Bài giảng Vật lí 10 - Ba định luật Newton

KIỂM TRA BÀI CŨ- Lực là gì? Thề nào là hai lực cân bằng? Điều kiện cân bằng của một chất điểm? - Tổng hợp lực là gì? Phát biểu quy tắc hình bình hành?BA ĐỊNH LUẬT NEWTONNEWTON (1642-1727)Làm thế nào để mẫu gỗ chuyển động?Để trả lời câu hỏi này ta hãy quan sát thí nghiệm sauLực có cần thiết duy trì chuyển động của một vật hay không?I.ĐỊNH LUẬT I NEWTONMuốn mẫu gỗ chuyển động, kéo mẫu gỗ bằng dây kéo.Khi ngừng kéo thì vật khơng chuyển động.Như vậy, làm thế nào để duy trì chuyển động khơng?Muốn cho một vật duy trì được vận tốc khơng đổi thì phải cĩ vật khác tác dụng lên nĩQuan sát thí nghiệm, nêu nhận xét?Gĩc nghiêng càng nhỏ thì quãng đường viên bi đi được càng dài.Galile nhận xét: - Gĩc nghiêng càng nhỏ mặt phẳng nghiêng càng nhẵn thì quãng đường viên bi đi được càng dài. - Gĩc nghiêng bằng khơng và mặt phẳng nghiêng rất nhẵn thì viên bi sẽ lăn với vận tốc khơng đổi mãi mãi.Nếu cĩ thể loại trừ được các tác dụng cơ học lên một vật thì vật sẽ chuyển động thẳng đều với vận tốc vốn cĩ của nĩ.So sánh quan niệm của Galileo và Aristot?Muốn cho một vật duy trì được vận tốc khơng đổi thì phải cĩ vật khác tác dụng lên nĩ123Quan sát thí nghiệm, nêu nhận xét?Ma sát càng bé, quãng đường vật đi được càng lớn.Nếu ma sát khơng đáng kể, thì vật sẽ chuyển động như thế nào?Vật chuyển động với vận tốc khơng đổi.	Kế thừa quan niệm của Galileo, Newton nhà bác học người Anh tiếp tục thực hiện nhiều quan sát, thí nghiệm và suy nghĩ tương tự đã phát hiện ra định luật đầu tiên làm nền tảng cho việc xây dựng cơ học. Đĩ là định luật 1 Newton.Nếu một vật khơng chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực cĩ hợp lực bằng khơng, thì nĩ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.Quan sát và giải thích hiện tượng?Nêu vài ví dụ biểu hiện quán tính của vật?Từ các ví dụ trên, hãy nêu khái niệm về quán tính? Mỗi vật đều cĩ xu hướng bảo tồn vận tốc của mình. Tính chất đĩ gọi là quán tínhHãy quan sát một số hiện tượng sau:II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN  Quan sátII. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN  Quan sátF2a2 a ~ F	 I. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN  Quan sátTa tăng lực lênII. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN  Quan sátGiữ nguyên lực F2, tăng khối lượngII. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN F2a3 a ~ 	 m1 Quan sátII. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN  Định luật : Gia tốc của một vật luơn cùng chiều với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của nĩ.a ~ 	 m1a ~ F	 II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN  Cơng thức a =Fm F = m.a 4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC  Điểm đặt của lực : Fa4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC  Điểm đặt của lực : Là vị trí mà lực tác dụng lên vật.  Phương và Chiều của lực :4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC Fa4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC  Phương và Chiều của lực :Fa4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC  Phương và Chiều của lực : Là phương và chiều của gia tốc mà lực gây ra cho vật.  