I. Lý thuyết trọng tâm

1. Lực hút của Trái Đất

Khi thả một vật đang cầm trên tay, vật sẽ rơi xuống đất. Hiện tượng này xảy ra do vật chịu tác dụng bởi lực hút của Trái Đất.

Lực hút của Trái Đất có phương thẳng đứng và có chiều hướng từ trên xuống dưới (hướng về phía tâm Trái Đất).

Ví dụ: quả táo chín rơi từ trên cây xuống đất, mưa rơi từ trên trời xuống, nước chảy từ trên cao xuống thấp,… Tất cả đều do lực hút của Trái Đất.

2. Trọng lượng và lực hút của Trái Đất

Độ lớn lực hút của Trái Đất tác dụng lên một vật được gọi là trọng lượng của vật đó.

• Trọng lượng được kí hiệu bằng chữ P.
• Đơn vị đo trọng lượng là đơn vị đo lực: niutơn (N).
• Dụng cụ đo trọng lượng: lực kế.
• Khi đo trọng lượng, phải đặt lực kế theo phương thẳng đứng.

3. Trọng lượng và khối lượng

Trọng lượng và khối lượng là hai đại lượng khác nhau nhưng có mối liên hệ mật thiết với nhau:

• Khối lượng ($m$): là số đo lượng chất của vật, đơn vị kilôgam (kg), đo bằng cân, không có phương và chiều.
• Trọng lượng ($P$): là độ lớn lực hút của Trái Đất lên vật, đơn vị niutơn (N), đo bằng lực kế, có phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống.

Khối lượng của vật càng lớn thì trọng lượng của vật càng lớn. Mối liên hệ giữa trọng lượng và khối lượng:

$$P = 10 \times m$$

Trong đó: $P$ là trọng lượng (N), $m$ là khối lượng (kg).

Lưu ý quan trọng: Khối lượng của vật không thay đổi khi đem vật đến bất kì nơi nào (trên Trái Đất, Mặt Trăng hay Hoả tinh). Tuy nhiên, trọng lượng của vật thay đổi tuỳ theo thiên thể mà vật đặt trên đó.

4. Lực hấp dẫn

Không chỉ Trái Đất hút các vật mà mọi vật có khối lượng đều hút lẫn nhau. Lực hút này được gọi chung là lực hấp dẫn. Nhà bác học Niu-tơn phát hiện ra lực hấp dẫn nhờ vào ý tưởng nảy sinh khi quan sát thấy quả táo rơi.

Trái Đất hút quả táo thì quả táo cũng hút Trái Đất. Lực này gọi là lực hấp dẫn.

Độ lớn lực hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng của các vật. Khối lượng các vật càng lớn thì lực hấp dẫn càng lớn.

Cùng một vật (1 kg) đặt trên các thiên thể khác nhau sẽ chịu lực hấp dẫn khác nhau:

Vật có trọng lượng nhỏ nhất trên Mặt Trăng vì Mặt Trăng có khối lượng nhỏ nhất trong ba thiên thể.

II. Phương pháp giải các dạng bài tập

Dạng 1: Khái niệm lực hút Trái Đất, trọng lượng, lực hấp dẫn và phân biệt khối lượng – trọng lượng

Phương pháp:

Nắm vững các kiến thức:

• Lực hút Trái Đất: phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
• Trọng lượng: đơn vị N, đo bằng lực kế, có phương và chiều.
• Khối lượng: đơn vị kg, đo bằng cân, không có phương và chiều, không đổi khi mang vật đến nơi khác.
• Lực hấp dẫn: mọi vật có khối lượng đều hút lẫn nhau. Trái Đất hút quả táo thì quả táo cũng hút Trái Đất. Độ lớn phụ thuộc vào khối lượng.
• Trên các thiên thể khác nhau, cùng một vật có cùng khối lượng nhưng trọng lượng khác nhau.

Bài tập 1: Trái Đất hút quả táo thì quả táo có hút Trái Đất không? Nếu có thì lực này gọi là?

A. Có. Lực đẩy.

B. Không. Lực đẩy.

C. Có. Lực hấp dẫn.

D. Không. Lực hấp dẫn.

Lời giải chi tiết:

Theo định luật về lực hấp dẫn của Niu-tơn: mọi vật có khối lượng đều hút lẫn nhau. Trái Đất hút quả táo thì quả táo cũng hút Trái Đất. Lực hút giữa hai vật bất kì được gọi là lực hấp dẫn.

• Đáp án A sai vì đây là lực hút chứ không phải lực đẩy.
• Đáp án B, D sai vì quả táo có hút Trái Đất.

Đáp án: C. Có. Lực hấp dẫn.

Bài tập 2: Một vật có khối lượng 2 kg ở Trái Đất. Trên Mặt Trăng vật có khối lượng là bao nhiêu?

A. Vẫn bằng 2 kg.

B. Nhỏ hơn 2 kg.

C. Lớn hơn 2 kg.

D. Không xác định được.

Lời giải chi tiết:

Cần phân biệt rõ:

• Khối lượng là số đo lượng chất của vật. Dù mang vật đi bất kì đâu (Trái Đất, Mặt Trăng, Hoả tinh,…), lượng chất cấu tạo nên vật không thay đổi → khối lượng không đổi.
• Trọng lượng mới thay đổi khi đặt vật trên các thiên thể khác nhau (vì lực hấp dẫn khác nhau).

Vậy vật có khối lượng 2 kg trên Trái Đất thì trên Mặt Trăng vẫn có khối lượng 2 kg.

