TRẠM 01 · THANH NGANG VÀ TRỤC O
Treo quả nặng ở vị trí nào thì thanh quay?
Moment phía trái0,6 N·m
Moment phía phải0,6 N·m
Xu hướng quayCân bằng
HAT PHYSICS LEARNING · KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 · KẾT NỐI TRI THỨC
Bài 18 – Tác dụng làm quay của lực. Moment lực
Chương IV · Tác dụng làm quay của lực · SGK trang 76–78
01 · MỤC TIÊU
Vì sao đẩy cửa xa bản lề lại dễ hơn?
🔄 Thực hiện thí nghiệm
Dùng thanh ngang có trục quay O và quả nặng để nhận ra lực có thể làm quay vật theo hai chiều khác nhau.
📍 Nhận biết giá lực và trục quay
Phân biệt điểm đặt lực với giá của lực; tìm được trường hợp giá lực đi qua trục làm moment bằng không.
⚖️ Mô tả moment lực
Nêu được tác dụng làm quay phụ thuộc vào độ lớn lực và khoảng cách từ trục quay tới giá lực.
🔧 Vận dụng thực tế
Giải thích việc đẩy cửa ở tay nắm, chọn cách cầm cờ lê và hướng tác dụng lực hiệu quả.
Khởi động: Cùng một lực đẩy, vì sao đẩy ở tay nắm cửa xa bản lề hiệu quả hơn đẩy gần bản lề? Nếu đẩy dọc theo cánh cửa hướng thẳng về bản lề, cửa có dễ quay không?
02 · KIẾN THỨC
Tác dụng làm quay của lực và moment lực
I. Lực có thể làm quay vật
Một vật có trục quay cố định có thể quay khi chịu lực thích hợp. Ví dụ, cánh cửa quay quanh trục bản lề; thanh ngang thí nghiệm quay quanh trục O; đầu cờ lê quay quanh trục của đai ốc.
Thí nghiệm định tính: Một thanh nhẹ có trục O và các lỗ treo ở hai phía. Treo lần lượt quả nặng vào phía trái, tại O và phía phải. Khi treo trái O, đầu trái có xu hướng hạ; khi treo phải O, đầu phải có xu hướng hạ; khi treo tại O thì riêng lực này không gây quay quanh O. Khi treo đồng thời ở hai phía, hai tác dụng quay có thể cân bằng.
II. Giá của lực – cánh tay đòn
Giá của lực là đường thẳng chứa vectơ biểu diễn lực. Cánh tay đòn d là khoảng cách vuông góc từ trục quay đến giá của lực. Nếu giá lực đi qua trục quay thì d = 0, dù lực đặt tại một điểm xa trục.
Ghi nhớ 1 · Điều kiện có tác dụng làm quay:
\[d>0\quad\Rightarrow\quad\text{lực có tác dụng làm quay quanh trục}\]
Trong mô hình lực nằm trong mặt phẳng vuông góc trục quay. Một lực có giá đi qua trục quay có moment bằng 0. Các tình huống thực tế có ma sát và lực khác, nên có moment không nhất thiết làm vật quay ngay.III. Moment lực
Moment lực đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục. Khi giữ nguyên vị trí và hướng tác dụng, lực càng lớn thì tác dụng làm quay càng mạnh. Khi lực không đổi, giá lực càng cách xa trục quay thì tác dụng làm quay càng mạnh.
Ghi nhớ 2 · Mô hình định lượng mở rộng:
\[M=F\,d\]
M: độ lớn moment (N·m); F: độ lớn lực (N); d: cánh tay đòn (m), đo vuông góc tới giá lực. Khi lực vuông góc đoạn nối từ trục đến điểm đặt, d=r; khi lực tác dụng xiên, phải xác định d bằng đường vuông góc tới giá lực (không dùng độ dài đoạn nối thay thế). Công thức tính được dùng cho các tình huống mô hình minh họa, giúp hiểu sâu nội dung SGK, không thay thế yêu cầu thực hiện thí nghiệm.Ví dụ có giải: Dùng lực 20 N đẩy vuông góc cánh cửa, ở cách trục bản lề 0,2 m thì moment 4 N·m; đẩy với cùng lực ở 0,8 m thì moment 16 N·m. Tác dụng quay mạnh gấp bốn lần khi bỏ qua ảnh hưởng của ma sát bản lề.