Độ lớn của lực :4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC a =Fm F = m.a Theo định luật II Newton : Độ lớn : F = m.a Độ lớn của lực : Lực tác dụng lên vật khối lượng m gây ra cho nĩ gia tốc a thì cĩ độ lớn bằng tích m.a. 4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LỰC  Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng F1 ,F2 ,F3 thì Fhl là hợp lực của các lực đó:Fhl = F1 + F2 + F3 . CỦNG CỐ :  Phát biểu định luật I Newton ? Phát biểu định luật II Newton ? Quán tính là gì ? *Chọn câu đúng:1.Một vật đang chuyển động với vận tốc 3m/s.Nếu bỗng nhiên các lực tác dụng lên nĩ mất đi, thì: A.Vật dừng lại. B.Vật đổi hướng chuyển động. C.Vật chuyển động chậm dần rồi mới dừng lại. D.Vật chuyển động thẳng đều với vận tốc 3m/s. 2.A.Nếu khơng chịu lực nào tác dụng thì mọi vật phải đứng yên. B.Vật chuyển động được là nhờ cĩ lực tác dụng lên nĩ. C.Khi khơng cịn lực nào tác dụng lên vật nữa, thì vật đang chuyển động sẽ lập tức dừng lại. D.Khi thấy vận tốc của vật thay đổi thì chắc chắn là đã cĩ lực khơng cân bằng tác dụng lên vật. 3.Tại sao luật quy định bắt buộc người lái xe và những người ngồi trong xe ơ tơ phải khốc một vịng dây qua ngực, hai đầu mĩc vào ghế ngồi (dây an tồn)?Người lái xe và những người ngồi trong xe ơ tơ phải khốc một vịng dây qua ngực, hai đầu mĩc vào ghế ngồi để tránh hiện tượng những người ngồi trong xe ơ tơ ngã nhào về phía trước khi xe ơ tơ hãm phanh đột ngột vì quán tính. Đĩ là khuynh hướng các người trong xe ơ tơ muốn bảo tồn vận tốc của mình khi xe hãm phanh. Isaac Newton (1642 - 1727) - nhà vật lý, tốn học nước Anh, người được thế giới tơn là "người sáng lập ra vật lý học cổ điển" Niutơn xuất thân gia đình quý tộc nơng thơn. Cha của Niutơn mất trước khi ơng ra đời. Lúc mới sinh Niutơn ốm yếu, quặt quẹo. Bà mẹ quan tâm chăm sĩc sức khỏe cho Niutơn nhiều hơn đường học vấn. Năm 12 tuổi, bà mới cho con trai đi học. Vì sức yếu, cậu thường bị các bạn bắt nạt. Cậu bèn nghỉ ra cách trả thù thú vị, là quyết tâm học thật giỏi để đứng đầu lớp. Năm 17 tuổi, Niutơn vào học ở trường Đại học tổng hợp Kembritgiơ. Thời gian cịn là sinh viên, Niutơn đã tìm ra nhị thức trong tốn học giải tích, được gọi là "nhị thức Niutơn". Năm 19 tuổi bắt đầu vào Đại học Cambirdge, bắt đầu nghiên cứu rộng rãi khoa học tự nhiênISAAC NEWTONSau đây là một vài tiểu sử về tác giả :Isaac Newton (1642 - 1727) - nhà vật lý, tốn học nước Anh, người được thế giới tơn là "người sáng lập ra vật lý học cổ điển" Niutơn xuất thân gia đình quý tộc nơng thơn. Cha của Niutơn mất trước khi ơng ra đời. Lúc mới sinh Niutơn ốm yếu, quặt quẹo. Bà mẹ quan tâm chăm sĩc sức khỏe cho Niutơn nhiều hơn đường học vấn. Năm 12 tuổi, bà mới cho con trai đi học. Vì sức yếu, cậu thường bị các bạn bắt nạt. Cậu bèn nghỉ ra cách trả thù thú vị, là quyết tâm học thật giỏi để đứng đầu lớp. Năm 17 tuổi, Niutơn vào học ở trường Đại học tổng hợp Kembritgiơ. Thời gian cịn là sinh viên, Niutơn đã tìm ra nhị thức trong tốn học giải tích, được gọi là "nhị thức Niutơn". Năm 19 tuổi bắt đầu vào Đại học Cambirdge, bắt đầu nghiên cứu rộng rãi khoa học tự nhiên.Năm 27 tuổi, ơng được cử làm giáo sư tốn ở trường Đại học nơi ơng học; năm 30 tuổi, ơng được bầu làm hội viên Hội khoa học hồng gia Anh (Viện hàn lâm) và 23 năm cuối đời, ơng làm chủ tịch Hội khoa học hồng gia Anh. Ơng cịn là hội viên danh dự của nhiều Hội khoa học và viện sĩ của nhiều Viện hàn lâm.Thành tựu khoa học của ơng trên nhiều lĩnh vực, tích vi phân ơng