Giải SGK Vật Lí 10 Bài 17 (Kết nối tri thức): Trọng lực và lực căng

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 17: Trọng lực và lực căng

Video bài giảng Trọng lực và lực căng – Kết nối tri thức

Giải vật lí 10 trang 69 Tập 1 Kết nối tri thức

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.

Trả lời:

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 $g=9,8m/s^2$.

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

Phương pháp giải:

– Sử dụng công thức: $P=mg$

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

Trả lời:

a)

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

– Khối lượng của vật treo là:

$P=mg\Rightarrow m=\frac{P}{g}=\frac{10}{9,8}=1,02\left(kg\right)$

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.

Giải vật lí 10 trang 70 Tập 1 Kết nối tri thức

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”.

Trả lời:

– 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.

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 $9,80m/s^2$, ta được P = 9,80 N. Nếu đem vật này tới một địa điểm khác có gia tốc rơi tự do $9,78m/s^2$thì khối lượng và trọng lượng của nó đo được là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: P = m.g

Trả lời:

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:

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

II. Lực căng

Câu hỏi 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.

Trả lời:

– 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

Câu hỏi 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.

Trả lời:

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

Giải vật lí 10 trang 71 Tập 1 Kết nối tri thức

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

Trả lời:

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:

$T=P=mg=0,5.10=5N$

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 ($\overrightarrow{T_1}$ và $\overrightarrow{T_2}$), lực nào có cường độ lớn hơn? Tại sao?

Phương pháp giải:

– Phân tích lực

– Sử dụng công thức: P = m.g

Trả lời:

Ta có:

$\{\begin{array}{l}{T}_1=\frac{a}{\sin {14}^0}\\ T_2=\frac{a}{\sin {20}^0}\end{array}\Rightarrow T_1>T_2$

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 16: Định luật 3 Newton

Bài 18: Lực ma sát

Bài 19: Lực cản và lực nâng

Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học

Lý thuyết 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 vật gia tốc rơi tự do. Trọng lực có kí hiệu $\overrightarrow{\mathrm{P}}$.

Quả bóng chịu tác dụng của trọng lực

– Ở gần Trái Đất trọng lực có:

+ Phương thẳng đứng

+ Chiều từ trên xuống

+ Điểm đặt gọi là trọng tâm của vật

– Công thức tính trọng lực

Dựa vào định luật II Newton, trường hợp vật rơi tự do, ta tìm được công thức của trọng lực: $\overrightarrow{\mathrm{P}}=\mathrm{m}.\overrightarrow{\mathrm{g}}$

2. Trọng lượng

– Trọng lượng là độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật.

– Công thức tính trọng lượng: $\mathrm{P}=\mathrm{m}.\mathrm{g}$

– Trọng lượng của một vật có thể đo bằng lực kế hoặc cân lò xo.

Đo trọng lượng của vật bằng lực kế

3. Phân biệt trọng lượng và khối lượng

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

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

II. Lực căng

– Khi dùng hai tay kéo dãn một sợi dây cao su, ta thấy dây cao su cũng kéo tay trở lại. Khi một sợi dây bị kéo thì ở tại mọi điểm trên dây, kể cả hai đầu dây xuất hiện lực để chống lại sự kéo, lực này gọi là lực căng dây, kí hiệu $\overrightarrow{\mathrm{T}}$

– Đặc điểm của lực căng do sợi dây tác dụng vào vật có phương trùng với phương của sợi dây, có chiều ngược với chiều của lực do vật kéo dãn dây.

Một số trường hợp xuất hiện lực căng