi ngược chiều thì ta cộng vận tốc của chúng lại với nhau ( V = Va + Vb ) 2/- Tính vận tốc, thời gian, quãng đường : V = S ; t = S ; S = V. t t V Nếu có 2 vật chuyển động thì : V1 = S1 / t1 t1 = S1 / V1 ; S1 = V1. t1 V2 = S2 / t2 t2 = S2 / V2 ; S2 = V2. t2 3/- Bài toán hai vật chuyển động gặp nhau : a/- Nếu 2 vật chuyển động ngược chiều : Khi gặp nhau, tổng quãng đường các vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu của 2 vật . Ta có : S1 là quãng đường vật A đã tới G S2 là quãng đường vật A đã tới G AB là tổng quãng đường 2 vật đã đi. Gọi chung là S = S1 + S2 Chú ý : Nếu 2 vật xuất phát cùng lúc thì thời gian chuyển động của 2 vật cho đến khi gặp nhau thì bằng nhau : t = t1 = t2  Tổng quát lại ta có : V1 = S1 / t1 S1 = V1. t1 ; t1 = S1 / V1 V2 = S2 / t2 S2 = V2. t2 ; t2 = S2 / V2 S = S1 + S2 (Ở đây S là tổng quãng đường các vật đã đi cũng là khoảng cách ban đầu của 2 vật) b/- Nếu 2 vật chuyển động cùng chiều : Khi gặp nhau , hiệu quãng đường các vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa 2 vật : Ta có : S1 là quãng đường vật A đi tới chỗ gặp G S2 là quãng đường vật B đi tới chỗ gặp G S là hiệu quãng đường của các vật đã đi và cũng là khoảng cách ban đầu của 2 vật. Tổng quát ta được : V1 = S1 / t1 S1 = V1. t1 ; t1 = S1 / V1 V2 = S2 / t2 S2 = V2. t2 ; t2 = S2 / V2 S = S1 - S2 Nếu ( v1 > v2 ) S = S2 - S1 Nếu ( v2 > v1 ) Chú ý : Nếu 2 vật xuất phát cùng lúc thì thời gian chuyển động của 2 vật cho đến khi gặp nhau thì bằng nhau : t = t1 = t2 Nếu không chuyển động cùng lúc thì ta tìm t1, t2 dựa vào thời điểm xuất phát và lúc gặp nhau. BÀI TẬP ÁP DỤNG 2
  3. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Bài 1 : Một vật chuyển động trên đoạn đường dài 3m, trong giây đầu tiên nó đi được 1m, trong giây thứ 2 nó đi được 1m, trong giây thứ 3 nó cũng đi được 1m. Có thể kết luận vật chuyển động thẳng đều không ? Giải: Không thể kết luận là vật chuyển động thẳng đều được. Vì 2 lí do : + Một là chưa biết đoạn đường đó có thẳng hay không. + Hai là trong mỗi mét vật chuyển động có đều hay không. Bài 2 : Một ôtô đi 5 phút trên con đường bằng phẳng với vận tốc 60km/h, sau đó lên dốc 3 phút với vận tốc 40km/h. Coi ôtô chuyển động đều. Tính quãng đường ôtô đã đi trong 2 giai đoạn. Giải: Gọi S1, v1, t1 là quãng đường, vận tốc , thời gian mà ôtô đi trên đường bằng phẳng. Gọi S2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc , thời gian mà ôtô đi trên đường dốc. Gọi S là quãng đường ôtô đi trong 2 giai đoạn. Tóm tắt : t = 5phút = 5/60h Bài làm: 1 Quãng đường bằng mà ôtô đã đi : v = 60km/h 1 S = V . t t = 3 phút = 3/60h 1 1 1 2 = 60 x 5/60 = 5km v = 40km/h 2 Quãng đường dốc mà ôtô đã đi : Tính : S1, S2, S = ? km S2 = V2. t2 = 40 x 3/60 = 2km Quãng đường ôtô đi trong 2 giai đoạn S = S1 + S2 = 5 + 2 = 7 km Bài 3 : Để đo khoảng cách từ trái đất đến Mặt Trăng, người ta phóng lên Mặt Trăng một tia lade. Sau 2,66 giây máy thu nhận được tia lade phản hồi về mặt đất. ( Tia la de bật trở lại sau khi đập vào Mặt Trăng ). Biết rằng vận tốc tia lade là 300.000km/s. Tính khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Giải: Gọi S/ là quãng đường tia lade đi và về. Gọi S là khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng, nên S = S//2 Tóm tắt : v = 300.000km/s t = 2,66s Bài làm: Tính S = ? km Quãng đường tia lade đi và về S/ = v. t = 300.000 x 2,66 = 798.000km Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng S = S//2 = 798.000 / 2 = 399.000 km 3
  4. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Bài 4 : Hai người xuất phát cùng một lúc từ 2 điểm A và B cách nhau 60km. Người thứ nhất đi xe máy từ A đến B với vận tốc V 1 = 30km/h. Người thứ hai đi xe đạp từ B ngược về A với vận tốc V2 = 10km/h. Hỏi sau bao lâu hai người gặp nhau ? Xác định chỗ gặp đó ? ( Coi chuyển động của hai xe là đều ). Giải Gọi S1, v1, t1 là quãng đường, vận tốc , thời gian xe máy đi từ A đến B . Gọi S2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc , thời gian xe đạp đi từ B về A Gọi G là điểm gặp nhau. Gọi S là khoảng cách ban đầu của 2 xe. Do xuất phát cùng lúc nên khi gặp nhau thì thời gian chuyển động t1 = t2 = t S = 60km Bài làm: t = t 1 2 Ta có : v1 = 30km/h S1 = V1. t1 S1 = 30t v2 = 10km/h S2 = V2. t2 Hay S2 = 10t a/- t = ? Do hai xe chuyển động ngược chiều nên khi gặp nhau thì: b/- S hoặc S 1 2 S = S1 + S2 = ? S = 30t + 10t 60 = 30t + 10t suy ra t = 1,5h Vậy sau 1,5 h hai xe gặp nhau. Lúc đó : Quãng đường chỗ gặp nhau cách A là : S1 = 30t = 30.1,5 = 45km Quãng đường chỗ gặp nhau cách B là : S2 = 10t = 10.1,5 = 15km Vậy vị trí gặp nhau tại G cách A : 45km hoặc cách B : 15km. Bài 5 : Hai ôtô khởi hành cùng một lúc từ hai địa điểm A và B, cùng chuyển động về địa điểm G. Biết AG = 120km, BG = 96km. Xe khởi hành từ A có vận tốc 50km/h. Muốn hai xe đến G cùng một lúc thì xe khởi hành từ B phải chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu ? Giải Gọi S1, v1, t1 là quãng đường, vận tốc , thời gian xe máy đi từ A đến G . Gọi S2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc , thời gian xe đạp đi từ B về G Gọi G là điểm gặp nhau. Khi 2 xe khởi hành cùng lúc, chuyển động không nghỉ, muốn về đến G cùng lúc thì t 1 = t2 = t S1 = 120km G,S2 = 96km v1 = 50km/h A B 4
  5. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Bài làm : S1 = 120km Thời gian xe đi từ A đến G t = S / V S2 = 96km 1 1 1 = 120 / 50 = 2,4h t1 = t2 Thời gian xe đi từ B đến G v1 = 50km/h t1 = t2 = 2,4h Vận tốc của xe đi từ B V = ? 2 V = S / t v = ? 2 2 2 2 = 96 / 2,4 = 40km/h Bài 6 : Một chiếc xuồng máy chạy từ bến sông A đến bến sông B cách A 120km. Vận tốc của xuồng khi nước yên lặng là 30km/h. Sau bao lâu xuồng đến B. Nếu : a/-Nước sông không chảy. b/- Nước sông chảy từ A đến B với vận tốc 5km/h Kiến thức cần nắm Chú ý : Khi nước chảy vận tốc thực của xuồng, canô, thuyền lúc xuôi dòng là : v = vxuồng + vnước Khi nước chảy vận tốc thực của xuồng, canô, thuyền lúc ngược dòng là v = vxuồng - vnước Khi nước yên lặng thì vnước = 0 Giải Gọi S là quãng đường xuồng đi từ A đến B Gọi Vx là vận tốc của xuồng máy khi nước yên lặng Gọi Vn là vận tốc nước chảy Gọi V là vận tốc thực của xuồng máy khi nước chảy Bài làm S1 = 120km Vận tốc thực của xuồng máy khi nước yên lặng là Vn = 5km/h v = vxuồng + vnước Vx = 30km/h = 30 + 0 = 30km/h Thời gian xuồng đi từ A khi nước không chảy : a/- t1 = ? khi Vn = 0 t1 = S / V b/- t2 = ? khi Vn = 5km/h = 120 / 30 = 4h Vận tốc thực của xuồng máy khi nước chảy từ A đến B v = vxuồng + vnước = 30 + 5 = 35km/h Thời gian xuồng đi từ A khi nước chảy từ A đến B t1 = S / V = 120 / 35 = 3,42h 5
  6. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Bài 7: Để đo độ sâu của vùng biển Thái Bình Dương, người ta phóng một luồng siêu âm ( một loại âm đặc biệt ) hướng thẳng đứng xuống đáy biển. Sau thời gian 46 giây máy thu nhận được siêu âm trở lại. Tính độ sâu của vùng biển đó. Biết rằn vận tốc của siêu âm trong nước là 300m/s. Giải như bài 3 Bài 8 : một vật xuất phát từ A chuyển động đều về B cách A 240m với vận tốc 10m/s. cùng lúc đó, một vật khác chuyển động đều từ B về A. Sau 15s hai vật gặp nhau. Tính vận tốc của vật thức hai và vị trí của hai vật gặp nhau. Giải Gọi S1, v1, t1 là quãng đường, vận tốc , thời gian vật đi từ A đến B . Gọi S2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc , thời gian vật đi từ B về A Gọi G là điểm gặp nhau. Gọi S là khoảng cách ban đầu của hai vật. Do xuất phát cùng lúc nên khi gặp nhau thời gian chuyển động là : t1 = t2 = 15s S = 240m S1 Vật A G Vật B ///////////////////////////////////////////////////////// S2 S = 240m Bài làm: a/- Ta có : S1 = V1. t (1 ) t1 = t2 = t = 15s S2 = V2. t ( 2 ) v1 = 10m/s Do chuyển động ngược chiều, khi gặp nhau thì : S = S + S = 240 (3 ) a/- v = ?m/s 1 2 2 Thay (1), (2) vào (3) ta được : b/- S1 hoặc S2 = V1t + V2t = 240 ? 10.15 + v2.15 = 240 thì V2 = 6m/s b/- Quãng đường vật từ A đi được là : S1 = V1.t = 10.15 = 150m Quãng đường vật từ B đi được là : S2 = V2.t = 6.15 = 90m Vậy vị trí gặp nhau tại G cách A : 150m hoặc cách B : 90m Bài 9 : Hai vật xuất phát từ A và B cách nhau 400m chuyển động cùng chiều theo hướng từ A đến B. Vật thứ nhất chuyển động đều từ A với vận tốc 36km/h. Vật thứ hai chuyển động đều từ B với vận tốc 18km/h. Sau bao lâu hai vật gặp nhau ? Gặp nhau chỗ nào ? Giải 6
