Bài tập — Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác. D. Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực. B. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo và được gọi là lực hướng tâm. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Độ lớn của lực hướng tâm là $F_{ht} = m a_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , với $m$ là khối lượng của vật và $R$ là bán kính quỹ đạo. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một vật khối lượng $0{,}5,kg$ buộc vào đầu dây dài $0{,}8,m$ , quay tròn đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ $2,m/s$ . Tính lực căng dây.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm. Áp dụng công thức $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = 0{,}5 \cdot \frac{2^2}{0{,}8} = 0{,}5 \cdot 5 = 2{,}5,N$ . Vậy lực căng dây bằng $2{,}5,N$ . Nếu tốc độ tăng lên, lực căng dây cần thiết cũng tăng theo bình phương tốc độ.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một bình chứa nước. Tính áp suất tổng cộng tại đáy bình, biết cột nước trong bình cao 2 m, áp suất khí quyển là 101325 Pa và khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m $^3$ .

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một máy ép thủy lực có diện tích pít-tông nhỏ 0,01 m $^2$ và diện tích pít-tông lớn 0,5 m $^2$ . Tác dụng một lực 100 N lên pít-tông nhỏ. Tính lực tác dụng lên pít-tông lớn (bỏ qua ma sát và trọng lượng của các pít-tông).

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một vật có khối lượng 2 kg chuyển động tròn đều trên quỹ đạo có bán kính 0,6 m với chu kì 1,2 s. Tính tốc độ dài và độ lớn lực hướng tâm tác dụng lên vật.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo."
- Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực."
- Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo và được gọi là lực hướng tâm."
- Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Độ lớn của lực hướng tâm là $F_{ht} = m a_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , với $m$ là khối lượng của vật và $R$ là bán kính quỹ đạo."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo và được gọi là lực hướng tâm. Lực hướng tâm gây ra gia tốc hướng tâm, làm thay đổi hướng vận tốc của vật mà không làm thay đổi độ lớn vận tốc.
- Tổng kết ghi nhớ: Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo.; Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực.; Lực hướng tâm chỉ đổi hướng vận tốc, không đổi độ lớn vận tốc.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một vật khối lượng $0{,}5,kg$ buộc vào đầu dây dài $0{,}8,m$ , quay tròn đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ $2,m/s$ . Tính lực căng dây.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm (Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo.; Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực.; Lực hướng tâm chỉ đổi hướng vận tốc, không đổi độ lớn vận tốc.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm. Áp dụng công thức $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = 0{,}5 \cdot \frac{2^2}{0{,}8} = 0{,}5 \cdot 5 = 2{,}5,N$ . Vậy lực căng dây bằng $2{,}5,N$ . Nếu tốc độ tăng lên, lực căng dây cần thiết cũng tăng theo bình phương tốc độ.
Bài 4: $p = p_{kq} + \rho g h = 101325 + 1000 \cdot 10 \cdot 2 = 121325$ Pa.
Bài 5: $\frac{F_2}{F_1} = \frac{S_2}{S_1} \Rightarrow F_2 = 100 \cdot \frac{0{,}5}{0{,}01} = 5000$ N.
Bài 6: $v = \frac{2\pi r}{T} = \frac{2\pi \cdot 0{,}6}{1{,}2} = \pi \approx 3{,}14$ m/s. $F_{ht} = m\frac{v^2}{r} = 2 \cdot \frac{\pi^2}{0{,}6} \approx 32{,}9$ N.

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R

, hướng vào tâm quỹ đạo.

F_{ht} = m a_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R

, với

m

là khối lượng của vật và

R

là bán kính quỹ đạo. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Một vật khối lượng $0{,}5,kg$ buộc vào đầu dây dài $0{,}8,m$ , quay tròn đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ $2,m/s$ . Tính lực căng dây.

Lời giải: Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm. Áp dụng công thức $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = 0{,}5 \cdot \frac{2^2}{0{,}8} = 0{,}5 \cdot 5 = 2{,}5,N$ . Vậy lực căng dây bằng $2{,}5,N$ . Nếu tốc độ tăng lên, lực căng dây cần thiết cũng tăng theo bình phương tốc độ.

^3

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một máy ép thủy lực có diện tích pít-tông nhỏ 0,01 m

^2

và diện tích pít-tông lớn 0,5 m

^2

. Tác dụng một lực 100 N lên pít-tông nhỏ. Tính lực tác dụng lên pít-tông lớn (bỏ qua ma sát và trọng lượng của các pít-tông).

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo."
Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực."
Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo và được gọi là lực hướng tâm."
Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Độ lớn của lực hướng tâm là $F_{ht} = m a_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , với $m$ là khối lượng của vật và $R$ là bán kính quỹ đạo."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo và được gọi là lực hướng tâm. Lực hướng tâm gây ra gia tốc hướng tâm, làm thay đổi hướng vận tốc của vật mà không làm thay đổi độ lớn vận tốc.
Tổng kết ghi nhớ: Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo.; Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực.; Lực hướng tâm chỉ đổi hướng vận tốc, không đổi độ lớn vận tốc.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một vật khối lượng $0{,}5,kg$ buộc vào đầu dây dài $0{,}8,m$ , quay tròn đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ $2,m/s$ . Tính lực căng dây.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm (Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$ , hướng vào tâm quỹ đạo.; Lực hướng tâm không phải loại lực mới, mà là vai trò của hợp lực.; Lực hướng tâm chỉ đổi hướng vận tốc, không đổi độ lớn vận tốc.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm. Áp dụng công thức $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = 0{,}5 \cdot \frac{2^2}{0{,}8} = 0{,}5 \cdot 5 = 2{,}5,N$ . Vậy lực căng dây bằng $2{,}5,N$ . Nếu tốc độ tăng lên, lực căng dây cần thiết cũng tăng theo bình phương tốc độ.

Bài 4:

p = p_{kq} + \rho g h = 101325 + 1000 \cdot 10 \cdot 2 = 121325

Pa.

Bài 5:

\frac{F_2}{F_1} = \frac{S_2}{S_1} \Rightarrow F_2 = 100 \cdot \frac{0{,}5}{0{,}01} = 5000

Bài 6:

v = \frac{2\pi r}{T} = \frac{2\pi \cdot 0{,}6}{1{,}2} = \pi \approx 3{,}14

m/s.

F_{ht} = m\frac{v^2}{r} = 2 \cdot \frac{\pi^2}{0{,}6} \approx 32{,}9