Lời giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng sách Cánh diều hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 4 từ đó học tốt môn Lí 10.

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Video bài giảng Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng - Cánh diều

Giải vật lí 10 trang 61 Cánh diều

Mở đầu trang 61 Vật Lí 10: Tượng phật Di Lặc tại chùa Vĩnh Tràng (Mỹ Tho, Tiền Giang) là một trong những tượng phật khổng lồ nổi tiếng thế giới. Tượng cao 20 m và nặng 250 tấn. Có loại cân nào giúp “cân” bức tượng để có được số liệu trên?

Lời giải:

Không có loại cân nào có thể cân được khối lượng lớn như vậy.

Người ta tính toán được số liệu trên bằng cách:

+ Tính thể tích V khuôn đúc tượng từ đó suy ra thể tích của bức tượng.

+ Sử dụng công thức về khối lượng: $m=\rho .V$ với $\rho$ là khối lượng riêng của đồng dùng để làm tượng.

I. Khối lượng riêng

Vận dụng 1 trang 61 Vật Lí 10: Tính khối lượng của một khối đá hoa cương dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 2,0 m x 3,0 m x 1,5 m.

Lời giải:

Thể tích của khối đá hoa cương: $V=\mathrm{2.3.1},5=9m^3$

Khối lượng riêng của đá hoa cương là $\rho =2750kg/m^3$

Nên khối lượng của khối đá hoa cương trên là:

$m=\rho V=2750.9=24750kg=$24,750 tấn

Giải vật lí 10 trang 62 Cánh diều

II. Áp suất

Câu hỏi 1 trang 62 Vật Lí 10: Chứng tỏ rằng áp lực do người đang đứng yên trên sàn tác dụng lên sàn có độ lớn bằng trọng lượng của người đó.

Lời giải:

Áp lực do người đang đứng yên trên sàn tác dụng lên sàn chính là lực ép vuông góc lên sàn. Mà lực ép có độ lớn bằng trọng lượng nên áp lực trong trường hợp này có độ lớn bằng trọng lượng của người đó.

Câu hỏi 2 trang 62 Vật Lí 10: So sánh độ lớn áp lực, diện tích bị ép của trường hợp (2), (3) với trường hợp (1) (hình 4.2). Từ độ lún của bột trong các trường hợp, chỉ ra mối liên hệ giữa áp suất với áp lực và diện tích bị ép.

Lời giải:

Ta thấy: Ở hình 1 là 1 vật được đặt nằm ngang, hình 2 là 2 vật đặt chồng lên nhau và đặt nằm ngang, độ lún sâu hơn ở hình 1, hình 3 là 1 vật đặt dựng đứng.

⇒ Khối lượng vật ở (2) lớn hơn khối lượng vật ở (1); khối lượng vật ở (1) = khối lượng vật ở (3).

Suy ra:

- Độ lớn áp lực: trường hợp (2) lớn hơn trường hợp (1); trường hợp (3) = trường hợp (1)

- Diện tích bị ép: trường hợp (2) = trường hợp (1); trường hợp (3) < trường hợp (1).

⇒ Mối liên hệ giữa áp suất với áp lực và diện tích bị ép:

+ Cùng với một diện tích bị ép như nhau, áp lực càng lớn thì độ lún càng lớn hay áp suất càng lớn.

+ Cùng với một độ lớn áp lực, diện tích bị ép càng lớn thì tác dụng của áp lực lên diện tích đó càng nhỏ hay áp suất càng nhỏ.

Câu hỏi 3 trang 62 Vật Lí 10: Từ định nghĩa đơn vị lực, hãy chứng tỏ: 1 Pa = 1 N/m₂

Lời giải:

Lực F có đơn vị là N

Diện tích bị ép có đơn vị là m².

Ta có công thức tính áp suất: $p=\frac{F}{S}=\frac{1N}{1m^2}=1Pa$ (đpcm)

Nên 1Pa = 1N/1m².

Luyện tập trang 62 Vật Lí 10: Ước tính áp suất do một người tạo ra trên sàn khi đứng bằng cả hai chân.