  7. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Gọi S1, v1, t1 là quãng đường, vận tốc , thời gian vật đi từ A . Gọi S2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc , thời gian vật đi từ B Gọi G là điểm gặp nhau. Gọi S là khoảng cách ban đầu của hai vật. Do xuất phát cùng lúc nên khi gặp nhau thời gian chuyển động là : t1 = t2 = t Bài làm S = 400m t1 = t2 = t a/-Ta có : S1 = V1. t S1 = 10.t (1 ) v1 = 36km/h = S2 = V2. t  S2 = 5.t ( 2 ) 10m/s Do chuyển động cùng chiều nên khi gặp nhau : v2 = 18km/h = 5m/s S = S1 – S2 = 400 (3) Thay (1), (2) vào (3) ta được : t = 80s a/- t = ?s Vậy sau 80s hai vật gặp nhau. b/- b/- S Quãng1 hoặc Sđường2 = ? vật từ A đi được là : S1 = v1.t = 10.80 = 800m Quãng đường vật từ B đi được là : S2 = v2.t = 5.80 = 400m Vậy vị trí gặp nhau tại G cách A : 800m hoặc cách B : 400m Bài 10 : Hai xe cùng khởi hành lúc 8h từ hai địa điểm A và B cách nhau 100km. Xe thứ nhất đi từ A về phía B với vận tốc 60km/h. Xe thứ hai đi từ B với vận tốc 40km/h theo hướng ngược với xe thứ nhất. Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau ? Giải Gọi S1, v1, t1 là quãng đường, vận tốc , thời gian xe đi từ A . Gọi S2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc , thời gian xe đi từ B Gọi G là điểm gặp nhau. Gọi S là khoảng cách ban đầu của hai xe. Do xuất phát cùng lúc nên khi gặp nhau thời gian chuyển động là : t1 = t2 = t Bài làm S = 100km t1 = t2 = t a/-Ta có : S1 = V1. t S1 = 60.t (1 ) v1 = 60km/h S2 = V2. t S2 = 40.t ( 2 ) v2 = 40km/h Do chuyển động ngược chiều khi gặp nhau thì : S = S1 + S2 = 100 (3 ) a/- t = ?h Thay (1), (2) vào (3) ta được : Thời gian chuyển động là : t = 1h b/- S1 hoặc S2 = ? Vì lúc khởi hành là 8h và chuyển động 1h nên khi gặp nhau lúc 8h + 1h = 9h b/- Quãng đường vật từ A đi được là : S1 = v1.t = 60.1 = 60km Quãng đường vật từ B đi được là : S2 = v2.t = 40.1 = 40km Vậy vị trí gặp nhau tại G cách A : 60m hoặc cách B : 40m Bài 11: Một người đi xe máy chuyển động theo ba giai đoạn : GĐ1: Chuyển động thẳng đều với vận tốc v1 = 15 km/h trong 3 km đầu tin . 7
  8. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 GĐ2: Chuyển động biến đổi trong 45 pht với vận tốc trung bình v2 = 25 km/h . GĐ3: Chuyển động đều trên đoạn đường 5 km trong thời gian 10 pht . a) Tính độ di cả qung đường ? b) Tính vận tốc trung bình trn cả qung đường . Tĩm tắt GIẢI : v1 = 15 km/h S1 = 3 km a)Độ di qung đường đi được trong giai đoạn 2 l : v = 25 km/h 3 2 S2 = v2 . t2 = 25 . = 25 . 0,75 = 18,75 (km) / 3 4 t2 = 45 = h 0,75h 4 Độ di cả qung đường l : S3 = 5 km S = S1 + S2 + S3 = 3 + 18,75 + 5 = 26,75 (km) / 1 t3 = 10 = h 0,17h S1 3 b) Thời gian đi hết qung đường giai đoạn 1 : t1= = 0,2 (h) 6 15 t1 Vận tốc trung bình trn cả qung đường l : S= ?; Vtb = ? s1 s2 s3 3 18,75 5 26,75 Vtb = 23,88 km / h 0,2 0,75 0,17 1,12 t1 t 2 t3 BÀI 12: Một ôtô có công suất của động cơ là 30000w chuyển động với vận tốc 48km/h. một ôtô khác có công suất của động cơ là 20000w cùng trọng tải như ôtô trước chuyển động với vận tốc 36km/h. hỏi nếu nối hai ôtô này bằng một dây cáp thì chúng sẽ chuyển động với vận tốc bao nhiêu? Giải: P1 Lực kéo của động cơ thứ nhất gây ra là: f1 = v1 P2 Lực kéo của động cơ thứ hai gây ra là: f2 = v2 Khi nối hai ôtô với nhau thì công suất chung là: p = p1 + p2 (1) P1 P2 Mặt khác p = f.v= (f1 + f2)v = ( + ) v (2) v1 v2 P1 P2 Từ (1) và (2) ta có p1 + p2 = ( + ) v v1 v2 (P P )v v > v = 1 2 1 2 42,4 km/h P1v2 +P2v1 Bài 13: Một người đưa thư phải đưa một công văn từ bưu điện huyện đến xã A. Bác ấy đi từ bưu điện lúc 7h 30 ph , vì lúc đi đoạn đường phải lên nhiều dốc cao nên vận tốc trung bình chỉ đạt được là 12km/h. Đến nơi, đưa xong thư bác ta quay về luôn. Vận tốc trên đường về là 8
  9. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 6m/s, bác đưa thư về đến nơi lúc 8 giờ 54 phút. Tính độ dài quãng đường từ bưu điện đến xã A. Giải: Gọi vận tốc lúc đi là v1= 12km/h Vận tốc lúc về là v2= 6m/s = 21,6km/h Tổng thời gian cả đi và về là t = 8 giờ 54 phút – 7 giờ 30 phút = 1 giờ 24 phút = 1,4 giờ. Gọi thời gian đi là t1, thời gian về là t2, ta có : v1t1 = v2t2  12t1 = 21,6t2 (1) Mặt khác ta lại có: t1 + t2 = 1,4 => t1 = 1,4 – t2; Thay vào (1), ta có: 12( 1,4 – t2) = 21,6t2 =>t2 = 0,5 giờ; t1 = 0,9 giờ => quãng đường từ bưu điện đến xã A là: S = v1t1 = 10,8km Bài 14: Mọi ngày Hoa đi học lúc 6 giờ 45 phút, nếu Hoa cứ đi với vận tốc trung bình là 12km/h thì 7 giờ 15 phút Hoa sẽ đến nơi. Hôm nay do xe bị thủng săm, phải vá nên Hoa xuất phát chậm hơn mọi ngày 10 phút. Vì sợ muộn nên Hoa phải tăng tốc độ, cuối cùng Hoa vẫn đến trường đúng giờ như mọi ngày, tính vận tốc trung bình mà Hoa đã đạt được. Giải: Độ dài quãng đường từ nhà đến trường là: S = 12km/h. 0,5 giờ = 6km Do hỏng xe (vá xe hết 10 phút ) nên thời gian Hoa đi từ nhà đến trường là 20 phút = 1/3 giờ. Vậy vận tốc trung bình mà Hoa đạt được khi tăng tốc là: v= s/t = 6km / 1/3h = 18km/h. CHỦ ĐỀ 2 : CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ĐỀU VẬN TỐC TRUNG BÌNH I/- Lý thuyết : 1/- Chuyển động không đều là chuyển động mà độ lớn của vận tốc thay đổi theo thời gian. 2/- Vận tốc trung bình của một chuyển động không đều trên một quãng đường nhất định được tính bằng độ dài quãng đường đó chia cho thời gian đi hết quãng đường. 3/- Công thức: S Vtb = t II/- Phương pháp giải : - Khi nói đến vận tốc trung bình cần nói rõ vận tốc trung bình tính trên quãng đường nào. Vì trên các quãng đường khác nhau vận tốc trung bình có thể khác nhau. 9
  10. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 - Vận tốc trung bình khác với trung bình cộng các vận tốc, nên tuyệt đối không dùng công thức tính trung bình cộng để tính vận tốc trung bình. - Ví dụ : S S1 A C B S2 S1 Ta có : S1 = V1. t1 V1 = t1  S 2 S2 = V2. t2 V2 = t2 Hãy tính vận tốc trung bình của chuyển động trên đoạn đường S = AC S S1 S 2 Vtb = = (công thức đúng) t t1 t2 V1 V2 Không được tính : Vtb = ( công thức sai ) 2 III/- BÀI TẬP : 1/- Một học sinh đi xe đạp từ nhà đến trường mất 10 phút. Đoạn đường từ nhà đến trường dài 1,5km. a/- Có thể nói học sinh đó chuyển động đều được không ? b/- Tính vận tốc chuyển động. Vận tốc này gọi là vận tốc gì ? Giải : a/- Không thể xem là chuyển động đều. Vì chưa biết trong thời gian chuyển động vận tốc có thay đổi hay không. b/- Vận tốc là : S 1500 Vtb = = 2,5m/s t 600 Vận tốc này gọi là vận tốc trung bình 2/- Từ điểm A đến điểm B một ôtô chuyển động đều với vận tốc V 1 = 30km/h. Đến B ôtô quay về A , ôtô cũng chuyển động đều nhưng với vận tốc V 2 = 40km/h. Xác định vận tốc trung bình của chuyển động cả đi lẫn về. Chú ý : ôtô chuyển động đều từ A đến B hoặc từ B về A còn chuyển động không đều trên đoạn đường cả đi lẫn về. Giải : Vì đi từ A đến B = S1 = S2 = đi từ B về A 10
