Lý thuyết Ba định luật Newton về chuyển động (Cánh diều 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài : Ba định luật Newton về chuyển động

A. Lý thuyết Ba định luật Newton về chuyển động

I. Định luật I Newton

– Vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi trừ khi có hợp lực khác không tác dụng lên vật.

– Trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều được gọi là trạng thái cân bằng của vật.

– Các vật đều không thể ngay lập tức thay đổi vận tốc mà luôn có xu hướng duy trì trạng thái chuyển động hay đứng yên đang có. Đặc điểm này được gọi là quán tính của vật.

Đồng xu có xu hướng bảo toàn trạng thái đứng yên

II. Định luật II Newton

– Biểu thức: $\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}hay\overrightarrow{F}=m.\overrightarrow{a}$

– Gia tốc của một vật có khối lượng không đổi tỉ lệ thuận với độ lớn và có cùng hướng với hợp lực khác không tác dụng lên vật.

III. Định luật III Newton

– Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia, hai lực này ngược hướng và có độ lớn bằng nhau.

– Hai lực tạo nên cặp lực –  phản lực theo định luật III Newton có đặc điểm sau:

+ Tác dụng lên hai vật có tương tác (đặc điểm lực khác nhau)

+ Cùng phương, ngược chiều.

+ Có độ lớn bằng nhau.

Ví dụ: Khi người bước từ thuyền lên bờ

B. Trắc nghiệm Ba định luật Newton về chuyển động

Câu 1: Vật nào sau đây chuyển động theo quán tính?

A. Vật chuyển động tròn đều.

B. Vật chuyển động trên đường thẳng.

C. Vật chuyển động khi tất cả các lực tác dụng lên vật mất đi.

D. Vật chuyển động rơi tự do không ma sát.

Đáp án: C

Giải thích:

Trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều được gọi là trạng thái cân bằng của vật. Các vật đều không thể ngay lập tức thay đổi vận tốc mà luôn có xu hướng duy trì trạng thái cân bằng. Đặc điểm này gọi là quán tính của vật.

Khi tất cả các lực tác dụng lên vật mất đi, hoặc tổng hợp lực bằng 0, khi đó, theo định luật I Newton vật sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi. Vậy đó là chuyển động theo quán tính.

Câu 2: Cho các phát biểu sau:

– Định luật I Niu− tơn còn được gọi là định luật quán tính.

– Mọi vật đều có xu hướng bảo toàn vận tốc của mình.

– Chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính.

– Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn trạng thái cân bằng.

Số phát biểu đúng là:

A. 1.

B. 4.

C. 3.

D. 2.

Đáp án: B

Giải thích:

Trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều được gọi là trạng thái cân bằng của vật. Các vật đều không thể ngay lập tức thay đổi vận tốc mà luôn có xu hướng duy trì trạng thái cân bằng. Đặc điểm này gọi là quán tính của vật.

Khi tất cả các lực tác dụng lên vật mất đi, hoặc tổng hợp lực bằng 0, khi đó, theo định luật I Newton vật sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi. Vậy đó là chuyển động theo quán tính.

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 bằng:

A. bằng 500 N.

B. lớn hơn 500 N.

C. nhỏ hơn 500 N.

D. bằng 250 N.

Đáp án: A

Giải thích:

Khi người đứng trên mặt đất, cặp lực – phản lực bao gồm áp lực của chân người tác dụng lên mặt đất (áp lực này có độ lớn bằng trọng lượng của người) và lực mà mặt đất tác dụng lên người. Độ lớn của 2 lực này bằng nhau, nên lực mà mặt đất tác dụng lên người đó có độ lớn bằng 500 N.

Câu 4: Một ô tô bắt đầu khởi hành từ bến và tăng tốc, sau khi đi được đoạn đường 100 m ô tô có vận tốc 36 km/h. Cho lực cản có độ lớn bằng 10% trọng lượng của xe. Biết khối lượng của xe là 1000 kg và g = 10 m/s². Tính lực phát động vào xe.

A. 1000 N.

B. 1200 N.

C. 1500 N.

D. 2000 N.

Đáp án: C

Giải thích:

Đổi đơn vị: 36 km/h = 10 m/s

Gia tốc của ô tô là: $v^2–{v_0}^2=2as\Rightarrow a=\frac{v^2–{v_0}^2}{2s}=\frac{{10}^2-0^2}{2.100}=0,5{\text{ m/s}}^2$

Độ lớn của lực cản: F_c = 10%.P = 10%.m.g = 10%.1000.10 = 1000 N.

Phân tích các lực tác dụng lên ô tô và lựa chọn trục tọa độ Oxy như hình vẽ.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe.

Vật chịu tác dụng của: trọng lực $\overrightarrow{P}$; lực tác dụng của mặt đường lên ô tô $\overrightarrow{N}$; lực kéo hay lực phát động $\overrightarrow{F_k}$ và lực cản $\overrightarrow{F_c}$.

