Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
I. Lý thuyết trọng tâm
1. Các đặc trưng của lực
Mặc dù không thể nhìn thấy lực bằng mắt thường, nhưng ta có thể nhận biết được các đặc trưng cơ bản của lực. Mỗi lực có ba đặc trưng: độ lớn, phương và chiều.
a) Độ lớn của lực
Đặc trưng đầu tiên dễ nhận thấy của lực là độ mạnh (hay độ lớn) của nó. Các lực khác nhau có thể có độ lớn khác nhau.
Ví dụ: lực của người đẩy xe ô tô chết máy mạnh hơn nhiều so với lực của em bé ấn nút chuông điện.
b) Đơn vị lực và dụng cụ đo lực
Trong Hệ đơn vị đo lường hợp pháp của nước ta, đơn vị lực là niutơn, kí hiệu là N (đặt theo tên nhà bác học người Anh Isaac Newton, 1642 – 1727).
Dụng cụ đo lực là lực kế.
| Tên lực | Độ lớn (N) |
|---|---|
| Lực của ngón tay tác dụng vào nút bấm bút bi | Khoảng 1 N |
| Lực của lực sĩ tác dụng lên tạ | Có thể lên tới 2 400 N |
| Lực của động cơ xe tải | Có thể lên tới 10 000 N |
Cách sử dụng lực kế (Hình 41.4):
- Bước 1: Ước lượng độ lớn của lực cần đo.
- Bước 2: Chọn lực kế có giới hạn đo phù hợp.
- Bước 3: Điều chỉnh lực kế về số 0.
- Bước 4: Móc vật vào lực kế, kéo hoặc giữ lực kế theo phương của lực cần đo.
- Bước 5: Đọc và ghi kết quả đo (đọc theo vạch chỉ thị gần nhất).
c) Phương và chiều của lực
Ngoài độ lớn, mỗi lực còn có phương và chiều xác định.
Ví dụ – Kéo co (Hình 41.2a): Trong suốt thời gian kéo co, sợi dây luôn nằm ngang → cả hai đội đều kéo theo phương nằm ngang. Tuy nhiên, đội vàng kéo về bên trái, đội xanh kéo về bên phải → lực kéo của hai đội cùng phương nhưng ngược chiều nhau.
Một số ví dụ về phương và chiều:
- Lực của dây câu tác dụng lên con cá: phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên.
- Lực của tay người bắn cung tác dụng lên dây cung: phương nằm ngang, chiều từ phải sang trái (ngược hướng bắn).
- Lực của vận động viên tác dụng lên ván nhảy: phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.
2. Biểu diễn lực
Trong Vật lí, người ta dùng một mũi tên để biểu diễn các đặc trưng của lực. Mũi tên biểu diễn lực phải thể hiện đủ bốn yếu tố: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn.
Quy tắc biểu diễn lực:
- Gốc của mũi tên là điểm đặt tại vật chịu lực tác dụng.
- Phương và chiều của mũi tên là phương và chiều của lực.
- Độ dài của mũi tên biểu diễn độ lớn của lực theo một tỉ xích (tỉ lệ xích) cho trước.
Ví dụ: Người mẹ đẩy xe nôi với lực 30 N theo phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải. Tỉ xích: 1 cm ứng với 10 N.
- Gốc: nằm trên xe, tại vị trí tay đặt vào xe để đẩy.
- Phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải.
- Độ dài mũi tên: $\dfrac{30}{10} = 3$ cm.
II. Phương pháp giải các dạng bài tập
Dạng 1: Nhận biết các đặc trưng của lực
Phương pháp:
Nắm vững:
- Lực có ba đặc trưng: độ lớn, phương và chiều. Khi biểu diễn lực bằng mũi tên cần đầy đủ bốn yếu tố: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn.
- Đơn vị lực là niutơn (N), dụng cụ đo lực là lực kế.
- Lực là tác dụng đẩy hoặc kéo của vật này lên vật khác. Khi vật A đẩy hoặc kéo vật B → vật A tác dụng lực lên vật B.
- Để biểu diễn lực, người ta dùng một mũi tên (không phải đoạn thẳng hay đường thẳng).
Bài tập 1: Muốn biểu diễn một lực chúng ta cần phải biết các yếu tố?
