Trả lời nhanh
Định luật 3 Newton: khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực; hai lực này cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều (FAB = –FBA). Điểm mấu chốt của cả bài: lực và phản lực đặt vào hai vật khác nhau nên chúng KHÔNG triệt tiêu nhau, không phải là hai lực cân bằng.
1. Kiến thức cần nắm trước khi làm bài
Bài 16 chỉ xoay quanh một ý: lực luôn đến theo cặp. Bạn đẩy tường thì tường cũng đẩy lại bạn; nam châm hút sắt thì sắt cũng hút lại nam châm. Ta gọi một lực là “lực”, lực kia là “phản lực” – chọn lực nào làm “lực” cũng được, vai trò hai bên hoàn toàn bình đẳng.
Ở dạng vectơ: FAB = –FBA, trong đó FAB là lực A tác dụng lên B. Từ đó suy ra 4 đặc điểm của cặp lực – phản lực:
- Xuất hiện và mất đi đồng thời: không có lực nào “đến trước”.
- Cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều (hai lực trực đối).
- Đặt vào hai vật khác nhau nên không thể cộng để triệt tiêu nhau.
- Cùng bản chất: cùng là lực hấp dẫn, cùng là lực đàn hồi, cùng là lực ma sát…
2. Cặp lực – phản lực khác hai lực cân bằng ở đâu?
Đây là chỗ học sinh hay nhầm nhất. Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật và làm hợp lực của vật bằng 0. Cặp lực – phản lực thì tác dụng lên hai vật khác nhau.
| Tiêu chí | Lực và phản lực | Hai lực cân bằng |
|---|---|---|
| Điểm đặt | Hai vật khác nhau | Cùng một vật |
| Phương, chiều, độ lớn | Cùng phương, ngược chiều, bằng nhau | Cùng phương, ngược chiều, bằng nhau |
| Có triệt tiêu nhau không? | Không | Có (hợp lực bằng 0) |
| Bản chất | Luôn cùng loại | Có thể khác loại (trọng lực và lực đỡ) |
| Tồn tại | Mất đi đồng thời | Có thể mất một lực mà lực kia vẫn còn |
Mẹo nhớ: muốn biết hai lực có phải “lực – phản lực” hay không, hãy hỏi hai câu: (1) chúng có cùng loại không? (2) lực này do A tác dụng lên B thì lực kia có do B tác dụng lên A không? Cả hai đều “có” thì đúng.
3. Giải câu hỏi mục I – Định luật 3 Newton (trang 67)
Câu hỏi: quan sát thí nghiệm Hình 16.1
Ý 1 – thanh sắt và nam châm treo gần nhau: lực làm nam châm dịch chuyển lại gần thanh sắt là lực hút do thanh sắt (bị nhiễm từ) tác dụng lên nam châm. Đồng thời nam châm cũng hút thanh sắt – bạn sẽ thấy thanh sắt cũng nhích về phía nam châm nếu nó được treo nhẹ.
Ý 2 – hai xe lăn có lò xo nén: khi đốt dây, lò xo giãn ra, đẩy hai xe về hai phía ngược nhau: xe 1 chạy sang một bên, xe 2 chạy sang bên kia. Xe 1 chịu lực đẩy từ lò xo (qua xe 2) và xe 2 chịu lực đẩy từ xe 1 – hai lực này đến cùng lúc.
Kết luận rút ra: lực không tồn tại riêng lẻ; các lực hút hoặc đẩy luôn xuất hiện thành từng cặp giữa hai vật.
4. Giải câu hỏi mục II – Đặc điểm của lực và phản lực (trang 67)
Chi tiết từng câu có tại: trang 67 – xem thêm giải Vật Lí 10 trang 67 Tập 1.
Câu hỏi 1: Cặp lực và phản lực có những đặc điểm gì?
Cùng phương (cùng giá), ngược chiều, cùng độ lớn; mỗi lực đặt lên một vật khác nhau (lực đặt lên vật này, phản lực đặt lên vật kia); hai lực cùng loại và xuất hiện, mất đi cùng lúc.
Câu hỏi 2: Cặp lực và phản lực có phải là hai lực cân bằng không? Tại sao?
Không phải. Tuy cùng độ lớn, cùng giá và ngược chiều, nhưng lực và phản lực đặt vào hai vật khác nhau nên không thể triệt tiêu nhau. Điều kiện của hai lực cân bằng là phải cùng tác dụng lên một vật. Nhiều lời giải lưu hành trả lời “có”, đó là sai kiến thức – bạn hãy kiểm tra lại đáp án mình ghi.
