Sáng kiến kinh nghiệm Giải pháp khi dạy một số dạng bài tập về đòn bẩy môn Khoa học tự nhiên 8

 2 
6. Mục đích của giải pháp sáng kiến: 
- Tạo hứng thú, yêu thích bộ môn KHTN - phân môn vật lý. 
- Giúp cho học sinh ôn tập lại những kiến thức đã học, củng cố và mở rộng hơn 
những kiến thức nâng cao. Là cơ sở để học sinh học tập và tìm tòi, dẫn đến 
các kiến thức mới. 
- Nhằm rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo và vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện 
thói quen vận dụng kiến thức khái quát. 
7. Nội dung: 
7.1. Thuyết minh giải pháp mới hoặc cải tiến: 
Để học sinh nắm chắc được cách giải bài tập về đòn bẩy tôi phải làm tốt các vấn đề sau: 
I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 
 1. Đòn bẩy 
 Đòn bẩy một loại máy cơ đơn giản. Đòn bẩy thông thường gồm một thanh dài, 
 cứng và một điểm tựa (có thể là chiếc xà beng, ống tre, thanh gỗ) 
a. Cấu tạo 
Mỗi đòn bẩy đều có: - Điểm tựa: Là điểm mà đòn bẩy có thể quay xung quanh. 
 - Các điểm tác dụng của các lực. 
b. Cánh tay đòn của lực là khoảng cách từ điểm tựa đến phương của lực. 
c. Tác dụng của lực lên đòn bẩy là tích độ lớn của lực với cánh tay đòn của lực đó. 
d. Điều kiện cân bằng của đòn bẩy: 
Đòn bẩy nằm cân bằng khi tổng tác dụng của các lực làm đòn bẩy quay theo một 
chiều bằng tổng tác dụng của các lực làm đòn bẩy quay theo chiều ngược lại. 
*Chú ý: 
- Đòn bẩy nằm cân bằng nghĩa là nó nằm yên hoặc quay đều xung quanh điểm tựa 
- Đòn bẩy nằm thăng bằng nghĩa là nó nằm yên ở vị trí nằm ngang. 
*VD: B 
 l O 
Đòn bẩy AB có điểm tựa O 1 
 A 
Điểm tác dụng của lực F1 là A l2 
Điểm tác dụng của lực F2 là B 
Cánh tay đòn của lực F1 là l1 4 
e. Quy tắc tổng hợp hai lực song song, ngược chiều 
Hợp lực của hai lực F1 , F2 song song, ngược chiều, tác dụng vào một vật rắn là một 
lực F song song, cùng chiều với lực có độ lớn lớn hơn lực thành phần kia. Có độ 
lớn bằng hiệu độ lớn của hai lực đó. 
F = F1 - F2 (giả sử F1>F2) 
Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng của , F2 .Khoảng cách giữa giá của với 
giá của hai lực thành phần tỷ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó (chia ngoài) 
 Fd12
 = d2 
 Fd21
 d1 
g. Tổng hợp hai lực đồng quy 
Hai lực có giá cắt nhau tại một điểm ta gọi chúng là hai lực đồng quy. 
Hợp lực của hai lực đồng quy được biểu diễn bằng đường chéo (kẻ từ điểm đồng 
quy) của hình bình hành mà hai cạnh là những véc tơ biểu diễn hai lực thành phần. 
 F là hợp lực của F1 và F2 
 FFF=+12 
 22
Nếu FF12⊥ thì F = FF12+ 
3. Phương pháp chung khi giải bài tập về đòn bẩy 
- Chỉ ra đâu là đòn bẩy. 
- Xác định điểm tựa của đòn bẩy, nếu đòn bẩy không có điểm tựa cố định thì ta 
chọn điểm tựa tạm thời. 
- Xác định các lực tác dụng lên đòn bẩy, điểm đặt và cánh tay đòn của mỗi lực. 
- Sử dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy. 
- Kết hợp các kiến thức liên quan. 