Lời giải:

Áp suất do mỗi người tạo ra là khác nhau, các em có thể tham khảo cách ước tính sau đây:

Giả sử 1 người có khối lượng 50 kg đứng trên sàn bằng cả 2 chân. Diện tích mỗi bàn chân khoảng 150 cm².

Khi đó áp suất tạo thành: $p=\frac{F}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{50.9,8}{{\mathrm{2.150.10}}^{-4}}\approx 16333\text{\hspace{0.17em}}Pa$

Giải vật lí 10 trang 63 Cánh diều

III. Áp suất chất lỏng

Câu hỏi 4 trang 63 Vật Lí 10: Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất Δp giữa hai điểm trong chất lỏng tỉ lệ thuận với chênh lệch độ sâu Δh của hai điểm đó

Lời giải:

Áp suất chất lỏng tại điểm có độ sâu h₁: $p_1=p_o+\rho g{h}_1$

Áp suất chất lỏng tại điểm có độ sâu h₂: $p_2=p_o+\rho g{h}_2$

Độ chênh lệch áp suất giữa 2 điểm trên:

$\Delta p=p_2-p_1=\left(p_o+\rho g{h}_2\right)-\left(p_o+\rho g{h}_1\right)=\rho g\left(h_2-h_1\right)=\rho g\Delta h$

Chứng tỏ rằng chênh lệch áp suất $\Delta p$ giữa hai điểm trong chất lỏng tỉ lệ thuận với chênh lệch độ sâu $\Delta h=h_2-h_1$ của hai điểm đó.

Giải vật lí 10 trang 64 Cánh diều

Vận dụng 2 trang 64 Vật Lí 10: Hãy thảo luận để thiết kế mô hình ứng dụng hiểu biết sự phụ thuộc của áp suất chất lỏng vào độ sâu.

Lời giải:

Làm mô hình đài phun nước tự động

- Dụng cụ:

+ 3 chai nhựa 500ml

+ 3 ống hút

+ Khoan

+ Keo nến 

- Tiến hành thí nghiệm:

Lấp thí nghiệm như hình minh họa và làm thí nghiệm theo link sau đây

- Kết luận: Nguồn nước càng ở trên cao thì nước phun càng mạnh.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Bài tập chủ đề 2

Lý thuyết Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

I. Định luật I Newton

- Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó

$\rho =\frac{m}{V}$

+ Trong đó: $\rho$ đọc là (rô), m, V lần lượt là kí hiệu khối lượng riêng, khối lượng, thể tích.

- Khối lượng riêng là một thuộc tính của các chất, có thể đo được qua phép đo khối lượng và thể tích.

II. Áp suất

- Áp suất đặc trưng cho tác dụng của áp lực lên mỗi đơn vị diện tích bị ép.

- Công thức tính áp suất: $p=\frac{F}{S}$

+ Trong đó: F là độ lớn áp lực, được đo bằng niutơn (N).

                    S là diện tích bị ép, được đo bằng mét vuông (m²)

                    p là áp suất, được đo bằng Pascan (Pa)

+ Ngoài ra, áp suất được đo bằng một số đơn vị khác như atmôtphe (atm), mmHg…theo liên hệ: 1atm = 760 mmHg $\approx {10}^{5}Pa.$ 

- Diện tích bị ép càng lớn thì tác dụng của áp lực lên diện tích đó càng nhỏ, hay áp suất càng nhỏ.

III. Áp suất chất lỏng.

- Chất lỏng gây ra áp suất không chỉ lên đáy bình chứa mà còn lên thành bình và lên mọi điểm trong chất lỏng.

- Công thức tính áp suất chất lỏng tại mỗi điểm ở độ sâu h trong lòng chất lỏng:

$p=p_0+\rho gh$

+ Trong đó: p₀ là áp suất khí quyển.

                    h: là độ sâu

- Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng là: $\Delta p=\rho g\Delta h$

( không phụ thuộc vào áp suất p₀ tại mặt thoáng)

- Chênh lệch mực chất lỏng giữa hai nhánh của bình thông nhau chứa chất lỏng thường được ứng dụng để đo áp suất.