Khởi động trang 67

Đề bài: Móc hai lực kế vào nhau rồi kéo một trong hai lực kế như hình.

a) Dự đoán xem số chỉ của hai lực kế giống nhau hay khác nhau.

b) Hãy kiểm tra kết quả và nêu kết luận.

c) Nếu cả hai tiếp tục kéo về hai phía ngược nhau với độ lớn lực tăng lên thì số chỉ của hai lực kế sẽ thay đổi thế nào?

Lời giải:

a) Dự đoán: Số chỉ của hai lực kế giống nhau (bằng nhau).

b) Kiểm tra: Tiến hành thí nghiệm, ta thấy số chỉ của hai lực kế luôn bằng nhau.

→ Kết luận: Khi hai vật tương tác với nhau, lực mà mỗi vật tác dụng lên vật kia có độ lớn bằng nhau.

c) Khi cả hai tiếp tục kéo về hai phía ngược nhau với lực tăng lên:

• Số chỉ của cả hai lực kế đều tăng.
• Số chỉ của hai lực kế vẫn luôn bằng nhau.

I. Định luật 3 Newton

Hoạt động mục I

Đề bài: Quan sát thí nghiệm được mô tả trong Hình 16.1.

1. Một thanh sắt và một thanh nam châm được treo như Hình 16.1a. Trong thí nghiệm này, lực nào làm cho thanh nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt?
2. Xe lăn 1 có khối lượng $m_1$ và có gắn một lò xo nhẹ. Xe lăn 2 có khối lượng $m_2$. Ta cho hai xe áp lại gần nhau bằng cách buộc dây để nén lò xo (Hình 16.1b). Quan sát hiện tượng xảy ra khi đốt đứt sợi dây buộc.

Thảo luận để làm sáng tỏ ý kiến sau: Lực không tồn tại riêng lẻ. Các lực hút hoặc đẩy luôn xuất hiện thành từng cặp giữa hai vật.

Lời giải:

1. Thanh nam châm và thanh sắt hút lẫn nhau. Lực làm cho thanh nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt là lực hút của thanh sắt tác dụng lên thanh nam châm.

(Đồng thời, thanh nam châm cũng hút thanh sắt với một lực có độ lớn bằng như vậy nhưng ngược chiều.)

2. Khi đốt đứt sợi dây, lò xo bung ra:

• Lò xo đẩy xe lăn 1 chuyển động về một phía.
• Đồng thời lò xo đẩy xe lăn 2 chuyển động về phía ngược lại.

→ Điều đó chứng tỏ hai xe đã tác dụng lực đẩy lên nhau cùng một lúc, hai lực có độ lớn bằng nhau, ngược chiều và xuất hiện đồng thời.

Kết luận: Hai thí nghiệm trên cho thấy lực không tồn tại riêng lẻ. Cả lực hút (giữa sắt và nam châm) và lực đẩy (giữa hai xe lăn) đều xuất hiện thành từng cặp giữa hai vật tương tác.

II. Các đặc điểm của lực và phản lực

Câu hỏi 1 mục II

Đề bài:

1. Cặp lực và phản lực có những đặc điểm gì?
2. Cặp lực và phản lực có phải là hai lực cân bằng hay không? Tại sao?

Lời giải:

1. Cặp lực và phản lực có các đặc điểm:

• Xuất hiện thành từng cặp (xuất hiện hoặc mất đi đồng thời).
• Tác dụng theo cùng một đường thẳng (cùng phương).
• Có cùng độ lớn nhưng ngược chiều (gọi là hai lực trực đối).
• Đặt vào hai vật khác nhau.
• Là hai lực cùng loại (ví dụ cùng là lực hấp dẫn, hoặc cùng là lực đàn hồi,…).

2. Cặp lực và phản lực không phải là hai lực cân bằng.

Vì:

• Hai lực cân bằng phải đặt vào cùng một vật.
• Còn cặp lực và phản lực đặt vào hai vật khác nhau nên không thể khử lẫn nhau.

Câu hỏi 2 mục II

Đề bài: Hãy chỉ rõ điểm đặt của mỗi lực trong mỗi cặp lực ở Hình 16.2 a, b.

Lời giải:

Cách đọc kí hiệu: $\vec{F_{AB}}$ là lực do vật A tác dụng lên vật B, nên đặt tại vật B. Tương tự $\vec{F_{BA}}$ đặt tại vật A.

• Hình 16.2a: $\vec{F_{BA}}$ đặt tại vật A; $\vec{F_{AB}}$ đặt tại vật B.
• Hình 16.2b: $\vec{F_{BA}}$ đặt tại vật A; $\vec{F_{AB}}$ đặt tại vật B.

Câu hỏi 3 mục II

Đề bài:

1. Hãy chỉ ra các cặp lực và phản lực trong hai trường hợp sau: a) Quyển sách nằm yên trên mặt bàn (Hình 16.3a). b) Dùng búa đóng đinh vào gỗ (Hình 16.3b).
2. Quyển sách nằm yên có phải là kết quả của sự cân bằng giữa lực và phản lực hay không?
3. Lực do búa tác dụng vào đinh và phản lực của đinh lên búa có các đặc điểm gì?

Lời giải:

1.a) Quyển sách nằm yên trên mặt bàn: có hai cặp lực và phản lực:

• Cặp 1: Lực Trái Đất hút quyển sách (trọng lực $\vec{P}$ đặt tại sách) và lực quyển sách hút Trái Đất ($\vec{P’}$ đặt tại Trái Đất).
• Cặp 2: Lực quyển sách ép xuống mặt bàn ($\vec{N’}$ đặt tại bàn) và phản lực của mặt bàn đẩy quyển sách ($\vec{N}$ đặt tại sách).