Chú ý: 
* Nếu phương của lực đi qua điểm tựa thì cánh tay đòn của lực bằng 0, nên lực đó 
không có tác dụng làm đòn bẩy quay. 6 
Bài 1. Đòn bẩy là dụng cụ dùng để 
A. làm thay đổi tính chất hóa học của vật. C. làm đổi hướng của lực tác dụng vào vật. 
B. làm biến đổi màu sắc của vật. D. làm thay đổi khối lượng của vật. 
Đáp án C 
Bài 2. Hoạt động nào dưới đây không dùng vật dụng như một đòn bẩy? 
A. Dùng kéo cắt giấy. C. Dùng kìm cắt sắt. 
B. Dùng búa đóng đinh. D. Dùng búa nhổ đinh. 
Đáp án B 
Bài 3. Khi hoạt động, đòn bẩy sẽ quay quanh 
A. điểm tựa. C. điểm giữa của đòn. 
B. đầu chịu lực. D. điểm tác dụng lực. 
Đáp án A 
Bài 4. Bộ phận ở xe đạp khi hoạt động có vai trò như đòn bẩy là 
A. yên xe. B. khung xe. C. má phanh. D. tay phanh. 
Đáp án D 
Bài 5. Vật nào sau đây không thể dùng tạo ra đòn bẩy? 
A. Thanh sắt. B. Cây gậy. C. Bút chì. D. Quả bóng. 
Đáp án A 
Bài 6: Cân Rô béc van (cân đòn) là ứng dụng của máy cơ đơn giản nào? 
 A. Đòn bẩy C. Ròng rọc 
 B. Mặt phẳng nghiêng D. Cả ba đều không đúng 
Đáp án A 
 Bài 7: Một đòn bẩy như trên hình vẽ. Nếu tăng lực F2 lên 4 lần thì lực F1 sẽ thay 
 đổi như thế nào? 
 A. Tăng lên 16 lần 
 B. Tăng lên 4 lần 
 C. Tăng lên 2 lần 
 D. Tăng lên mấy lần phụ thuộc vào tỷ lệ OO1 và OO2 
 Đáp án B 
 - Áp dụng công thức đòn bẩy: 8 
 A. 10000N 
 B. 1000N 
 C. 200N 
 D. 2000N 
 Đáp án D 
 1 tấn = 1000kg 
 - Trọng lượng của tảng đá là: 1000.10 = 10000 (N) 
 - Vậy để nâng được tảng đá này lên thì lực F1 tối thiểu phải là 10000N. 
 - Lực F2 tối thiểu phải là: 
 Loại 2: Bài tập định tính 
Bài 1. Trong hình vẽ, để dùng búa nhổ đinh thì tay 
người nên tác dụng lực vào điểm nào, đầu A hay 
đầu B? Giải thích cách lựa chọn, chỉ rõ vị trí điểm 
tựa, cánh tay đòn và vẽ hướng của lực tác dụng khỉ 
đó. 
Lời giải: 
 Nên tác dụng lực vào đầu A của búa, tác 
dụng theo hướng từ trái qua phải. Khi đó sẽ tăng 
được khoảng cách từ trục quay đến giá của lực 
để làm tăng mômen lực, gây ra tác dụng làm 
quay búa để nhổ đinh lên. 
Bài 2. Hình vẽ sau mô tả một thanh gỗ đang nằm ngang trên ghế, đầu bên trái của 
thanh gỗ có buộc một vật. 
a) Để nâng vật lên một chút, phải tác dụng lên đầu A một lực có hướng như thế 
nào? Khi đó điếm tựa của thanh gỗ là vị trí nào? 10 
Bài 5. Ở chiếc kẹp gắp đồ vật trong hình 19.5, 
mỗi bên kẹp có vai trò như một đòn bẩy. Em 
hãy chỉ ra: 
a) Cách dùng chiếc kẹp để gắp đồ vật. 
b) Vị trí điểm tựa, lực tác dụng và vật cần tác 
dụng lực khi dùng kẹp để gắp đồ vật. 
 Lời giải: 
 a) Để gắp được đồ, cần đưa vật vào khoảng giữa hai đầu kẹp, sau đó dùng lực của 
 hai ngón tay ép vào hai nhánh của kẹp và hướng gần vào nhau. 
 b) Điểm tựa của hai đòn bẩy này là đầu uốn hai nhánh kẹp. Lực tác dụng ở 
 khoảng giữa nhánh kẹp, vật cần tác dụng lực là vật cần kẹp. 