  11. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 S1 S1 Ta có : Thời gian đi từ A đến B là : t1 = = (1 ) V1 30 S 2 S 2 Thời gian đi từ A đến B là : t2 = = (2 ) V2 40 Thời gian cả đi lẫn về là : t = t1 + t2 (3) Gọi S là quãng đường ôtô chuyển động cả đi lẫn về là : S = S1 + S2 = 2S1 = 2S2 (4) Vậy vận tốc trung bình của ôtô chuyển động cả đi lẫn về là: S S1 S 2 S1 S 2 2S1 Vtb = = = = t t t S S S S 1 2 1 2 1 1 V1 V2 V1 V2 2S 2S V V 2S V V 2S V V = 1 = 1 1 2 = 1 1 2 = 1 1 2 V2 S1 V1S 2 V2 S1 V1S 2 V2 S1 V1S1 S1 (V1 V2 ) V1V2 2V V 2.30.40 2400 = 1 2 = = = 34,3km/h (V1 V2 ) (30 40) 70 V1 V2 30 40 Nếu tính trung bình cộng thì không đúng vì : Vtb = = = 35km/h 2 2 3/- Một người đi xe đạp trên một đoạn đường thẳng AB. Trên 1/3 đoạn đường đầu đi với vận tốc 12km/h, 1/3 đoạn đường tiếp theo đi với vận tốc 8km/h và 1/3 đoạn đường cuối cùng đi với vận tốc 6km/h. Tính vận tốc trung bình của xe đạp trên cả đoạn đường AB. Giải : Ta có : S1 = S2 = S3 = S/3 S1 S Thời gian đi hết đoạn đường đầu : t1 = = (1) V1 3V1 S 2 S Thời gian đi hết đoạn đường tiếp theo : t2 = = (2) V2 3V2 S3 S Thời gian đi hết đoạn đường cuối cùng : t3 = = (3) V3 3V3 Thời gian đi hết quãng đường S là : S S S S 1 1 1 t = t1 + t2 + t3 = + + = ( ) (4) 3V1 3V2 3V3 3 V1 V2 V3 Vận tốc trung bình trên cả đoạn đường S là : S S 3V1V2V3 Vtb = = = t S 1 1 1 V V V V V V ( ) 1 2 2 3 3 1 3 V1 V2 V3 Thay số : ta được Vtb = 8km/h. 11
  12. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Câu 4: Một động tử xuất phát từ A chuyển động thẳng đều về B cách A 120m với vận tốc 8m/s. Cùng lúc đó một động tử khác chuyển động thẳng đều từ B về A. Sau 10s hai động tử gặp nhau. Tính vận tốc của động tử thứ hai và vị trí hai động tử gặp nhau Giải: Gọi S1, S2 là quãng đường đi được trong 10s v1 S v2 của các động tử (xem hình bên) v1 là vận tốc của động tử chuyển động từ A A B v2 là vận tốc của động tử chuyển động từ B S1 M S2 S1 = v1.t ; S2 = v2.t Khi hai động tử gặp nhau: S1 + S2 = S = AB = 120m S = S1 + S2 = ( v1 + v2 )t S S v1 + v2 = v2 = v t t 1 120 Thay số: v2 = 8 4 (m/s) 10 Vị trí gặp nhau cách A một đoạn: MA = S1 = v1t = 8.10 = 80m Câu 5: Hai đoàn tàu chuyển động đều trong sân ga trên hai đường sắt song song nhau. Đoàn tàu A dài 65m, đoàn tàu B dài 40m. Nếu hai tàu đi cùng chiều, tàu A vượt tàu B trong khoảng thời gian tính từ lúc đầu tàu A ngang đuôi tàu B đến lúc đuôi tàu A ngang đầu tàu B là 70s. Nếu hai tàu đi ngược chiều thì từ lúc đầu tàu A ngang đầu tàu B đến lúc đuôi tàu A ngang đuôi tàu B là 14s. Tính vận tốc của mỗi tàu. Giải: Khi hai tàu đi cùng chiều (hình bên) A lA A Quãng đường tàu A đi được SA = vA.t SA B Quãng đường tàu B đi được SB = vB.t B Nhận xét : SA – SB = (vA-vB)t = lA + lB Với t = 70s ; lA = 65m ; lB = 40m l A lB 65 40 vA – vB = 1,5(m / s) (1) t 70 12
  13. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Khi hai tàu đi ngược chiều (hình bên) A B A / Tương tự : SA = vA.t SB / SB = vB.t B l A + lB / Nhận xét : SA + SB = (vA+vB)t = lA + lB Với t/ = 14s l A lB 65 40 vA + vB = 7,5(m / s) (2) t / 14 Từ (1) và (2) suy ra vA = 4,5 (m/s) VB = 3 (m/s) Câu 6: Một động tử xuất phát từ A chuyển động trên đường thẳng hướng về điểm B với vận tốc ban đầu v1= 32m/s. Biết rằng cứ sau mỗi giây vận tốc của động tử lại giảm đi một nửa và trong mỗi giây đó động tử chuyển động đều. 1) Sau bao lâu động tử đến được điểm B, biết rằng khoảng cách AB = 60m 2) Ba giây sau kể từ lúc động tử xuất phát, một động tử khác cũng xuất phát từ A chuyển động về B với vận tốc không đổi v 2 = 31m/s. Hai động tử có gặp nhau không? Nếu có hãy xác định thời điểm gặp nhau đó. Giải: 1) Thời gian chuyển động, vận tốc và quãng đường đi được của động tử có thể biểu diễn bởi bảng sau : Giây thứ 1 2 3 4 5 6 Vận tốc (m/s) 32 16 8 4 2 1 Quãng đường (m) 32 48 56 60 62 63 Căn cứ vào bảng trên ta thấy : Sau 4s động tử đi được 60m và đến được điểm B 2) Cũng căn cứ vào bảng trên ta thấy hai động tử sẽ gặp nhau tại điểm cách A một khoảng là 62m. Để được quãng đường này động tử thứ hai đi trong 2s: s2 = v2t = 31.2 = 62(m) Trong 2s đó động tử thứ nhất đi được s1 = 4 + 2 = 6m (Quãng đường đi được trong giây thứ 4 và 5). Vậy để gặp nhau động tử thứ nhất đi trong 5 giây còn đông tử thứ hai đi trong 3s * Câu 7: Khi đi xuôi dòng sông, một chiếc ca nô đã vượt một chiếc bè tại điểm A. Sau thời gian t = 60phút, chiếc ca nô đi ngược lại và gặp chiếc bè tại một điểm cách A về phía hạ lưu một khoảng l = 6km. Xác định vận tốc chảy của dòng nước. Biết rằng động cơ của ca nô chạy với cùng một chế độ ở cả hai chiều chuyển động. Giải: Gọi v1 là vận tốc của dòng nước (chiếc bè) A C v1 D v v1 B v là vận tốc của ca nô khi nước đứng yên Khi đó vận tốc ca nô: l 13
  14. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 - Khi xuôi dòng : v + v1 - Khi ngược dòng: v – v1 Giả sử B là vị trí ca nô bắt đầu đi ngược, ta có: AB = (v + v1)t Khi ca nô ở B giả sử chiếc bè ở C thì: AC = v1t Ca nô gặp bè đi ngược lại ở D thì: l = AB – BD (Gọi t/ là thời gian ca nô ngược lên gặp bè) / l = (v + v1)t – (v – v1)t (1) Mặt khác : l = AC + CD / l = v1t + v1t (2) / / / / / Từ (1) và (2) ta có (v + v1)t – (v – v1)t = v1t + v1t vt + v1t –vt + v1t = v1t + v1t vt = –vt/ t = t/ (3) l 6 Thay (3) vào (2) ta có : l = v1t + v1t v1 = 3(km/h) 2t 2 Bài 8 Một động tử xuất phát từ A trên đường thẳng hướng về B với vận tốc ban đầu V0 = 1 m/s, biết rằng cứ sau 4 giây chuyển động, vận tốc lại tăng gấp 3 lần và cứ chuyển động được 4 giây thì động tử ngừng chuyển động trong 2 giây. trong khi chuyển động thì động tử chỉ chuyển động thẳng đều. Sau bao lâu động tử đến B biết AB dài 6km? Giải: Cứ 4 giây chuyển động ta gọi là một nhóm chuyển động Dễ thấy vận tốc của động tử trong các n nhóm chuyển động đầu tiên là: 30 m/s; 31 m/s; 32 m/s , 3n-1 m/s , , và quãng đường tương ứng mà động tử đi được trong các nhóm thời gian tương ứng là: 4.30 m; 4.31 m; 4.32 m; ; 4.3n-1 m; . Vậy quãng đường động tử chuyển động trong thời gian này là: 0 1 2 n-1 Sn = 4( 3 + 3 + 3 + .+ 3 ) 0 1 2 n – 1 n 1 2 n – 1 Đặt Kn = 3 + 3 + 3 + + 3 Kn + 3 = 1 + 3( 1 + 3 + 3 + + 3 ) n n 3 1 Kn + 3 = 1 + 3Kn K n 2 n Vậy: Sn = 2(3 – 1) Vậy ta có phương trình: 2(3n -1) = 6000 3n = 2999. Ta thấy rằng 37 = 2187; 38 = 6561, nên ta chọn n = 7. Quãng đường động tử đi được trong 7 nhóm thời gian đầu tiên là: 2.2186 = 4372 m Quãng đường còn lại là: 6000 – 4372 = 1628 m Trong quãng đường còn lại này động tử đi với vận tốc là ( với n = 8): 37 = 2187 m/s 1628 Thời gian đi hết quãng đường còn lại này là: 0,74(s) 2187 Vậy tổng thời gian chuyển động của động tử là: 7.4 + 0,74 = 28,74 (s) 14
  15. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Ngoài ra trong quá trình chuyển động. động tử có nghỉ 7 lần ( không chuyển động) mỗi lần nghỉ là 2 giây, nên thời gian cần để động tử chuyển động từ A tới B là: 28,74 + 2.7 = 42,74 giây. L(m) Bài 9: Trên đoạn đường thẳng dài, 400 các ô tô đều chuyển động với vận tốc không đổi v (m/s) trên cầu chúng phải 1 200 chạy với vận tốc không đổi v2 (m/s) Đồ thị bên biểu diễn sự phụ thuộc khoảng cách L giữa0 10hai ô30 tô chạy 60 kế tiếpT(s nhau trong thời gian t. Tìm các vận tốc V1; V2 và chiều dài của cầu. 80 ) Giải: Từ đồ thị ta thấy: trên đường, hai xe cách nhau 400m Trên cầu chúng cách nhau 200 m Thời gian xe thứ nhất chạy trên cầu là T1 = 50 (s) Bắt đầu từ giây thứ 10, xe thứ nhất lên cầu và đến giây thứ 30 thì xe thứ 2 lên cầu. Vậy hai xe xuất phát cách nhau 20 (s) Vậy: V1T2 = 400 V1 = 20 (m/s) V2T2 = 200 V2 = 10 (m/s) Chiều dài của cầu là l = V2T1 = 500 (m) CHỦ ĐỀ 2: CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ĐỀU- VẬN TỐC TRUNG BÌNH ( tt ) 15