sáng lập là một cột mốc trong lịch sử tốn học; giải thích về các loại màu sắc củavật thể đã mở đường sáng lập khoa học quang phổ. Cống hiến lớn khiến tên tuổi ơng trở thành bất tử là Ba định luật về chuyển động đặt cơ sở lý luận cho lực học kinh điển, quan trọng nhất là "Nguyên lý vạn vật hấp dẫn". Đây là nguyên lý cơ sở cho những phát minh vật lý học, cơ học, thiên văn học trong nhiều thế kỷ. Một lần, Newton trơng thấy quả táo rụng từ trên cây xuống, ơng liền nghĩ đến những nguyên nhân về sự rơi của các vật và tìm ra sức hút của quả đất.Những phát kiến về thiên văn học của Niutơn dựa vào định luật vạn vật hấp dẫn đã giáng địn chí mạng vào uy tín của giáo hội. Bọn bảo vệ tơn giáo đã phản ứng lại một cách quyết liệt đầy căm phẫn trước những phát minh về thiên văn học của Niutơn. Do ảnh hưởng của giáo hội, nhiều trường đại học ở châu Âu đến tận thế kỷ XIX vẫn cấm dạy mơn cơ học, những vấn đề cĩ liên quan đến định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Đứa trẻ khéo tay.Lúc nhỏ Newton là đứa trẻ ít nĩi nhưng ơng rất thích thủ cơng nghệ, thường xuyên tự thiết kế và làm ra các đồ chơi tinh xảo. Mọi người đều rất thích chúng, đặc biệt là diều của ơng làm, nĩ vừa đẹp vừa bao nhanh và bay cao.Vào một chiều nọ ơng buộc một chiếc đèn lồng xinh xẻo vào chiếu diều của mình và thả lên trời, trơng giống như một ngơi sao trên trời. Mọi người trong thơn đều chạy ra xem cho rằng xuất hiện sao chổi. Khi biết đĩ là diều của Newton thả thì mọi người đều tấm tắc khen. Những thứ Newton làm ra đều rất lạ và cũng rất đẹp. Ơng tự tay làm chiếc chong chĩng đặt ở đầu nhà, khi ơng đi xem chiếc chong chĩng lắp ở thơn bên, về nhà ơng mơ phỏng làm một chiếc như vậy. Để cho nĩ quay cả được khi khơng cĩ giĩ, ơng đặt trong lồng của cánh quạt một con chuột, khi con chuột động đậy là chong chĩng quay liên tục. Quả táo chín rồi, tại sao lại rơi xuống đất? Tài vì giĩ thổi chăng? Khơng phải, khoảng khơng rộng mênh mơng, tại sao lại phải rơi xuống mà khơng bay lên trời? Như vậy trái đất cĩ cái gì hút nĩ sao? Mọi vật trên trái đất đều cĩ sức nặng, hịn đã ném đi rốt cuộc lại rơi xuống đất, trọng lượng của mọi vật cĩ phải là kết quả của lực hút trái đất khơng?Câu chuyện về quả táo chín :Học xong tiểu học, Newton cịn làm ra chiếc "đồng hồ nước". Ơng dùng một chiếc thùng đựng nước nhỏ, dưới đáy cĩ một lỗ nhỏ cĩ nút, tháo nút ra nước sẽ nhỏ giọt xuống. Mặt nước trong thùng dần dần hạ thấp, chiếc phao trong thùng hạ thấp theo. Chiếc phao đồng thời kéo theo chiếc kim chỉ di động tý một trên mặt chiếc mâm cĩ khắc vạch, một vạch khắc chỉ một đơn vị thời gian. trong phịng của mình Newton lắp một chiếc đồng hồ nước, ơng cũng lắp cho hàng xĩm một chiếc như vậy.Thú vị hơn là Newton cịn lắp cho bà con trong thơn một chiếc "đồng hồ mặt trời". Lúc hơn mười tuổi Newton quan sát thấy buổi sáng đi học bĩng của mình bên trái, chiều tan học về bĩng lại nằm sang phía bên kia. Mấy ngày liền đều như vậy, ơng cảm thấy mặt trời chuyển động cĩ quy luật. Như vậy chẳng phải cĩ thể lợi dụng quy luật này làm một chiếc "Đồng hồ mặt trời" chính xác hơn sao. Thế là ơng bắt đầu làm thí nghiệm, hàng ngày ơng "đuổi theo" bĩng nắng khắp nơi, ghi lại thay đổi vị trí từng nửa giờ, một giờ. Cuối cùng ơng cũng làm xong chiếc đồng hồ bĩng nắng trịn. Nĩ là một dụng cụ đo thời gian dựa vào bĩng nắng mặt