A. Phương, chiều.
B. Điểm đặt, phương, chiều.
C. Điểm đặt, phương, độ lớn.
D. Điểm đặt, phương, chiều và độ lớn.
Lời giải chi tiết:
Để biểu diễn một lực bằng mũi tên, ta cần biết đầy đủ bốn yếu tố:
- Điểm đặt: vị trí trên vật mà lực tác dụng → xác định gốc mũi tên.
- Phương: hướng nằm ngang, thẳng đứng hay nghiêng → xác định phương mũi tên.
- Chiều: từ trái sang phải, từ trên xuống dưới,… → xác định chiều mũi tên.
- Độ lớn: bao nhiêu N → xác định độ dài mũi tên theo tỉ xích.
Thiếu bất kỳ yếu tố nào cũng không thể biểu diễn lực một cách đầy đủ. Các đáp án A, B, C đều thiếu yếu tố.
Đáp án: D. Điểm đặt, phương, chiều và độ lớn.
Bài tập 2: Hoạt động nào dưới đây không cần dùng đến lực?
A. Đọc một trang sách.
B. Kéo một gàu nước.
C. Nâng một tấm gỗ.
D. Đẩy một chiếc xe đạp.
Lời giải chi tiết:
Lực là tác dụng đẩy hoặc kéo của vật này lên vật khác. Xét từng hoạt động:
- A. Đọc một trang sách: Khi đọc sách, mắt ta nhìn vào trang sách, không cần đẩy hay kéo gì → không cần dùng lực → Đúng.
- B. Kéo một gàu nước: Cần lực kéo để nâng gàu nước lên → cần lực.
- C. Nâng một tấm gỗ: Cần lực nâng để đưa tấm gỗ lên → cần lực.
- D. Đẩy một chiếc xe đạp: Cần lực đẩy để xe di chuyển → cần lực.
Đáp án: A. Đọc một trang sách.
Bài tập 3: Treo một vật vào đầu dưới của một lò xo, lò xo dãn ra, khi đó
A. Lò xo tác dụng vào vật một lực đẩy.
B. Vật tác dụng vào lò xo một lực nén.
C. Lò xo tác dụng vào vật một lực nén.
D. Vật tác dụng vào lò xo một lực kéo.
Lời giải chi tiết:
Khi treo một vật vào đầu dưới của lò xo, trọng lượng của vật kéo lò xo dãn ra phía dưới. Như vậy:
- Vật tác dụng lên lò xo một lực kéo (kéo lò xo dãn ra, không phải nén lại).
- Lò xo tác dụng ngược lại lên vật một lực giữ vật (lực đàn hồi), không phải lực đẩy hay lực nén.
Đáp án A sai vì lò xo không đẩy vật. Đáp án B sai vì vật kéo lò xo chứ không nén. Đáp án C sai vì lò xo không nén vật.
Đáp án: D. Vật tác dụng vào lò xo một lực kéo.
Dạng 2: Đọc (xác định) các đặc trưng của lực từ hình vẽ
Phương pháp:
Khi đọc đặc trưng của lực từ hình vẽ, cần xác định lần lượt:
- Điểm đặt: Gốc mũi tên nằm tại vị trí nào trên vật?
- Phương: Mũi tên nằm theo phương nào? (nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng góc bao nhiêu độ?)
- Chiều: Mũi tên hướng về phía nào? (từ trái sang phải, từ dưới lên trên,…)
- Độ lớn: Đo độ dài mũi tên (bằng cm), rồi nhân với tỉ xích để ra độ lớn lực (N).
Công thức tính độ lớn: $F = \text{độ dài mũi tên (cm)} \times \text{tỉ xích (N/cm)}$
Bài tập 1: Cách diễn tả lực phù hợp với hình vẽ là (cho tỉ lệ xích 1 cm ứng với 10 N)
A. Lực tác dụng vào vật có độ lớn 30 N, phương nằm ngang, chiều từ phải qua trái.
B. Lực tác dụng vào vật có độ lớn 60 N, phương nằm ngang, chiều từ trái qua phải.
C. Lực tác dụng vào vật có độ lớn 30 N, phương nằm ngang, chiều từ trái qua phải.
D. Lực tác dụng vào vật có độ lớn 3 N, phương nằm ngang, chiều từ phải qua trái.
Lời giải chi tiết:
Từ hình vẽ, ta đọc được:
- Phương: Mũi tên nằm theo phương nằm ngang.