  16. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 BÀI TẬP: 10) Một ôtô chuyển động từ địa điểm A đến địa điểm B cách nhau 180km. Trong nửa đoạn đừơng đầu xe đi với vận tốc v 1= 45km/h, nửa đoạn đường còn lại xe chuyển động với vận tốc v2= 30km/h. a) Sau bao lâu xe đến B? b) Tính vận tốc trung bình của xe trên cả đoạn đường AB? c) Ap dụng công thức v=v 1+v2 / 2 tìm kết quả và so sánh với kết quả ở câu b, từ đó rút ra nhận xét. Giải: AB 180 a)Thời gian xe đi nửa đoạn đường đầu: t1 2 giờ 2v1 2.45 AB 180 Thời gian xe đi nửa đoạn đường sau: t2 3 giờ 2v2 2.30 Thời gian xe đi cả đoạn đường: t = t1 + t2 = 2 + 3 = 5 giờ AB 180 b) Vận tốc trung bình của xe: v 36km / h t 5 v v 45 30 c) Ta cĩ: v 1 2 37,5km / h 2 2 * Nhận xt: Kết quả v 37,5km / h vận tốc trung bình ( 36km/h ). Vận tốc trung bình hồn tồn khc với trung bình cộng cc vận tốc. 11) Một vật chuyển động trên đoạn đường thẳng MN. Nửa đoạn đường đầu vật đi với vận tốc v1 = 30km/h. Nửa đoạn đường sau vật chuyển động theo hai giai đoạn: trong nửa thời gian đầu, vật đi với vận tốc v 2= 10km/h, nửa thời gian sau vật đi với vận tốc v 3= 10km/h. Tính vận tốc trung bình của vật trên đoạn đường MN. Giải: Gọi S l chiều di qung đường MN; t1 v t2 l thời gian đi nửa đầu đoạn đường v nửa S đoạn đường cịn lại. Ta cĩ : t1 2v1 t Thời gian người ấy đi với vận tốc v v v đều l 2 . Đoạn đường đi được tương 2 3 2 t t ứng với cc thời gian ny l: S v . 2 và S v . 2 2 2 2 3 3 2 S t t S Theo điều kiện bi tốn: S S v 2 v 2 2 3 2 2 2 3 2 2 S (v2 v3 ).t S t2 v2 v3 Thời gian đi hết qung đường: S S S S S t t1 t2 2v1 v2 v3 60 30 20 16
  17. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 S S Vận tốc trung bình trn cả đoạn đường MN: v 20km / h t S / 20 12) Một ôtô chuyển động trên đoạn đường AB = 120km với vận tốc trung bình v = 40km/h. Biết nửa thời gian đầu vận tốc của ôtô là v 1= 55km/h, tính vận tốc của ôtô trong nửa thời gian sau. Cho rằng trong các giai đoạn ôtô chuyển động đều. Giải: S 120 Thời gian chuyển động : t = 3 giờ v 40 Qung đường ô tô đi trong nửa thời gian đầu: 1 S v . 55.1,5 82,5km 1 1 2 Qung đường ô tô đi trong nửa thời gian sau: S2 AB S1 120 82,5 37,5km Vận tốc của ô tô đi trong nửa thời gian sau: S2 37,5 v2 25km / h t2 1,5 13) Một người đi xe máy chuyển động theo 3 giai đoạn : Giai đoạn 1: Chuyển động thẳng đều với vận tốc v 1 = 12km/h trong 2km đầu tiên. Giai đoạn 2: Chuyển động biến đổi với vận tốc trung bình v2 = 20km/h trong 30 phút . Giai đoạn 3: Chuyển động đều trên quãng đường 4km trong thời gian 10 phút. Tính vận tốc trung bình trên cả 3 giai đoạn. Giải: Thời gian chuyển động giai đoạn 1: S1 2 1 t1 giờ t1 12 6 Qung đường chuyển động trong giai đoạn 2: 1 S v t 20. 10km 2 2 2 2 Tổng qung đường của ba giai đoạn: 17
  18. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 S S1 S2 S3 2 10 4 16km Tổng thời gian của ba giai đoạn: 1 1 1 5 t t t t giờ 1 2 3 6 2 6 6 Vận tốc trung bình trn cả qung đường: S 16.6 v 19,2km / h t 5 CHỦ ĐỀ 3 : LỰC – SỰ CÂN BẰNG LỰC – LỰC MA SÁT I – TÓM TẮT KIẾN THỨC: - Lực có thể làm thay đổi vận tốc của vật. Đơn vị của lực là Niutơn (N) - Lực là đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có: + Gốc là điểm đặt của lực. + Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực. + Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ xích cho trước. - Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt lên một vật, cùng cường độ, phương cùng nằm trên một đường thẳng, chiều ngược nhau. - Dứơi tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Chuyển động này gọi là chuyển động theo quán tính. 18
  19. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 - Tính chất giữ nguyên vận tốc của vật gọi là quán tính. - Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên bề mặt một vật khác. Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt một vật khác. - Lực ma sát nghỉ giữ cho vật đứng yên khi vật bị các tác dụng của lực khác. - Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích. II – PHƯƠNG PHÁP GIẢI: 1. Cách nhận biết lực Căn cứ vào vận tốc chuyển động của vật: - Nếu vận tốc không đổi cả về hướng và độ lớn: Không có lực tác dụng hoặc các lực tác dụng cân bằng nhau. - Nếu vận tốc thay đổi ( có thể thay đổi hướng, độ lớn hoặc thay đổi cả hai): có lực tác dụng và các lực tác dụng không cân bằng nhau. 2- Cách biểu diễn vectơ lực: Căn cứ vào quy ước: Lực là đại lượng vectơ được biểu diễn bằng một mũi tên có: + Gốc là điểm đặt của lực. + Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực. + Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ xích cho trước. 3- Cách phân tích lực tác dụng lên vật: - Căn cứ vào đặc điểm chuyển động của vật, xem các lực tác dụng có cân bằng hay không. - Sử dụng quy tắc vẽ lực và nắm vững đặc điểm của một số loại lực đã học: + Trọng lực: là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật. + Lực đàn hồi xuất hiện khi vật có tính đàn hồi bị biến dạng. + Lực ma sát trượt, ma sát lăn xuất hiện khi một vật trượt hay lăn trên bề mặt vật khác và cản trở chuyển động của vật. + Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi vật chịu tác dụng của lực nhưng vẫn không chuyển động. 4- Cách so sánh mức quán tính của các vật: - Vật có khối lượng lớn thì có quán tính lớn. - Vật có khối lượng nhỏ thì có quán tính nhỏ. 5- Bài toán hai lực cân bằng - Hai lực cân bằng có đặc điểm : Cùng tác dụng lên một vật, cùng nằm trên một đường thẳng, cùng độ lớn (F1=F2) và ngược chiều. - Khi một vật chịu tác dụng của các lực cân bằng: + Nếu vật đang đứng yên thì nó sẽ đứng yên mãi. + Nếu vật đang chuyển động thì nó sẽ chuyển động đều mãi. III – BÀI TẬP: 1) Treo một vật vào lực kế thấy lực kế chỉ 25N. a) Hãy cho biết các lực nào đã tác dụng vào vật, chúng có đặc điểm gì? 19
  20. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 b) Khối lượng vật là bao nhiêu? Giải: a) Cĩ hai lực tc dụng ln vật: Trọng lực (lực ht của Trái Đất ) v lực đàn hồi của lị xo lực kế. Khi vật đứng yn (cn bằng), hai lực ny cn bằng nhau. b) Ví hai lực cn bằng nn gi trị của trọng lực bằng đúng số chỉ của lực kế tức l bằng 25N, suy ra khối lượng vật l 2,5kg 2) Một quả cân có khối lượng 1kg được đặt trên một miếng gỗ nằm trên bàn. Miếng gỗ vẫn giữ nguyên trạng thái đứng yên mặc dù có lực ép từ quả cân lên nó. Điều này có mâu thuẫn gì với tác dụng của lực hay không? Hãy giải thích. Giải: Khơng mu thuẫn gì, vì ngồi lực p của quả cn, cịn cĩ lực đàn hồi của mặt bn chống lại sự biến dạng, lực ny cn bằng với lực p tc dụng ln miếng gỗ lm cho miếng gỗ vẫn đứng yn. 3) Những hành khách ngồi trên xe ôtô cho biết: khi xe chuyển động nhanh, nếu phanh để xe dừng lại đột ngột thì họ có xu hướng bị ngã về phía trước. Hãy giải thích tại sao? Giải: Khi xe chuyển động nhanh, người ngồi trn xe chuyển động cng với xe. Khi phanh lm cho xe dừng lại đột ngột, chân người cũng dừng lại cng với sàn xe, nhưng do quán tính phần phía trn của cơ thể người vẫn có xu hướng chuyển động tới trước với vận tốc như cũ, chính vì lí do ny m người có xu hướng bị ng chi về phía trước . 4) Một quả cầu có khối lượng m = 2kg được treo bằng một sợi dây mảnh. Hãy phân tích các lực tác dụng lên quả cầu. Các lực tác dụng lên quả cầu có đặc điểm gì? Vì sao em biết? Dùng hình vẽ để minh họa. Giải: Quả cầu chịu tc dụng của hai lực: Trọng lực v lực căng của dy treo. - Trọng lực hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn P= 20N. - Lực căng của dy treo hướng thẳng đứng lên trên, có độ lớn T=P= 20N. - Trọng lực P v lực căng dây T cn bằng nhau vì quả cầu đứng yn. Hình vẽ bn minh họa cc lực. 5) Một ôtô có khối lượng 4 tấn và một ôtô loại nhỏ có khối lượng 1 tấn cùng chuyển động thẳng đều. a) Các lực tác dụng lên mỗi ôtô có đặc điểm gì giống nhau? b) Khi hai xe cùng chạy với vận tốc như nhau, xe nào có thể dừng lại nhanh hơn nếu gặp chướng ngại vật phía trước? Vì sao? Giải: a) Cc lực tc dụng ln mỗi ôtô đều cn bằng nhau vì cả hai xe đều chuyển động thẳng đều. b) Khi hai xe cng chạy với vận tốc như nhau, nếu gặp chướng nhại vật phía trước, xe ơ tơ nhỏ cĩ thể dừng lại nhanh hơn vì ơ tơ nhỏ cĩ khối lượng nhỏ hơn nên mức qun tính của nĩ cũng nhỏ hơn. 6) Treo vật A vào một lực kế thấy lực kế chỉ 12N. Móc thêm vật B vào lực kế thấy lực kế chỉ 18N. Tính khối lượng của vật B. 20