Câu hỏi: điểm đặt của các lực trong Hình 16.2a, b
Với mỗi cặp, một lực đặt lên vật thứ nhất, lực còn lại đặt lên vật thứ hai. Ví dụ ở cặp “tay đẩy tường”: lực của tay đặt vào tường, phản lực của tường đặt vào tay. Bạn xác định đúng bằng cách xem mũi tên bắt đầu từ vật nào – chính vật đó là vật nhận lực, vì vậy hai mũi tên không bao giờ xuất phát từ cùng một vật.
5. Giải câu hỏi và hoạt động (trang 68)
Xem thêm giải Vật Lí 10 trang 68 Tập 1.
Câu hỏi 1: Chỉ ra các cặp lực và phản lực
a) Quyển sách nằm yên trên bàn. Có hai cặp lực – phản lực:
- Bàn đẩy sách lên (phản lực pháp tuyến N, đặt vào sách) và sách ép xuống bàn (N’, đặt vào bàn).
- Trái Đất hút sách (trọng lực P, đặt vào sách) và sách hút Trái Đất (P’, đặt vào Trái Đất).
b) Búa đóng đinh vào gỗ. Cặp thứ nhất: búa tác dụng lên đinh – đinh tác dụng ngược lại búa. Cặp thứ hai: đinh ấn vào gỗ – gỗ cản lại đinh. Mỗi cặp gồm hai lực cùng phương, ngược chiều, bằng nhau.
Câu hỏi 2: Quyển sách nằm yên có phải do lực và phản lực cân bằng không?
Không. Sách đứng yên vì hai lực cùng đặt lên sách là trọng lực P và phản lực N của mặt bàn cân bằng nhau. Còn N và N’ (đặt ở hai vật khác nhau) mới là cặp lực – phản lực. Câu trả lời “đúng” phải chỉ ra được hai lực cân bằng này cùng tác dụng lên sách chứ không phải cặp lực – phản lực.
Câu hỏi 3: Lực búa tác dụng vào đinh và phản lực của đinh lên búa
Hai lực này có cùng phương (thẳng đứng nếu đóng búa theo phương thẳng đứng), ngược chiều, độ lớn bằng nhau; lực của búa đặt vào đinh, phản lực của đinh đặt vào búa.
Hoạt động 1: hai người cùng kéo hai lực kế móc vào nhau
Dự đoán đúng: số chỉ của hai lực kế vẫn bằng nhau, kể cả khi cả hệ bị kéo lệch sang một phía. Lý do: định luật 3 Newton đúng cả khi vật đứng yên lẫn chuyển động; lực kế nhẹ nên hai lực kế chỉ lực căng như nhau. Bạn nên tự làm thí nghiệm: nếu lực kế khá nặng, số chỉ có thể lệch rất nhỏ do khối lượng của chính lực kế, nhưng đó là sai số chứ không phải do lực và phản lực khác nhau.
Hoạt động 2: ví dụ thực tế cho từng đặc điểm
| Đặc điểm | Ví dụ gợi ý |
|---|---|
| Xuất hiện và mất đi đồng thời | Vỗ tay: lúc hai bàn tay chạm nhau, cả hai cùng thấy đau; rời nhau thì cả hai lực cùng mất. |
| Trực đối (cùng giá, ngược chiều, bằng nhau) | Quả bóng đập vào tường: tường đẩy bóng bật ngược lại với lực bằng lực bóng đập vào tường. |
| Không cân bằng vì đặt ở hai vật | Chiếc thuyền con và người đứng trên bờ: người đẩy cọc xuống nước, cọc đẩy thuyền đi – lực lên người và lực lên cọc không cộng triệt tiêu. |
| Cùng loại | Quả táo rơi: Trái Đất hút táo và táo hút Trái Đất đều là lực hấp dẫn. |
Câu hỏi cuối: ô tô chuyển động trên mặt đường (Hình 16.4)
Câu hỏi hỏi: nếu lực ô tô tác dụng lên mặt đường bằng lực mặt đường tác dụng lên ô tô thì vì sao xe vẫn chạy được? Trả lời: hai lực đó đặt vào hai vật khác nhau (đường và ô tô) nên không triệt tiêu. Xe chuyển động vì xét riêng ô tô, lực đẩy về phía trước do mặt đường tác dụng lên bánh dẫn động (ma sát nghỉ) lớn hơn lực cản (ma sát lăn, cản không khí) nên hợp lực lên xe khác 0. Còn lực xe đẩy xuống đường đặt vào mặt đường – nó chỉ làm Trái Đất “bị đẩy” một chút, không ảnh hưởng gia tốc của xe.