Theo định luật II Newton: $\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_k}+\overrightarrow{F_c}=m\overrightarrow{a}$ (1)

Chiếu lên trục Ox, ta có: F_k – F_c = m.a

$\Rightarrow$ F_k = m.a + F_c = 1000.0,5 + 1000 = 1500 N.

Câu 5: Một vật có khối lượng m = 2 kg đang nằm yên trên mặt bàn nằm ngang, thì được kéo bằng một lực có độ lớn F = 10 N theo hướng tạo với mặt phẳng ngang một góc α = 30°. Biết hệ số ma sát của vật với mặt sàn là μ = 0,5.

Tìm vận tốc của vật sau 5 giây kể từ lúc bắt đầu chịu lực tác dụng. Lấy g = 10 m/s².

A. 2,9 m/s.

B. 1,5 m/s.

C. 7,3 m/s.

D. 2,5 m/s.

Đáp án: A

Giải thích:

Phân tích các lực tác dụng lên vật và lựa chọn trục tọa độ Oxy như hình vẽ.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe.

Vật chịu tác dụng của: trọng lực $\overrightarrow{P}$; lực tác dụng của mặt đường lên vật $\overrightarrow{N}$; lực kéo $\overrightarrow{F_k}$ và lực ma sát $\overrightarrow{F_{ms}}$.

Theo định luật II Newton: $\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_k}+\overrightarrow{F_{ms}}=m\overrightarrow{a}$ 

Chiếu lên trục Ox, ta có: F­_k2 – F_ms = m.a

$\Rightarrow a=\frac{F_{k2}-F_{ms}}{m}=\frac{F_k\text{.cos}\alpha -F_{ms}}{2}=\frac{{\text{10.cos30}}^o-F_{ms}}{2}$ (1)

Chiếu lên trục Oy, ta có: – P + N + F_k1 = 0 (bằng 0 do vật không chuyển động theo trục Oy)

$\Rightarrow$N = P – F_k1 = P – F_k.sinα = mg – F_k.sinα = 2.10 – 10.sin30^o = 15 N

$\Rightarrow$ F_ms = μ.N = 0,5.15 = 7,5 N   (2)

Thay (2) vào (1), ta có: a = 0,58 m/s²

Vận tốc của vật sau 5 giây là: v = a.t = 0,58.5 = 2,9 m/s.

Câu 6: Một vật đang chuyển động với vận tốc 3 m/s. Nếu bỗng nhiên các lực tác dụng lên nó bị mất đi thì:

A. Vật dừng lại ngay.

B. Vật đổi hướng chuyển động.

C. Vật tiếp tục chuyển động chậm dần rồi mới dừng lại.

D. Vật tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3 m/s.

Đáp án: D

Giải thích:

Theo định luật I Newton: Vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi trừ khi có hợp lực khác không tác dụng lên vật.

Khi các lực tác dụng lên vật mất đi có nghĩa là hợp lực tác dụng lên vật bằng 0, vậy vật sẽ tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3 m/s.

Câu 7: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nếu không chịu lực nào tác dụng thì mọi vật phải đứng yên .

B. Khi không còn lực nào tác dụng lên vật nữa, thì vật đang chuyển động sẽ lập tức dừng lại.

C. Vật chuyển động được là nhờ có lực tác dụng lên nó.

D. Khi thấy vận tốc của vật thay đổi chắc chắn là đã có lực tác dụng lên vật.

Đáp án: D

Giải thích:

A –  Nếu không chịu lực nào tác dụng có nghĩa là hợp lực tác dụng lên vật bằng 0 thì các vật đứng yên sẽ đứng yên, các vật chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi (Theo định luật I Newton).

B – Khi không còn lực nào tác dụng lên vật nữa, thì vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều (Theo định luật I Newton).

C – Nếu hợp lực tác dụng lên vật bằng 0, vật vẫn chuyển động đều nếu trước đó vật có vận tốc.

Câu 8: Trong các cách biểu diễn hệ thức của định luật II Newton sau đây, cách viết nào đúng?

A. $\overrightarrow{F}=ma$.

B. $\overrightarrow{F}=-m\overrightarrow{a}$.

C. $\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$.

D. $-\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$.

Đáp án: C

Giải thích:

Định luật II Newton: Với một vật có khối lượng không đổi, gia tốc của nó tỉ lệ thuận với độ lớn và cùng hướng với hợp lực tác dụng lên vật.

Hay: $\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}\Rightarrow \overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$

Câu 9: Một vật có khối lượng 8,0 kg trượt xuống một mặt phẳng nghiêng nhẵn với gia tốc 2,0 m/s². Lực gây ra gia tốc này bằng bao nhiêu? So sánh độ lớn của lực này với trọng lượng của vật. Lấy g = 10 m/s².

A. 1,6 N, nhỏ hơn.

B. 16 N, nhỏ hơn.

C. 160 N, lớn hơn.

D. 4 N, lớn hơn.

Đáp án: B

Giải thích:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật.