  21. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Giải: Khi chỉ treo vật A, số chỉ của lực kế bằng trọng lượng của vật: F 12 F P 10.m m 1 1,2kg 1 A A A 10 10 Khi treo thm vật B, số chỉ của lực kế bằng tổng trọng lượng của hai vật: F 18 F P P (m m ).10 (m m ) 2 1,8kg 2 A B A B A B 10 10 Khối lượng vật B: mB = 1,8 - 1,2 = 0,6kg 7) Trong nhiều trường hợp, lực ma sát là có lợi, nhưng cũng có rất nhiều trường hợp lực ma sát là có hại. Hãy tìm hiểu và nêu một số thí dụ về vấn đề trên. Giải: Ma st cĩ lợi: Nhờ cĩ ma st m ta cĩ thể cầm, giữ được cc vật trn tay. Nhờ cĩ ma st m cc loại xe tự hành như ô tô, xe máy, thậm chí là con người cĩ thể chuyển động được trn mặt đất. Ma st cĩ hại: Trong cc my mĩc hoạt động, cc chi tiết máy thường cọ xt, trượt trên nhau, ma sát trong trường hợp ny lm mi mịn cc chi tiết, nếu khơng cĩ biện php giảm ma st thì cc chi tiết my nhanh bị hư hỏng. 8) Người ta đưa hai con thuyền giống hệt nhau vào bờ. Ở thuyền thứ nhất, một đầu của dây thừng buộc chặt vào cái cọc cắm trên bờ, đầu còn lại do thủy thủ ngồi trên thuyền kéo. Ở thuyền thứ hai, một đầu dây thừng do một người ngồi trên bờ kéo, đầu còn lại do một thủy thủ ngồi trên thuyền kéo. Cả ba người kéo cùng một lực. Hỏi thuyền nào vào bờ trước? Giải: Theo nguyn lí tc dụng v phản tc dụng thì ở thuyền thứ nhất, khi thủy thủ trn thuyền ko dy bằng một lực F, dây căng, khi đó cọc sẽ tc dụng trở lại một lực F1 giống như lực F do người ngồi trn bờ ko thuyền thứ hai. Kết quả là hai trường hợp lực tc dụng giống nhau v hai thuyền cng vo bờ cng một lc. 21
  22. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 9) Một quả cn cĩ khối lượng 1kg được đặt trn một miếng gỗ nằm trn bn. Miếng gỗ vẫn giữ nguyn trạng thái đứng yn mặc d cĩ lực p từ quả cân lên nó. Điều ny cĩ mu thuẫn gì với tc dụng của lực hay khơng? Hy giải thích. Giải: Khơng mu thuẫn gì , vì ngồi lực p của quả cn, cịn cĩ lực đàn hồi của mặt bn chống lại sự biến dạng, lực ny cn bằng với lực p tc dụng ln miếng gỗ lm cho miếng gỗ vẫn đứng yn. 10) khi bt my bị tắt mực , cc học sinh thường cầm bt my vẩy mạnh. Làm như vậy cĩ tc dụng gì? Kiến thức vật lí nào đ được p dụng? Giải: Động tc vẩy mạnh bt cho mực ra đ ứng dụng tính qun tính của cc vật. Khi vẩy mạnh, bt v mực trong bt cng chuyển động, khi bt dừng lại đột ngột do qun tính m mực trong bt vẫn duy trì vận tốc cũ và làm cho nó văng ra khỏi bt. 11) Một học sinh ko chiếc hộp gỗ trn bn thơng qua lực kế. Ban đầu, lực ko nhỏ hộp gỗ không nhúc nhích, tăng dần lực ko một cht hộp gỗ vẫn khơng nhc nhích. Khi lực kéo đạt đến một gi trị F nào đó ( bằng số chỉ trn lực kế thì thấy hộp gỗ bắt đầu nhc nhích. a) Giải thích vì sao khi lực ko cịn nhỏ hơn giá trị F thì hộp gỗ khơng nhc nhích. Lực ma st xuất hiện trong trường hợp ny l lực ma st gì? b) Khi hộp gỗ bắt đầu nhc nhích, lực ma sát trong trường hợp ny l lực ma st gì? c) So sánh độ lớn của lực ma sát trong hai trường hợp a v b. Giải: a) Khi lực ko cịn nhỏ hơn gi trị F thì giữa hộp gỗ v mặt bn xuất hiện lực ma st nghỉ , lực ma st nghỉ ny cn bằng với lực F lm cho hộp gỗ vẫn đứng yn. Khi lực kéo tăng nhưng vẫn nhỏ hơn F thì lực ma st nghỉ cũng tăng theo để cn bằng với lực ko v hộp gỗ vẫn khơng chuyển động. b) Khi hộp gỗ bắt đầu nhc nhích, lực ma sát trong trường hợp ny l lực ma sát trượt . Độ lớn của lực ma sát trượt nhỏ hơn so với độ lớn của lực ko F. 12) Một vật đang chuyển động thẳng đều, chịu tc dụng của hai lực F1 v F2 , a) Cc lực F1 v F2 có đặc điểm gì? b) Tại một thời điểm no đó, lực F1 mất đi , vật sẽ chuyển động như thế no? Tại sao? Giải: 22
  23. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 a) Vì vật đang chuyển động thẳng đều nn cc lực F1 v F2 l hai lực cn bằng. b) Khi lực F1 mất đi, dưới tc dụng của lực F2 vật sẽ thay đổi vận tốc: - Nếu lực F2 cùng hướng với chuyển động ban đầu thì vận tốc của vật sẽ tăng dần. - Nếu lực F2 ngược hướng với chuyển động ban đầu thì vận tốc của vật sẽ giảm dần. CHỦ ĐỀ 4: ÁP SUẤT I TÓM TẮT KIẾN THỨC: - Ap suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép. - Công thức: p= F/S Trong đó: F là áp lực (N) S là diện tích bị ép (m2) - Đơn vị áp suất là Niutơn trên mét vuông (N/m2) còn gọi là Paxcan kí hiệu là Pa - Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó. - Công thức: p= h.d - Trong đó: h là độ cao tính từ điểm tính áp suất đến mặt thoáng của chất lỏng(m), d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) - Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mặt thoáng của chất lỏng ở hai nhánh khác nhau đều cùng một độ cao. - Dựa vào khả năng truyền nguyên vẹn áp suất bên ngoài tác dụng lên chất lỏng, ngừơi ta chế tạo ra máy dùng chất lỏng. - Do không khí tạo thành khí quyển có trọng lượng nên Trái Đất và mọi vật trên Trái Đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển. 23
  24. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 - Đơn vị thường dùng của áp suất khí quyển là milimét thủy ngân (mmHg) hoặc centimét thủy ngân (cmHg) II- PHƯƠNG PHÁP GIẢI: 1- Tính áp suất do vật này ép lên vật khác - Tìm áp lực F (N), tìm diện tích bị ép S (m2) - Ap dụng công thức: p=F/S 2. Tính áp suất của chất lỏng - Dùng công thức: p= h.d - Chú ý: Ở những điểm có cùng độ sâu, áp suất chất lỏng là bằng nhau. 3. Tính áp suất khí quyển - Để đo áp suất khí quyển, dùng ống Tôrixenli: Ap suất khí quyển bằng áp suất gây ra do trọng lượng của cột thủy ngân trong ống. - Ap dụng công thức: p=h.d Trong đó: h là độ cao của cột thủy ngân trong ống (cm) d= 136000N/m3 là trọng lượng riêng của thủy ngân - Chú ý: Với độ cao không lớn lắm, cứ lên cao 12m áp suất khí quyển giảm 1mmHg. 4. Bài toán máy dùng chất lỏng: Ap dụng công thức: F/f=S/s Trong đó f và s là lực tác dụng lên píttông nhỏ và diện tích của pittông nhỏ. F và S là lực nâng pittông lớn và diện tích pittông lớn ( Xem hình) II- BÀI TẬP: 1) Một xe tăng có trọng lượng P = 30000N, diện tích tiếp xúc của các bản xích xe tăng lên mặt đất là 1,2 m2. a) Tính áp suất của xe tăng tác dụng lên mặt đường. b) Hãy so sánh áp suất của xe tăng lên mặt đất với áp suất của một người nặng 70kg có diện tích tiếp xúc của hai bàn chân lên mặt đất là 200cm2 và rút ra kết luận. Giải: a) p lực của xe tăng tác dụng ln mặt đất bằng đúng trọng lượng của xe tăng: F = P = 30000N. F 30000 p suất: p 25000N / m2 S 1,2 b) Trọng lượng của người: P’= 10.m = 10.70= 700N p lực của người ln mặt đất: F’ = P’ = 700N. Din tích mặt tiếp xc: S’ =200cm2 = 0,02m2 F ' 700 p suất: p' 35000N / m2 S ' 0,02 So snh: p’ = 35000N/m2 > p = 25000N/m2 24
