A. LÝ THUYẾT
1. So sánh công thực hiện khi có sử dụng và không sử dụng máy cơ đơn giản
Thực hiện một trong ba thí nghiệm được hướng dẫn sau đây để so sánh công cơ học khi đưa một vật lên cùng một độ cao có sử dụng và không sử dụng một trong các máy cơ đơn giản:
MẶT PHẲNG NẰM NGHIÊNG
1. Bố trí thí nghiệm như hình 14.1.
- Tiến hành thí nghiệm đo độ lớn lực kéo và quãng đường dịch chuyển khi đưa một vật lên cùng độ cao trong trường hợp có sử dụng và không sử dụng mặt phẳng nghiêng. (Lưu ý: Kéo vật chậm và đều tay để vật chuyển động coi như là đều)
- Lặp lại thí nghiệm nhưng thay đổi độ cao của mặt phẳng nghiêng.
- Ghi lại kết quả vào bảng 14.1 sau đó tính công của lực
Bảng 14.1
| Các đại lượng cần xác định | Lần 1 | Lần 2 | Lần 3 | |||
| Kéo trực tiếp | Dùng mặt phẳng nghiêng | Kéo trực tiếp | Dùng mặt phằng nghiêng | Kéo trực tiếp | Dùng mặt phẳng nghiêng | |
| Lực F | ||||||
| Quãng đường đi được | ||||||
| Công A | ||||||
2. Qua kết quả ở các lần đo khác nhau, em có nhận xét gì về mối quan hệ giữa độ lớn lực kéo và quãng đường dịch chuyển của lực kế trong hai trường hợp.
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Hướng dẫn:
1. Học sinh tự đo
2. Trường hợp không sử dụng mặt phẳng nghiêng: lực kéo lớn, quãng đường dịch chuyển nhỏ.
Trường hợp sử dụng mặt phẳng nghiêng: lực kéo nhỏ, quãng đường dịch chuyển lớn.
RÒNG RỌC CỐ ĐỊNH
1. Bố trí thí nghiệm như hình 14.2
- Tiến hành thí nghiệm đo độ lớn lực kéo và quãng đường dịch chuyển khi đưa một vật lên cao cùng một độ cao trong trường hợp có sử dụng và không sử dụng ròng rọc cố định. (Lưu ý: Kéo vật chậm và đều tay để vật chuyển động coi như là đều.)
- Lặp lại thí nghiệm nhưng thay đổi độ cao kéo vật lên.
- Ghi lại kết quả vào bảng 14.2 sau đó tính công của lực
2. Qua kết quả ở các lần đo khác nhau, em có nhận xét gì về mối liên hệ giữa độ lớn lực kéo và quãng đường dịch chuyển của lực kế trong hai trường hơp.
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Hướng dẫn:
1. Học sinh tự đo
2. Trường hợp sử dụng ròng rọc cố định: lực kéo nhỏ,quãng đường dịch chuyển lớn.
Trường hợp không sử dụng ròng rọc cố định: lực kéo lớn, quãng đường dịch chuyển lớn.
RÒNG RỌC ĐỘNG
1. Bố trí thí nghiệm như hình 14.3
- Tiến hành thí nghiệm đo độ lớn lực kéo và quãng đường dịch chuyển khi đưa một vật lên cùng một độ cao trong trường hợp có sử dụng và không sử dụng ròng rọc động (Lưu ý: Kéo vật chậm và đều tay để vật chuyển động coi như là đều).
- Lặp lại thí nghiệm nhưng thay đoỏi độ cao kéo vật lên trên
- Ghi lại kết quả vào bảng 14.3 sau đó tính công của lực
Bảng 14.3
| Các đại lượng cần xác định | Lần 1 | Lần 2 | Lần 3 | |||
| Kéo trực tiếp | Kéo trực tiếp | Kéo trực tiếp | Kéo trực tiếp | Kéo trực tiếp | Kéo trực tiếp | |
| Lực F | ||||||
| Quãng đường đi được S | ||||||
| Công A | ||||||
Chọn từ thích hợp điền vào ô trống để hoàn thành nhận xét:
- Công của lực kéo vật lên trực tiếp ........................... (lớn hơn / nhỏ hơn / bằng) công của lực kéo vật lên có sử dụng máy cơ đơn giản.
- Khi sử dụng máy cơ đơn giản, nếu độ lớn lực kéo càng .......................... (tăng / giảm) thì quãng đường dịch chuyển của lực càng ...................... (tăng / giảm) và hai đại lượng này biến đổi .................................. (tỉ lệ thuận / tỉ lệ nghịch) với nhau.
2. Rút ra nội dung định luật
Qua các kết quả thực nghiệm và nhận xét rút ra ở trên chúng ta rút ra được khái quát định luật về công:
Không một máy cơ đơn giản nào cho ta ................................ Được ................... về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về ................... và ......................
Hướng dẫn:
1. Nhận xét:
- Công của lực kéo vật lên trực tiếp bằng công của lực kéo vật lên có sử dụng máy cơ đơn giản.
- Khi sử dụng máy cơ đơn giản, nếu độ lớn lực kéo càng giảm thì quãng đường dịch chuyển của lực càng tăng và hai đại lượng này biến đổi tỉ lệ nghịch với nhau.
2. Kết luận
- Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về quãng đường dịch chuyển và ngược lại.
B. Bài tập & Lời giải
1. Hình 14.4 là ý tưởng làm bậc tam cấp để dắt xe vào nhà dễ hơn Người ta dự định làm chiều dài của bậc (1) là 0,6m, chiều dài của bậc (2) là 1,2m. Hãy cho biết:
- Đây là ứng dụng của loại máy cơ đơn giản nào?
- Dùng bậc (1) và bậc (2) thì bậc nào có lợi về lực dùng để đẩy xe?
- Dùng bậc (1) và bậc (2) thì bậc nào tốn ít công hơn?
Xem lời giải
2. Trong thực tế kéo cắt sắt (a) và kéo cắt giấy (b) có tỉ lệ chiều dài phần tay cầm so với phần lưỡi kéo là khác nhau. Nhận xét nào sau đây đúng?
A. Công của lực khi dùng kéo (a) là lớn hơn bì tay phải dịch chuyển quãng đường dài hơn.
B. Công của lực khi dùng kéo (b) là lớn hơn vì cường độ của lực lúc này lớn hơn.
C. Công của lực khi dùng cả hai kéo là như nhau.
D. Công của lực khi dùng kéo nào lớn hơn còn phụ thuộc vào độ cứng của vật cần cắt.
Xem lời giải
3. Để đưa một vật có trọng lượng P = 240N lên cao theo phương thẳng đứng bằng hệ thống pa-lăng như hình bên 14.6 người ta phải kéo đầu dây đi một đoạn là 8m.
a. Hệ thống pa-lăng đã cho có tác dụng làm giảm lực nâng vật đi mấy lần? Tính lực cần dùng để nâng vật lên trong trường hợp này.
b. Tính độ cao nâng vật lên.
c. Tính công cần thực hiện để nâng vật lên.