Gadt10 b33,34

Ngày soạn 20/2/2023 Buổi 33 CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I MỤC TIÊU 1.Về kiến thức - Phát biểu được định nghĩa viết được biểu thức tính lực hướng tâm - Giải thích được vai trò của lực hướng tâm chuyển động tròn của các vật - Chỉ được lực hướng tâm một số trường hợp cụ thể (đơn giản) Về kĩ - vận dụng được kiến thức để giải một số tập liên quan đơn giản II TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Chuyển động trịn chuyển động có quỹ đạo đường tròn Trong chuyển động tròn để xác định vị trí vật người ta: + Dựa vào quãng đường s (độ dài cung tròn) vật + Dựa vào độ dịch chuyển góc θ tính từ vị trí ban đầu Xét vật chuyển động trịn từ A đến B khoảng thời gian t Khi đó: + độ dài cung AB qng đường s vật + góc tâm θ chắn cung AB độ dịch chuyển góc vật + Ta có:  s r Trong vật lý người ta thường đo góc theo đơn vị radian (kí hiệu rad) Cách đổi từ độ sang radian ngược lại Ta có: 1800 1 (rad ) 3600 2 (rad ) độ= độ X π ( rad) 180 Ngược lại: 1rad X 1800 rad= (độ) π s  r , s r   1 rad Từ cơng thức → Một radian góc tâm chắn cung có độ dài bán kính đường trị II CHUYỂN ĐỘNG TRỊN ĐỀU Tốc độ Chuyển động trịn chuyển động có quỹ đạo đường trịn tốc độ khơng đổi theo thời gian s v  hằng số t Khi quan sát chuyển động kim đồng hồ, ta thấy: + Tốc độ điểm kim khác nhau, phía đầu kim tốc độ lớn + Mọi điểm kim có độ dịch chuyển góc giống khoảng thời gian Tốc độ góc Kí hiệu:  (đọc ơmêga) Đơn vị: rad/s Tốc độ góc = độ dịch chuyển gocù  ; = thời gian dịch chuyển t Tốc độ góc kim đồng hồ + Kim giây: s  2   rad / s 60 30 (kim giây quay vòng hết phút = 60s) + Kim phút:  ph  2   rad / s 3600 1800 (kim phút quay vòng hết = 60 ph = 3600s) 2 h  1, 45.10  rad / s 12.3600 + Kim giờ: (kim quay vòng hết 12 h = 12.3600s) Tốc độ góc ω chuyển động trịn khơng thay đổi Mối liên hệ tốc độ tốc độ góc v .r Chu kì Chu kì thời gian để vật quay hết vịng Kí hiệu: T; Đơn vị: giây (s) Nếu khoảng thời gian ∆t vật quay n vịng T t n Chu kì kim đồng hồ + Kim giây: Ts 1 ph 60 s + Kim phút: Tph 1h 60 ph 3600 s + Kim giờ: Th 12h 12.3600s Tần số Tần số số vòng vật giây Kí hiệu: f Đơn vị: hertz (Hz) Hz = vòng/giây f  n  T t Mối liên hệ  , T, f T 2  f    2 f  2 T Mối liên hệ v T v .r  2 2 r r T T v hay III VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU Vectơ vận tốc v vật chuyển động tròn có: + Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo (đường trịn) + Chiều: theo chiều chuyển động (luôn thay đổi) + Độ lớn: gọi tốc độ (hay tốc độ dài) khơng đổi Trong chuyển động trịn đều, độ lớn vận tốc không đổi hướng thay đổi Bài tập ví dụ Ví dụ 1: (SGK KNTT) Tính quãng đường vật chuyển động trịn có độ dịch chuyển góc rad, biết bán kính đường trịn m Hướng dẫn: s    s  r 1.2 2 m r Ta có: Ví dụ 2: (SGK KNTT) Xét chuyển động kim đồng hồ Tìm độ dịch chuyển góc (theo độ radian): a Trong b Trong khoảng thời gian từ 12h đến 15h30 Hướng dẫn:   300  rad a 7  1050  rad 12 b Ví dụ 3: (SBT CTST) Điền vào chỗ trống bảng độ lớn