Đáp án: A. Vẫn bằng 2 kg.

Bài tập 3: Trong các nội dung sau, nội dung nào phù hợp với khối lượng?

(1) Có đơn vị đo là Newton. (2) Có đơn vị đo là kg. (3) Có phương và chiều. (4) Đo bằng lực kế. (5) Đo bằng cân. (6) Không có phương và chiều.

A. (2), (5), (6).

B. (2), (4), (6).

C. (1), (3), (5).

D. (1), (5), (6).

Lời giải chi tiết:

Xét từng nội dung có phù hợp với khối lượng không:

• (1) Đơn vị Newton → đây là đơn vị của trọng lượng (lực), không phải khối lượng → Không phù hợp.
• (2) Đơn vị kg → đúng, đơn vị của khối lượng là kilôgam (kg) → Phù hợp.
• (3) Có phương và chiều → khối lượng là đại lượng vô hướng, không có phương và chiều → Không phù hợp.
• (4) Đo bằng lực kế → lực kế dùng để đo lực (trọng lượng), không đo khối lượng → Không phù hợp.
• (5) Đo bằng cân → đúng, khối lượng được đo bằng cân → Phù hợp.
• (6) Không có phương và chiều → đúng, khối lượng không có phương và chiều → Phù hợp.

Vậy các nội dung phù hợp với khối lượng là: (2), (5), (6).

Đáp án: A. (2), (5), (6).

Dạng 2: Tính trọng lượng và khối lượng

Phương pháp:

Sử dụng công thức liên hệ giữa trọng lượng và khối lượng:

$$P = 10 \times m$$

Trong đó:

• $P$: trọng lượng (đơn vị: N)
• $m$: khối lượng (đơn vị: kg)

Suy ra: $m = \dfrac{P}{10}$

Lưu ý quan trọng: Khối lượng $m$ phải đổi về đơn vị kg trước khi thay vào công thức. Nếu đề cho đơn vị gam (g) thì cần đổi: $1 \text{ kg} = 1000 \text{ g}$; $1 \text{ tấn} = 1000 \text{ kg}$.

Bài tập 1: Một ô tô có khối lượng là 5 tấn thì trọng lượng của ô tô đó là

A. 5 N.

B. 500 N.

C. 5 000 N.

D. 50 000 N.

Lời giải chi tiết:

Bước 1 – Đổi đơn vị:

$$m = 5 \text{ tấn} = 5 \times 1000 = 5000 \text{ kg}$$

Bước 2 – Tính trọng lượng:

$$P = 10 \times m = 10 \times 5000 = 50\,000 \text{ N}$$

Đáp án: D. 50 000 N.

Bài tập 2 (Tự luận): Tính trọng lượng của các vật có khối lượng như sau:

a) Túi kẹo có khối lượng 150 gam.

b) Túi đường có khối lượng 2 kg.

c) Hộp sữa có khối lượng 380 gam.

d) Bạn An có khối lượng 35 kg.

Lời giải chi tiết:

a) Túi kẹo 150 gam:

Đổi đơn vị: $m = 150 \text{ g} = \dfrac{150}{1000} = 0{,}15 \text{ kg}$

Trọng lượng: $P = 10 \times m = 10 \times 0{,}15 = 1{,}5 \text{ N}$

b) Túi đường 2 kg:

$P = 10 \times m = 10 \times 2 = 20 \text{ N}$

c) Hộp sữa 380 gam:

Đổi đơn vị: $m = 380 \text{ g} = \dfrac{380}{1000} = 0{,}38 \text{ kg}$

Trọng lượng: $P = 10 \times m = 10 \times 0{,}38 = 3{,}8 \text{ N}$

d) Bạn An 35 kg:

$P = 10 \times m = 10 \times 35 = 350 \text{ N}$

Bài tập 3 (Tự luận): Trọng lượng của một bao gạo là 650 N. Em hãy tính khối lượng của bao gạo ấy.

Lời giải chi tiết:

Áp dụng công thức: $m = \dfrac{P}{10}$

$$m = \dfrac{650}{10} = 65 \text{ kg}$$

Vậy khối lượng của bao gạo là 65 kg.

III. Sơ đồ tư duy

1. Lực hút của Trái Đất

• 1.1. Trái Đất hút mọi vật về phía mình
• 1.2. Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới
• 1.3. Ví dụ: quả táo rơi, mưa rơi, nước chảy xuống thấp

2. Trọng lượng (P)

• 2.1. Là độ lớn lực hút của Trái Đất lên vật
• 2.2. Đơn vị: niutơn (N)
• 2.3. Đo bằng: lực kế
• 2.4. Có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
• 2.5. Thay đổi khi đặt vật trên các thiên thể khác nhau

3. Khối lượng (m)

• 3.1. Là số đo lượng chất của vật
• 3.2. Đơn vị: kilôgam (kg)
• 3.3. Đo bằng: cân
• 3.4. Không có phương và chiều
• 3.5. Không thay đổi khi mang vật đi bất kì đâu

4. Công thức liên hệ

• 4.1. $P = 10 \times m$ (P tính bằng N, m tính bằng kg)
• 4.2. $m = P \div 10$

5. Lực hấp dẫn

• 5.1. Mọi vật có khối lượng đều hút lẫn nhau
• 5.2. Độ lớn phụ thuộc vào khối lượng của các vật
• 5.3. Khối lượng càng lớn → lực hấp dẫn càng lớn

IV. Sai lầm thường gặp

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