Lý thuyết Lực và gia tốc (Cánh diều 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 1: Lực và gia tốc

A. Lý thuyết Lực và gia tốc

I. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng

– Lực có thể làm thay đổi độ nhanh chậm hoặc hướng của chuyển động. Ta nói rằng lực có thể gây ra gia tốc cho vật.

– Ví dụ khảo sát: Sử dụng xe có khối lượng không đổi m = 0,334 (kg), thay đổi giá trị F của lực tác dụng lên xe và xác định giá trị a của gia tốc xe.

– Kết quả thí nghiệm: $a~F$

– Ví dụ: Sử dụng xe có khối lượng khác nhau, kết quả đo giá trị a của gia tốc khi lực có giá trị như nhau ta được bảng:

– Kết quả thí nghiệm: $a~\frac{1}{m}$$\Rightarrow a=\frac{F}{m}$

Kết luận:

– Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

– Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của mỗi vật.

II. Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn suất

– Mọi phép đo phải được thực hiện trên cùng một hệ đơn vị.

– Trong hệ SI có 7 đơn vị là đơn vị cơ bản.

– Các đơn vị khác đều có thể được biểu diễn qua các đơn vị cơ bản và được gọi là đơn vị dẫn xuất.

– Đơn vị dẫn xuất để đo một đại lượng được xác định bằng cách sử dụng định nghĩa hoặc biểu thức tính của đại lượng đó.                    

III. Định nghĩa đơn vị lực.

– Một Niuton là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1m/s² cho vật có khối lượng 1kg. Do đó 1N = 1kg. 1m/s² = 1kg.m/s²

B. Trắc nghiệm Lực và gia tốc

Câu 1: Một niutơn là độ lớn của:

A. một lực gây ra gia tốc 10 m/s² cho một vật có khối lượng 1 kg.

B. một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho một vật có khối lượng 1 kg.

C. một lực gây ra gia tốc 10 m/s² cho một vật có khối lượng 1 g.

D. một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho một vật có khối lượng 1 g.

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: F = m.a được dùng để định nghĩa đơn vị lực.

Trong đó: 1 N = 1 kg.1 m/s² = 1 kg.m/s²

Do đó, một niutơn là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1 m/s² cho một vật có khối lượng 1 kg.

Câu 2: Sau khi chịu tác dụng của một lực có độ lớn 4 N, một vật đang đứng yên chuyển động với gia tốc là 5 m/s². Khối lượng của vật đó là:

A. 9 kg.

B. 1 kg.

C. 20 kg.

D. 0,8 kg.

Đáp án: D

Giải thích:

Ta có: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow m=\frac{F}{a}=\frac{4}{5}=0,8\text{ kg}$ 

Vậy khối lượng của vật là 0,8 kg.

Câu 3: Lần lượt tác dụng các lực có độ lớn F₁ và F₂ lên một vật khối lượng m, vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là a₁ và a₂. Biết 3a₁ = 2a₂. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số $\frac{F_1}{F_2}$ là:

A. $\frac{3}{2}$.

B. $\frac{2}{3}$.

C. 3.

D. $\frac{1}{3}$.

Đáp án: B

Giải thích:

Đáp án đúng là: B

Ta có: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow m=\frac{F_1}{a_1}=\frac{F_2}{a_2}\Rightarrow \frac{F_1}{F_2}=\frac{a_1}{a_2}$

Mà $3a_1=2a_2\Rightarrow \frac{a_1}{a_2}=\frac{2}{3}=\frac{F_1}{F_2}$

Câu 4: Một xe đang đi với vận tốc 60 km/h thì hãm phanh, xe đi tiếp được quãng đường 5m trước khi dừng lại. Độ lớn lực hãm phanh là bao nhiêu? Biết khối lượng xe là 90 kg.

A. – 540 N.

B. 540 N.

C. – 2500 N.

D. 2500 N.

Đáp án: D

Giải thích:

Đổi đơn vị: $60\text{ km/h = }\frac{50}{3}\text{ m/s}$

Gia tốc của xe là: $v^2-{v_0}^2=2as\Rightarrow a=\frac{v^2-{v_0}^2}{2s}=\frac{0^2-{\left(\frac{50}{3}\right)}^2}{2.5}=-\frac{250}{9}{\text{ m/s}}^2$

Giá trị lực hãm phanh là: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow F=m.a=90.\left(-\frac{250}{9}\right)=-2500\text{ N}$

Vậy lực hãm phanh có độ lớn là 2500 N, dấu “ – ” thể hiện lực ngược chiều chuyển động, gây ra gia tốc ngược hướng với vận tốc.

Câu 5: Một chiếc xe có khối lượng 100 kg đang chạy với vận tốc 30,6 km/h thì hãm phanh. Biết lực hãm có độ lớn là 250 N. Quãng đường từ khi hãm phanh đến lúc dừng lại hẳn là:

A. 14,45 m.

B. 20 m.

C. 10 m.

D. 30 m.

Đáp án: A

Giải thích:

Đổi đơn vị: 30,6 km/h = 8,5 m/s

Lực hãm gây ra gia tốc có độ lớn bằng 250 N nên có: F = – 250 N.

Gia tốc của xe là: $a=\frac{F}{m}=\frac{-250}{100}=-2,5{\text{ m/s}}^2$ 

Quãng đường từ khi hãm phanh đến lúc dừng lại hẳn là:

$v^2-{v_0}^2=2as\Rightarrow s=\frac{v^2-{v_0}^2}{2a}=\frac{0^2-{\left(8,5\right)}^2}{2.\left(-2,5\right)}=14,45\text{ m}$

Câu 6: Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định có mối quan hệ thế nào với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật?