góc theo độ radian (rad): 300 Độ Rad 600  900  Hướng dẫn: Độ 00 300 450 600 900 Rad     Ví dụ 4: (SBT CTST) Một mô tơ điện quay quanh trục với tốc độ 600 vịng/phút Tốc độ góc mơ tơ bao nhiêu? Hướng dẫn: 3600 60 ( Hz ) 60   2 f 2 60 120 ( rad / s) f  Ví dụ 5: (SGK KNTT) Roto tổ máy nhà máy thủy điện Hòa Bình quay 125 vịng phút Hãy tính tốc độ góc roto theo đơn vị rad/s Hướng dẫn: 125 f  2,083 Hz 60 - Tân số roto:   2 f 2 2, 083 13,1 rad / s Ví dụ 6: (SBT KNTT) Một cánh quạt có tốc độ quay 3000 vịng/phút Tính chu kì quay Hướng dẫn: 3000 50 Hz 60  T  0,02 s f f  Ví dụ 7: (SGK KNTT) Xét điểm nằm đường xích đạo chuyển động tự quay Trái Đất Biết bán kính Trái Đất xích đạo 6400 km Hãy tính: a Chu kì chuyển động điểm b Tốc độ tốc độ góc điểm Hướng dẫn: a Thời gian Trái Đất chuyển động tự quay quanh trục vịng ngày → T = ngày = 24 h = 24.3600 = 86400 s b Tốc độ góc:  2 2  7, 27.10 rad / s T 86400 5 Tốc độ: v .r 7, 27.10 6400000 465, 42 m / s Ví dụ 8: (SGK KNTT) Biết chiều dài kim phút kim giây đồng hồ cm cm Hãy tính: a Tỉ số chu kì quay hai kim b Tỉ số tốc độ đầu kim phút đầu kim giây Hướng dẫn: Tph 60 T s a v ph  ph R ph Ts R ph     vs s Rs Tph Rs 60 75 b Ví dụ 9: (SBT KNTT) Một đồng hồ có kim dài cm, kim phút dài cm Tính tỉ số tốc độ hai đầu kim Hướng dẫn: v ph  R T R 12.60  ph ph  h ph  16 vh h Rh Tph Rh 60 Ví dụ 10: (SBT KNTT) Hai vật A B chuyển động tròn hai đường trịn có bán kính khác với R1 3R2 , có chu kì Nếu vật A chuyển động với tốc độ 15 m/s tốc độ vật B bao nhiêu? Hướng dẫn: T 2 R1 2 R2  v1 v2  v2  v1.R2 v1.R2 v1 15    5 m / s R1 3R2 3 Ví dụ 11: (SBT KNTT) Hai vật A B chuyển động tròn hai đường trịn tiếp xúc Chu kì A 6s, cịn chu kì B 3s Biết thời điểm ban đầu chúng xuất phát lúc từ điểm tiếp xúc hai đường tròn chuyển động ngược chiều Tính khoảng thời gian ngắn để hai vật gặp Hướng dẫn: TA 6s     TA 2TB TB 3s  Vậy, vật A quay vịng vật B phải quay vòng để hai vật gặp  t 6s Ví dụ 12: (SBT CTST) Một trái bóng buộc vào sợi dây quaytròn mặt phẳng ngang hình Trái bóng quay vịng s với tốc độ 0,5 m/s Tính bán kính quỹ đạo chiều dài L sợi dây, biết góc hợp dây phương thẳng đứng 30° Hướng dẫn: Trái bóng quay vịng s  T 1 s  Lại có: v  R    Từ (1) (2), suy ra: 2 2  2 (rad / s ) (1) T v 0,  (2) R R 2  0,  R 0, 08 m R Chiều dài sợi dây là: L R 0, 08  0,16 m sin 30 sin 300 Bài tập trắc nghiệm Câu 1: Chuyển động vật chuyển động tròn đều? A Chuyển động đầu van xe đạp mặt đường, xe chạy B Chuyển động lắc đồng hồ C Chuyển động mắt xích xe đạp D Chuyển động đầu van xe đạp người ngồi xe, xe chạy Câu 2: Chuyển động vật coi chuyển động trịn đều? A Chuyển động quay bánh xe tô hãm phanh B Chuyển động bóng lăn mặt sân C Chuyển động điểm treo ghế ngồi đu quay quay D Chuyển động quay cánh quạt vừa tắt điện Câu 3: Chuyển động tròn có A vectơ vận tốc khơng đổi B tốc độ phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo C tốc độ góc phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo D chu kì tỉ lệ với thời gian chuyển