Giáo án Bài 16. Định luật 3 Newton

Huy động hiểu biết ban đầu của HS về lực tác dụng qua lại giữa hai vật; xác định vấn đề cần giải quyết: lực tương tác giữa hai vật có mối quan hệ gì với nhau?

GV móc hai lực kế vào nhau, kéo căng rồi hỏi: "Số chỉ của hai lực kế có bằng nhau không? Lực kế A kéo lực kế B và ngược lại, hai lực đó có cùng độ lớn không?". HS dự đoán và viết dự đoán ra vở. Sau đó GV kéo nhẹ để hai số chỉ được quan sát rõ.

• Dự đoán của HS: hai số chỉ bằng nhau hoặc khác nhau, kèm lí do.
• Vấn đề được nêu: khi hai vật tác dụng lực lên nhau thì giữa hai lực có quan hệ như thế nào?
• Thí nghiệm cho thấy hai số chỉ luôn bằng nhau, làm cơ sở để HS bước vào bài mới.

Nêu được đặc điểm của cặp lực và phản lực thông qua thí nghiệm và mô phỏng; nhận ra hai lực tương tác đặt vào hai vật khác nhau.

HS làm việc theo cặp đôi, sử dụng mô phỏng 3D trên NeoEdu (hoặc hai lực kế nếu không có thiết bị số). Thực hiện các nhiệm vụ trong Phiếu học tập số 1:

• Nhiệm vụ 1: Kéo dãn hai xe đến khi lực kế ghi 20 cm, rồi 30 cm; ghi số chỉ hai lực kế.
• Nhiệm vụ 2: Thả tay, quan sát số chỉ của hai lực kế tại mọi thời điểm.
• Nhiệm vụ 3: Đặt thêm 2 đĩa lên xe A để xe A nặng gấp ba, lặp lại thí nghiệm, so sánh gia tốc của hai xe.
  Câu hỏi GV đặt ra: "Hai lực kế có chịu cùng lực không? Lực và phản lực có đặt trên cùng một vật không? Vì sao hai lực này không cân bằng nhau?".

• Dãn 20 cm: số chỉ hai lực kế cùng 1,0 N. Dãn 30 cm: số chỉ hai lực kế cùng 1,5 N.
• Khi thả tay, hai xe kéo nhau lại và ở mọi thời điểm hai số chỉ luôn bằng nhau.
• Khi đặt 2 đĩa lên xe A (nặng gấp ba), lực tương tác vẫn bằng nhau nhưng gia tốc xe A chỉ bằng một phần ba gia tốc xe B.
• Đặc điểm của cặp lực và phản lực rút ra: cùng loại, cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều và đặt vào hai vật khác nhau.
• Hai lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau, mỗi lực chỉ tác dụng lên một vật.

Phát biểu được định luật 3 Newton, viết được biểu thức $\vec{F}_{AB}=-\vec{F}_{BA}$ và phân biệt được cặp lực–phản lực với hai lực cân bằng; nhận biết và sửa quan niệm sai.

Trên cơ sở kết quả hoạt động trước, HS hoàn thành phần tổng hợp trong Phiếu học tập số 1: phát biểu định luật 3 Newton, viết biểu thức, điền bảng so sánh "cặp lực–phản lực" và "hai lực cân bằng". GV đặt câu hỏi: "Vì sao trọng lực của quyển sách và lực đỡ của bàn không phải là cặp lực–phản lực?" và "Khi nào vật có thể đứng yên dưới tác dụng của hai lực?".

• Định luật 3 Newton: khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực có độ lớn bằng và ngược chiều.
• Biểu thức: $\vec{F}_{AB}=-\vec{F}_{BA}$.
• Bảng so sánh:
  • Cặp lực–phản lực: đặt vào hai vật khác nhau; luôn xuất hiện từng cặp; không cân bằng nhau.
  • Hai lực cân bằng: đặt vào cùng một vật; có thể làm vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
• Trọng lực của sách và lực đỡ của bàn đặt cùng vào quyển sách nên là hai lực cân bằng, không phải cặp lực–phản lực.
• Quan niệm sai được sửa: lực và phản lực không triệt tiêu nhau; lực do vật lớn tác dụng lên vật nhỏ vẫn bằng lực vật nhỏ tác dụng lại vật lớn.

