32 Chuyển động của hệ vật

Ngày soạn: 8/12/2013
Tiết PPCT: 32
CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ VẬT
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Hiểu được khái niệm về hệ vật , nội lực và ngoại lực
- Biết cách phân tich bài toán chuyển động của hệ vật
2. Kỹ năng:
-

Biết vận dụng các định luật niutơn để khảo sát chuyển động của hệ vật gồm hai vạt nối với
nhau bằng sợi dây .Qua thí nghiệm kiểm chứng .hs thấy rỏ và tính đúng đắn của định luật II
niutơn
Kỹ năng tổng hợp và phân tích lực

iutơn.
II. CHUẨN BỊ

Δl
τ2
- Học sinh cần xem lại phép phân tích lực.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1) Kiểm tra bài cũ :
2) Giới thiệu bài mới :
- Học sinh cần xem lại công thức : a =

HOẠT ĐỘNG CỦA GV & HS
I. KHÁI NIỆM VỀ HỆ VẬT
1) Thí dụ :
GV vẽ hình lên bảng và lần lượt hướng dẫn Hs vẽ
từng lực tác dụng lên vật , nhất là lực căng dây T 1

và T2.
GV : Để giải bài toán hệ vật này trước hết chúng ta
bắt đầu chọn chiều dương và móc thời gian.
Mục tiêu chính của bài toàn này là viết biểu thức tính
gia tốc, muốn như vậy chúng ta áp dụng định luật II
Newton : Fhl = ma cho mỗi vật trong hệ.
GV : Đối với vật thứ nhất, các em cho biết có bao
nhiêu lực tác dụng ?
HS : Thưa thầy có 5 lực : Fk, T1, P1, N1 và fms1
GV : Như các em đã biết cặp lực P 1 và N1cân bằng
nhau nên không ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển động
của vật 1, tương tự vật 2 cũng vậy. Dưa vào định luật
II Newton các em hãy lên áp dụng cho mỗi vật ?
HS : F – T – fms1 = m1a1 (1)
T’ – fms2 = m2a2 (2)
GV : các em cho biết cách tính fms1 và fms2 ?
HS :
fms1 = µm1g
fms2 = µm2g
GV : Vì sợi dây không giản nên :
a1 = a2 = a ; T = T’
Khi đó ta có hệ phương trình :
F – T – fms1 = m1a (1)
T’ – fms2 = m2a (2)
GV : Muốn tìm gia tốc a ta lấy phương trình (1) + (2)
để tìm a.

NỘI DUNG CƠ BẢN
I. KHÁI NIỆM VỀ HỆ VẬT
1) Thí dụ :

Hai vật, khối lượng m1 và m2 nối với nhau
bằng sợi dây được đặt trên mặt bàn nằm
ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt bàn và mỗi
vật là µ.

Khi lực kéo F đặt vào vật m1 theo phương
song song với mặt bàn, hai vật chuyển động

theo chiều của lực F . Tính gia tốc mỗi vật và
lực căng của dây nối. Bỏ qua khối lượng và độ
biến dạng của dây.
Bài giải
Chọn :
+ Trục tọa độ Ox như hình vẽ
+ MTG : Lúc hệ vật bắt đầu chuyển động
(t0 = 0)
Áp dụng định luật II Newton : Fhl = ma
F – T – fms1 = m1a1 (1)
T’ – fms2 = m2a2 (2)
Trong đó : fms1 = µm1g
fms2 = µm2g
Vì sợi dây không giản nên :
a1 = a2 = a ; T = T’
Khi đó ta có hệ phương trình :
F – T – fms1 = m1a (1)
T’ – fms2 = m2a (2)
Lấy (1) + (2) ta được :
F – T – fms1 + T’ – fms2 = (m1 + m2).a