động Câu 4: Công thức sau biểu diễn không quan hệ đại lượng đặc trưng vật chuyển động tròn đều? f  A  2 r v T B 2 r v C v .r D 2 T Câu 5: Chọn phát biểu Trong chuyển động tròn đều, A chuyển động có chu kì quay nhỏ tốc độ góc nhỏ B chuyển động có chu kì quay lớn có tốc độ lớn C chuyển động có tần số lớn có chu kì quay nhỏ D chuyển động có bán kính nhỏ có tốc độ góc nhỏ Câu 6: Để chuyển đổi đơn vị số đo góc từ rad (radian) sang độ ngược lại, từ độ sang rad, hệ thức sau không đúng? 1800     A rad 180  60   rad B 180  450   rad C  1800  rad   rad D 0 Câu 7: Chuyển động sau xem chuyển động tròn đều? A Chuyển động vật ném xiên từ mặt đất B Chuyển động mặt phẳng thẳng đứng vật buộc vào dây có chiều dài cố định C Chuyển động vệ tinh nhân tạo có vị trí tương đối khơng đổi điểm mặt đất (vệ tinh địa tĩnh) D Chuyển động táo rời khỏi cành Câu 8: Chọn câu sai: chuyển động trịn có A tốc độ góc thay đổi B tốc độ góc khơng đổi C quỹ đạo đường trịn D tốc độ dài khơng đổi Câu 9: Chu kì chuyển động tròn A thời gian vật chuyển động B số vòng vật giây C thời gian vật vòng D thời gian vật di chuyển Câu 10: Điều sau nói chu kì tần số vật chuyển động tròn đều? A Khoảng thời gian chất điểm quay vịng gọi chu kì quay B Tần số cho biết số vịng mà chất điểm quay giây C Giữa tần số f chu kì T có mối liên hệ: f = T D Các phát biểu A, B, C Câu 11: Chuyển động vật chuyển động tròn đều? A Chuyển động quay bánh xe ôtô vừa khởi hành B Chuyển động quay Trái Đất quanh Mặt Trời C Chuyển động quay cánh quạt quay ổn định D Chuyển động quay cánh quạt vừa tắt điện Câu 12: Biểu thức sau thể mối liên hệ tốc độ dài, tốc độ góc chu kì quay? A v = ωR = 2πTR.TR v B v  2  R R T C v R  2 R T D  2  R TR Câu 13: Các công thức liên hệ tốc độ góc  với chu kỳ T tốc độ góc  với tần số f chuyển động tròn 2π ;ω=2 πf T A 2π ω=2 πT ; ω= f C ω= B D ω=2 πT ; ω=2 πf ω= 2π 2π ;ω= T f Câu 14: Chuyển động vật chuyển động trịn đều? A Chuyển động pittơng động đốt B Chuyển động mắt xích xe đạp C Chuyển động đầu kim phút D Chuyển động lắc đồng hồ Câu 15: Vectơ vận tốc dài chuyển động trịn có A phương trùng với bán kính đường trịn quỹ đạo, chiều ngược chiều chuyển động B phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo, chiều ngược chiều chuyển động C phương vuông góc với tiếp tuyến đường trịn quỹ đạo, chiều chiều chuyển động D phương tiếp tuyến với quỹ đạo, chiều chiều chuyển động Câu 16: Tốc độ góc kim giây  rad / s A 60 30 rad / s B   rad / s 30 Câu 17: Tốc độ góc kim phút C 60 rad/s D A 3600πTR rad/s  rad / s B 3600  rad / s C 1800 D 1800 rad / s  Câu 18: Một chất điểm chuyển động tròn 1s thực vịng Tốc độ góc chất điểm A ω = 2πTR./3 (rad/s) B ω = 3πTR./2 (rad/s) C ω = 3πTR (rad/s) D ω = 6πTR (rad/s) Câu 19: Một chất điểm chuyển động tròn thực vịng 4s Tốc độ góc chất điểm A ω = πTR./2 (rad/s) B ω = 2/πTR (rad/s) C ω = πTR./8 (rad/s) D ω = 8πTR (rad/s) Câu 20: Tìm tốc độ góc Trái Đất quay trục Trái Đất quay vịng quanh trục 24 A 7, 27.10-4 rad/s B 7, 27.10-5 rad/s