- Chiều: Mũi tên hướng từ trái sang phải.
- Độ dài mũi tên: 3 cm.
- Tỉ xích: 1 cm ứng với 10 N.
- Độ lớn: $F = 3 \times 10 = 30$ N.
Kiểm tra các đáp án:
- A sai chiều (phải qua trái).
- B sai độ lớn (60 N).
- C đúng: 30 N, phương nằm ngang, chiều từ trái qua phải.
- D sai cả độ lớn (3 N) và chiều.
Đáp án: C. Lực tác dụng vào vật có độ lớn 30 N, phương nằm ngang, chiều từ trái qua phải.
Bài tập 2: Hình nào biểu diễn đúng lực sau với tỉ lệ xích 1 cm ứng với 2 N?
Lực $\vec{F}$ có phương ngang, chiều từ trái sang phải, độ lớn 4 N.
Lời giải chi tiết:
Từ đề bài, lực $\vec{F}$ có:
- Phương: nằm ngang.
- Chiều: từ trái sang phải.
- Độ lớn: 4 N.
- Tỉ xích: 1 cm ứng với 2 N.
Tính độ dài mũi tên: $\text{Độ dài} = \dfrac{F}{\text{tỉ xích}} = \dfrac{4}{2} = 2$ cm.
Vậy mũi tên đúng phải có: phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải, dài 2 cm, gốc đặt tại vật.
- A sai vì mũi tên quá ngắn (chỉ khoảng 1 cm).
- B đúng: mũi tên dài 2 cm, hướng sang phải, gốc đặt tại vật.
- C sai chiều (hướng sang trái).
- D sai phương (chếch lên, không phải nằm ngang).
Đáp án: B.
Dạng 3: Biểu diễn lực bằng mũi tên
Phương pháp:
Khi biểu diễn lực, thực hiện theo các bước:
- Chọn tỉ xích phù hợp (nếu đề chưa cho).
- Tính độ dài mũi tên: $\text{Độ dài (cm)} = \dfrac{F \text{ (N)}}{\text{tỉ xích (N/cm)}}$
- Vẽ mũi tên:
- Xác định gốc (điểm đặt) tại vật chịu lực.
- Vẽ mũi tên theo đúng phương và chiều đã cho.
- Đảm bảo mũi tên có độ dài đúng theo tỉ xích.
- Ghi kí hiệu lực và tỉ xích bên cạnh hình vẽ.
Bài tập 1: Biểu diễn lực kéo tác dụng vào vật có phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải và có độ lớn 500 N.
Lời giải chi tiết:
Bước 1 – Chọn tỉ xích: Vì lực có độ lớn 500 N (khá lớn), ta chọn tỉ xích 1 cm ứng với 100 N.
Bước 2 – Tính độ dài mũi tên:
$$\text{Độ dài} = \dfrac{500}{100} = 5 \text{ cm}$$
Bước 3 – Vẽ mũi tên:
- Gốc: đặt tại vật.
- Phương: nằm ngang.
- Chiều: từ trái sang phải.
- Độ dài: 5 cm.
Bước 4 – Ghi chú: Ghi tỉ xích “1 cm ứng với 100 N” bên cạnh hình.
Bài tập 2: Biểu diễn lực nâng tác dụng vào vật có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên và có độ lớn 750 N.
Lời giải chi tiết:
Bước 1 – Chọn tỉ xích: Chọn tỉ xích 1 cm ứng với 150 N (vì 750 chia hết cho 150, mũi tên sẽ dài vừa phải).
Bước 2 – Tính độ dài mũi tên:
$$\text{Độ dài} = \dfrac{750}{150} = 5 \text{ cm}$$
Bước 3 – Vẽ mũi tên:
- Gốc: đặt tại vật.
- Phương: thẳng đứng.
- Chiều: từ dưới lên trên.
- Độ dài: 5 cm.
Bước 4 – Ghi chú: Ghi tỉ xích “1 cm ứng với 150 N” bên cạnh hình.
Bài tập 3: Biểu diễn lực đẩy tác dụng vào vật có phương hợp với phương nằm ngang một góc $45°$, chiều từ phải sang trái và có độ lớn 250 N.
Lời giải chi tiết:
Bước 1 – Chọn tỉ xích: Chọn tỉ xích 1 cm ứng với 50 N.