Áp dụng định luật II Newton, ta có: $\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$

Khi trượt xuống, vật chuyển động nhanh dần, hợp lực và gia tốc cùng hướng với chiều chuyển động.

Lực gây ra gia tốc có độ lớn là: F = m.a = 8.2 = 16 N

Trọng lượng của vật là: P = m.g = 8.10 = 80N.

Vật lực gây ta gia tốc có độ lớn nhỏ hơn trọng lượng của vật.

Câu 10: Theo định luật III Niu-tơn thì lực và phản lực:

A. Là cặp lực cân bằng.

B. Là cặp lực có cùng điểm đặt.

C. Là cặp lực cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn.

D. Là cặp lực xuất hiện và mất đi đồng thời.

Đáp án: D

Giải thích:

Hai lực tạo nên cặp lực – phản lực theo định luật III Newton có các đặc điểm sau:

– Tác dụng lên 2 vật có tương tác (điểm đặt lực khác nhau)

– Cùng phương, ngược chiều

– Cùng độ lớn

– Xuất hiện và mất đi đồng thời.

 

Câu 11: Một vật có khối lượng 30 kg chuyển động lên một mặt dốc nghiêng một góc 30⁰ so với mặt phẳng ngang. Lấy g = 10 m/s². Bỏ qua lực cản. Lực kéo song song với mặt dốc. Tính lực kéo F để vật đi với gia tốc a = 2 m/s² trên mặt dốc.

A. 150 N.

B. 105 N.

C. 210 N.

D. 205 N.

Đáp án: C

Giải thích:

Phân tích các lực tác dụng lên vật và lựa chọn trục tọa độ Oxy như hình vẽ.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật.

Vật chịu tác dụng của: trọng lực $\overrightarrow{P}$; lực tác dụng của mặt phẳng nghiêng lên vật $\overrightarrow{N}$và lực kéo $\overrightarrow{F_k}$.

Theo định luật II Newton: $\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_k}=m\overrightarrow{a}$ (1)

Chiếu lên trục Ox, ta có: F­_k – P_x = m.a

 $\Rightarrow$F_k = P.sinα + m.a = m.g.sinα + m.a = 30.10.sin30^o + 30.2 = 210 N.

Câu 12: Một vật chịu tác dụng của hợp lực có độ lớn F thì chuyển động với gia tốc a. Nếu tăng độ lớn của hợp lực tác dụng lên 2 lần thì gia tốc thu được thay đổi như thế nào?

A. tăng lên 2 lần.

B. giảm đi 2 lần.

C. không thay đổi.

D. không đủ dữ kiện.

Đáp án: A

Giải thích:

Giữ nguyên khối lượng của vật, hợp lực tăng 2 lần thì gia tốc tăng 2 lần vì theo định luật II Newton, độ lớn hợp lực tác dụng lên vật có khối lượng không đổi tỉ lệ thuận với gia tốc do hợp lực đó gây ra.

Câu 13: Hành khách ngồi trên xe ôtô đang chuyển động, xe bất ngờ rẽ sang phải. Theo quán tính hành khách sẽ

A. nghiêng sang phải.

B. nghiêng sang trái.

C. ngả người về phía sau.

D. chúi người về phía trước.

Đáp án: B

Giải thích:

Trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều được gọi là trạng thái cân bằng của vật. Các vật đều không thể ngay lập tức thay đổi vận tốc mà luôn có xu hướng duy trì trạng thái cân bằng. Đặc điểm này gọi là quán tính của vật. Khi xe bất ngờ rẽ sang phải, hành khách chưa thay đổi được vận tốc ngay mà sẽ duy trì trạng thái cân bằng trước đó, nên sẽ bị nghiêng sang trái.

Câu 14: Khi một người kéo một thùng hàng chuyển động, lực tác dụng vào người làm người đó chuyển động về phía trước là:

A. lực người tác dụng vào xe.

B. lực mà xe tác dụng vào người.

C. lực người tác dụng vào mặt đất.

D. lực mặt đất tác dụng vào người.

Đáp án: D

Giải thích:

Khi một người kéo một thùng hàng chuyển động, lực tác dụng vào người làm người đó chuyển động về phía trước là lực mặt đất tác dụng vào người.

Câu 15: Khi vật chịu tác dụng của một lực duy nhất thì nó sẽ:

A. Chuyển động thẳng đều mãi.

B. Bị biến dạng hoặc biến đổi vận tốc.

C. Chỉ biến đổi vận tốc mà không bị biến dạng.

D. Chỉ biến dạng mà không biến đổi vận tốc.

Đáp án: B

Giải thích:

Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng.

Theo định luật II Niutơn: $\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$

$\Rightarrow$ Khi vật chịu tác dụng của một lực duy nhất thì nó sẽ bị biến dạng hoặc biến đổi vận tốc (do gia tốc đặc trưng cho sự biến đổi vận tốc của vật).

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Cánh diều hay, chi tiết:

Bài 2: Một số lực thường gặp

Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật