Giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 Cánh diều Chủ đề 9 Bài 29: Lực hấp dẫn (Trang 149-152)

Giới thiệu Chủ đề 9: Lực và Năng lượng

Sau khi đã tìm hiểu về các loại lực tiếp xúc như ma sát và lực không tiếp xúc như lực từ, chúng ta sẽ đến với một loại lực không tiếp xúc vô cùng quan trọng, quyết định sự tồn tại và chuyển động của mọi vật trên Trái Đất và trong vũ trụ: **Lực hấp dẫn**. Mở đầu bằng hiện tượng đơn giản như quả táo rơi, bài học này sẽ đưa các em đến với khái niệm trọng lực, khối lượng – những đại lượng vật lí cơ bản giúp mô tả thế giới xung quanh. Các em cũng sẽ được thực hành đo lường khối lượng và khám phá mối liên hệ thú vị giữa khối lượng của vật với độ giãn của lò xo. Hãy cùng Sĩ Tử giải mã bí ẩn của lực hấp dẫn và tầm quan trọng của nó!

Để hỗ trợ các em trong quá trình học tập, Sĩ Tử cung cấp các tài liệu giải bài tập và lời giải chi tiết cho bộ sách Cánh diều:

• Giải SGK KHTN 6 Cánh diều: Bài 28 – Lực ma sát (Trang 142-148)
• Giải SGK KHTN 6 Cánh diều: Bài 27 – Lực tiếp xúc và lực không tiếp xúc (Trang 140-141)
• Tổng hợp giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 Cánh diều

I. Lực hấp dẫn (trang 149-150)

1. Khi buông tay, quả bóng em đang cầm trong tay rơi xuống đất. Nếu em tung quả bóng lên cao, vì sao quả bóng sau khi chuyển động lên cao lại rơi xuống đất?

Trả lời:

Dù là khi buông tay hay tung quả bóng lên cao, quả bóng đều rơi xuống đất là do tác dụng của **lực hấp dẫn** (hay còn gọi là **trọng lực**) của Trái Đất.

• Khi buông tay, quả bóng chịu tác dụng trực tiếp của trọng lực, kéo nó thẳng đứng xuống mặt đất.
• Khi tung quả bóng lên cao, ban đầu quả bóng có một vận tốc hướng lên. Tuy nhiên, trọng lực của Trái Đất vẫn luôn tác dụng lên quả bóng, kéo nó xuống phía dưới. Lực này làm cho tốc độ của quả bóng khi bay lên bị giảm dần. Đến một độ cao nhất định, tốc độ của quả bóng bằng 0, sau đó nó bắt đầu rơi xuống dưới do tác dụng tiếp tục của trọng lực.

Vậy, nguyên nhân chung khiến mọi vật rơi xuống đất là do chúng đều bị Trái Đất hút về phía nó bởi **lực hấp dẫn**.

2. Trên hộp bánh có ghi: “Khối lượng tịnh 502 g”. Có phải số đó chỉ lượng bánh trong hộp?

Trả lời:

Có. Số “502 g” trên hộp bánh ghi “Khối lượng tịnh 502 g” chính là **khối lượng của lượng bánh chứa trong hộp**, không bao gồm khối lượng của vỏ hộp, túi gói, hay bất kỳ vật liệu bao bì nào khác. “Khối lượng tịnh” là thuật ngữ dùng để chỉ khối lượng thực của sản phẩm bên trong bao bì.

3. Hãy ước lượng khối lượng của em. Làm thế nào để em đo được khối lượng của mình?

Trả lời:

• **Ước lượng khối lượng của em:** Đây là một câu hỏi cá nhân, mỗi bạn sẽ có một ước lượng riêng. Ví dụ, em có thể ước lượng mình nặng khoảng 40 kg, hoặc 35 kg, tùy theo độ tuổi và thể trạng.
• **Cách đo được khối lượng của mình:** Để đo khối lượng của bản thân một cách chính xác, em cần sử dụng **cân đồng hồ** (loại cân đứng dùng để cân người) hoặc **cân điện tử**.
  • Cách làm: Đặt cân trên một mặt phẳng cứng, ổn định. Sau đó, bước lên cân và đọc chỉ số trên mặt cân (đối với cân đồng hồ) hoặc trên màn hình hiển thị (đối với cân điện tử). Chỉ số đó chính là khối lượng của em, thường được đo bằng kilogam (kg) hoặc gam (g).

4. Hãy tìm từ và số cho trong khung thích hợp với chỗ có dấu (?) trong các câu sau:

Mọi vật đều có (?).

Khối lượng của bánh chứa trong hộp là (?).

Khối lượng của một vật chỉ (?) chất chứa trong vật.

Trả lời:

Dựa vào các kiến thức đã học về khối lượng và các ví dụ đã cho, chúng ta có thể điền vào chỗ trống như sau:

• Mọi vật đều có **khối lượng**.
• Khối lượng của bánh chứa trong hộp là **502 g**.
• Khối lượng của một vật chỉ **lượng** chất chứa trong vật.

Vậy các từ/số cần điền là: **khối lượng**, **502 g**, **lượng**.

5. Trước một chiếc cầu có biển báo như hình 29.2. Theo em, nếu không làm đúng như biển báo thì gây hại cho cầu như thế nào?

Trả lời:

Hình 29.2 (SGK trang 150) cho thấy biển báo giao thông về giới hạn tải trọng của cầu (ví dụ: “MAX 10T” nghĩa là tối đa 10 tấn).

Nếu không làm đúng như biển báo, tức là xe có tổng khối lượng (tải trọng) vượt quá giới hạn cho phép đi qua cầu, thì sẽ gây ra những tác hại nghiêm trọng cho cầu:

• **Gây hư hỏng, nứt gãy cầu:** Cầu được thiết kế để chịu một tải trọng tối đa nhất định. Khi xe quá tải đi qua, áp lực và ứng suất lên cấu trúc cầu vượt quá giới hạn chịu đựng, làm cho các bộ phận của cầu (dầm, mố, trụ, mặt cầu) bị nứt, vỡ, biến dạng.
• **Giảm tuổi thọ của cầu:** Dù chưa gây hỏng hóc ngay lập tức, việc thường xuyên có xe quá tải đi qua sẽ làm cầu nhanh xuống cấp, giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng của công trình.
• **Gây sập cầu:** Trong trường hợp nghiêm trọng nhất, đặc biệt khi xe quá tải đi qua cầu đã bị yếu hoặc trong điều kiện thời tiết xấu (mưa lũ, động đất nhẹ), cầu có thể bị sập đổ hoàn toàn, gây tai nạn thảm khốc về người và của.
• **Ảnh hưởng đến an toàn giao thông:** Cầu bị hư hỏng sẽ tiềm ẩn nguy hiểm cho các phương tiện và người tham gia giao thông khác.

Vì vậy, việc tuân thủ biển báo giới hạn tải trọng là cực kỳ quan trọng để bảo vệ công trình giao thông và đảm bảo an toàn cho mọi người.

II. Độ giãn của lò xo và khối lượng (trang 151)

6. Tiến hành: Điều chỉnh để lò xo được treo thẳng đứng, có thể đọc rõ độ chia trên thước (hình 29.3a). Đầu tiên, đánh dấu vị trí đầu dưới của lò xo. Sau đó, treo một quả kim loại vào đầu dưới của lò xo, chiều dài của lò xo tăng thêm một đoạn. Phần tăng thêm đó được gọi là độ giãn của lò xo. Tiếp theo, lần lượt treo thêm các quả kim loại vào đầu dưới của lò xo. Xác định độ giãn của lò xo tương ứng với mỗi lần treo (hình 29.3). Ghi lại các kết quả như ví dụ đã làm ở bảng 29.1.

Bảng 29.1

Lần đo | Khối lượng của vật treo (g) | Độ giãn của lò xo (cm)

1 | 50 | 1,5

2 | 100 |

3 | 150 | 3,0

4 | | 4,5

Trả lời:

Dựa vào các số liệu đã cho trong bảng 29.1 và mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa khối lượng vật treo và độ giãn của lò xo, chúng ta có thể điền vào chỗ trống như sau:

Quan sát lần đo 1 và 3:

• Lần 1: Khối lượng = 50 g, Độ giãn = 1,5 cm.
• Lần 3: Khối lượng = 150 g, Độ giãn = 3,0 cm.

Ta thấy khi khối lượng tăng gấp 3 lần (50 g -> 150 g), độ giãn cũng tăng gấp 2 lần (1,5 cm -> 3,0 cm). Điều này cho thấy mối quan hệ là tỉ lệ thuận.

Dựa vào Lần 1 (50g – 1.5cm), ta có tỉ lệ 1.5/50 = 0.03 cm/g.

• Lần 2: 100g. Độ giãn = 100g * 0.03 cm/g = 3.0 cm.
• Lần 3: 150g. SGK cho 3.0 cm. Điều này không tuân theo tỉ lệ 0.03 cm/g (vì 150g * 0.03 = 4.5 cm). Có thể SGK có lỗi in ấn ở đây. Tuy nhiên, chúng ta vẫn phải dựa vào dữ liệu đã cho.
• Lần 4: Độ giãn 4.5 cm. Để tìm Khối lượng, ta dùng tỉ lệ 0.03 cm/g: Khối lượng = 4.5 cm / 0.03 cm/g = 150 g.

Vậy, bảng hoàn chỉnh (điền theo quy luật tuyến tính từ các điểm đã cho nếu có thể):

**Bảng 29.1**

Lần đo | Khối lượng của vật treo (g) | Độ giãn của lò xo (cm)

1 | 50 | 1,5

2 | 100 | **3,0**

3 | 150 | 3,0

4 | **150** | 4,5

*(Lưu ý: Có sự không nhất quán giữa Lần 3 và quy luật tỉ lệ thuận nếu chỉ xét Lần 1 và Lần 4. Nếu tuân thủ chặt chẽ tỉ lệ từ Lần 1 và 2 (50g -> 1.5cm, 100g -> 3.0cm), thì Lần 3 (150g) phải là 4.5cm. Việc Lần 3 là 3.0cm và Lần 4 là 4.5cm cho cùng khối lượng 150g có thể là lỗi in ấn của sách. Tuy nhiên, đây là cách điền logic nhất dựa trên những gì đã cho và giả định có quy luật chung.)*

7. Dựa vào kết quả thí nghiệm của mình, em hãy cho biết: Khi tăng khối lượng treo vào đầu dưới lò xo thì độ giãn của lò xo thay đổi thế nào?

Trả lời:

Dựa vào kết quả thí nghiệm ở bảng 29.1 (dù có thể có sai số in ấn ở lần 3), chúng ta có thể rút ra nhận xét tổng quát:

**Khi tăng khối lượng của vật treo vào đầu dưới lò xo, độ giãn của lò xo cũng tăng lên.**

Cụ thể hơn:

• Từ 50g lên 100g (khối lượng tăng gấp 2 lần) thì độ giãn tăng từ 1,5 cm lên 3,0 cm (cũng tăng gấp 2 lần).
• Từ 100g lên 150g (khối lượng tăng thêm 50g) thì độ giãn từ 3,0 cm lên 4,5 cm (tăng thêm 1,5 cm).

Điều này cho thấy **độ giãn của lò xo tỉ lệ thuận với khối lượng của vật treo vào nó** (trong giới hạn đàn hồi của lò xo). Khối lượng càng lớn, lò xo càng bị kéo dài ra nhiều hơn.

8. Em hãy thực hiện một thí nghiệm để chứng minh được độ giãn của lò xo treo thẳng đứng tỉ lệ với khối lượng của vật treo vào nó.

Trả lời:

**Mục đích thí nghiệm:** Chứng minh độ giãn của lò xo treo thẳng đứng tỉ lệ thuận với khối lượng của vật treo vào nó.

**Dụng cụ:**

• Một lò xo xoắn ốc (nên dùng loại lò xo có độ cứng vừa phải để dễ quan sát độ giãn).
• Một giá đỡ có thanh ngang để treo lò xo.
• Một thước thẳng có chia vạch đến milimet (mm) hoặc centimet (cm).
• Bộ các quả cân có khối lượng đã biết (ví dụ: 50g, 100g, 150g, 200g, …).
• Móc để treo quả cân vào lò xo.

**Các bước tiến hành:**

Bước 1: Chuẩn bị và đo chiều dài ban đầu.

• Treo lò xo thẳng đứng vào giá đỡ.
• Đặt thước thẳng song song với lò xo, sao cho vạch 0 của thước trùng với đầu dưới của lò xo khi chưa treo vật. Hoặc đánh dấu vị trí đầu dưới của lò xo trên một tấm bảng phía sau thước.
• Ghi lại vị trí này (coi là 0 cm độ giãn).

Bước 2: Treo vật và đo độ giãn.

• Lần lượt treo từng quả cân (hoặc nhóm quả cân) có khối lượng tăng dần vào đầu dưới của lò xo.
• Sau mỗi lần treo, chờ cho lò xo ổn định và đọc vị trí đầu dưới của lò xo trên thước.
• Tính **độ giãn** của lò xo bằng cách lấy vị trí đọc được trừ đi vị trí ban đầu (0 cm).

Bước 3: Ghi kết quả vào bảng.

Lập bảng ghi lại các kết quả thí nghiệm theo mẫu sau:

Bước 4: Phân tích kết quả và rút ra kết luận.

• Sau khi điền đầy đủ bảng, hãy tính cột “Tỉ số ΔL/m” cho mỗi lần đo.
• Quan sát xem các giá trị trong cột “Tỉ số ΔL/m” có gần bằng nhau không.
• Nếu các giá trị này gần bằng nhau, điều đó chứng tỏ rằng: **Độ giãn của lò xo treo thẳng đứng tỉ lệ thuận với khối lượng của vật treo vào nó.** (Tức là, nếu khối lượng tăng gấp đôi, độ giãn cũng tăng gấp đôi; khối lượng tăng gấp ba, độ giãn cũng tăng gấp ba, v.v.)

Lưu ý: Để thí nghiệm chính xác, cần đảm bảo lò xo không bị biến dạng vĩnh viễn (không bị kéo quá giới hạn đàn hồi) và các lần đo cần được thực hiện cẩn thận, chính xác.