Bước 2 – Tính độ dài mũi tên:
$$\text{Độ dài} = \dfrac{250}{50} = 5 \text{ cm}$$
Bước 3 – Vẽ mũi tên:
- Gốc: đặt tại vật.
- Phương: nghiêng, hợp với phương nằm ngang một góc $45°$.
- Chiều: hướng chếch lên (hoặc xuống tuỳ đề), từ phải sang trái.
- Độ dài: 5 cm.
Bước 4 – Ghi chú: Ghi tỉ xích “1 cm ứng với 50 N” bên cạnh hình.
Lưu ý khi chọn tỉ xích: Nên chọn tỉ xích sao cho độ dài mũi tên nằm trong khoảng từ 2 cm đến 6 cm, vừa đủ rõ ràng trên hình vẽ.
III. Sơ đồ tư duy
1. Các đặc trưng của lực
- 1.1. Độ lớn: độ mạnh của lực, đơn vị niutơn (N)
- 1.2. Phương: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng
- 1.3. Chiều: trái → phải, trên → dưới,…
2. Đơn vị và dụng cụ đo
- 2.1. Đơn vị: niutơn (N)
- 2.2. Dụng cụ đo: lực kế
- 2.3. Cách dùng: ước lượng → chọn lực kế → chỉnh về 0 → móc vật → đọc kết quả
3. Biểu diễn lực bằng mũi tên
- 3.1. Gốc mũi tên = điểm đặt tại vật chịu lực
- 3.2. Phương và chiều mũi tên = phương và chiều của lực
- 3.3. Độ dài mũi tên = độ lớn lực theo tỉ xích
- 3.4. Công thức: Độ dài (cm) = F (N) ÷ tỉ xích (N/cm)
4. Bốn yếu tố cần biết để biểu diễn lực
- 4.1. Điểm đặt
- 4.2. Phương
- 4.3. Chiều
- 4.4. Độ lớn
IV. Sai lầm thường gặp
| STT | Sai lầm | Đính chính |
|---|---|---|
| 1 | Cho rằng lực chỉ có hai đặc trưng là phương và chiều. | Lực có ba đặc trưng: độ lớn, phương và chiều. Khi biểu diễn lực cần đầy đủ bốn yếu tố: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn. |
| 2 | Dùng đoạn thẳng hoặc đường thẳng để biểu diễn lực. | Phải dùng mũi tên để biểu diễn lực, vì mũi tên mới thể hiện được cả phương, chiều và độ lớn. Đoạn thẳng không có chiều, đường thẳng không có độ dài xác định. |
| 3 | Đặt gốc mũi tên ở bất kỳ vị trí nào. | Gốc mũi tên phải đặt tại điểm đặt trên vật chịu lực tác dụng, không phải ở vật gây ra lực hay vị trí tuỳ ý. |
| 4 | Nhầm lẫn giữa phương và chiều. | Phương là đường thẳng mà lực tác dụng dọc theo (nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng). Chiều là hướng cụ thể trên phương đó (từ trái sang phải hay phải sang trái, từ trên xuống hay dưới lên). Cùng phương có thể ngược chiều nhau. |
| 5 | Quên chia theo tỉ xích khi tính độ dài mũi tên. | Độ dài mũi tên không bằng giá trị lực (N). Phải chia theo tỉ xích: $\text{Độ dài (cm)} = \dfrac{F \text{ (N)}}{\text{tỉ xích (N/cm)}}$. Ví dụ: $F = 30$ N, tỉ xích 10 N/cm → mũi tên dài 3 cm, không phải 30 cm. |
| 6 | Vẽ mũi tên quá dài hoặc quá ngắn do chọn tỉ xích không phù hợp. | Nên chọn tỉ xích sao cho mũi tên dài từ 2 cm đến 6 cm, vừa đủ rõ ràng. Ví dụ: lực 500 N nên chọn tỉ xích 100 N/cm (mũi tên 5 cm), không nên chọn 10 N/cm (mũi tên 50 cm). |
| 7 | Nhầm lực treo vật vào lò xo là lực nén. | Khi treo vật vào lò xo, vật kéo lò xo dãn ra → vật tác dụng lên lò xo một lực kéo, không phải lực nén. Lực nén làm lò xo co ngắn lại. |
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu