Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1- cơ sở lý luận
Để học tập môn Vật lý đạt kết quả cao đặc biệt là đạt kết quả trong các cuộc thi học
sinh giỏi các cấp, thì ngoài việc nắm vững lý thuyết cần phải biết ứng dụng lý thuyết vào
giải bài tập một cách thành thạo nhưng để giải bài tập thành thạo thì việc đònh hướng,
phân loại bài tập là vô cùng cần thiết.
2- Cơ sở thực tiễn
Trong môn Vật lý ở trường trung học cơ sở, bài tập Cơ học tương đối khó đối với
học sinh. Trong phần Cơ học thì bài tập về Máy cơ đơn giản có nhiều dạng nhất .Vậy
,làm thế nào để giải bài tập về Máy cơ đơn giản dễ dàng hơn ?Đó là câu hỏi đặt ra không
chỉ riêng tôi mà là câu hỏi chung cho những giáo viên dạy bồi dưỡng và học sinh học bồi
dưỡng .
Hiện nay trên thò trường có rất nhiều loại sách bài tập nâng cao nhằm đáp ứng nhu
cầu học tập của học sinh nhưng qua tham khảo một số sách tôi nhận thấy, đa phần các
sách này đều đưa ra các bài tập cụ thể và hướng dẫn giải. Các bài tập thuộc nhiều dạng
khác nhau được đặt kế tiếp nhau, các bài tập cùng loại lại đặt cách xa nhau hoặc trong
một quyển sách không có đủ các dạng bài tập cơ bản về phần Máy cơ đơn giản . Nói
chung là các sách viết ra chưa phân loại các dạng bài tập một cách cụ thể. Chính vì cách
viết sách như vậy dẫn đến việc các giáo viên trong quá trình giảng dạy rất mất nhiều thời
gian cho việc đầu tư trong một buổi dạy , còn học sinh làm bài tập một cách tràn lan và
làm bài nào biết bài đó, không có phương pháp giải chung nên kết quả học tập chưa đạt
hiệu quả cao. Việc học tập trở nên khó khăn hơn và gây cho các em có nhiều nản chí khi
muốn tự nâng cao kiến thức của mình.
Trong những năm gần đây, phần bài tập về máy cơ đơn giản luôn xuất hiện trong
các đề thi HSG các cấp và chiếm từ 3 đến 4 điểm .
Vì lý do trên, qua nhiều năm công tác với những hiểu biết và chút kinh nghiệm của
bản thân, tôi mạnh dạng nêu lên một số suy nghó của mình về : “Một số kinh nghiệm phân
loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản” với mong muốn hoạt
động dạy và học của giáo viên cũng như học sinh sẽ thu được kết quả cao hơn. Ngoài ra,

lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi ,không được lợi gì về công .
l
h
P
F
=
+ Trong chương trình nâng cao thì học sinh phải được biết những kiến thức nâng
cao sau:
- Trường hợp có ma sát :Hiệu suất mặt phẳng nghiêng H =
%100.
1
A
A
(Với A
1
= Ph;A = F.l = A
1
+ A
2
;A
2
= F
ms
.l)
- Khi gặp dạng bài tập có n vật trên mặt phẳng nghiêng thì học sinh lúng túng
không phân tích được lực F và lực P nên áp dụng sai và tính sai kết quả .
- Đối với bài tập mà hai vật nằm trên mặt phẳng nghiêng của tam giác thường thì
học sinh càng gặp khó khăn hơn vì khi đó học sinh không xác đònh được độ cao h là đoạn
nào , lực F
1
Hình C
Ta thấy, hình C có thể chọn điểm tựa tại điểm B khi này có hai lực tác dụng lên đòn
bẩy đó là lực F tại điểm O và lực thứ hai là lực căng T tại điểm A.
Cũng có thể chọn điểm tựa tại điểm A khi này cũng có hai lực tác dụng lên đòn bẩy
là lực kéo F tại điểm O và phản lực tại B.
* Các lực tác dụng lên đòn bẩy có phương chiều như thế nào?
* Xác đònh cánh tay đòn của các lực
Theo đònh nghóa : “ Khoảng cách giữa điểm tựa O và phương của lực gọi là cánh
tay đòn của lực”. Việc xác đònh cánh tay đòn của lực rất quan trọng vì nếu xác đònh sai sẽ
dẫn đến kết quả sai. Trên thực tế học sinh rất hay nhầm cánh tay đòn với đoạn thẳng từ
điểm tựa đến điểm đặt của lực. (các phần của đòn bẩy ).Cánh tay đòn và các phần của
đòn bẩy chỉ bằng nhau khi đòn bẩy nằm ngang.
Sau khi phân tích có thể áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy để giải bài tập.
3.Ròng rọc :
Trong phần Máy cơ đơn giản ,thì phần Ròng rọc đơn giản hơn .Vì chỉ có hai loại ròng rọc
đó là ròng rọc cố đònh và ròng rọc động .Tuy nhiên ,trong phần kiến thức nâng cao thì lại
kết hợp trong một hệ thống gồm hai loại ròng rọc .
Ví dụ :một ròng rọc động và một ròng rọc cố đònh ,nhiều ròng rọc động và nhiều ròng rọc
cố đònh ,,một ròng rọc cố đònh và nhiều ròng rọc động …Do đó học sinh gặp rất nhiều khó
khăn trong việc áp dụng kiến thức của từng ròng rọc trong từng bài làm .
3 GV: Lê Tuấn Phụng
O
F
1
F
2
OB
A