  25. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Kết luận: p suất phụ thuộc vo p lực v diện tích bị p, vật cĩ trọng lượng lớn cĩ thể gy p suất nhỏ nếu diện tích mặt tiếp xc lớn, ngược lại vật cĩ trọng lượng nhỏ cĩ thể gy p suất lớn nếu diện tích mặt tiếp xc nhỏ. 2) Người ta dùng một cái đột để đục lỗ trên một tấm tôn mỏng. Mũi đột có tiết diện S = 0,0000005 m2, áp lực do búa đập vào đột là 40N, tính áp suất do mũi đột tác dụng lên tấm tôn. Giải: Ap suất tác dụng lên tấm tôn: p=F/S= 40 / 0,0000005 = 80000000 N/m2 3) Một tàu ngầm lặn dưới đáy biển, áp suất tác dụng lên mặt ngoài của thân tàu đo được bằng áp kế của tàu là 1545000 N/m 2. Hỏi tàu đang ở độ sâu nào? Biết rằng trọng lượng riêng trung bình của nước biển là 10300N/m3. Giải: 3. Từ công thức áp suất : p=h.d = => độ sâu của tàu ngầm: h=p/d = 1545000 / 10300 = 150m. 4) Tính lực tác dụng lên cánh buồm biết diện tích cánh buồm là 16m 2, áp suất của gió lên cánh buồm là 360N/m2. Nếu lực tác dụng lên cánh buồm là 6400N thì cánh buồm phải chịu áp suất bao nhiêu? Giải: Từ công thức p= F/S=> lực tác dụng lên cánh buồm: F= P.S = 360.16= 5760N Nếu lực tác dụng lên cánh buồm là 6400N thì cánh buồm phải chịu áp suất là: p’ = F’/S = 6400/16 = 400N/m2 5) Một người thợ lặn lặn xuống độ su 40m so với mặt nước biển. a) Tính p suất của độ su ấy ? b) Cửa chiếu sng của o lặn cĩ diện tích 0,018m2. Tính p lực của nước tc dụngln phần diện tích ny. Cho trọng lượng ring trung bình của nước l 10300N/m3. Giải: a) Tính p suất của độ su 40m. Ta cĩ: p = h.d = 40.10300 = 412000N/m2. b) Ap lực tc dụng ln phần diện tích của cửa chiếu sng: F=p.S= 412000.0,018 = 7416N. 6) Một toa tàu lửa khối lượng 48 tấn có 4 trục bánh sắt, mỗi trục có 2 bánh xe, diện tích tiếp xúc của mỗi bánh xe với mặt ray là 4,5 cm2. c) Tính áp suất của toa tàu lên đường ray khi toa tàu đỗ trên mặt ray bằng phẳng. d) Tính áp suất của toa tàu lên mặt đất nếu tổng diện tích tiếp xúc ray và tà vẹt lên mặt đất là 2,4 m2. 25
  26. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Giải: Diện tích tiếp xúc tổng cộng của các bánh xe lên mặt ray: S = (4.2) 4,5 = 36 cm2 = 0,0036 m2. Ap lực do toa tàu tác dụng xuống ray bằng đúng trọng lượng của toa tàu: F= P = 10m = 10.48000= 480000N Ap suất tác dụng lên ray: p= F/S = 480000 / 0,0036 = 133333333,3 N/m2 b) Ap suất do toa tàu tác dụng lên mặt đất: F 480000 p ' 200000 N / m2 S ' 2,4 2 7) Tiết diện pittơng nhỏ của một ci kích dng dầu l 1,35cm2 , của pittơng lớn l 170 cm . Người ta dùng kích để nng một vật cĩ trọng lượng 42000N. Hỏi phải tc dụng ln pittơng nhỏ một lực l bao nhiu? Giải: F S Ap dụng công thức về máy dùng chất lỏng: f s s 1,35 Lực tác dụng lên pittông nhỏ: f F 42000 333,5N S 170 8) Đường kính pittơng nhỏ của một my dầu dng chất lỏng l 2cm.Hỏi diện tích tối thiểu của pittơng lớn là bao nhiêu để tc dụng một lực 120N ln pittơng nhỏ cĩ thể nâng được một ơ tơ cĩ trọng lượng 24000N. Giải: d 2 22 Diện tích pittông nhỏ: s 3,14. 3,14cm2 4 4 F S Từ công thức: diện tích tối thiểu của pittông lớn là: f s F 24000 S s 3,14 628cm2 f 120 9) Một ci cốc nổi trong một bình chứa nước, trong cốc cĩ một hịn đá. Mức nước trong bình thay đổi như thế no, nếu lấy hịn đá ra và thả vo bình? Giải: Gọi H là độ cao của mực nước trong bình ban đầu, S là diện tích đáy bình, dn là trọng lượng riêng nước. Ap lực của nước tác dụng lên đáy bình: F1 = dn. S. H Khi thả hòn đá xuống, mực nước lúc này làh. Ap lực tác dụng lên đáy là: F2 = dn.S.h+ Fđá Vì trọng lượng riêng của cốc, nước và đá không thay đổi nên: F1 = F2 Tức là: dn.s.H = dn.S.h+Fđá . Vì đá có trọng lượng riêng Fđá > 0 dn.S.H > dn.S.h 26
  27. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Suy ra: H > h: mực nước giảm 10) Một cốc hình lăng trụ, đáy hình vuơng cĩ cạnh a chứa một chất lỏng. Tính độ cao H của cột chất lỏng để p lực F tc dụng ln thnh cốc cĩ gi trị bằng p lực của chất lỏng lên đáy cốc. Giải: Diện tích một mặt thành bình tiếp xúc với chất lỏng S1 = a.H Vì áp suất chất lỏng tăng đều theo độ sâu nên ta lấy giá trị trung bình của áp suất tại điểm giữa d.H d.H.a.H d.a.H 2 cột chất lỏng, để áp lực ( lực ép) lên thành bình: F .S 1 2 1 2 2 Ap lực của chất lỏng lên đáy: F2 = d.H.a 2 Theo điều kiện bài toán d.a.H 2 d.H.a2 H 2a 2 11) Một vật hình hộp chữ nhật kích thước 50(cm)x40(cm)x20(cm) đặt trn mặt bn nằm ngang. Trọng lượng ring của chất lm vật d=78000N/m 3. Tính p suất lớn nhất v nhỏ nhất trn mặt bn. Giải: p suất lớn nhất: p = 39000N/m2 2 p suất nhỏ nhất: p1 = 15600 N/m Chủ đề 5: 27
  28. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Lực đẩy ÁCSIMÉT- SỰ NỔI CỦA VẬT A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CẦN NHỚ: 1. Lực đẩy csimt: Một vật nhúng vào chất lỏng bị chất lỏng đẩy từ dưới lên với lực có độ lớn bằng một trọng lượng của phần chất lỏng mà được chiếm chỗ. Lực này gọi là lực đẩy ÁCSIMÉT. - Công thức tính lực đẩy csimt : F = d.V Trong đó: d là trọng lượng riêng của chất lỏng. V là thể tích phần chất lỏng bị chiếm chỗ. 2. Sự nổi của vật Một vật thả vào chất lỏng có thể nổi lên bề mặt chất lỏng, chìm xuống đáy hoặc lơ lửng trong lòng chất lỏng. - Khi vật nổi: P F. - Khi vật lơ lửng trong lòng chất lỏng: P= F. B. Phương pháp giải 1. Tính lực đẩy ÁCSIMÉT - Dùng công thức F = d. V - Chú ý: + Khi vật nổi: V là phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ ( khác với thể tích của vật) . + Khi vật chìm hay lơ lửng trong chất lỏng: Thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ cũng là thể tích của vật. 2. Xác định điều kiện vật nổi, chìm hay lơ lửng trong chất lỏng So sánh trọng lượng p của vật với lực đẩy ÁCSMÉT: - Khi vật nổi : P F . - Khi vật lơ lửng trong lòng chất lỏng: P = F. C – BÀI TẬP: 1) Một hình cầu có thể tích V thả vào một chậu nước thấy vật chỉ bị chìm trong nước một nửa, nửa còn lại nổi trên mặt nước. Tính khối lượng riêng của chất làm quả cầu biết khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m3. 2) Thả hai vật có khối lượng bằng nhau chìm trong một cốc nước. Biết vật thứ nhất làm bằng đồng, vật thứ hai làm bằng nhôm, hỏi lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật nào lớn hơn? Hãy giải thích tại sao? 3) Ba vật làm bằng ba chất khác nhau nhưng có cùng thể tích, khi nhúng chìm hoàn toàn chúng vào trong cùng một chất lỏng thì lực đẩy Acsimét tác dụng lên chúng có bằng nhau không? Giải thích. 28
  29. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 4) Một vật làm bằng kim loại, nếu bỏ vào bình chứa có vạch chia thể tích thì làm cho nước trong bình dâng lên thêm 50cm3. Nếu treo vật vào một lực kế thì lực kế chỉ 3,9N. Cho trọng lượng riêng của nước d = 10000N/m3 a) Tính lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật. b) Xác định khối lượng riêng của chất làm nên vật. 5) Một vật cĩ khối lượng 0,42kg v khối lượng ring D = 10,5 g/cm3 được nhúng hoàn toàn trong nước. Tìm lực đẩy Acsimt tc dụng ln vật, cho trọng lượng ring của nước d = 10000 N/m3. 6) Một cục nước đá có thể tích V = 500cm 3 nổi trên mặt nước. Tính thể tích của phần ló ra khỏi mặt nước, biết khối lượng riêng của nước đálà 0,92 g/cm 3, trọng lượng riêng của nước dn = 10000N/m3 7) Một cái bình thông nhau gồm hai ống hình trụ giống nhau ghép liền đáy. Người ta đổ vào một ít nước sau đó bò vào trong nó một quả cầu bằng gỗ có khối lượng 20g thì thấy mực nước mỗi ống dâng cao 2mm. Tính tiết diện ngang của ống của bình thông nhau. Cho khối lượng riêng của nước là 1g/cm3. 