IV. Chiều quay và cân bằng moment (liên hệ)
Trên thanh ngang, lực hướng xuống ở phía trái trục O làm thanh có xu hướng quay ngược chiều kim đồng hồ; ở phía phải làm thanh có xu hướng quay cùng chiều kim đồng hồ. Trong mô hình thanh nhẹ và trục không ma sát, hai moment ngược chiều có độ lớn bằng nhau thì thanh cân bằng về moment.
Không nhầm: Lực rất lớn nhưng có giá đi qua trục vẫn không tạo moment quanh trục đó. Một lực đặt gần trục nhưng có cánh tay đòn đủ lớn có thể làm quay tốt hơn lực đặt xa nhưng hướng về trục. Khoảng cách cần xét là khoảng cách đến giá lực, không phải chỉ đến điểm đặt.
03 · QUAN SÁT – THỰC HÀNH
Ba thí nghiệm ảo về tác dụng làm quay
Các số liệu là dữ liệu thí nghiệm giả định. Mô hình thanh nhẹ, trục quay lí tưởng, không xét ma sát và quán tính; góc nghiêng thanh chỉ biểu diễn xu hướng quay, không phải dự đoán động lực học chính xác.
TRẠM 02 · MỞ CỬA VÀ GIÁ CỦA LỰC
Vị trí đẩy và hướng đẩy ảnh hưởng ra sao?
Cánh tay đòn d0,8 m
Moment M = F × d16 N·m
TRẠM 03 · CỜ LÊ VÀ CÁNH TAY ĐÒN
Lực, chiều dài cán và góc đẩy có tác dụng gì?
Cánh tay đòn d0,35 m
Moment tạo ra5,25 N·m
Gợi ý thực hành thực: Dùng thanh nhựa có lỗ, trục quay và các quả nặng giống nhau. Tránh dùng cánh cửa nặng có nguy cơ kẹp tay. Trong bản SVG, thanh nghiêng biểu thị xu hướng quay; không suy ra góc quay thực tế theo thời gian. Trạm cửa/cờ lê dùng mô hình định lượng mở rộng với góc α.
04 · LUYỆN TẬP – KIỂM TRA
36 câu tự luyện · 22 câu kiểm tra/10 điểm
36Câu tự luyện6Nhóm kiến thức22Câu kiểm tra10Điểm tối đa
36 câu tự luyện theo sáu chủ đề riêng của Bài 18; đáp án đề kiểm tra chỉ hiện sau khi nộp. Tiến độ lưu tách biệt với các bài khác trong trình duyệt này.
Phần A · Tự luyện: Tác dụng làm quay của lực
0/36
Trang 1/6
Phần B · Kiểm tra cuối bài
8 ABCD = 2 điểm · 4 Đúng/Sai = 4 điểm · 8 trả lời ngắn = 2 điểm · 2 tự luận = 2 điểm. Tổng 10 điểm.
05 · SƠ ĐỒ TƯ DUY
Từ lực tác dụng đến moment lực
Chạm các nhánh để liên kết thí nghiệm, khái niệm và ứng dụng.
Chốt kiến thức: Moment lực đặc trưng cho tác dụng làm quay. Lực lớn hơn hoặc giá lực cách trục xa hơn làm moment lớn hơn; giá lực đi qua trục cho moment bằng 0. Trong mô hình định lượng: M = F × d, với d đo vuông góc tới giá lực.
06 · EM CÓ BIẾT?
Moment lực có mặt quanh chúng ta
🚪 Tay nắm cửa đặt xa bản lề
Với cùng lực đẩy gần vuông góc cánh cửa, tăng khoảng cách đến bản lề giúp tăng moment và dễ mở cửa hơn.
🔧 Cờ lê và đai ốc
Cán dài giúp tạo moment lớn với lực vừa phải. Đẩy gần vuông góc cán thường hiệu quả hơn đẩy dọc cán.
🚲 Bàn đạp xe đạp
Hướng lực chân và vị trí tay quay quyết định tác dụng làm quay đĩa xích. Lực dọc tay quay qua trục có moment nhỏ.
⚖️ Cân thăng bằng
Hai vật có trọng lượng khác nhau vẫn có thể cân bằng nếu vị trí treo khác nhau để hai moment ngược chiều cân bằng.
Thử tại nhà an toàn: Với một quyển sách mở ra như cánh cửa, dùng lực nhẹ tại hai vị trí gần và xa gáy sách; so sánh cảm giác mở. Không bẻ bản lề thật, không dùng cờ lê siết bu-lông điện, không thí nghiệm với vật nặng dễ rơi.