Vận dụng định luật 3 Newton và công thức $a = \dfrac{F}{m}$ để giải các bài tập đơn giản; phân biệt đúng cặp lực–phản lực trong tình huống cụ thể.

HS làm Phiếu học tập số 2 gồm các bài sau (trích từ bài tập đã cho):

• Bài 1: A tác dụng lên B lực 7 N. B tác dụng lại A lực có độ lớn bao nhiêu N?
• Bài 2: Hai xe tương tác trên phương ngang, lực xe kia lên xe 2 kg là 6 N, các lực ngang khác không đáng kể, các lực đứng cân bằng. Độ lớn gia tốc xe 2 kg bao nhiêu m/s²?
• Bài 3: Xe 1 kg chịu lực tương tác ngang 6 N từ xe kia (điều kiện như bài 2). Độ lớn gia tốc xe 1 kg bao nhiêu m/s²?
• Bài 4: Chọn chiều dương, lực A lên B là +9 N. Lực B lên A bằng bao nhiêu N?
• Bài 5: Cặp lực–phản lực đặt ở đâu? A. Cùng một vật; B. Cùng một điểm của một vật; C. Chỉ vật nặng hơn; D. Hai vật khác nhau.
• Bài 6: Một quyển sách đặt trên bàn. Xét các phát biểu a) lực bàn lên sách và lực sách lên bàn là cặp tương tác; b) trọng lực sách và lực bàn lên sách là cặp lực–phản lực; c) hai lực tương tác luôn cùng độ lớn; d) hai lực tương tác nhất thiết gây gia tốc bằng nhau. Phát biểu nào đúng (Đ), sai (S)?

• Bài 1: 7 N (hai lực tương tác có độ lớn bằng nhau).
• Bài 2: $a = \dfrac{6}{2} = 3$ m/s².
• Bài 3: $a = \dfrac{6}{1} = 6$ m/s².
• Bài 4: −9 N (hai lực ngược chiều nên $F_{BA}=-F_{AB}=-9$ N).
• Bài 5: Đáp án D, hai vật khác nhau.
• Bài 6: a) Đ; b) S (hai lực cân bằng trên quyển sách); c) Đ; d) S (gia tốc bằng nhau chỉ khi khối lượng bằng nhau).

Vận dụng định luật 3 Newton để giải thích các hiện tượng tương tác trong đời sống như tên lửa, bơi, đi bộ và sự rơi của quả bóng.

HS làm việc cá nhân, trả lời lần lượt ba câu hỏi:

• Vì sao tên lửa tiến lên khi khí phụt ra phía sau?
• Khi bơi, nước đẩy người tiến lên tương ứng với cặp tương tác nào?
• Vì sao Trái Đất hút quả bóng và quả bóng hút Trái Đất bằng lực có độ lớn bằng nhau nhưng ta chỉ thấy quả bóng rơi rõ?
  Nhiệm vụ về nhà: viết đoạn văn ngắn 5–7 câu giải thích hiện tượng đi bộ bằng định luật 3 Newton, nêu rõ cặp lực–phản lực.

• Tên lửa: khí bị đẩy ra phía sau, khí tác dụng lên tên lửa một lực ngược chiều, đẩy tên lửa tiến lên.
• Bơi: người đẩy nước về phía sau, nước đẩy người về phía trước; cặp tương tác là người–nước.
• Quả bóng và Trái Đất: hai lực bằng độ lớn ($F_{AB}=-F_{BA}$), nhưng gia tốc $a=\dfrac{F}{m}$ tỉ lệ nghịch với khối lượng; khối lượng Trái Đất rất lớn nên gia tốc của Trái Đất rất nhỏ, ta chỉ thấy quả bóng rơi rõ. Lực của bóng lên Trái Đất không yếu hơn.
• Đoạn văn về nhà: khi đi bộ, chân đạp đất về phía sau, đất đẩy chân về phía trước; đó là cặp lực–phản lực đặt vào hai vật khác nhau.