8) Móc một vật A vào một lực kế thì thấy lực kế chỉ 7N, nhưng khi nhúng vật vào trong nước thì thấy lực kế chỉ 4N. Hãy xác định thể tích của vật và trọng lượng riêng của chất làm vật. Cho trọng lượng riêng của nước là d = 10000 N/m3 9) Thả một vật hình cầu có thể tích V nước thấy 1 thể tích của vật bị chìm trong nước. 3 a) Tính khối lượng riêng của chất làm quả cầu, biết khối lượng riêng của nước là D = 1000 kg/m3. b) Biết khối lượng vật 0,2 kg. Tính lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật. 10) Treo một vật vào một lực kế trong không khí thấy lực kế chỉ F = 14N. Vẫn treo vật bằng lực kế nhưng nhúng vật chìm hoàn toàn trong nước thì lực kế chỉ F’ = 8N. a) Vì sao có sự chênh lệch này? Hãy giải thích. b) Tính thể tích của vật và khối lượng riêng của nó, biết khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m3 11) Thả một vật làm bằng kim loại bình đo thể tích có vạch chia độ thì nước trong bình từ mức 3 3 V1 = 120cm dâng lên đến mức V2 = 165cm . Nếu treo vật vào một lực kế trong điều kiện vật vẫn nhúng hoàn toàn trong nước thì lực kế chỉ 3,35N. Cho trọng lượng riêng của nước d = 10000N/m3. a) Tính lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật. b) Xác định khối lượng riêng của chất làm nên vật. 12) Một cục nước đá có thể tích V = 360cm3 nổi trên mặt nước. a) Tính thể tích của phần ló ra khỏi mặt nước biết khối lượng riêng của nước đá là 0,92 3 3 g/cm , trọng lượng riêng của nước dn = 10000N/m . b) So sánh thể tích của cục nước đá và phần thể tích nước do cục nước đá tan ra hoàn toàn. 13) Một vật có khối lượng 0,6kg và khối lượng riêng D = 10,5 g/cm 3 được thả vào một chậu nước. Vật bị chìm xuống đáy hay nổi trên mặt nước? Tại sao? Tìm lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật. 29
  30. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Cho trọng lượng riêng của nước d = 10000 N/m3. 3 3 14) Một quả cầu có trọng lượng riêng d 1 = 8200N/m , thể tích V1 = 100m , nổi trên mặt một bình nước. Người ta rót dầu vào phủ kín hoàn toàn quả cầu. a) Tính thể tích phần quả cầu ngập trong nước khi đã đổ dầu. b) Nếu tiếp tục rót thêm dầu thì thể tích phần ngập trong nước của quả cầu có thay đổi không? 3 3 Trọng lượng riêng của dầu d2 = 7000N/m và của nước d3 = 10000N/m . 15) Treo một vật vào một lực kế trong không khí thì lực kế chỉ 13,8N. Vẫn treo vật bằng lực kế nhưng nhúng vật chìm hoàn toàn trong nước thì lực kế chỉ F’= 8,8N a) Vì sao có sự chênh lệch này? Hãy giải thích. b) Tính thể tích của vật và khối lượng riêng của nó, biết khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m3. Đáp án: CHỦ ĐỀ 5: LỰC ĐẨY ÁCSIMÉT – SỰ NỔI CỦA VẬT 1)Trọng lượng của vật: P = 10D’.V Lực đẩy Acsimet: F = 10D. V 2 Khi vật nổi ta có P = F hay 10D’.V = 10D. V 2 D 1000 Khối lượng riêng của vật: D’= = = 500kg/m3. 2 2 2) Từ công thức tính khối lượng riêng D = m ta thấy với cùng khối lượng như nhau, đồng có V khối lượng riêng lớn hơn nhôm nên vật làm bằng đồng có thể tích nhỏ hơn. Từ công thức tính lực đẩy Acsimét : F = d.V, vì vật bằng đồng có thể tích nhỏ hơn nên lực đẩy Acsimét tác dụng lên nó nhỏ hơn so với vật làm bằng nhôm có cùng khối lượng. 3) Lực đẩy Acsimét tác dụng lên các vật là như nhau. Theo công thức tính lực đẩy Acsimét : F = d.V ta thấy F phụ thuộc vào phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Vì các vật có thể tích bằng nhau và bị chìm hoàn toàn trong chất lỏng nên chúng chiếm chỗ của chất lỏng như nhau do đó lực đẩy Acsimét cũng bằng nhau. 4) a) Thể tích nước dâng lên trong bình bằng đúng thể tích của vật chiếm chỗ trong nước: V = 50cm3 = 0,00005m3. Lực đẩy Acsimét: F = d.V = 10000. 0,00005 = 0,5N b) Khối lượng riêng và trọng lượng riêng của vật. 30
  31. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 - Số chỉ của lực kế bằng đúng trọng lượng của vật: P = 3,9N P 3,9 Trọng lượng riêng của vật: d = 78000 N / m3 V 0,00005 d 78000 Khối lượng riêng: D = 7800kg / m3 10 10 m m 5) Thể tích của vật xác định từ cơng thức: D = V V D 420 Với m = 0,42kg = 420g V 40cm3 0,00004m3 10,5 Lực đẩy Acsimt tc dụng ln vật: P d FA = d.V = 0,00004.10000 = 0,4N 6) Khối lượng của cục nước đá: m = V.D = 500. 0,92 = 460g = 0,46 kg. Trọng lượng của cục nước đá: P = 10.m = 10. 0,46 = 4,6N Khi cục nước đá nổi trọng lượng của cục nước đá bằng đúng trọng lượng của nước bị chiếm chỗ tức bằng lực đẩy Acsimét. Thể tích phần chìm trong nước: V’ = P ( d là trọng lượng riêng của nước) d V’ = 4,6 = 0,00046 m3 = 460 cm3 10000 Thể tích phần cục đá nhô ra khỏi mặt nước là: V – V’ = 500 – 460 = 40cm3 Vậy thể tích phần cục đá nhô ra khỏi mặt nước là 40 cm3. 7)Trọng lượng của quả cầu: P = 10.m Lực đẩy Acsimét: FA = V.d = S.2h.d Trong đó h là độ cao mực nước dâng lên trong mỗi ống, d là trọng lượng riêng của nước. Vì vật nổi nên: P = FA; với d = 10.D m Ta có: 10.m = S.2h.10.D S 2hD Với m = 20g ; h = 2mm = 0,2 cm ; D = 1000kg/m3 = 1 g/cm3 20 20 Tiết diện của ống: S = 50cm2 2.0,2.1 0,4 8) Khi vật A ngập trong nước nó chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực P 1 và lực đẩy Acsimét FA. Lực đẩy Acsimét hướng thẳng đứng lên trên và có độ lớn bằng hiệu trọng lượng P 1 ngoài không khí và P2 trong nước: FA = P1 – P2 = 7 – 4 = 3N Mặt khác: FA = V. dn Trong đó V là thể tích của vật; dn là trọng lượng riêng của nước. 31
  32. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 F 3 Thể tích của vật: V = A 0,0003m3 d 10000 P 7 Trọng lượng riêng của vật: d = 1 23333 N / m3 V 0,0003 9) a) Gọi D’ là khối lượng riêng của chất làm vật. Trọng lượng của vật: P = 10D’.V Lực đẩy Acsimét: F = 10.D. V 3 Khi vật nổi ta có P = F hay 10D’.V = 10D. V 3 D 1000 Khối lượng riêng của vật: D’= kg/m3 3 3 b) Lực đẩy Acsimét Khi vật nổi, lực đẩy Acsimét bằng đúng trọng lượng của vật: FA = P = 10.m = 10.0,2 = 2N 10) a) Giải thích: - Khi treo vật trong không khí, các lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống và lực đàn hồi của lò xo lực kế F hướng lên. Vật cân bằng: P = F (1) - Khi treo vật trong nước, các lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống, lực đẩy Acsimét FA hướng lên và lực đàn hồi của lò xo lực kế F’ hướng lên. Vật cân bằng: P = F’ + F A F’ = P – FA (2) Từ (1) và (2) ta thấy độ chênh lệch về số chỉ của lực kế bằng đúng lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật. b) Thể tích và khối lượng riêng. Khi hệ thống đặt trong không khí, số chỉ của lực kế chính là trọng lượng của vật: P = F =14N P 14 khối lượng vật m = 1,4kg 10 10 Khi nhúng vật trong nước, số chỉ của lực kế là hiệu của trọng lượng của vật với lực đẩy Acsimét : F’ = P – FA FA = P – F’ = 14 – 8 = 6N Ta có lực đẩy Acsimét: FA = d.V 10D.V F 6 Suy ra thể tích của vật: V = A 0,0006m3 10D 10.1000 m 1,4 Khối lượng riêng của vật: D’ = 2333,3kg / m3 V 0,0006 11) a) Thể tích nước dâng lên trong bình bằng đúng thể tích của vật chiếm chỗ trong nước: V 3 3 = V2 – V1 = 165 – 120 = 45cm = 0,000045m . Lực đẩy Acsimét: F = d.V = 10000. 0,000045 = 0,45N b) Khối lượng riêng và trọng lượng riêng của vật Khi treo vật bằng lực kế và vật cân bằng thì P = F + FA 32
  33. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Trọng lượng của vật: P = 3,35 + 0,45 = 3,8N P 3,8 Trọng lượng riêng của vật : d = 84444,4 N / m3 V 0,000045 d 84444,4 Khối lượng riêng : D = 8444,44kg / m3 10 10 12) a) Thể tích của phần ló ra khỏi mặt nước Khối lượng của cục nước đá : m = V.D = 360. 0,92 = 331,2g = 0,3312kg Trọng lượng của cục nước đá: P = 10.m = 10. 0,3312 = 3,312 N Khi cục đá nổi trọng lượng của cục nước đá bằng đúng trọng lượng của nước bị chiếm chỗ tức bằng lực đẩy Acsimét Thể tích phần chìm trong nước: V’ = P ( d là trọng lượng riêng của nước) d 3,312 V’ = 0,0003312m 3 = 331,2 cm3 10000 Thể tích phần cục đá nhô ra khỏi mặt nước là: V – V’ = 360 – 331,2 = 28,8 cm3 Vậy thể tích phần cục đá nhô ra khỏi mặt nước là 28,8 cm3 b) So sánh Giả sử khi chưa tan, cục đá lạnh có thể tích V1, trọng lượng riêng d1 Khi cục đá tan ra, nước do đá tan có thể tích V2 và trọng lượng riêng d2 = dn Khối lượng không đổi tức: V1.d1 = V2.d2 = V2.dn Vì d1 FA Vật bị chìm xuống đáy Lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật lúc đó bằng đúng lực đẩy Acsimét lớn nhất : FA = 0,5714N 14) a) Gọi V2 và V3 là thể tích quả cầu ngập trong dầu và trong nước Ta có V1 = V2 + V3 (1) Quả cầu cân bằng trong dầu và nước nên trọng lượng của quả cầu cân bằng với lực đẩy Acsimét của nước và dầu tác dụng lên quả cầu: V1.d1 = V2d2 + V3d3 (2) Từ (1) V2 = V1 – V3 . Thay vào (2) ta được: 33