trời. Xung quanh mâm trịn của đồng hộ mặt trời ơng khắp các vạch dấu đều đặn, lợi dụng sự xê dịch của bĩng nắng mặt rời cĩ thể biết được chính xác thời gian. Sau khi làm được đồng họ mặt trời Newton đặt nĩ ở giữa làng để nĩ báo giờ cho mọi người. Mọi người trong thơn gọi là "Đồng hồ Newton", nĩ cịn được sử dụng khá lâu sau khi ơng mất. Mỗi lần nhìn thấy "Đồng hồ Newton" là mọi người lại nhớ đến cậu bé khéo tay thơng minh của ngày ấy.Sau này Newton nêu ra: Mọi vật trên trái đất đều chịu sức hút của trái đất, mặt trăng cũng chịu sức hút của trái đất, đồng thời trái đất cũng chịu sức hút của mặt trăng; Trái đất chịu sức hút của mặt trời, mặt trời đồng thời cũng chịu sức hút của trái đất. Nĩi một cách khác là vạn vật trong vũ trụ đều cĩ lực hấp dẫn lẫn nhau, vì cĩ loại lực hấp dẫn này mà mặt trăng mới quay quanh trái đất, trái đất mới quay quanh mặt trời.Chuyện quả táo rơi xuống đất chứng tỏ trái đất cĩ lực hút quả táo, đương nhiên quả táo cũng cĩ lực hút của quả đất, nhưng lực hút của trái đất đối với quả táo lớn nên quả táo rơi xuống đất. Nếu ta coi mặt trăng là một quả táo khổng lồ, như vậy trái đất cũng cĩ lực hút nĩ, vậy tại sao nĩ khơng rơi xuống mặt đất? Vì mặt trăng là một quả táo lớn, sức hút của trái đất đối với nĩ khơng đủ để làm nĩ rơi xuống đất, chỉ cĩ thể làm nĩ quay quanh trái đất mà thơi. Đối với mặt trời thì trái đất cũng là một quả táo khổng lồ, nĩ quay quanh mặt trời.Vào buổi tối khi nhìn lên bầu trời thấy vơ vàn những vì sao đang nhấp nháy, giữa chúng đều cĩ lực hút lẫn nhau. Đây chính là định luật "Vạn vật hấp dẫn" nổi tiếng của Newton.ngày 4/3/1727,Newton từ hội khoa học Hòang Gia Anh trở về thì ngã bệnh.Trước lúc lâm chung,Newton có lưu lại một câu nói bất hủ cho giới khoa học:“Nếu tôi nói nhìn xa hơn một chút so với Descates, thì nguyên do là bởi tôi đã đứng được trên vai những người khổng lồ”Để tưởng nhớ công lao của Newton, người ta đã dùng tên ông đặt cho hệ thống đo lường quốc tế.----------------------------------------------------------------Trước thời đại của newton, đã có rất nhiều nhà bác học lỗi lạc nghiên cứu về động lực học như a-ri-xtốt, ga-li-lê nhưng vẫn chưa có định luật nào đưa thật sự thuyết phục.Theo quan niệm của a-ri-xtốtTrong thực tế đời sống, nếu ta kéo một cái xethì nó chuyển động, ngừng kéo thì nó lăn tiếp một lát rồi dừng lại. Rất nhiều hiện tượng tương tự đã làm nảy sinh ý nghĩ cho rằng, muốn cho một vật duy trì được vận tốc không đổi thì phải có vật khác tác dụng lên nó. Quan niệm này được nhà triết học cổ đại a-ri-xtốt (384-322 TCN) khẳng định và truyền bá, đẵ thống trị suốt trong nhiều thế kỷNhà bác học Ga-li-lê người I-ta-li-a nghi ngơ quan niệm trên và đã làm thí nghiệm để kiểm tra. Ông dùng hai máng nghiêng, rất trơn và nhẵn,bố trí ở hình a/ rồi thả một hòn bi cho lăn xuống trên máng nghiêng 1. Ông nhận thấy được hòn bi lăn được trên máng nghiêng 2 đến một độ cao gần bằng độ cao ban đầu. Khi giảm bớt góc α của máng 2, ông thấy hòn bi lăn trên máng 2 được một đoạn đường dài hơn( hình b).Ông suy đoán rằng nếu hai máng rất nhẵn và nằm ngang (α = 0) thì hòn bi sẽ lăn vơi vận tốc không đổi mãi mãi (hình c) Thí nghiệm cho thấy, nếu ta có thể loại trừ được các tác dụng cơ học lên một vật thì vật sẽ chuyển động thẳng đều với vận tốc v vốn có của nó.a/ααb/vc/11122THÍ NGHIỆM LỊCH SỬ CỦA GA-LI-LÊ