Tóm tắt Lý thuyết Vật Lý 10 - Chân trời sáng tạo, Cánh diều, Kết nối tri thức

Tóm tắt Lý thuyết Vật Lý 10 được thực hiện bởi đội ngũ TTKT

Photo by JESHOOTS.com Pexels/photoperson-holding-a-chalk-in-front-of-the-chalk-board-714699

Phần I: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM

1. Chuyển động cơ:

Sự thay đổi vị trí của vật so với vật mốc theo thời gian.
Chất điểm: Vật có kích thước rất nhỏ so với quãng đường đi hoặc so với khoảng cách đến điểm khảo sát.
Quỹ đạo: Tập hợp các vị trí của chất điểm chuyển động tạo ra.
Hệ quy chiếu: Gồm vật làm mốc, hệ tọa độ gắn với vật mốc, thước đo và đồng hồ.

2. Chuyển động thẳng đều:

Quỹ đạo là đường thẳng.
Tốc độ trung bình trên mọi quãng đường là như nhau (vận tốc không đổi).
Phương trình vận tốc: \(v = \text{const}\)
Phương trình quãng đường: \(s = v \cdot t\)
Phương trình tọa độ (chuyển động): \(x = x_0 + v \cdot t\) (chọn chiều dương cùng chiều chuyển động, gốc thời gian lúc bắt đầu khảo sát).

3. Chuyển động thẳng biến đổi đều:

Quỹ đạo là đường thẳng.
Gia tốc không đổi (\(a = \text{const}\)).
Nhanh dần đều: \(a\) và \(v\) cùng dấu (\(a \cdot v > 0\)).
Chậm dần đều: \(a\) và \(v\) trái dấu (\(a \cdot v < 0\)).
Công thức vận tốc: \(v = v_0 + a \cdot t\)
Công thức quãng đường: \(s = v_0 t + \frac{1}{2}at^2\)
Phương trình tọa độ (chuyển động): \(x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2}at^2\)
Công thức độc lập thời gian: \(v^2 - v_0^2 = 2as\)

4. Sự rơi tự do:

Là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
Đặc điểm:
- Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
- Là chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc \(g\) (gia tốc trọng trường), \(v_0 = 0\).
Công thức:
- Vận tốc: \(v = gt\)
- Quãng đường (độ cao): \(h = \frac{1}{2}gt^2\)
- Hệ thức độc lập: \(v^2 = 2gh\)

5. Chuyển động tròn đều:

Quỹ đạo là đường tròn.
Tốc độ dài không đổi (\(v = \text{const}\)), nhưng hướng của vận tốc thay đổi (luôn tiếp tuyến quỹ đạo).
Tốc độ góc không đổi (\(\omega = \text{const}\)).
Chu kì (T): Thời gian đi hết 1 vòng. Đơn vị: s. \(T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{1}{f}\).
Tần số (f): Số vòng đi được trong 1 giây. Đơn vị: Hz. \(f = \frac{1}{T} = \frac{\omega}{2\pi}\).
Liên hệ tốc độ dài và tốc độ góc: \(v = \omega R\) (R là bán kính quỹ đạo).
Gia tốc hướng tâm (\(a_{ht}\)): Đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của vận tốc.
- Luôn hướng vào tâm quỹ đạo.
- Vuông góc với vectơ vận tốc tại mọi điểm.
- Độ lớn: \(a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R\).

Phần II: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

1. Tổng hợp và phân tích lực:

Lực là đại lượng vectơ.
Tổng hợp lực: Thay thế các lực tác dụng đồng thời vào vật bằng một lực duy nhất có tác dụng giống hệt các lực đó (\(\vec{F}_{hl} = \vec{F}_1 + \vec{F}_2 + ...\)). Tuân theo quy tắc hình bình hành.
Phân tích lực: Thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực thành phần có tác dụng giống hệt lực đó.

2. Ba định luật Newton:

Định luật I (Quán tính): Nếu không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
Định luật II: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
- Biểu thức: \(a = \frac{F}{m}\) hay \(F = ma\) (viết dạng vectơ: \(\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}\) hay \(\vec{F} = m\vec{a}\))
Định luật III: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối (cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn, đặt vào hai vật khác nhau). \(\vec{F}_{AB} = - \vec{F}_{BA}\).

3. Một số lực cơ học:

Lực hấp dẫn: Lực hút giữa hai vật có khối lượng. \[F_{hd} = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\] (G là hằng số hấp dẫn).
- Trọng lực (P): Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật. \(\vec{P} = m\vec{g}\). \(g = G \frac{M}{(R+h)^2}\).
Lực đàn hồi: Xuất hiện khi vật bị biến dạng, có xu hướng chống lại sự biến dạng. Đối với lò xo trong giới hạn đàn hồi:
- Định luật Hooke: \(F_{đh} = k|\Delta l|\) (k là độ cứng, \(\Delta l\) là độ biến dạng). Lực đàn hồi ngược hướng với hướng gây biến dạng.
Lực ma sát: Xuất hiện ở mặt tiếp xúc, cản trở chuyển động tương đối.
- Ma sát trượt (\(F_{mst}\)): \(F_{mst} = \mu_t N\) (\(\mu_t\) là hệ số ma sát trượt, N là áp lực).
- Ma sát nghỉ (\(F_{msn}\)): Lực cân bằng với ngoại lực tác dụng song song mặt tiếp xúc. \(F_{msn} \leq \mu_n N\).
Lực hướng tâm: Là hợp lực của các lực tác dụng vào vật chuyển động tròn đều, gây ra gia tốc hướng tâm cho vật. \(F_{ht} = m a_{ht} = m \frac{v^2}{R} = m \omega^2 R\).

Phần III: CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN

1. Cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực:

Hai lực phải cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều.

2. Cân bằng của vật chịu tác dụng của ba lực không song song:

Ba lực phải có giá đồng phẳng, đồng quy và hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba.

3. Moment lực:

Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh một trục. \(M = F \cdot d\) (F là độ lớn lực, d là cánh tay đòn - khoảng cách từ trục quay đến giá của lực).

4. Quy tắc moment lực (điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định):

Muốn vật cân bằng, tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các moment lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.

5. Ngẫu lực:

Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật. Moment ngẫu lực: \(M = F \cdot d\) (d là khoảng cách giữa hai giá của lực).

Phần IV: CÔNG, NĂNG LƯỢNG, CÔNG SUẤT

1. Công cơ học (A):

Khi lực F không đổi tác dụng lên vật làm vật dịch chuyển quãng đường s theo hướng hợp với hướng của lực một góc \(\alpha\).
Công thức: \(A = F s \cos\alpha\).
Đơn vị: Jun (J).
Là đại lượng vô hướng. Có thể dương (\(\alpha < 90^\circ\)), âm (\(\alpha > 90^\circ\)) hoặc bằng không (\(\alpha = 90^\circ\)).
Công của trọng lực: \(A_P = P \cdot h = mgh\) (h là độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống).

2. Công suất (P):

Đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian, đặc trưng cho tốc độ sinh công.
Công thức: \(P = \frac{A}{t}\). Nếu lực F không đổi, vật chuyển động với vận tốc v: \(P = F v \cos\alpha\).
Đơn vị: Oát (W). 1 W = 1 J/s. (Ngoài ra có mã lực HP).

3. Năng lượng:

Đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của vật.

Động năng (\(W_đ\)): Năng lượng vật có được do chuyển động.
- Công thức: \(W_đ = \frac{1}{2}mv^2\).
- Là đại lượng vô hướng, luôn dương hoặc bằng 0.
- Đơn vị: Jun (J).
- Định lý động năng: Độ biến thiên động năng của vật bằng tổng công của các ngoại lực tác dụng lên vật. \(\Delta W_đ = W_{đ2} - W_{đ1} = A_{ngoại lực}\).
Thế năng (\(W_t\)): Năng lượng tương tác.
- Thế năng trọng trường (\(W_{tt}\)): Năng lượng tương tác giữa vật và Trái Đất, phụ thuộc vị trí của vật trong trọng trường.
  - Công thức: \(W_{tt} = mgz\) (z là độ cao so với mốc thế năng).
  - Phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng. Có thể dương, âm hoặc bằng 0.
  - Công của trọng lực: \(A_P = W_{t1} - W_{t2} = -(W_{t2} - W_{t1}) = -\Delta W_t\).
- Thế năng đàn hồi (\(W_{đh}\)): Năng lượng khi vật bị biến dạng đàn hồi.
  - Công thức (lò xo): \(W_{đh} = \frac{1}{2}k(\Delta l)^2\).
  - Luôn dương hoặc bằng 0.
Cơ năng (W): Tổng động năng và thế năng của vật.
- \(W = W_đ + W_t\).
- Định luật bảo toàn cơ năng: Khi vật chỉ chịu tác dụng của lực bảo toàn (trọng lực, lực đàn hồi), cơ năng của vật được bảo toàn. \(W = W_đ + W_t = \text{const}\).
- Nếu có lực không bảo toàn (lực ma sát, lực cản) tác dụng, độ biến thiên cơ năng bằng công của lực không bảo toàn: \(\Delta W = W_2 - W_1 = A_{không bảo toàn}\).

4. Hiệu suất (H):

Tỉ số giữa năng lượng có ích và năng lượng toàn phần. \(H = \frac{A_{ích}}{A_{tp}} \times 100\% = \frac{P_{ích}}{P_{tp}} \times 100\%\).

Phần V: ĐỘNG LƯỢNG

1. Động lượng (p):

Đại lượng vectơ, đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật.
Công thức: \(\vec{p} = m\vec{v}\).
Hướng của \(\vec{p}\) trùng với hướng của \(\vec{v}\).
Đơn vị: kg.m/s.

2. Xung lượng của lực (\(\vec{F}\Delta t\)):

Khi lực \(\vec{F}\) không đổi tác dụng lên vật trong khoảng thời gian \(\Delta t\).
Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian \(\Delta t\) bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. \(\Delta\vec{p} = \vec{p}_2 - \vec{p}_1 = \vec{F}_{hl}\Delta t\).

3. Định luật bảo toàn động lượng:

Tổng động lượng của một hệ cô lập (hệ không chịu tác dụng của ngoại lực hoặc tổng ngoại lực bằng 0) là một đại lượng bảo toàn.
\(\vec{p}_1 + \vec{p}_2 + ... = \text{const}\).
Ứng dụng trong bài toán va chạm, chuyển động bằng phản lực.
Va chạm mềm: Sau va chạm hai vật dính vào nhau và chuyển động cùng vận tốc. Động năng không bảo toàn.
Va chạm đàn hồi (xuyên tâm): Động lượng và động năng của hệ được bảo toàn.

Phần VI: CHẤT KHÍ, CHẤT RẮN, CHẤT LỎNG (Các nội dung liên quan)

1. Áp suất (p):

Lực ép vuông góc trên một đơn vị diện tích. \(p = \frac{F}{S}\). Đơn vị: Pascal (Pa) (\(N/m^2\)).

2. Áp suất thủy tĩnh:

Áp suất do cột chất lỏng gây ra tại một điểm có độ sâu h: \(p = p_0 + \rho g h\) (\(p_0\) là áp suất mặt thoáng, \(\rho\) là khối lượng riêng chất lỏng).

3. Lực đẩy Archimedes:

Lực đẩy tác dụng lên phần vật chìm trong chất lỏng/khí, có phương thẳng đứng, chiều hướng lên, độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng/khí bị vật chiếm chỗ. \(F_A = \rho g V\) (\(\rho\) là KLR chất lỏng/khí, V là thể tích phần chìm).