A. Không thay đổi dù độ lớn của lực thay đổi.

B. Tỉ lệ nghịch với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

C. Tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

D. Không xác định được.

Đáp án: C

Giải thích:

Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.

Câu 7: Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn như thế nào?

A. Độ lớn như nhau.

B. Các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

C. Các gia tốc có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng của vật.

D. Không xác định được.

Đáp án: B

Giải thích:

Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng mỗi vật.

Câu 8: Một mẫu xe điện có thời gian tăng tốc trong thử nghiệm là từ 0 km/h đến 97 km/h trong 1,98 s. Hãy tính độ lớn của lực tạo ra gia tốc đó. Biết khối lượng xe là 2 tấn.

A. 27,26.10³ N.

B. 27,26 N.

C. 97,97.10³ N.

D. 97,97 N.

Đáp án: A

Giải thích:

97 km/h ≈ 27 m/s

2 tấn = 2.10³ kg

Gia tốc của xe là: $a=\frac{v_2-v_1}{\Delta t}=\frac{27-0}{1,98}=\frac{27}{1,98}\approx {\text{ 13,63 m/s}}^2$

Độ lớn của lực tạo nên gia tốc đó là: $F=ma={2.10}^3{\text{.13,63 = 27260 = 27,26.10}}^{3}N$

Câu 9: Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm yên trên mặt đất thì bị một cầu thủ đá bằng một lực 250 N. Bỏ qua mọi ma sát. Gia tốc mà quả bóng thu được là:

A. 2 m/s².

B. 0,002 m/s².

C. 0,5 m/s².

D. 500 m/s².Đáp án: D

Giải thích:

Đổi đơn vị: 500 g = 0,5 kg

Gia tốc mà quả bóng thu được là: $a=\frac{F}{m}=\frac{250}{0,5}=500{\text{ m/s}}^2$

Câu 10: Đâu là đơn vị cơ bản của chiều dài trong hệ đo lường SI:

A. m.

B. inch.

C. Dặm.

D. Hải lí.

Đáp án: A

Giải thích:

Trong hệ đo lường SI, đơn vị cơ bản của chiều dài là m (mét).

Câu 11: Lực F gây ra gia tốc là 2 m/s² cho vật có khối lượng m₁ và gây ra gia tốc là 6 m/s² cho vật có khối lượng m₂. Hỏi F gây ra gia tốc là bao nhiêu cho vật có khối lượng m = m₁ + m₂?

A. 1 m/s².

B. 1,5 m/s².

C. 2 m/s².

D. 4 m/s².

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow m_1=\frac{F}{a_1}=\frac{F}{2};m_2=\frac{F}{a_2}=\frac{F}{6}$

Gia tốc của vật có khối lượng m = m₁ + m₂ là: $a=\frac{F}{m}=\frac{F}{m_1+m_2}=\frac{F}{\frac{F}{2}+\frac{F}{6}}=1,5{\text{ m/s}}^2$

Câu 12: Dưới tác dụng của một lực 20 N thì một vật chuyển động với gia tốc 0,4 m/s². Nếu tác dụng vào vật này một lực 50 N thì vật này chuyển động với gia tốc bằng:

A. 0,5 m/s².

B. 1 m/s².

C. 2 m/s².

D. 4 m/s².

Đáp án: B

Giải thích:

Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật. Nên: 

Câu 13: Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5 kg làm vận tốc của nó tăng dần từ 2 m/s đến 8 m/s trong 3 s. Lực tác dụng vào vật có độ lớn là:

A.15 N.

B. 1 N.

C. 10 N.

D. 5 N.

Đáp án: C

Giải thích:

Gia tốc của vật là: $a=\frac{v_2-v_1}{\Delta t}=\frac{8-2}{3}=2{\text{ m/s}}^2$

Lực tác dụng vào vật có độ lớn là: F = m.a = 5.2 = 10 N.

Câu 14: Một lực F₁ tác dụng lên vật có khối lượng m₁ làm cho vật chuyển động với gia tốc a₁. Lực F₂ tác dụng lên vật có khối lượng m₂ làm cho vật chuyển động với gia tốc a₂. Biết $F_2=\frac{F_1}{3}$ và $m_1=\frac{2m_2}{5}$ thì $\frac{a_2}{a_1}$ bằng

A. $\frac{2}{15}$.

B. $\frac{6}{5}$.

C. $\frac{11}{5}$.

D. $\frac{5}{6}$.

Đáp án: A

Giải thích:

Đáp án đúng là: A

$F_2=\frac{F_1}{3}\Rightarrow F_1=3F_2$

Ta có: $a=\frac{F}{m}\Rightarrow \frac{a_2}{a_1}=\frac{F_2}{m_2}.\frac{m_1}{F_1}=\frac{F_2}{m_2}.\frac{\frac{2.m_2}{5}}{3F_2}=\frac{2}{15}$

Câu 15: Một lực có độ lớn 2 N tác dụng vào một vật có khối lượng 1 kg lúc đầu đứng yên. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2s là:

A. 2 m.

B. 0,5 m.

C. 4 m.

D. 1 m.

Đáp án: C

Giải thích:

Gia tốc của vật: $a=\frac{F}{m}=2{\text{ m/s}}^2$

Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2s là:

$s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2=0+\frac{{2.2}^2}{2}=4\text{ m}$

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Cánh diều hay, chi tiết:

Bài 4: Chuyển động biến đổi đều

Bài 2: Một số lực thường gặp

Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng