PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO BÌNH XUYÊN
TRƯỜNG THCS LÝ TỰ TRỌNG

NGƯỜI THỰC HIỆN: LƯU VĂN BÍCH
CHỨC VỤ: GIÁO VIÊN
ĐƠN VỊ CÔNG TÁC: TRƯỜNG THCS LÝ TỰ TRỌNG

THÁNG 10 NĂM 2015


1. Phạm vi, đối tượng, mục đích của chuyên đề
Chuyên đề này chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu và khai thác một số bài tập có
nội dung thực nghiệm liên quan đến các lực cơ học trong nội dung chương trình
bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý, cuối lớp 8 ở trường THCS Lý Tự Trọng.
Thông qua chuyên đề này giúp học sinh định hướng được phương pháp để
giải bài tập có nội dung thực nghiệm liên quan đến các lực cơ học và các nội
dung tương tự khác nhằm góp phần nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi.
Thời lượng dự kiến khoảng 15 đến 18 tiết.
2. Một số kiến thức vật lý về lực cơ học
a. Định nghĩa lực

B

Lực là đại lượng vectơ – đại lượng

Giá của lực

có hướng (điểm đặt, phương, chiều và
F

độ lớn) – đặc trưng cho tác dụng của

Quy tắc hình bình hành: Nếu hai

F1

F

O

F2

lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình

2


bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thì hợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn
và về hướng bằng đường chéo của hình bình hành đó.
Độ lớn của hợp lực
- Khi F1 và F2 cùng phương, cùng chiều (góc hợp bởi F1 và F2 bằng 00):
F = F1 + F2
- Khi F1 và F2 cùng phương, ngược chiều (góc hợp bởi F1 và F2 bằng 1800):
F = F1 – F2

(với F1 > F2)

- Khi F1 và F2 vuông góc (góc hợp bởi F1 và F2 bằng 900):
F  F12  F22

- Khi F1 và F2 không cùng phương (góc hợp bởi F1 và F2 bằng α):
F2  F12  F22  2F1F2 cos(F1 ,F2 ) hay F2  F12  F22  2FF


Nm2
( 2 );
kg

m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm (kg);
r là khoảng cách giữa hai chất điểm (m).
Hệ thức trên áp dụng được cho các vật thông thường trong hai trường hợp:
- Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.
- Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Khi ấy r là khoảng cách giữa hai tâm
và lực hấp dẫn nằm trên đường nối tâm.
Theo Niu-tơn thì trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn
giữa Trái Đất và vật đó P  G

mM
(1)
(R  h) 2

Trong đó, m là khối lượng của vật, h là độ cao của vật so với mặt đất, M và R
là khối lượng và bán kính của Trái Đất.
Mặt khác ta lại có

P = mg

Từ (1) và (2) ta có g  G

(2)

M
là gia tốc rơi tự do của vật ở độ cao h so với

Giá trị cụ thể của lực đàn hồi được tính theo Định luật Húc: Trong giới hạn
đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.
Fdh =  kl

Trong đó
k là độ cứng của lò xo (N/m);
l  l  l0 là độ biến dạng của lò xo (m);

(l0 là chiều dài tự nhiên của lò xo, l là chiều dài sau khi bị biến dạng
của lò xo);
Dấu (-) thể hiện rằng lực đàn hồi ngược hướng với biến dạng.
Một trong những ứng dụng thường thấy của lực đàn hồi của lò xo là lực kế.
Lực kế là dụng cụ dùng để đo độ lớn của lực tác dụng.
Tùy theo công dụng mà lực kế có các cấu tạo và hình dạng khác nhau. Tuy
nhiên bộ phận chính của lực kế vẫn là một lò xo (với độ cứng phù hợp).
e. Lực ma sát
Lực ma sát trượt
Khi một vật chuyển động trượt trên bề mặt thì bề mặt tác dụng lên vật tại chỗ
tiếp xúc một lực ma sát trượt, cản trở chuyển động của vật trên bề mặt đó.
Kết quả các thí nghiệm cho ta kết luận về độ lớn của lực ma sát trượt phụ
thuộc vào:
- Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
- Tỉ lệ với độ lớn của áp lực.
- Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
Công thức của lực ma sát trượt Fmst  N
5


Trong đó: µ là hệ số ma sát;
N là áp lực của vật lên mặt chuyển động.


P2 là độ lớn hợp lực tác dụng vào vật trong chất lỏng (N);
d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3);
V là thể tích phần vật chiếm chỗ trong chất lỏng (m3).
g. Điều kiện cân bằng của đòn bẩy
Mô-men lực đối với một trục quay là là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm
quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó.
M = F.l
Trong đó: M là mô-men lực (N.m);
F là lực tác dụng vào vật (N);
l là khoảng cách từ giá của lực tác dụng đến trục quay (m).
Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (đòn bẩy)
Từ nhiều thí nghiệm khác nhau ta rút ra được điều kiện cân bằng của một vật có
trục quay cố định gọi là quy tắc mô-men lực: Muốn cho một vật có trục quay cố
định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các mô-men lực có xu hướng làm vật quay
theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các
mô-men lực có xu hướng làm vật quay theo
chiều ngược lại.
Với một đòn bẩy thì Fl
1 1  F2l 2 

O

A

l1

l2

B

• Bước 3: Tiến hành theo phương án thí nghiệm đòn bẩy, một đầu treo viên
gạch và đầu kia kéo thông qua lực kế để thanh ở vị trí nằm ngang.
• Bước 4: Tiến hành thí nghiệm:
Buộc dây vào chính giữa điểm O của thanh sắt
rồi treo lên, điều chỉnh cho thanh nằm ngang có
thể quay quanh điểm O.
Dùng dây buộc viên gạch và treo vào đầu A của
thanh sắt.
Buộc dây vào đầu B của thanh sắt, móc lực kế vào dây và kéo xuống theo
phương thẳng đứng sao cho thanh nằm ngang. Khi đó

P OB
OB

PF
.
F OA
OA

Ta thấy khi OA và OB càng dài thì sai số tương đối khi đó càng nhỏ, kết quả
xác định P càng chính xác. Vì thế nên chọn điểm B xa điểm O nhất, còn vị trí
điểm A cần điều chỉnh sao cho lực kế chỉ lực kéo xuống lớn nhất không quá
giới hạn (F = 2N) mà thanh sắt được giữ nằm ngang.
• Bước 5: Xác định OA, OB bằng thước thẳng, xác định F theo số chỉ của lực
kế và tính toán được P chính là trọng lượng viên gạch với mức chính xác cao
nhất cho phép.
4. Một số bài tập vận dụng
Bài 1. Cho một ống nghiệm chia độ, một bình thủy tinh hình trụ đựng nước, một
cốc đựng nước, một chai đựng dầu ăn, một gói muối tinh khô. Cho rằng, đã biết
trước khối lượng riêng của nước. Hãy xác định với mức chính xác nhất :

V1

lượng riêng của nước là D2.
Ta tính được khối lượng riêng D1 của muối tinh khô.
b. Hòa tan muối tinh vào nước đến mức khuấy rất kỹ mà muối không thể ta hết.
Đổ nước muối vào ống nghiệm A sao cho ống A chìm tới đúng mức như trên.
Xác định thể tích nước muối V3 ta tính được khối lượng riêng D3 của nước muối
là D3  D2

V2
.
V3

c. Thay nước muối bằng dầu ăn, làm thí nghiệm tương tự để xác định thể tích V 4
của dầu ăn.
Khối lượng riêng của dầu ăn là D4  D2

V2
.
V4

Bài 2. Thả một chiếc lọ nhỏ có nút kín, bên trong có chứa một ít nước sao cho lọ
này chỉ còn nổi một phần rất nhỏ trên mặt nước đựng trong chậu thủy tinh hình trụ
có thành rất mỏng. Chỉ được dùng một thước chia tới milimet. Hãy xác định :

9


a. Áp lực tác dụng lên đáy chậu tăng thêm bao nhiêu khi thả chiếc lọ vào
chậu nước.

lực kế, sợi dây, bình nước, đá cuội (mẩu than đá hoặc lọ thủy tinh thành dày).
Cho rằng, đã biết trước khối lượng riêng của nước.
Hướng dẫn
Buộc hòn đá cuội bằng sợi dây rồi treo vào lực kế để xác định trọng lượng P
của nó.
Khi nhúng cho hòn đá ngập chìm trong nước chứa ở bình thì lực kế chỉ hợp lực
F = P – FA , trong đó, FA là lực đẩy Ác – si – mét do nước đẩy hòn đá.
Ta có FA = P – F.

10


Vì FA = doV (do là trọng lượng riêng của nước) nên ta tính được trọng lượng
riêng của hòn đá là d 

P
P
P
.

 do
V FA
PF
do

Vậy, khối lượng riêng đá cuội là D  Do

P
PF


Cách 1. Xác định khối lượng của quả trứng m bằng cân, thể tích của nó V bằng
bình chia độ. Tính ra khối lượng riêng của trứng là D 

m
.
V

Cách 2. Hòa tan dần dần muối ăn vào nước cho đến khi trứng nổi mà gần như
không bị nhô lên khỏi mặt nước muối.

11


Khi đó trọng lượng trứng đúng bằng trọng lượng khối nước muối do trứng
chiếm chỗ, có thể tích bằng thể tích trứng V.
Suy ra khối lượng trứng m bằng khối lượng của khối nước muối có thể tích V.
D tr  D nm 

mm  mn
.
Vnm

Rót 100cm3 nước vào bình chia độ, ta có mn = 100g. Cân 50g muối tinh rồi đổ
dần vào nước, hòa tan dần vào nước cho đến khi có nước muối cùng khối lượng
riêng với trứng. Cân lại khối lượng muối còn lại m để xác định m m = 50 – m.
Xác định thể tích nước muối bằng bình chia độ ta được Vnm.
Bài 6. Xác định khối lượng riêng của kim loại nằm bên trong một trong hai cục bột
dẻo, biết rằng khối lượng bột dẻo ở cục này bằng khối lượng của cục thứ 2 gồm
toàn bột dẻo. Không được tách bột dẻo ra khỏi kim loại. Cho phép dùng một cân
đòn có hộp quả, một sợi chỉ, một bình chia độ 100cm3 và một cốc chứa nước.

Từ đó tìm ra thể tích V2 của cục bột dẻo có chứa mẫu kim loại là
V2 

m 2  m'2
.
Do

Do khối lượng bột dẻo ở hai cục như nhau, bằng m1 nên khối lượng của mẩu
kim loại trong cục bột dẻo là m = m2 – m1.
Do thể tích của bột dẻo trong hai cục trên đều bằng V1 nên thể tích của mẩu kim
loại trong cục bột dẻo là V  V2  V1 

 m2  m'2    m1  m'1 

Vậy khối lượng riêng của kim loại là D 

Do
m
 m2  m1  Do

V  m 2  m'2    m1  m'1 

Bài 7. Cho một thước gỗ thẳng, cứng loại 500mm, một quả cân tùy chọn trong hộp
quả cân, một chiếc đục bằng thép, một sợi dây, một bình trụ đựng nước).
Hãy xác định:
a. Khối lượng của chiếc đục.
b. Thể tích của chiếc đục.
Hướng dẫn
a. Đặt thước gỗ nằm trên mặt bàn sao cho nửa


b. Giữ nguyên Po và lo, nhúng ngập chiếc đục vào nước chứa trong bình trụ, điều
chỉnh vị trí treo chiếc đục sao cho thước bắt đầu chớm nghiêng.
Hợp lực của trọng lượng chiếc đục P và lực
l’

lo

đẩy Ác – si – mét FA của nước vào đục đó có
điểm đặt cách trục quay (ở mép bàn) một

FA
P0

khoảng l’.

P

Đòn bẩy cân bằng nên
(P  FA ) lo
  Pl' Polo  FA l'
Po
l'

 Po

lo
l l 
l' Polo  FAl'  Po  o  o   FA  d o V
l
 l l' o


P

14


treo quả cân là l. Ta tìm ra trọng lượng Po của thanh sắt là Po  P
b. Khối lượng riêng của thanh sắt là D 

l
.
lo

mo 4mo

với mo là khối lượng, l là
V
lC2

chiều dài, C là chu vi của thanh sắt.
c. Giữ nguyên vị trí điểm tựa như trên, dùng sợi chỉ treo cuốn sách giáo khoa và
di chuyển tìm vị trí treo cuốn sách sao cho nó chỉ hơi bị nghiêng, đo khoảng
cách l’ từ vị trí này đến điểm tựa. Ta có Ps  Po
Dgi 

lo
l
 ms  mo o . Suy ra
l'
l'

Làm lại thí nghiệm với dầu hoả (thay cho nước) thi đòn bẩy cân bằng khi lọ
chứa đầy cát được treo cách trục quay một khoảng l’’.

15


Ta suy ra d d 

P l'' l
V l''

Vậy khối lượng riêng của dầu là d d  d n

(l'' l)l'
(l' l)l''

Từ thí nghiệm dầu với lọ đầy cát ta có Polo = Pl trong đó P = Pl + Pc
Đổ hết cát ra khỏi lọ, tìm vị trí treo lọ rỗng để đòn bẩy lại thăng bằng.
Đo khoảng cách L từ chỗ treo lọ rỗng đến điểm treo trục quay ta tính được
PlL= Polo  PlL= (Pl + Pc)l
Pc  Pl L
P Ll
  c
Pl
l
Pl
l

5. Đánh giá kết quả chuyên đề
Qua thời gian giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi, chúng tôi nhận thấy

triển ở học sinh tư duy sáng tạo, tư duy lôgic và phát huy tính tích cực hoạt
động nhận thức trong quá trình học vật lý.
Trong khi soạn chuyên đề này, chúng tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng
góp quý báu của các đồng nghiệp. Trước hết cho phép chúng tôi được gửi tới
các đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhất!
Mặc dù có nhiều cố gắng trong việc biên soạn chuyên đề, song không tránh
khỏi một số hạn chế nhất định, chắc chắn trong chuyên đề còn nhiều chỗ thiếu
sót. Chúng tôi rất mong những ý kiến đóng góp quý báu của các đồng nghiệp để
chuyên đề được hoàn thiện hơn.
Hương Canh, ngày 10 tháng 10 năm 2015
NGƯỜI THỰC HIỆN

Lưu Văn Bích

17


Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Thượng Chung - Bài tập thí nghiệm vật lý trung học cơ sở - NXB
Giáo dục - 2004.
2. Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai – Lý luận dạy học ở
trường phổ thông - NXB Giáo dục – 2010.
3. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng - Tổ chức hoạt động nhận thức
cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông - NXB Đại học Quốc gia
Hà Nội - 1999.
4. Đoàn Duy Hinh, Nguyễn Phương Hồng, … - Một số vấn đề đổi mới
phương pháp dạy học môn Vật lý trung học cơ sở - NXB Giáo dục - 2008.
5. Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh, … Vật lý 6, 8 - NXB Giáo dục - 2010.
6 . V.Langué - Những bài tập hay về thí nghiệm vật lý - NXB Giáo Dục - 1998.
7. D.Halliday, … - Cơ sở vật lý - NXB Giáo dục - 1999.