GV : Gọi HS lên bảng để tìm gia tốc a.
F
a=
− µ .g (*)
m1 + m 2
GV : Để tính lực căng dây T các em thực hiện như thế
nào ?
HS : Chúng ta thế biểu thức tính gia tốc vào phương
trình (2)
GV gọi HS lên tìm biểu thức tính lực căng dây T.
m2F
HS : … ⇒ T’ =
m1 + m 2
2) Hệ vật :
GV : Một hệ thống như hình vẽ ở bài toán trên được
gọi là hệ vật, thế hệ vật là gì ?
HS : Hệ vật là tập hợp gồm có nhiều vật .
GV : Các vật trong hệ có mối liên hệ gì với nhau ?
HS : Chúng có mối liên hệ rất chặt chẻ nhau.
GV : Hệ vật là một tập hợp hai hay nhiều vật mà giữa
chúng có tương tác.
3) Nội lực :
GV : Các cặp lực T1 và T2 được gọi là nội lực. Những
lực như thế nào gọi là nội lực ?
HS : Lực tương tác giữa các vật tác dụng lên vật trong
hệ gọi là ngoại lực.
GV : Nội lực có ảnh hưởng gì đến gia tốc của hệ
không ?
HS : Nội lực không ảnh hưởng đến gia tốc của hệ vật
( GV có thể kể câu chuyện anh chàng kỵ sĩ cưỡi

ngựa bị lún vào bùn, anh ta có thể nắm dây cương
để nhấc mình và ngựa ra khỏi bùn không ? )
4) Ngoại lực :
GV : Các em có thể chỉ ra các ngoại lực ?
HS : Ngọai lực gồm : P, F, fms …
Gv : Những lực như thế nào gọi là ngoại lực ?
HS : Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ
gọi là ngoại lực.
5) Định luật II Newton :
GV : Một em có thể đọc và viết định luật II Newton ?
GV : Gọi HS lên viết định luật II Newton
GV : Định luật này chỉ áp dụng cho một vật , và
không những vậy, định luật còn áp dụng cho nhiều vật
GV :Trong trường hợp các vật trong hệ chuyển động
với cùng một gia tốc, thì :

F

∑
a heä =
∑m
* Trong đó :

+ ∑ F : là hợp lực của các ngoại lực.
+

∑ m : Là tổng hợp khối lượng của các vật

F − fms1 − fms2 F − (fms1 + fms2 )
=

m1 + m 2
m1 + m 2
F
a=
− µ .g (*)
m1 + m 2
* Lực căng của dây :
(2) ⇒ T’ – fms2 = m2a
⇒ T’ = m2a + fms2
= m2a + µm2g
= m2(a + µg)
F
= m2 (
- µg + µg )
m1 + m 2
m2F
⇒ T’ =
m1 + m 2
2) Hệ vật :
Hệ vật là một tập hợp hai hay nhiều vật mà
giữa chúng có tương tác.
3) Nội lực :
Lực tương tác giữa các vật tác dụng lên vật
trong hệ gọi là ngoại lực.
4) Ngoại lực :
Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong
hệ gọi là ngoại lực.
5) Lưu ý :
Trong trường hợp các vật trong hệ chuyển
động với cùng một gia tốc, thì :


F

∑
a heä =
∑m
* Trong đó :

+ ∑ F : là hợp lực của các ngoại lực.
a=

+ ∑ m : Là tổng hợp khối lượng của
các vật trong hệ.

trong hệ.
GV : Trình bày cho HS việc cộng các vectơ lực
II. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT
II. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT TRÊN TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG


MẶT PHẲNG NGHIÊNG
GV : Hôm nay chúng ta cùng nhau tìm hiểu tính chất
chuyển động của một vật trên mặt phẳng nghiêng .
GV thực hiện thí nghiệm sau đây : Để một vật trên
một mặt phẳng nằm ngang sau đó cho mặt phẳng
ấy bắt đầu nghiên với góc α tăng dần, ban đầu vật
chưa trượt cho đến khi vật bắt đầu trượt .
GV : Ta giả sử như ban đầu vật trên đỉnh mặt phẳng
nghiêng , khi vật trượt xuống ta tính gia tốc của vật.
Chúng ta lại khảo sát các lực tác dụng lên vật, có

những lực tác dụng lên vật ?
HS : Trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật, lực ma sát
tác dụng lên vật và phản lực của mặt phẳng nghiêng.
GV : Em hãy biểu diễn các lực lên hình vẽ
( Gọi HS lên biểu diễn các lực trên hình vẽ )
GV : Các em cho biết tại sao vật bị trượt xuống ?
HS : Do trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật !
GV : Thế khi mặt phẳng nằm ngang hay có độ
nghiêng bé thì vật có trượt không ?
HS : Vật không bị trượt .
GV : Lúc ấy Trái Đất có tác dụng trọng lực lên vật
không ?
HS : Trái Đất cũng tác dụng trọng lực lên vật .
GV : Như vậy khi mặt phẳng bắt đầu nghiêng, thì
trọng lực P được phân tích thành hai lực P X và Py như
Thầy đang phân tích trên hình vẽ.
GV : Ta nhận thấy Px có tác dụng kéo vật trượt xuống,
còn Py có tác dụng ép vật lên mặt phẳng nghiêng
không cho vật bay ra khỏi mặt phẳng nghiêng. Các
em cho biết công thức liên hệ giữa Px và Py đối với P ?
HS : Px = mgsinα
Py = mgcosα
Gv : Còn lực ma sát được tính như thế nào ?
HS : fms = µPy
GV tiến hành nghiêng mặt phẳng nghiêng với góc
α nhỏ để vật không trượt xuống
GV : Các em nhận thấy vật có trượt xuống mặt phẳng
nghiêng không ?
HS : Vật không trượt xuống !
GV : Theo em tại sao đã có thành phần Px mà vật vẫn

đứng yên ?
HS : Vì lúc ấy vật cân bằng với lực ma sát nghĩ
GV : Nếu Px ≤ µPy thì Px chưa thắng được lực ma sát ;
Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
mgsinα ≤ µmgcosα hay tgα ≤ µ
GV : Khi nghiêng mặt phẳng càng nhiều thì vật trượt
như thế nào ?
HS : Khi ấy vật trượt càng nhanh dần
GV : Như vậy Px như thế nào ?
HS : Px càng lớn dần nên vật trượt càng nhanh .
GV : Vật có thu gia tốc không ?
HS : Vật thu gia tốc mà chúng ta cần tìm

- Đặt một vật trên một mặt phẳng nghiêng ,
mặt phẳng hợp với mặt đất một góc α.

- Vật chịu tác dụng của trọng lực P
. Lực này có thể phân tích thành hai thành
phần :
+ Thành phần Py = mgcosα vuông góc với
mặt phẳng, thành phần này tạo thành áp lực
của vật lên mặt phẳng nghiêng.
Py cân bằng

với phản lực pháp tuyến N của mặt phẳng
nghiêng.
+ Thành phần Px = mgsinα nằm trong mặt
phẳng nghiêng hướng xuống dưới, thành phần
này có khuynh hướng kéo vật trượt xuống.
- Nếu Px ≤ µPy thì Px chưa thắng được lực ma

sát ; Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng
đều. Khi đó :
mgsinα ≤ µmgcosα hay tgα ≤ µ
- Nếu Px > µPy thì Px thắng được lực ma sát ;
vật trượt xuống với gia tốc a. Khi đó :
Px – µPy = ma
mgsin α - µmgcosα = ma
a = g(sinα - µcosα)


GV : Sau khi chúng ta bước qua việc khảo sát các lực
tác dụng lên hình vẽ, bước kế tiếp ?
GV gọi HS lên bảng trình bày !
HS : Áp dụng định luật II Newton cho vật
Px – µPy = ma
mgsin α - µmgcosα = ma
a = g(sinα - µcosα)
GV : Đây là biểu thức tính gia tốc của vật trên mặt
phẳng nghiêng
GV : Ta nhận thấy gia tốc phụ thuộc vào mặt phẳng
nghiêng nên khi α càng lớn thì a càng lớn, vật trượt
xuống càng nhanh.
3) Cũng cố
1/ Thế nào là hệ vật ? Nội lực ? Ngoại lực ?
2/ Trong trường hợp nào, ta có thể nói đến gia tốc của hệ vật ? Viết công thức tính gia tốc của hệ vật ?
4) Dặn dò
- Trả lời các câu hỏi : 1, 2, 3
- Làm các bài tập : 1, 2, 3, 4, 5