1.b) Búa đóng đinh vào gỗ:

• Lực do búa tác dụng vào đinh ($\vec{F}$ đặt tại đinh) và phản lực của đinh tác dụng vào búa ($\vec{F’}$ đặt tại búa).

2. Quyển sách nằm yên không phải là kết quả của sự cân bằng giữa lực và phản lực.

Vì lực và phản lực đặt vào hai vật khác nhau nên không cân bằng nhau. Quyển sách nằm yên là do hai lực cùng đặt vào sách cân bằng nhau:

• Trọng lực $\vec{P}$ (Trái Đất hút sách hướng xuống).
• Phản lực $\vec{N}$ của mặt bàn (đẩy sách hướng lên).

Hai lực này có cùng độ lớn, ngược chiều, cùng đặt vào sách → cân bằng nhau → sách đứng yên.

3. Lực do búa tác dụng vào đinh và phản lực của đinh lên búa có các đặc điểm:

• Cùng phương (cùng nằm trên một đường thẳng).
• Cùng độ lớn.
• Ngược chiều.
• Đặt vào hai vật khác nhau (búa và đinh).
• Xuất hiện và mất đi đồng thời.

Hoạt động mục II

Đề bài:

1. Trong thí nghiệm ở phần mở đầu bài học, nếu cả hai người cùng kéo nhưng để lực kế di chuyển về phía một người (ví dụ cùng di chuyển hai lực kế sang phải) thì số chỉ của hai lực kế sẽ giống nhau hay khác nhau? Làm thí nghiệm kiểm tra dự đoán.
2. Nêu thêm một số ví dụ trong thực tế và thảo luận để làm sáng tỏ các đặc điểm sau đây của lực và phản lực:
   • Lực và phản lực luôn xuất hiện thành từng cặp.
   • Lực và phản lực cùng tác dụng theo một đường thẳng, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.
   • Lực và phản lực không cân bằng nhau (vì chúng đặt vào hai vật khác nhau).
   • Cặp lực và phản lực là hai lực cùng loại.

Lời giải:

1. Dự đoán: số chỉ của hai lực kế vẫn giống nhau.

Vì: lực mà hai lực kế tác dụng lên nhau là cặp lực và phản lực, luôn có cùng độ lớn, không phụ thuộc vào việc hai lực kế đứng yên hay di chuyển. Khi làm thí nghiệm kiểm tra, ta thấy kết quả đúng như dự đoán.

2. Một số ví dụ minh hoạ:

• Xuất hiện thành từng cặp: Khi ta dùng tay đẩy vào tường thì tường cũng đẩy lại tay ta. Bỏ tay ra thì cả hai lực đều mất.
• Cùng đường thẳng, cùng độ lớn, ngược chiều: Khi ta nhảy lên, chân đẩy mặt đất xuống dưới, mặt đất đẩy ta lên trên – hai lực này nằm trên cùng đường thẳng đứng, có độ lớn bằng nhau, ngược chiều.
• Không cân bằng: Khi ta đập tay vào tường, tay tác dụng lực vào tường còn tường tác dụng lực vào tay. Hai lực này đặt vào hai vật khác nhau (tay và tường), nên không cân bằng. (Nếu cân bằng thì tay đã không bị đau!)
• Hai lực cùng loại: Khi nam châm hút sắt, lực của nam châm tác dụng lên sắt và lực của sắt tác dụng lên nam châm đều là lực từ.

Câu hỏi 4 mục II

Đề bài: Một ô tô chuyển động trên mặt đường (Hình 16.4), nếu lực do ô tô tác dụng lên mặt đường có độ lớn bằng lực mà mặt đường đẩy ô tô thì tại sao chúng không “khử nhau”?

Lời giải:

Lực $\vec{F}$ và lực $\vec{F’}$ là một cặp lực và phản lực. Chúng có cùng độ lớn, ngược chiều nhưng đặt vào hai vật khác nhau:

• $\vec{F}$ đặt vào ô tô (do mặt đường tác dụng).
• $\vec{F’}$ đặt vào mặt đường (do ô tô tác dụng).

Hai lực cân bằng phải đặt vào cùng một vật mới có thể khử nhau. Còn $\vec{F}$ và $\vec{F’}$ đặt vào hai vật khác nhau nên không thể khử nhau được.

Do đó, xét riêng ô tô thì lực $\vec{F}$ vẫn tác dụng và làm ô tô chuyển động về phía trước.

Em có thể trang 68

Đề bài: Giải thích tại sao các vận động viên khi bơi tới mép hồ bơi và quay lại thì dùng chân đẩy mạnh vào vách hồ bơi để di chuyển nhanh hơn.

Lời giải:

Khi vận động viên dùng chân đẩy mạnh vào vách hồ bơi, theo định luật 3 Newton, vách hồ bơi sẽ đẩy ngược lại chân vận động viên một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều.

• Lực do chân tác dụng lên vách hồ: hướng vào vách (đặt tại vách).
• Phản lực của vách lên chân: hướng ra xa vách (đặt tại chân vận động viên).

Chính phản lực của vách hồ đẩy vận động viên về phía trước. Vận động viên đẩy càng mạnh thì phản lực càng lớn, nhờ đó di chuyển càng nhanh.

Thầy Phạm Trần Quốc Anh

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn