Rốn luyn k nng gii bi tp v ũn by
Mở đầu
ài tập vật lý là hình thức củng cố ôn tập hệ thống hoá kiến thức, có điều kiện
liên hệ thực tế, rèn luyện kỹ năng kỹ xảo tính toán và tính tích cực học tập
của học sinh. Vì vậy đứng về mặt điều khiển hoạt động của học sinh bài tập
vật lý là phơng tiện kiểm tra kiến thức và kỹ năng của học sinh. Ngoài ra thông qua
bài tập chúng ta còn có dịp mở rộng định luật vật lý hay đi sâu vào các trờng hợp
riêng lẻ của định lý. Vì vậy cần phải chọn lọc hệ thống bài tập để đạt đợc mục đích
dạy học.
B
Thực tiễn dạy học vật lý bản thân tôi thấy rằng việc học sinh vận dụng đợc lý
thuyết để giải quyết những bài tập có liên quan là những vấn đề mà học sinh thờng
gặp phải khó khăn, trở ngại thờng hay mắc sai lầm. Điều đó đợc học sinh thể hiện rõ
khi giải các bài tập về đòn bẩy và nhiều bài toán khác nữa. Trong quá trình giảng dạy
THCS, đặc biệt đối với bộ môn vật lý 8, những khó khăn trở ngại đó lại càng đợc học
sinh thể hiện nhiều trong khi giải các bài tập về đòn bẩy. Để khắc phục những yếu
điểm mà học sinh thờng gặp phải, bản thân tôi đề ra một hệ thống bài tập về đòn bẩy
góp một phần nhỏ giúp học sinh giải quyết thành thạo hơn nữa về các bài toán loại
này.
II. Nội dung
A. Lý thuyết
1. Định nghĩa về đòn bẩy
2. Định nghĩa cánh tay đòn
3. Điều điện cân bằng của đòn bẩy
B. Các ví dụ cơ bản
I. Vấn đề cánh tay của lực và vấn đề chọn điểm tựa cho đòn bẩy
Ví dụ 1. Đòn bẩy nhổ đinh có dạng nh H1, đoạn AB = 4cm, đoạn BC = 58cm
(H2). Xác định lực ma sát giữa gỗ và đinh, biết phải dùng tới một lực F = 100N thì
đinh bật ra.
H.1
C

Từ
)(1450
4
58
.100. N
BA
BC
FF
BC
BA
F
F
ms
ms
====
Ví dụ 2. Cũng bài toán trên những trờng hợp = 60
0
và F
ms

= 1450N, lực tác
dụng vào đầu C vuông góc với tấm gỗ thì phải có độ lớn bằng bao nhiêu mới nhổ đợc
đinh? Hãy so sánh với lực bẩy cần thiết ở ví dụ 1.
Giải: Điểm tựa là B.
Cánh tay đòn của F
ms
là AB = 4cm.
Cánh tay đòn của F là BC
1
=

trọng lợng của xà đợc xem nh tập
trung tại trọng tâm G của nó. Thay 2
bức tờng thành 2 giá đỡ A và B, xà
A
B
F
A
F
B
G
P
H.4
Rốn luyn k nng gii bi tp v ũn by
chịu tác dụng của 3 lực (H.4). Để xác định lực đỡ F
A
ta phải chọn điểm tựa. Trớc hết
điểm tựa là điểm trùng với một điểm nào đó trên đòn, sao cho khi đòn bẩy quay dới
tác dụng của các lực thì điểm đó không bị dịch chuyển. Ta tởng tợng lực đỡ đầu A mất
đi hoặc yếu đi xà sẽ rơi, nhng tạm thời đầu B của xà hầu nh cha kịp dịch chuyển. Nó
thoả mãn tính chất của điểm tựa (B là điểm tựa). áp dụng điều kiện cân bằng của đòn
bẩy ta có:
)(750
8
5
.1200. N
BA
BG
PF
BA
BG

Giải: Trọng lợng của 2 học sinh là:
P
A
= 30. 10 = 300 (N)
P
B
= 25. 10 = 250 (N)
Muốn chơi bập bênh một cách dễ dàng thì các em phải ngồi sao cho khi cha
nhún cầu phải cân bằng nằm ngang (H.5). Gọi O là điểm tì đoạn sắt tròn (điểm tựa)
thì các cánh tay OA và OB của các trọng lực phải thoả mãn điều kiện cân bằng của
đòn bẩy.
Ta có:
6
5
300
250
===
A
B
P
P
OB
OA
, mà OA + OB = 2,2m

)(2,1
11
2,13
6
112,2

còn chịu tác dụng của lực đẩy Acsimet
nên tổng hợp lực giảm xuống, do đó
phải dịch điểm treo O về phía A một
đoạn x để cho cánh tay đòn tăng lên.
Do thanh cân bằng trở lại nên ta
có:

10D
1
V(l x) = 10(D
1
D
2
)V(l + x)
Trong đó V là thể tích quả cầu D
1
l D
1
x = (D
1
D
2
)l + (D
1
D
2
)x
A
B
O

Vậy ta phải dời điểm O một đoạn x = 5,55cm.
Ví dụ 6. Một ngời dùng một thanh cứng nhẹ AB dài 1,2m để bẩy một chiếc
cánh cửa có trọng lợng 330N ra khỏi bàn lề (H.7). Đầu A của thanh tì xuống đất, lực
nâng thẳng đứng vào đầu B. Cánh cửa tì vào điểm O của thanh cách A một khoảng
OA = 20cm. Xác định độ lớn của lực bẩy.
Giải: Khác với các bài toán trên, bài toán này điểm tựa của đòn bẩy là A, nó
nằm về một phía, còn các lực tác dụng nằm về một phía. Do lực nâng thẳng đứng nên
cũng song song với trọng lực, khi đó cánh tay của lực P tác dụng lên đòn bẩy là đoạn
AO
1
và của lực nâng F là đoạn AB
1
(H.8). Độ lớn của lực nâng bằng:
Theo đkcb:
1
1
1
1
.
AB
AO
PF
AB
AO
P
F
==

Vì AOO
1

1
O
B
1
B
F
H.8
A
O
B
H.7
= 30
0
B
A
B
A
O
H
H

F
H.9 H.10
Rốn luyn k nng gii bi tp v ũn by
Giải: + Trờng hợp F vuông góc với AB
Điểm tựa là B.
Trọng lợng của thanh gỗ đặt ở điểm giữa O của thanh, BH là cánh tay đòn của
P, BA là cánh tay đòn của F.
Theo đkcb của đòn bẩy: F.AB = P.BH
Xét BOH có góc H = 1v BH = OB.cos30


F =
)(300
2
600
2cos.2
cos

'
. N
P
AB
ABP
BH
BH
P ====


. Vậy lực bẩy trờng hợp
này là 300N.
Ví dụ 8. Cho thanh Ab vuông góc với tờng thẳng đứng nhờ bản lề tại B nh
H11a. Biết AB = BC và thanh cân bằng.
a) Tính lực căng của dây AC biết trọng lợng của thanh là P = 40N.
b) Thanh đợc treo nh hình 11b, biết ABC đều. Tìm lực căng của dây AC để
thanh cân bằng.
Giải: a) Các lực tác dụng lên thanh AB nh H.12,
xem thanh AB là đòn bẩy có điểm tự là B. Vè BH AC tại
C
A
B

.
Do đó
)(220
2
40
2
2
2
2
1
N
P
AB
AB
P
BH
BO
PT =====
b) Điểm tựa là B. Vẽ BH AC ta có BH là cánh tay
đòn của T (H.13), vẽ AK BC, nối O với H cắt AK ở I (OH
AK) nên IK là cánh tay đòn của P, Tơng tự nh trên ta có:
T.BH = KI.P mà
2
3
ABBH =
(đờng cao tam giác đều cạnh
AB), OI là đờng trung bình của AKB
IK = AK/2 = BH/2 =
4
3

K
H
O
I
T
A
O
I
N
B
H
K
P
F
A
H.14
Rốn luyn k nng gii bi tp v ũn by
Lực đẩy Acsimet đặt tại M trung điểm của đoạn IB.
Điểm tựa là O.
Vẽ IH OH tại H IH là cánh tay đòn của P, NK OK tại K NK là cánh
tay đòn của F
A
.
Gọi S là tiết diện và l là chiều dài của thanh. Theo đkcb ta có: F
A
.NK = P.IH (1)
mà P = 10D
1
Sl
F

2 l
llOAAIOIlll ====
.
Từ đó
2
5
6
12
5
===
l
l
OI
ON
IH
KN
. Thay vào (2) ta đợc
12501000.
4
5
4
5
01
=== DD
(kg/m
3
). Vậy khối lợng riêng của thanh là 1250kg/m
3
.
II. Khi đòn bẩy chịu tác dụng của nhiều lực

l
1
= F
2
l
2
. Ta gọi tích Fl của một lực là tác dụng của lực đó đối với đòn bẩy. Khi có
nhiều lực, thì những lực làm đòn bẩy quay theo một chiều gây ra tác dụng hỗ trợ
nhau, vì vậy có quy tắc dùng cho trờng hợp có nhiều lực tác dụng lên đòn bẩy nh sau:
Đòn bẩy sẽ nằm yên hoặc quay đều nếu tổng tác dụng của các lực làm đòn
bẩy quay trái bằng tống tác dụng của các lực làm đòn bẩy quay phải
áp dụng vào bài toán trên cho trờng hợp điểm tựa là A ta có:
F
B
.AB = P.AB/2 + P
1
.2AB/3 F
B
= P/2 + 2P
1
/3 = 100 + 500 = 600 (N)
Tính tơng tự cho F
A
(B là điểm tựa) ta đợc:
F
A
= P/2 + P
1
/3 = 100 + 250 = 350 (N)
Để xác định các lực đè của xà lên tờng ta dựa vào tính chất của lực tác dụng và

P
2
A O
I
B C
H.17
Rèn luyện kỹ năng giải bài tập về đòn bẩy
P1.OA = P.OI + P2.OB ( trong ®ã P = 3N, P2 = 0,3.10 = 3 (N) nªn
)(9
4
2
.3
4
.3
1
N
l
ll
P =
+
=
.
Khèi lîng cña vËt m lµ: Tõ P
1
= m.10 ⇒ m = P
1
/10 = 9/10 = 0,9kg.
Rốn luyn k nng gii bi tp v ũn by
C. Kết luận
Trên đây là một số kinh nghiệm nhỏ của bản thân tôi đúc rút trong quá trình