 Loại 3: Bài tập định lượng 
Phương pháp giải: 
* Bước 1: Xác định trục quay hoặc điểm tựa 
* Bước 2 : Xác định các lực,biểu diễn các lực tác dụng lên vật 
* Bước 3: Xác định cánh tay đòn của các lực (cánh tay đòn là khoảng cách từ trục 
quay hoặc điểm tựa đến phương của lực) 
* Bước 4: Viết điều kiện cân bằng cho vật rắn. 
Dạng 1: Đòn bẩy chịu tác dụng của hai lực 
 Sử dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy: 
Đòn bẩy nằm cân bằng khi tác dụng của lực làm đòn bẩy quay theo một chiều bằng 
tác dụng của lực làm đòn bẩy quay theo chiều ngược lại. 
 Fl12
 F1.l1 = F2.l2 Hay = 
 Fl21
1. Ví dụ: 
Bài 1: 12 
 Giải: 
a, Coi thanh AB như một đòn bẩy, điểm tựa B. Trọng lực P của thanh có phương 
đi qua điểm tựa nên không có tác dụng gì lên đòn bẩy. 
Thanh còn chịu tác dụng của 2 lực: 
- Lực F có điểm đặt tại A, có cánh tay đòn là AB 
- Lực căng dây T đặt tại A, có cánh tay đòn là BH 
Theo đầu bài ta có tam giác ABC vuông cân tại B A 
 0 
=> ̂ = ̂= 45 
 H 
Xét tam giác vuông AHB có 
 2
BH = AB.sinA = AB.sin450 = AB. C B 
 2
Thanh nằm cân bằng ta có: 
F.AB = T.BH 200.AB = T.AB. T = 200. 2 282,8(N) 
Vậy lực căng của dây AC là 282,8(N) C 
b, Coi thanh AB như một đòn bẩy, điểm tựa B 
Thanh chịu tác dụng của 2 lực: N 
- Trọng lực P có điểm đặt tại M là trung điểm của AB, 
 AB
có cánh tay đòn là BM = B M A 
 2
- Lực căng dây đặt tại A, có cánh tay đòn là BN 
Theo đầu bài ta có tam giác ABC vuông cân tại B 
 ̂= ̂ = 450 
Xét tam giác vuông ANB có: 
 BN = AB.sinA = AB.sin450 = AB. 
Thanh nằm cân bằng ta có: 
P.BM = T.BN 100. AB = T.AB. T = 100 70,7(N) 
 2 2
Vậy lực căng của dây AC là 70, 14 
- Muốn Fmin thì xmax 
Dễ thấy xmax = AC P F đặt tại C có phương vuông góc với AC, có chiều từ dưới 
lên trên. 
 P. AM P. AM P . AM 100.30
Fmin = = = = = 30(N ) 
 2 2 2 2
 xmax AC ab++80 60
2. Bài tập vận dụng 
Bài 4: 
 Một thanh AB đồng chất tiết diện đều có chiều M 
dài 20cm, trọng lượng 6N được đặt trên một giá A B 
đỡ nằm ngang, chiều rộng CD = 4cm, chiều dài E F C D 
 AC = 7cm. Trên AB người ta dịch chuyển vật M 
có dạng khối lập phương với cạnh EF = 2cm và 
 trọng lượng là 3N. 
a, Vật M nằm ở vị trí mà AE = 3cm. Xác định điểm đặt 
của lực mà hệ gồm thanh AB và vật M tác dụng lên giá đỡ. 
b, Hỏi vật M dịch chuyển trong khoảng nào để thanh AB vẫn nằm cân bằng. 
Đáp số: a, OA = 8cm 
 b, Vật M dich chuyển trong khoảng AH = 12cm 
Bài 5: 
 Một con kiến nằm tại điểm giữa của cọng rơm dài l. 
Cọng rơm nằm trên hai cái đế, đế trái nằm cách l 
mép trái của cọng rơm là l1 = 5l/12 còn đế phải l1 l2 
cách mép phải là l2 = 13l/28, xác định khoảng 
cách lớn nhất từ con kiến đến điểm giữa cọng rơm 
khi con kiến bò về bên trái hoặc bên phải mà cọng rơm 
không bị lật. Con kiến có khối lượng nhỏ hơn khối lượng cọng rơm 6 lần, còn kích 
thước của nó rất nhỏ so với chiều dài cọng rơm. Cọng rơm coi như một thanh đồng 
chất. 