6. Lỗi sai thường gặp
- Ghi “lực và phản lực cân bằng nhau” – sai, vì chúng không cùng tác dụng lên một vật.
- Nghĩ vật lớn tác dụng lực lớn hơn: xe tải đâm xe con thì hai xe chịu lực bằng nhau; xe con bị hỏng nặng hơn vì khối lượng nhỏ nên gia tốc lớn hơn (a = F/m).
- Nhầm P và N là cặp lực – phản lực khi vật đứng yên trên mặt phẳng ngang: chúng là hai lực cân bằng (cùng lên một vật, khác loại).
- Vẽ hai mũi tên cùng xuất phát từ một vật khi vẽ lực – phản lực.
7. Bài luyện tập có đáp án
Bài 1. Hai xe lăn đặt trên mặt phẳng ngang nhẵn, ép sát lò xo nén giữa chúng. Xe 1 có khối lượng 0,5 kg, xe 2 có khối lượng 1,5 kg. Buông ra, xe 1 có gia tốc 3 m/s². Tìm gia tốc xe 2.
Đáp án: lực lò xo tác dụng lên hai xe có độ lớn bằng nhau: m1a1 = m2a2 ⇒ a2 = 0,5·3/1,5 = 1 m/s², ngược chiều với a1.
Bài 2. Quả táo 0,2 kg nằm yên trên bàn, lấy g ≈ 10 m/s². (a) Tính N. (b) Phản lực của trọng lực P là lực nào, có độ lớn bao nhiêu?
Đáp án: (a) Táo cân bằng nên N = P = mg = 0,2·10 = 2 N. (b) Phản lực của P là lực táo hút Trái Đất, đặt vào Trái Đất, độ lớn 2 N, hướng lên.
Bài 3. Một người đứng trên thuyền nhỏ đang đậu sát bờ, dùng sào đẩy mạnh vào bờ. Giải thích vì sao thuyền rời bờ.
Đáp án: sào đẩy bờ một lực thì bờ đẩy lại sào (và thuyền) một lực bằng nhưng ngược chiều. Lực này đặt lên thuyền, hướng ra xa bờ, làm thuyền chuyển động ra ngoài.
8. Tài liệu cùng bài
- Lý thuyết Định luật III Newton
- 20 câu trắc nghiệm Định luật III Newton
- Sách bài tập Vật Lí 10 Bài 16
- Bài 15: Định luật 2 Newton
- Bài 17: Trọng lực và lực căng
- Giải SGK Vật Lí 10 – Kết nối tri thức
Cùng chuyên đề: Mục lục khác cùng môn, lớp: SBT Lý 10 Kết nối tri thức: Giải sách bài tập Vật lí 10 theo 7 chương; Giải SGK Vật lý 10 Chân trời sáng tạo: Mục lục đủ 23 bài, 9 chương; Lý thuyết Chuyển động ném Vật lí 10 (Kết nối tri thức) – công thức ném ngang.
Câu hỏi thường gặp
Lực và phản lực có cân bằng nhau không?
Không. Lực và phản lực có cùng độ lớn, cùng giá, ngược chiều nhưng đặt vào hai vật khác nhau nên không thể triệt tiêu nhau. Chỉ hai lực cùng tác dụng lên một vật mới có thể cân bằng.
Quyển sách nằm yên trên bàn thì đâu là cặp lực – phản lực?
Cặp lực – phản lực là lực bàn đỡ sách (N) và lực sách ép lên bàn (N'); cùng là lực đàn hồi/tiếp xúc. Trọng lực P và phản lực N cùng đặt lên sách nên là hai lực cân bằng, không phải cặp lực – phản lực.
Vì sao ô tô vẫn chạy được dù lực xe tác dụng lên đường bằng lực đường tác dụng lên xe?
Vì hai lực đó đặt vào hai vật khác nhau. Xét riêng xe, lực đẩy về phía trước của mặt đường lên bánh dẫn động lớn hơn các lực cản nên hợp lực khác 0 và xe có gia tốc.
Hệ thức toán học của định luật 3 Newton là gì?
F_AB = –F_BA: lực của A tác dụng lên B và lực của B tác dụng lên A là hai vectơ đối nhau. Về độ lớn, |F_AB| = |F_BA|.