C 6, 2.10-6 rad/s D 5, -5 42.10 rad/s Câu 21: Một đĩa trịn bán kính 10cm, quay vòng hết 0,2s Tốc độ dài điểm nằm vành đĩa có giá trị A 314 m/s B 31,4 m/s C 0,314 m/s D 3,14 m/s Câu 22: Một vành bánh xe đạp chuyển động với tần số Hz Chu kì chất điểm vành bánh xe đạp A 15s B 0,5s C 50s D 1,5s Câu 23: Một cánh quạt quay đều, phút quay 120 vịng Tính chu kì, tần số quay quạt A 0,5s vòng/s B phút 120 vòng/phút C phút vòng/phút D 0,5s 120 vòng/phút Câu 24: Một điểm vành bánh xe quay vòng có tần số 200 vịng/phút Vận tốc góc điểm A 31,84 rad/s B 20,93 rad/s C 1256 rad/s D 0,03 rad/s Câu 25: Một bánh xe có bán kính vành ngồi 25 cm Bánh xe chuyển động trịn với tốc độ 10 m/s Tốc độ góc điểm vành bánh xe A 10 rad/s B 2,5 rad/s C 0,4 rad /s D 40 rad/s Câu 26: Một quạt trần quay với tần số 300 vòng/phút Cánh quạt dài 0,75 m Tốc độ dài điểm đầu cánh quạt A 23,55 m/s s B 225 m/s C 15,25 m/s D 40 m/ Câu 27: Một chất điểm chuyển động quỹ đạo trịn, bán kính 40 cm Biết phút 300 vịng Tốc độ dài chất điểm A m/s B 4πTR m/s C 6πTR m/s D m/s Câu 28: Trên mặt đồng hồ treo tường, kim dài 10 cm, kim phút dài 15 cm Tốc độ góc kim kim phút là: A 1,52.10-4 rad/s; 1,82.10-3 rad/s B 1,45.10-4 rad/s; 1,74.10-3 rad/s C 1,54.10-4 rad/s; 1,91.10-3 rad/s D 1,48.10-4 rad/s; 1,78.10-3 rad/s Câu 29: Một hịn đá buộc vào sợi dây có chiều dài m, quay mặt phẳng thẳng đứng với tốc độ 60 vòng/ phút Thời gian để đá quay hết vịng tốc độ A s; 6,28 m/s B s; m/s C 3,14 s; m/s D 6,28 s; 3,14 m/s Câu 30: Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn quanh Trái Đất độ cao bán kính R Trái Đất Lấy gia tốc rơi tự mặt đất g = 10 m/s2 bán kính Trái Dất R = 6400 km Chu kì quay quanh Trái Đất vệ tinh A 48 phút B 59 phút C 57 phút D 24 phút Câu 31: Hai điểm A B bán kính vô lăng quay đều, cách 20 cm Điểm A phía ngồi có tốc độ điểm B có v A 0, m / s , vB 0, m / s Tốc độ góc vơ lăng khoảng cách từ điểm B đến trục quay A rad/s; 10 cm B rad/s; 30 cm C rad/s; 20 cm D rad/s; 40 cm Câu 32: Xét cung tròn chắn góc tâm 1,8 rad Bán kính đường tròn 2,4 cm Chiều dài cung trịn diện tích hình quạt giới hạn cung trịn có độ lớn A 2,16 cm 5,18 cm2 B 4,32 D 4,32 cm 10,4 cm C 2,32 cm 5,18 cm2 cm 5,18 cm2 Ngày soạn 20/2/2023 Buổi 34 LỰC HƯỚNG TÂM VÀ GIA TỐC HƯỚNG TÂM I MỤC TIÊU 1.Về kiến thức - Phát biểu được định nghĩa viết được biểu thức tính lực hướng tâm - Giải thích được vai trò của lực hướng tâm chuyển động tròn của các vật - Chỉ được lực hướng tâm một số trường hợp cụ thể (đơn giản) Về kĩ - vận dụng được kiến thức để giải một số tập liên quan đơn giản II TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp Kiểm tra sĩ số Kiểm tra bài cũ + Nêu những đặc điểm của lực ma sát trượt? + Hệ số ma sát trượt gì? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? + Viết công thức của lực ma sát trượt? NỘI DUNG I Lực hướng tâm Định nghĩa Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn gây cho vật gia tốc hướng tâm gọi lực hướng tâm Công thức mv Fht = maht = r = m2r Trong đó: F ht lực hướng tâm (N) m khối lượng của vật (kg) aht gia tốc hướng tâm (m/s2) v tốc độ dài của vật chuyển động tròn (m/s) r bán kính quỹ đạo tròn (m)  tốc độ góc của vật chuyển đợng tròn (rad/s) Ví dụ + Lực hấp dẫn giữa Trái Đất vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn quanh Trái Đất + Đặt một vật bàn quay, lực ma sát nghĩ đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn + Đường ôtô đường sắt những đoạn cong phải làm nghiên phía tâm cong để hợp lực giữa trọng lực phản lực của mặt đường tạo lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động dễ dàng quỹ đạo II Chuyển động li tâm (Đọc thêm) Dạng 1: Vận dụng công thức lực hướng tâm Cách giải: mv Fht m.aht  m.r. r - Sử dụng công thức tính lực hướng tâm : - v2 r. r Công thức tính gia tốc:  f   T 2 Công thức tính tần số: 2 T  f  Công thức tính chu kì: Để vật không bị trượt khỏi bàn: Fht Fms aht  Chu kì của kim giờ 12h, chu kì của kim phút 60 phút, chu kì của kim giây 60s; chu kì tự quay của TĐ (24x 3600)s, chu kỳ quay của TĐ quanh MT 365 ngày Các dạng bài tập có hướng dẫn Bài 1: Mợt vật có m = 200g chuyển động tròn đường tròn có r = 50cm Lực hướng tâm tác dụng lên vật 10N Tính tốc độ góc của vật Hướng dẫn giải: Fht m. r   10rad / s Bài 2: Một vật có m = 100g chuyển động tròn đường tròn có r = 50cm, tốc độ dài 5m/s Tính lực hướng tâm mv Fht  5 N r Hướng dẫn giải: Bài 3: Một vật có m = 0,5kg chuyển động theo vòng tròn bán kính 1m dưới tác dụng lưch 8N Tính vận tốc dài của vật mv F r Fht   v 4m / s r m Hướng dẫn giải: Bài 4: Đặt vật có m = 1kg lên một bàn tròn có r = 50cm Khi bàn quay quanh một trục thẳng đnứg qua tâm bàn thì vật quay theo bàn với v = 0,8m/s Vật cách rìa bàn 10cm Lực ma stá nghĩ giữa vật bàn bao nhiêu? mv Fht  1, N r Hướng dẫn giải: Bài 5: Một vật có m = 200g chuyển động tròn đường tròn có bán kính 50cm, tốc độ 2vòng/s Tính lực hướng tâm tác dụng lên vật  f    2 f 12,56rad / s 2 Hướng dẫn giải: Fht m r 15,8 N Bài 6: Một vật được đặt mép mặt bàn tròn r = 1,4m, bàn quay quanh trục thẳng đứng qua tâm O của mặt bàn với tốc độ góc  Biết hệ số ma sát giữa vật mặt bàn 0,875 Hỏi  có giá trị max để vật không bị trượt khỏi bàn Hướng dẫn giải: Để vật không bị trượt khỏi bàn: Fht Fms .g  m r .N  m.g    2,5rad / s r Bài 7: Đặt một vật m = 100g lên một bàn tròn có bán kính 60cm Khi bàn quay quanh một trục thẳng qua tâm bàn thì thấy vật quay theo bàn với v = 2m/s vật bắt đầu bị trượt Vật cách bàn 10cm Tính lực ma sát trượt giữa vật bàn Hướng dẫn giải: mv 0,8 N r Vật bị trượt Fht  Fms  Fms = 0,8N Bài 8: Một ôtô m = 2tấn chuyển động với vkd = 57,6km/h, lấy g = 9,8m/s2 bỏ qua ma sát Tìm lực nén của ôtô lên cầu qua điểm giữa cầu các TH a/ Cầu võng xuống bán kính 60cm b/ Cầu võng lên với r = 60cm Hướng   dẫn giải:  N  P  m aht a/ Fht  Chọn trục toạ độ Ox, chiều dương hướng vào tâm: N – P = maht mv  N P  maht mg  28133N r    N  P  m aht b/ Chọn trục toạ độ Ox, chiều dương hướng vào tâm: P – N = maht mv  N P  maht mg  11067 N r