Bài 5: Sự cân bằng lực – Quán tính (Vật lý 8 học kỳ I)

Trong bài viết này, HOCMAI muốn gửi tới các em học sinh bài Bài 5: Sự cân bằng lực – Quán tính nằm trong chương trình Vật lý 8. Các em hãy chú tâm học để nắm vững kiến thức của bài bởi chúng rất có ích không chỉ trong thi cử mà còn trong thực tiễn đời sống thường ngày. Chúng ta cùng vào bài thôi nào!

Bài viết tham khảo thêm:

• Bài 2: Vận tốc
• Bài 3: Chuyển động đều – Chuyển động không đều
• Bài 4: Biểu diễn lực

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT BÀI 5: SỰ CÂN BẰNG LỰC – QUÁN TÍNH

1.Hai lực cân bằng

– Hai lực cân bằng là hai lực cùng có tác dụng lên một vật, có chiều ngược nhau, phương nằm trên cùng một đường thẳng, cường độ bằng nhau.

– Dưới tác dụng của một lực cân bằng:

+ Vật đang đứng yên thì vẫn tiếp tục đứng yên.

+ Vật đang chuyển động thì vẫn tiếp tục chuyển động thẳng đều.

⇒ Đây được gọi là kiểu chuyển động theo quán tính.

Chú ý:

– Hệ lực cân bằng khi bị tác dụng vào một vật thì không khiến thay đổi vận tốc của vật đó.

– Ở chương trình vật lý lớp 6 đã đề cập đến trường hợp một vật sẽ đứng yên khi phải chịu tác dụng của hai lực cân bằng nhau.

– Đối với chương trình lớp 8, thêm yêu cầu xét tác dụng của hai lực cân bằng lên một vật đang chuyển động.

⇒ Như vậy, tác dụng của hai lực cân bằng lên một vật đã được phát biểu một cách khái quát hơn: “Một vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều khi không có lực tác dụng lên vật và ngay cả khi có các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau”.

– Việc dự đoán được tác dụng của hai lực cân bằng lên một vật chuyển động thực hiện ở trên cơ sở suy luận logic cao. Bởi vì lực gây ra sự thay đổi trong vận tốc chuyển động, còn hai lực cân bằng khi được đặt lên vật đang đứng yên thì chỉ đứng yên mãi, như vậy nghĩ rằng nó không làm thay đổi vận tốc. Do vậy lực cân bằng tác dụng lên vật đang chuyển động cũng sẽ không làm thay đổi vận tốc và vì thế vật sẽ chuyển động thẳng đều mãi.

2. Quán tính

Quán tính là gì?

Khi có một lực tác dụng, mọi vật sẽ không thể thay đổi vận tốc một cách đột ngột được vì mọi vật đều sở hữu quán tính. Có thể nói rằng quán tính là một tính chất giữ nguyên hướng chuyển động và vận tốc của vật.

Đặc điểm của quán tính

– Lực tác dụng lên vật càng lớn thì sự biến đổi chuyển động sẽ diễn ra càng nhanh.

Ví dụ: Người ngồi trên một xe ô tô có xu hướng chúi về phía trước khi chiếc ô tô phanh đột ngột do có hiện tượng quán tính.

– Vật mà có khối lượng càng lớn thì có sự biến đổi chuyển động diễn ra càng chậm.

Ví dụ: Hai ô tô sở hữu khối lượng khác nhau đang cùng chuyển động với cùng một vận tốc. Nếu hãm phanh lại với cùng một lực thì ô tô có khối lượng lớn hơn sẽ dừng lại lâu hơn.

B. GIẢI BÀI TẬP BÀI 5: SỰ CÂN BẰNG LỰC – QUÁN TÍNH

Bài C1 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 17)

Hãy biểu diễn và kể tên những lực tác dụng lên quả bóng, quyển sách và quả cầu như trên hình vẽ có trọng lượng lần lượt là 5N; 0,5N; 3N bằng các vectơ lực. Nêu nhận xét về điểm đặt, phương, chiều, cường độ của hai lực cân bằng.

Lời giải:

– Những lực mà tác dụng lên cuốn sách:

+ Trọng lực P: hướng thẳng đứng xuống dưới.

+ Lực nâng Q của mặt bàn (hay còn gọi là phản lực): hướng thẳng đứng lên trên.

– Những lực có tác dụng lên quả cầu:

+ Trọng lực P: hướng thẳng đứng xuống dưới.

+ Lực căng T của dây treo: hướng thẳng đứng lên trên.

– Những lực tác dụng lên quả bóng:

+ Trọng lực P: hướng thẳng đứng xuống dưới.

+ Lực nâng Q của mặt sân (hay còn gọi là phản lực): hướng thẳng đứng lên trên.

Như vậy, những cặp lực có tác dụng lên mỗi vật mà có cùng điểm đặt (tại tâm của vật đó), ngược chiều nhau, có cùng phương thẳng đứng và có độ lớn bằng nhau.

Bài C2 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 18)

Quan sát thí nghiệm ở hình bên dưới đây và cho biết lý do tại sao quả cân A lại đứng yên?

Lời giải:

Quả cân A đã phải chịu tác dụng của hai lực cân bằng nhau (lực căng dây T và trọng lực P) nên nó đã đứng yên.

Bài C3 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 18)

Cho thêm một vật nặng A’ lên quả cân A (như H.5.3b). Tại sao quả cân A cùng với vật nặng A’ có chuyển động nhanh dần?

Lời giải:

– Khi chưa đặt vật nặng A’ lên trên quả A thì trọng lượng PA bằng với lực căng dây T khiến cho quả cân A đứng yên.

– Đặt thêm một vật nặng A’ lên trên quả cân A thì có trọng lực PA + PA’ lớn hơn so với lực căng dây T vậy nên vật A và A’ có chuyển động nhanh dần xuống phía dưới.

Bài C4 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 18)

Khi quả cân A chuyển động đi qua lỗ K thì vật nặng A’ bị giữ lại (như H.5.3c,d). Lúc này quả cân A còn phải chịu tác dụng của những lực gì?

Lời giải:

Quả cân A phải chịu tác dụng của hai lực đó là trọng lực P và lực căng dây T (hai lực này thì cân bằng nhau).

Bài C5 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 19)

Hãy tính quãng đường đi được của một quả cân A sau mỗi khoảng thời gian là 2 giây, ghi vào bảng ở bên dưới và tính vận tốc A.

Thời gian t(s)	Quãng đường đi được s(cm)	Vận tốc v(cm/s)
Trong 2 giây đầu: t1 = 2	s1 =…..	v1 =…
Trong 2 giây tiếp theo: t2 = 2	s2 =….	v2 =…
Trong 2 giây cuối: t3 = 2	s3 =…..	v3 =…

Lời giải:

Các em đo kết quả và sau đó ghi vào trong bảng.

Vận tốc v được tính theo công thức: v = s/ t

Bài C6 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 19)

Một búp bê đang đứng yên ở trên xe. Bất chợt đẩy chiếc xe chuyển động về phía trước (hình H.5.4). Hỏi búp bê sẽ bị ngã về phía nào? Giải thích tại sao?

Lời giải:

Búp bê sẽ bị ngã về phía sau. Bởi vì khi chiếc xe đứng yên, búp bê cũng đang đứng yên cùng với xe.

Khi bất ngờ đẩy chiếc xe lên phía trước, phần chân của con búp bê chuyển động tới phía trước cùng với chiếc xe nhưng phần thân của con búp bê do có quán tính, nó lại muốn duy trì trạng thái đứng yên như lúc ban đầu, kết quả là búp bê đã bị ngã ra phía sau.

Bài C7 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 19)

Đẩy cho chiếc xe và con búp bê cùng chuyển động rồi bất chợt dừng chiếc xe lại. Hỏi con búp bê sẽ bị ngã về phía nào? Giải thích tại sao?

Lời giải:

Búp bê sẽ bị ngã về phía trước. Bởi vì khi chiếc xe chuyển động, con búp bê cũng đang chuyển động cùng với chiếc xe. Khi chiếc xe dừng lại đột ngột, phần chân của con búp bê dừng lại cùng với chiếc xe, nhưng phần thân của con búp bê do có quán tính, nó lại muốn duy trì trạng thái chuyển động như lúc ban đầu, kết quả là con búp bê bị ngã ra phía trước.

Bài C8 (Sách giáo khoa Vật lý 8 | trang 20)

Hãy sử dụng khái niệm quán tính để giải thích những hiện tượng bên dưới đây:

a) Khi chiếc ô tô đột ngột rẽ sang phải, hành khách trên xe sẽ bị nghiêng về phía bên trái.

b) Khi nhảy từ trên bậc cao xuống, chân ta sẽ bị gập lại.

c) Bút bị tắc mực, ta vẩy thật mạnh, thì bút lại có thể viết được tiếp.

d) Tại sao khi cán của búa lỏng lại có thể làm chặt lại bằng cách gõ thật mạnh đuôi cán xuống đất?

e) Đặt một cái cốc nước lên một tờ giấy mỏng. Giật thật nhanh tờ giấy ra khỏi đáy cốc thì cốc vẫn có thể đứng yên. Tại vì sao?

Lời giải:

a) Hành khách sẽ bị nghiêng về phía bên trái vì khi chiếc ô tô đột ngột rẽ sang phải, do có quán tính, họ sẽ không thể đổi hướng của chuyển động ngay luôn mà vẫn tiếp tục chuyển động như cũ.

b) Khi nhảy từ trên bậc cao xuống, chân chạm đất sẽ dừng lại ngay, nhưng khi người còn tiếp tục chuyển động theo quán tính thì chân sẽ bị gập lại.

c) Bút bị tắc mực, khi ta vẩy thật mạnh thì do có quán tính mà mực sẽ chuyển động xuống đầu của ngòi bút nên chiếc bút lại có mực.

d) Khi gõ mạnh cái đuôi cán búa xuống đất thì cái cán búa và cái đầu búa đều chuyển động đi xuống. Cán búa chạm đất và dừng lại đột ngột trong khi cái đầu búa tiếp tục chuyển động đi xuống do có quán tính nên đầu búa khiến cho búa chắc hơn.

e) Cốc vẫn đang đứng yên vì do có quán tính mà nó chưa thể biến đổi vận tốc ngay được.

C. GIẢI SÁCH BÀI TẬP | BÀI 5: SỰ CÂN BẰNG LỰC – QUÁN TÍNH

Bài 5.1 (trang 16 Sách bài tập | Vật Lí 8)

Cặp lực nào dưới đây có tác dụng lên một vật làm cho vật đang đứng yên, vẫn tiếp tục đứng yên?

A) Hai lực có cùng phương, cùng cường độ.

B) Hai lực có ngược chiều, cùng phương.

C) Hai lực có cùng cường độ, cùng phương,cùng chiều.

D) Hai lực có phương nằm trên cùng một đường thẳng, cùng cường độ, ngược chiều.

Lời giải:

Chọn D

– Dưới tác dụng của những lực cân bằng một vật đang đứng yên thì vẫn sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động thì vẫn sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

– Hai lực cân bằng là hai lực mà khi cùng được đặt lên một vật, có cùng độ lớn cường độ, có phương cùng nằm trên cùng một đường thẳng, có chiều ngược nhau.

Bài 5.2 (trang 16 Sách bài tập | Vật Lí 8)

Khi chỉ bị chịu tác dụng của hai lực cân bằng:

A) Vật đang đứng yên thì sẽ chuyển động nhanh dần đều.

B) Vật đang chuyển động thì sẽ dừng lại.

C) Vật đang chuyển động đều thì sẽ không chuyển động đều nữa.

D) Vật đang đứng yên thì sẽ đứng yên, hoặc vật đang chuyển động thì sẽ chuyển động thẳng đều mãi.

Lời giải:

Chọn D

Khi chỉ phải chịu tác dụng của hai lực cân bằng thì một vật đang đứng yên sẽ vẫn đứng yên, hoặc vật đó đang chuyển động thì vẫn sẽ chuyển động thẳng đều mãi.

Bài 5.3 (trang 16 Sách bài tập | Vật Lí 8)

Hành khách đang ngồi trên một xe ô tô đang chuyển động bỗng thấy bản thân mình bị nghiêng người sang bên trái, chứng tỏ rằng xe:

A) Đột ngột giảm vận tốc

B) Đột ngột tăng vận tốc

C) Đột ngột rẽ sang trái.

D) Đột ngột rẽ sang phải.

Lời giải:

Chọn D

Vì khi chiếc ô tô đột ngột rẽ sang bên phải do quán tính hành khách sẽ không thể đổi hướng chuyển động kịp thời lúc ấy mà sẽ tiếp tục chuyển động theo hướng cũ nên hành khách sẽ thấy mình bị nghiêng người sang phía bên trái.

Bài 5.4 (trang 16 Sách bài tập | Vật Lí 8)

Ta biết rằng, một lực mà tác dụng lên vật và làm thay đổi vận tốc của vật ấy. Khi tàu khởi hành, lực kéo của chiếc đầu máy làm tàu bị tăng dần vận tốc. Nhưng có vài đoạn đường, mặc dù đầu máy vẫn đang chạy để kéo tàu nhưng tàu không bị thay đổi vận tốc. Điều này có phải là mâu thuẫn với nhận định bên trên không? Giải thích tại sao?

Lời giải:

Khi lực kéo của chiếc đầu máy cân bằng với lực cản và tác dụng lên đoàn tàu, điều này sẽ làm cho đoàn tàu không thay đổi vận tốc. Bởi vậy, điều này không bị mâu thuẫn với nhận định lực tác dụng lên một vật làm thay đổi vận tốc của vật ấy.

D. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 8 BÀI 5: SỰ CÂN BẰNG LỰC – QUÁN TÍNH

Vậy là các em học sinh khối 8 thân yêu đã cùng với HOCMAI soạn xong bài Bài 5: Sự cân bằng lực – Quán tính. Một bài học với thật nhiều kiến thức bổ ích phải không các em? Đây chính là những kiến thức vô cùng thực tiễn, có thể dễ dàng thấy được trong cuộc sống hàng ngày quanh ta. Các em có thể tham khảo thêm thật nhiều bài học bổ ích nữa tại website hoctot.hocmai.vn.