Đáp số: Khi con kiến bò sang bên trái: lmax = l/2 
 Khi con kiến bò sang bên phải: lmax = l/4 16 
đầu A là 2m, xà nằm ngang. Xác định xem mỗi tường chịu tác dụng của một lực 
bằng bao nhiêu? 
 Giải 
* Coi xà như một đòn bẩy, xà chịu tác dụng của 4 lực: 
- Trọng lực P của xà đặt tại trung điểm I của thanh. 
- Trọng lực P1 của người đặt tại O 
- Phản lực của bức tường A lên đầu A của xà là FA 
- Phản lực của bức tường B lên đầu B của xà là FB 
 Ta có: P = 10m = 10.20 = 200N 
 P1 = 10m1 = 10.75 = 750N 
 I O 
* Coi A là điểm tựa thì: A B 
 AB 3
- Cánh tay đòn của P là IA = ==1,5m 
 22 
- Cánh tay đòn của P1 là OA = 2m 
- Cánh tay đòn của FB là AB = 3m 
- Lực có phương đi qua điểm tựa nên không có tác dụng gì lên đòn bấy 
Đòn bẩy nằm thăng bằng ta có: FB.AB = P.IA + P1.OA 
 FB.3 = 200.1,5 + 750.2 FB = 600(N) 
*Thanh nằm thăng bằng ta có: 
 FA + FB = P + P1 FA + 600 = 200 + 750 FA = 350(N) 
 '
 Bức tường A chịu tác dụng của một lực là FA = FA = 350N 
 '
 Bức tường B chịu tác dụng của một lực là FB = FB = 600N 
2. Bài tập vận dụng 
Bài 3: 
 Một thanh đồng chất, tiết diện đều có trọng lượng P1= 10N, dài AB = 1,2m. 
Đầu B treo một vật nặng có trọng lượng P2 = 10N. Thanh được giữ nằm ngang nhờ 
bản lề A và dây CD. Cho biết sợi dây làm với thanh một góc 300 và đầu C của dây 
cáchB là 0,3m. Tính lực căng dây và phản lực của bản lề lên thanh. 
 18 
Tính trọng lượng của thanh đồng chất nói trên. 
Có thể xảy ra trường hợp l1 l2 được không ? Hãy giải thích. 
 Giải 
+ Coi thanh như một đòn bẩy, điểm tựa O. 
 l2 l1 
Thanh chịu tác dụng của hai lực: 
 M O 
 A B 
- Trọng lực P của thanh đặt tại M là trung điểm 
của AB, có cánh tay đòn là: 
 l1+− l 2 l 2 l 1
OM = OA-AM = l2 - = 
 22
- Lực tác dụng lên đầu B 
 của thanh, có cánh tay đòn OB = l1 
 4 3
Ta có: FB = PC – FA = d.VC – d0.VC = VC(d – d0) = R (d-d0) 
 3
Thanh nằm cân bằng ta có: 
 푙2−푙1
퐹 1 푙
 = = 2 = ( 2-1) 
 푃 푙1 2 푙1
 4 3
 R() d− d 3
 0 1 b 8a R ( d− d )
 3 =−( 1) P = 0 (*) 
 Pa2 3(ba− )
+ Vì quả cầu chìm hoàn toàn nên d>d0 Trong biểu thức (*) có tử số lớn hơn 0 
Nếu l1 l2 thì a b mẫu số của (*) nhỏ hơn hoặc bằng 0 
 P có giá trị âm hoặc không xác định. Điều này vô lý vì P luôn là đại lượng d-
ương. 
 Không thể xảy ra trường hợp l1 l2 
Vậy trọng lượng của thanh đồng chất là: 
P = và không thể xảy ra trường hợp l1 l2 
Bài 2: 
 Một thanh đồng chất tiết diện đều, có khối lượng 10kg, chiều dài l được đặt 
trên giá đỡ A và B như hình vẽ. Khoảng cách BC = 1 l . ở đầu C người ta buộc một 
 7
vật nặng hình trụ có bán kính đáy là 10cm, chiều cao 32cm, trọng lượng riêng của