WebLab STEM

Vật lý · 3. Lực, chuyển động và năng lượng

Hợp lực, gia tốc, công và năng lượng

Liên kết sơ đồ lực với chuyển động và kiểm tra sự truyền năng lượng.

40 phútPhiên bản nội dung: 2.1
Bắt đầu lộ trình tương tácMở thí nghiệm mô phỏng

Câu hỏi dẫn đường

Lực làm thay đổi chuyển động như thế nào và năng lượng đi đâu?

Phạm vi chương trình

GDPT 2018 và IGCSE: motion, forces and energy.

Phạm vi và giới hạn mô hình

Mô hình dùng vật như chất điểm, hệ số ma sát đơn giản và bỏ qua biến dạng.

Mục tiêu học tập

  • Vẽ và tổng hợp lực theo một trục.
  • Dùng ΣF = ma đúng với hợp lực.
  • Phân biệt công của lực, động năng và năng lượng hao phí.

Kiến thức cần biết trước

  • Vận tốc, gia tốc và vectơ cơ bản.
  • Đổi đơn vị khối lượng và quãng đường.

Kiến thức trọng tâm

Hợp lực

Gia tốc cùng hướng hợp lực, không nhất thiết cùng hướng vận tốc.

Công và động năng

Công của hợp lực bằng độ biến thiên động năng: Wnet = ΔEk.

Bảo toàn năng lượng

Năng lượng không mất đi; ma sát chuyển cơ năng thành nội năng của vật và môi trường.

Ví dụ mẫu có giải thích

Vật 5 kg chịu lực kéo 30 N và ma sát 10 N. Hợp lực 20 N nên a = 20/5 = 4 m/s². Sau 3 m, công của hợp lực là 60 J nên động năng tăng 60 J.

Ngộ nhận cần tránh

  • Vật đang chuyển động không nhất thiết phải có hợp lực theo hướng chuyển động.
  • Khối lượng đo lượng vật chất; trọng lượng là lực mg.

Quy trình thí nghiệm mô phỏng: Định luật II Newton

  1. Giữ khối lượng cố định, thay lực kéo qua ít nhất năm giá trị.
  2. Ghi hợp lực và gia tốc; vẽ a theo ΣF.
  3. Lặp lại với khối lượng khác để so sánh độ dốc.

An toàn và lưu ý

  • Mô hình ma sát dùng gần đúng Coulomb và không mô tả phụ thuộc nhiệt độ/tốc độ.

Bằng chứng cần thu thập

  • Sơ đồ lực cho một lần chạy và bảng ΣF–a.
  • Giải thích độ dốc đồ thị liên hệ với 1/m.
Mở thí nghiệm mô phỏng

Kiểm tra đầu vào

1. Vật chuyển động thẳng đều thì hợp lực bằng bao nhiêu?

  1. 0 N
  2. Bằng trọng lượng
  3. Luôn dương
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 0 N

Gia tốc bằng 0 nên ΣF = ma = 0.

2. Lực kéo 20 N sang phải, ma sát 6 N sang trái. Hợp lực?

  1. 14 N sang phải
  2. 26 N sang phải
  3. 14 N sang trái
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 14 N sang phải

Chọn phải dương: 20 − 6 = 14 N.

3. Đơn vị của công là gì?

  1. J
  2. W
  3. N/s
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: J

Một joule bằng một newton-mét.

Luyện tập vận dụng

1. Hợp lực 12 N tác dụng lên vật 3 kg. Gia tốc?

  1. 4 m/s²
  2. 36 m/s²
  3. 0,25 m/s²
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 4 m/s²

a = F/m = 12/3 = 4 m/s².

2. Một lực 15 N cùng hướng dịch chuyển 2 m thực hiện công bao nhiêu?

  1. 30 J
  2. 7,5 J
  3. 17 J
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 30 J

W = Fs = 15 × 2 = 30 J.

3. Khi ma sát làm vật chậm lại, cơ năng chủ yếu chuyển thành gì?

  1. Nội năng
  2. Khối lượng
  3. Điện tích
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Nội năng

Ma sát làm nóng vật và môi trường.

Nguồn kiểm tra chuyên môn

  1. OpenStax Physics — giáo trình Vật lý trung học đã bình duyệt
  2. BIPM — Hệ đơn vị quốc tế SI, ấn bản 9

Nội dung được duy trì theo các nguồn trích dẫn bên dưới. Mô phỏng là mô hình học tập và không thay thế quy trình an toàn của phòng thí nghiệm thực.

Đơn vị xuất bản nội dung
WebLab STEM
Phụ trách kỹ thuật
Đức Tiến — Kỹ sư Điều khiển và Tự động hóa