  34. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 V1d1 = ( V1 – V3 )d2 + V3d3 Hay V1d1 = V1d2 + (d3 – d2)V3 3 V3 = (d1 – d2)V1 / d3 – d2 = (8200 – 7000).100 / 10000 – 7000 = 40cm b) Từ biểu thức: V3 = (d1 – d2)V1 / d3 – d2 Ta thấy V3 chỉ phụ thuộc vào V1, d1,d2,d3 tức là không phụ thuộc vào độ sâu của quả cầu trong dầu cũng như lượng dầu đổ thêm. Do đó nếu tiếp tục rót thêm dầu thì phần ngập trong nước của quả cầu không thay đổi. 15) a) Giải thích: - Khi treo vật trong không khí, các lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống và lực đàn hồi của lò xo lực kế F hướng lên. Vật cân bằng: P = F (1) - Khi treo vật trong nước, các lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống, lực đẩy Acsimét FA hướng lên và lực đàn hồi của lò xo lực kế F’ hướng lên. Vật cân bằng: P = F’ + FA F’ = P – FA (2) Từ (1) và (2) ta thấy độ chênh lệch về số chỉ của lực kế bằng đúng lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật. b) Thể tích và khối lượng riêng. Khi hệ thống đặt trong không khí, số chỉ của lực kế chính là trọng lượng của vật: P = F =14,8N P 13,8 khối lượng vật m = 1,38kg 10 10 Khi nhúng vật trong nước: FA = P – F’ = 13,8 – 8,8 = 5N Ta có lực đẩy Acsimét: FA = d.V = 10D.V F 5 Suy ra thể tích của vật: V = A = 0,0005 m3 10D 10.1000 m 1,38 Khối lượng riêng của vật: D’ = 2760kg / m 3 V 0,0005 CHỦ ĐỀ 6: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT I TÓM TẮT KIẾN THỨC: 1- Công cơ học: - Công cơ học dùng với trường hợp có lực tác dụng vào vật và vật chuyển dời theo hướng không vuông góc với phương của lực. - Công thức: A = F.s Trong đó: F là lực tác dụng lên vật (N) s là quãng đường dịch chuyển của vật (m) 34
  35. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Đơn vị hợp pháp của công cơ học là Jun ( kí hiệu J ) : 1J = 1N.1m = 1N.m 2- Định luật về công: - Không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại. 3- Hiệu suất của máy: A coich 0 Công thức : H = .100 0 Atoanphan 4- Công suất: - Công suất được xác định bằng công thực hiên được trong một giây. - Công thức: P = A t Trong đó: A là công thực hiện được t là thời gian thực hiện công đó - Đơn vị công suất là Oát ( kí hiệu W ) 1W = 1J/s (Jun trên giây) 1kW = 1000W ; 1MW = 1000000W. II – PHƯƠNG PHÁP GIẢI: 1 Cách tính công của lực: Ap dụng công thức: A = F.s Trong đó: F là lực tác dụng lên vật (N) s là quãng đường dịch chuyển của vật (m) Chú ý: - Công thức trên chỉ sử dụng khi hướng của lực trùng với hướng chuyển động của vật. - Khi hướng của lực ngược với hướng chuyển động thì: A = -F.s - Khi hướng của lực vuông góc với hướng chuyển động thì: A = 0 2. Ap dụng định luật về công cho các loại máy cơ đơn giản a) Ròng rọc cố định: Chỉ có tác dụng đổi hướng của lực, không lợi về lực cũng không lợi về đường đi, tức là không cho lợi về công. b) Ròng rọc động: Lợi 2 lần về lực, thiệt 2 lần về dường đi, không cho lợi về công. c) Mặt phẳng nghiêng: Lợi về lực, thiệt về đường đi, không cho lợi về công. d) Đòn bẩy: Lợi về lực, thiệt về đường đi, hoặc ngược lại, không cho lợi về công. 3. Cách tính hiệu suất của máy; A coich 0 Ap dụng công thức: H = .100 0 A toanphan 35
  36. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 Chú ý: Công có ích (A: công có ích) là công cần thiết để vật dịch chuyển, công toàn phần là tổng công có ích và công hao phí. 4. Cách tính công suất: Ap dụng công thức: P = A t Trong đó A là công thực hiện được, t là thời gian thực hiện công đó. 5. Cách tính công cơ học thông qua công suất Từ công thức: P = A t suy ra cách tính công A = P.t III – BÀI TẬP: 1) Một vật khối lượng m = 4kg rơi từ độ cao h = 3m xuống đất. Lực nào đã thực hiện công? Tính công của lực trong trường hợp này. Bỏ qua sức cản của không khí. 2) Một đầu máy xe lửa kéo các toa xe bằng lực F = 6000N. Tính công của lực kéo khi các toa xe chuyển động được quãng đường s = 4km. 3) Một thang máy có khối lượng m = 600kg, được kéo từ đáy hầm mỏ sâu 150m lên mặt đất bằng lực căng của một dây cáp. Tính công nhỏ nhất của lực căng để thực hiện việc đó. 4) Một người kéo một vật từ giếng sâu 12m lên đều trong 24 giây. Người ấy phải dùng một lực F = 150N. Tính công và công suất của người kéo. 5) Hai người cùng kéo một cái thùng nặng trên mặt sàn nằm ngang bằng các lực F1 = 300N và F2 = 400N theo hướng chuyển động của vật. Tính công mà mỗi người đã thực hiện và công tổng cộng khi thùng dịch chuyển quãng đường s = 14m. 6) Một máy bay trực thăng khi cất cánh, động cơ tạo ra một lực chuyển động 6400N, sau 1 phút máy bay đạt được độ cao 800m. Tính công suất của động cơ máy bay. 7) Dùng lực F = 145N của máy để kéo một vật trên sàn nằm ngang như hình vẽ bên, lực ma sát tác dụng lên vật là Fms = 12N. Quãng đường vật dịch chuyển là s = 15m. a) Tính công của lực kéo và công của lực ma sát. b) Tính hiệu suất của máy. 8) Một cái máy khi hoạt động với công suất P = 1400W thì nâng được một vật nặng m = 75kg lên độ cao 8m trong 30giây. a) Tính công mà máy đã thực hiện trong thời gian nâng vật. b) Tìm hiệu suất của máy trong quá trình làm việc. 9) Để kéo một vật lên độ cao 4m, người ta cần dùng lực tối thiểu là 800N. Cũng để thực 0 hiện việc này người ta dùng một máy kéo có công suất P = 1500W và hiệu suất 80 .0 Tính thời gian máy thực hiện công việc trên. 10 )Người ta kéo vật khối lượng m = 30kg lên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài s = 12m và độ cao h = 2m. Lực cản do ma sát trên đường là Fc = 36N. Tính công của người kéo. Coi vật chuyển động đều. 36
  37. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 8 11) Một xe chuyển động đều, lực kéo của động cơ là 1200N. Trong 1 phút công sản ra là 450000J. Tính vận tốc chuyển động của xe. 12) Một thang máy có khối lượng m = 500kg, được kéo từ đáy hầm mỏ sâu 120m lên mặt đất bằng lực căng của một dây cáp. Tính công nhỏ nhất của lực căng để thực hiện việc đó. 13) Một thang máy có khối lượng m = 580kg, được kéo từ đáy hầm mỏ sâu 125m lên mặt đất bằng lực căng của một dây cáp do máy thực hiện. a) Tính công nhỏ nhất của lực căng để thực hiện việc đó. 0 b) Biết hiệu suất của máy là 800 . Tính công do máy thực hiện và công hao phí do lực cản. 14) Người ta kéo vật khối lượng m = 24kg lên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài s = 15m và độ cao h = 1,8m. Lực cản do ma sát trên đường là Fc = 36N. a) Tính công của người kéo. Coi vật chuyển động đều. b) Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng 15) Một thang máy có khối lượng m = 750kg, được kéo từ đáy hầm mỏ sâu 140m lên mặt đất bằng lực căng của một dây cáp do máy thực hiện. a) Tính công nhỏ nhất của lực căng để thực hiện việc đó. 0 b) Biết hiệu suất của máy là 800 . Tính công do máy thực hiện và công hao phí do lực cản. 16) Một vật khối lượng m = 2,5kg được thả rơi từ độ cao h = 6m xuống đất. Trong quá trình chuyển động, lực cản bằng 2% so với trọng lực. Tính công của lực và công của lực cản trong trường hợp này. 17) 14) Người ta kéo vật khối lượng m = 27kg lên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài s = 18m và độ cao h = 2,5. Lực cản do ma sát trên đường là Fc = 40N. a) Tính công của người kéo. Coi vật chuyển động đều. b) Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng. 37