==
l
h
P
F
A
A
Suy ra F
A
= P
A
/16
Lực do vật B kéo dây xuống là F
B
= P
B
Hai lực kéo này phải bằng nhau nên ta có P
A
/16 = P
B
hay
16
1
=
A
B
P
P
Ta suy ra tỉ số khối lượng của hai vật là
16

A
B
N
H
M
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
Lời giải Chiều dài l
0
= 20 cm (khi α = 0
o
)chính là chiều dài tự nhiên của lò xo ,tức là
chiều dài của lò xo khi chưa bò tác dụng lực .Chiều dài l = 26cm (khiα =
90
o
)chính là chiều dài của lò xo khi nó bò tác dụng một lực bằng trọng lượng P
của vật trụ .Ta suy ra trọng lượng P đã làm lò xo dãn ra .
26 cm – 20 cm = 6cm
Khi α = 30
o
thì lực kéo lò xo là lực F được tính như sau :
2
2
1
. P
AB
AB
P
AB
BC
P

ABAB
AB
AB ==−
Tương tự như trên ta có lực kéo lò xo xuống là F = P
2
3
Chiều dài lò xo lực này làm dãn thêm được tính tương tự như trên ,tức là
x = 3.
3
.Vậy chiều dài lò xo khi
α
= 60
o
là :l
2
= 20 cm+ 3.cm
3
= 25,1cm .
Đ S:23cm ;25,1cm
Loại 2:Vật nằm trên mặt phẳng nghiêng có dạng tam giác thường và ma sát không
đáng kể .
Phương pháp :-Từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng hạ đường vuông góc để tạo thành hai
mặt phẳng nghiêng có chung đường cao .
- p dụng đònh luật về công cho từng mặt phẳng nghiêng và tìm ra đại lượng cần
tìm .
Một số bài tập thường gặp
Loại 3:Vật di chuyển trên mặt phẳng nghiêng khi có ma sát với mặt phẳng nghiêng .
Phương pháp : - Trường hợp có ma sát :Hiệu suất mặt phẳng nghiêng H =
%100.
1

*Phương pháp :
Xem điểm tựa ngay tại góc cạnh bàn O
Trọng lượng P của thanh xem như đặt tại tâm thanh với cánh tay đòn của lực này là
l
4
1
(l :là chiều dài của thanh)
Lực F có cánh tay đòn là OA =
l
4
1
Lời giải :Khi thanh nằm cân bằng F.
l
4
1
= P.
l
4
1
Suy ra P = F = 40N .Vậy trọng lượng của thanh là P = 40N.
ĐS:40N
Bài tập 2 :
Người ta dùng một xà beng có dạng như hình vẽ để nhổ một cây đinh cắm sâu vào
gỗ.
a) Khi tác dụng một lực F = 100N vuông góc với OB tại đầu B ta sẽ nhổ được đinh.
Tính lực giữ của gỗ vào đinh lúc này ? Cho biết OB bằng 10 lần OA và α = 45
0
.
b) Nếu lực tác dụng vào đầu B vuông góc với tấm gỗ thì phải tác dụng một lực có
độ lớn bằng bao nhiêu mới nhổ được đinh?


α

Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
Lời giải :
a) Gọi F
C
là lực cản của gỗ. Theo quy tắc cân bằng của đòn bẩy ta có:
F
C
. OA = F.OB
 F
C
=
NNF
OA
OBF
100010.10010.
.
===
b) Nếu lực F
’
vuông góc với tấm gỗ, lúc này theo quy tắc cân bằng của đòn bẩy ta
có:
F
C
.OA = F
’
.OH
Với OH = cosαOB =

sau:
a) Cắt một phần của thanh thứ nhất và đem đặt lên chính giữa của phần còn lại. Tìm
chiều dài phần bò cắt.
b) Cắt bỏ một phần của bản thứ nhất. Tìm phần bò cắt đi.
Phương pháp:
Trong mỗi lần thực hiện các biện pháp cần xác đònh lực tác dụng và cánh tay đòn
của lực.
+ Ở biện pháp 1: Vì cắt một phần của bản thứ nhất và lại đặt lên chính giữa của
phần còn lại nên lực tác dụng không thay đổi, cánh tay đòn của lực này thì thay đổi.
+ Ở biện pháp 2: Do cắt bỏ một phẩn của bản thứ nhất nên cả lực và cánh tay đòn
của lực đều thay đổi.
- Khi xác đònh được lực và cánh tay đòn của lực ta áp dụng điều kiện cân bằng của
đòn bẩy vào giải bài toán:
Lời giải :
7 GV: Lê Tuấn Phụng
l
l
O
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
a) Gọi x là chiều dài phần bò cắt. Do đó được đặt lên chính giữa của phần còn lại
nên trọng lượng của bản thứ nhất không thay đổi
Vì thanh nằm cân bằng nên ta có:
2
.
2
.
21
l
P
xl

l = 20
=>
420)8,01(20).
25,1
1(
2
2
=−=−=
d
d
x
Vậy chiều dài phần bò cắt là: 4 cm
b) Gọi y là phần bò cắt bỏ đi .Trọng lượng còn lại của bản là P
/
1
Do thanh cân bằng nên ta có:
2
.
2
.
2
'
1
l
P
yl
P =
−
=>
2

08040
2
=+− yy
∆
’
= 400 – 80 = 320 =>
89,1758 ≈=∆
5820
1
+=y
> 20 cm (loại )
≈−= 5820
1
y
20 – 17,89 = 2,11 (cm) (chọn )
Vậy chiều dài phần bò cắt bỏ là 2,11 cm
ĐS: 4 cm; 2,11 cm
Loại 2: Chọn điểm tựa của đòn bẩy
Loại 3: Khi đòn bẩy chòu tác dụng của nhiều lực
Loại 4: Lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật treo ở đòn bẩy
Với dạng toán liên quan đến lực đẩy Acsimét cần nhớ một số công thức hay sử
dụng:
F = d.V. Trong đó: F là lực đẩy Acsimét
là trọng lượng riêng của chất lỏng
V là thể tích chất lỏng bò vật chiếm chỗ
Cần nhớ các quy tắc hợp lực
+ Hợp lực của hai lực F
1
, F
2

Đầu A treo một vật có trọng lượng P
1
= 2 N. Thước đặt lên một giá đỡ nằm ngang CD = 4
cm. Xác đònh giá trò lớn nhất và nhỏ nhất của khoảng cách BD để cho thước nằm cân
bằng trên giá đỡ
Lời giải :
Xét trạng thái cân bằng của thước quanh trục đi qua mép D của giá đỡ ứng với giá
trò nhỏ nhất của AD. Lúc đó thước chia làm hai phần:
+ Phần BD có trọng lượng P
3
đặt ở G
1
là trung điểm của DB
+ Phần OA có trọng lượng P
2
đặt ở G
2
là trung điểm của AD
Mép D ở điểm E trên thước.
Điều kiện cân bằng của trục quay D là:
P
3
.AD + P
2
.GE = P
1
.G
1
D


l
lP
P
l
l
P
P
2
2
22
.
=⇒=
l
2
= (l – l
1
) ; P
1
= 2 N =
2
P
Thay vào (1) ta được
2
.
.
2
)).((
)(
2
1111

E
D
C
P
3
P
2
P
1
B
A
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản

1624.
3
2
3
2
3
2
2
1
==== l
l
l
l
(cm)
Giá trò lớn nhất của BD là l
1
= 16 cm. Lúc đó điểm D trùng với điểm E trên thước

l
x
PP
21
=
và
100
21
==+ PPP
(N)
=>
P
xl
l
P
+
=
2
b) P
2
cực đại khi x = 0 do đó P
2
= P = 100 N khi đó giá đỡ C trùng với tâm O l
2
cực
tiểu khi x lớn nhất x = l do đó
50
2
==
P

2
B
A
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
4.Một số bài tập luyện tập chung cho các loại :
Bài 1 : Một thanh đồng chất ,tiết diện đều ,,đặt thanh trên thành bình của một bình đựng
nước ,ở đầu thanh có buộc một quả cầu đồng chất có bán kính R sao cho quả cầu ngập
hoàn toàn trong nước .Hệ thống này cân bằng như hình vẽ .Biết trọng lượng riêng quả
cầu và nước là d và d
0
;l
1
= a, l
2
= b .Tính trọng lượng của thanh đồng chất nói trên .Có
thể xảy ra trường hợp l
1
> l
2
được không ? Vì sao?
ĐS:
)(3
)(8
0
3
ab
ddar
−
−
π

Khi có ma sát thì : A = A
1
+ A
2
⇔F.s = P.h + F
ms
.s .Hiệu suất ròng rọc là
H =
%100.
1
A
A
Bài tập 1:Một người dùng một ròng rọc cố đònh để kéo một vật nặng 50kg lên một tòa
nhà cao 4m .
a.Tính lực kéo vật lên và quãng đường đầu dây dòch chuyển
b.Tính công của lực kéo vật lên .Bỏ qua ma sát của ròng rọc .
Lời giải:a.Lực kéo vật lên là :F = P = 10m = 10.50 = 500N
Quãng đường đầu dây dòch chuyển là :s = h = 4 m.
b.Công của lực kéo vật lên là: A = F.s = P.h = 500.4 = 2000J.
Bài tập 2 :Cho hệ thống ròng rọc như hình vẽ .Vật có trọng lượng P = 100N .Tìm lực kéo
F để hệ cân bằng ,xác đònh hiệu suất của hệ thống ,biết hiệu suất của mỗi ròng rọc là 0,8.
Lời giải :
Các ròng rọc cố đònh không cho ta lợi về lực .Hiệu suất của mỗi ròng rọc là
H = P/F ⇒ F= P/H
Ròng rọc 1 :F
1
= P/H
Ròng rọc 2 :F
2
= F

-Khi có ma sát thì :A = A
1
+ A
2
⇔ F.s = P.h + F
ms
.s
12 GV: Lê Tuấn Phụng
F
P
F
P
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
Hiệu suất ròng rọc là H =
%100.
1
A
A
Bài tập : Cho hệ thống như hình vẽ .Biết P = 100N ,vật cần kéo lên cao 5m
a.Tính lực kéo vật lên và quãng đường đầu dây dòch chuyển .
b.Thực tế do có ma sát nên phải kéo đầu dây một lực là F = 55N .Tính hiệu suất
của ròng rọc và lực ma sát của ròng rọc .
Lời giải : a.Lực kéo vật lên là F = P/2 = 100/2 = 50N
Quãng đường đầu dây dòch chuyển :
s = 2h = 2.5 = 10m
b.Hiệu suất của ròng rọc là
H =
%9,90
10.55
5.100

Phương pháp : Để giải bài tập dạng này học sinh chỉ cần đếm số đầu dây tham gia kéo
ròng rọc động rồi áp dụng kiến thức sau để làm bài tập :
F =
n
P
;S = n.h (n: số đầu dây kéo ròng rọc động )
13 GV: Lê Tuấn Phụng
F
P
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
b.Bài tập luyện tập :
Bài 1:Dùng một ròng rọc động để đưa một vật có khối lượng 2500kg lên cao 10m .
a.Vẽ sơ đồ thiết bò
b.Lực kéo F bằng bao nhiêu ?Biểu diễn các lực vào sơ đồ .
c.Phải kéo dây dòch chuyển một đoạn bằng bao nhiêu ?
d.Tính công nâng vật lên .
Giả thiết ma sát không đáng kể .
ĐS:b)12500N;c)20m;d)250000J.
Bài 2:Để đưa một vật có trọng lượng P = 420N lên cao bằng ròng rọc động ,người ta phải
kéo đầu dây đi là 8 m.(giả thiết ma sát không đáng kể )
a.Tính lực kéo và độ cao đưa vật lên .
b.Tính công nâng vật lên.
ĐS:a)210N;4m;b)1680J
Bài 3 (Đề thi HSG lớp 9 cấp huyện năm 2001 - 2002)
Dùng một pa lăng đơn để đưa một vật có trọng lượng 2000N lên độ cao 10m ,lực
kéo dây để nâng vật là 1200N .Hãy tính hiệu suất của hệ thống và khối lượng của ròng
rọc động ,biết hao phí để nâng ròng rọc động bằng ¼ hao phí tổng cộng .
ĐS:83,3% ;5kg
Bài 4: Cho hệ ròng rọc như hình vẽ .Biết vật có trọng lượng 8000N ,lực kéo vật lên là
550N .Tính hiệu suất của hệ thống và khối lượng của một ròng rọc .Biết rằng hao phí là

b.Một số bài tập luyện tập
Bài 1:Cho một hệ thống cân bằng như hình vẽ :
Các vật có khối lượng m
1
= m
2
= m
3
= m
15 GV: Lê Tuấn Phụng
A
B
C
1
2
3
5
4
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
Và m
4
= m
5
= 2m
Tính đoạn AC biết AB = 10 cm .Bỏ qua ma sát ,
khối lượng thanh AC và các dây treo .
ĐS:AC = 30cm
Bài 2:
Cho hệ thống như hình vẽ
Vật 1 có trọng lượng P

Ghi chú
(số học sinh đạt giải
trong toàn huyện )
2006 – 2007 3 1 33.3 7
2007 – 2008 5 2 40.0 10
2008 – 2009 6 3 50.0 11
* Kết quả thi học sinh giỏi lớp 9 cấp huyện 3 năm gần đây:
Kết quả
Số lượng đạt Tỉ lệ đạt
Ghi chú
(số học sinh đạt giải
16 GV: Lê Tuấn Phụng
A
C
B
2
1
D
Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
Năm học HS dự thi(hs) giải (hs) giải (%) trong toàn huyện )
2006 – 2007 5 1 20.0 7
2007 – 2008 3 1 33.3 7
2008 – 2009 4 2 50.0 8
2.Một số đề xuất – kiến nghò
Trên đây là toàn bộ những gì mà bản thân đã giảng dạy ,rút kinh nghiệm ,học tập
và kết quả đạt được .Với những gì đã làm được ,bản thân cảm thấy rất tự hào,song kết
quả còn khiêm tốn so với các trường trong huyện (như :THCS Thò Trấn ,THCS Bình
Dương ,THCS Mỹ Hòa ,THCS Mỹ Trinh).Do đó đề tài này có lẽ chưa được hoàn hảo và
còn nhiều thiếu sót nên rất mong được BGH nhà trường ,các thầy cô giáo ,các anh chò và
bạn bè đồng nghiệp trong và ngoài nhà trường đóng góp ý kiến để đề tài này hoàn thiện

Một số kinh nghiệm phân loại và giải bài tập nâng cao Vật lý THCS – phần Máy cơ đơn giản
• ghi chú : Bạn nào muốn có đầy đủ nội dung SKKN này thì liên hệ :
• Lê Tuấn Phụng – GV Trường THCS Mỹ Hiệp – Phù Mỹ - Bình Định
• Email:[email protected] ĐT : 0982786329
18 GV: Lê Tuấn Phụng
Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ :0982 786 329.
Email :[email protected]
Xin chân thành cảm ơn !