Bài 2. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH doc

PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I.. Mục tiêu: 1 Kiến thức: - Viết được công thức tính momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và nêu đư

Bài 2 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN

QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH

I Mục tiêu:

1) Kiến thức:

- Viết được công thức tính momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và nêu được ý nghĩa của đại lượng này

- Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và viết được phương trình M = I.

2) Kĩ năng:

- Vận dụng kiến thức về momen quán tính để giải một số hiện tượng vật lí liên quan đến chuyển động quay của vật rắn

- Giải tốt các bài toán cơ bản về chuyển động quay của vật rắn

II Chuẩn bị:

1) Gio vin: Dng cc VD trong thực tế thơng qua cc hình vẽ, tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác kiến thức

có liên quan đến bài học

2) Học sinh: Ôn tập kiến thức vật lí lớp 10: momen lực, khối lượng, phương trình động lực học của chất điểm

III Tổ chức các hoạt động dạy học:

Hoạt động 1 (5’) Kiểm tra

GV nu nội dung kiểm tra:

H1 Viết các pt của chuyển động quay Bàiến đổi đều của vật rắn quanh một trục cố định

p dụng: Giải Bài tập số 5, SGK trang 9

H2 Viết pt động lực học của chất điểm Nêu ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình

HS trả lời v giải Bài tốn trn bảng Cả lớp theo di v nhận xt

Hoạt động 2 (25’) Tìm hiểu Mối lin hệ giữa gia tốc gĩc v momen lực

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

- Nêu vấn đề: Trong

chuyển động của chất

điểm, gia tốc của chất

điểm và lực tác dụng

có mối liên hệ được

diễn tả bằng định luật

II Niutơn

F

a

m







chuyển động quay

của vật rắn, giữa gia

tốc góc và momen lực

có mối liện hệ thế

nào?

- Nu cc cu hỏi gợi ý

để HS phát hiện vấn

đề

H1 Tác dụng lực lên

vật rắn để vật quay

-Phn tích tìm hiểu lại nội dung phương

trình: a F

m







- Thảo luận nhĩm, trả lời H1:

Để vật quay càng mạnh:

+ Tăng dần độ lớn của lực

+ Thay đổi sao cho phương của lực không qua trục quay

1) Momen lực đối với một trục quay

M = F.d d(m): tay địn của lực

F(N): lực tc dụng

M (N.m)

M > 0: nếu cĩ tc dụng lm vật quay theo chiều (+)

M < 0:… ngược lại

2) Mối lin hệ giữa gia tốc gĩc

v momen lực:

M : tổng cc momen lực tc

quanh một trục cố

định, ta có thể thay

đổi các yếu tố nào để

vật quay càng mạnh?

GV hướng dẫn HS trả

lời câu hỏi C1 (bằng

nội dung cu hỏi H1)

- Cho HS xem mơ

hình theo hình 2.1

Giới thiệu chi tiết v

cho quả cầu quay để

HS quan sát Nêu câu

hỏi gợi ý:

H2 Vì sao khơng

quan tm đến lực pháp

tuyến Fn

trong chuyển động của quả

cầu?

- Hướng dẫn HS lập

luận, xây dựng hệ

i

và có giá càng xa trục quay

- Khảo sát chuyển động quay của vật trên mp ngang theo hình 2.1 Trả lời cu hỏi H2

+ Thnh phần php tuyến Fn

lm vật chuyển động trên đường trịn nhưng không làm thay đổi tốc độ góc

t

F



thành phần này gây nên gia tốc tiếp tuyến, tức là có Bàiến đổi tốc độ góc

- Thảo luận nhóm, xây dựng phương trình (2.6)

dụng ln tồn bộ vật rắn (ngoại lực)

 2

M M  m r 

Lưu ý:

Mơ men của cc nội lực bằng khơng

Hoạt động 3 (30’) Tìm hiểu:

- Momen qun tính

- Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục

- Nu cu hỏi gợi ý:

-Thảo luận nhĩm,

1) Momen qun tính:

a) Định nghĩa: Mô men

H1 Phương trình:

Rt ra nhận xt gì về ý

nghĩa vật lí của đại

lượng 2

i i

i

m r

H2 Đại lượng dùng đặc

trưng cho vật rắn về

phương diện gì?

-Nêu vài VD để HS hiểu

tính i của vật đối với

chuyển động quay quanh

một trục, từ đó giới thiệu

2

i i

i

I m r : momen qun

tính của vật quay

H3 Nhận xt gì về độ

lớn của momen quán

tính của một vật rắn?

Nêu đơn vị của momen

quán tính

-Giới thiệu công thức

tính I của một số vật

đồng chất đối với trục

đối xứng (trục qua khối

tâm G)

H4 Với khi niệm

tìm hiểu ý nghĩa vật

lí đại lượng 2

i i i

m r

Trả lời cu hỏi H1, H2

+Cĩ ý nghĩa tương tự khối lượng m trong phương trình F =

ma

+Đặc trưng cho mức qun tính của vật quay

-Tiếp nhận khi niệm mo- men qun tính

2

i i i

-Thảo luận, trả lời

H3

Dự kiến HS không phát hiện được, GV trình by

+Độ lớn I phụ thuộc khối lượng của vật rắn; sự phân bố khối

quán tính I đối với một trục là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục ấy

b) Bàiểu thức: 2

i i i

c) Công thức tính momen quán tính của một số vật đồng chất đối với trục đối xứng (trục qua khối tâm vật)

+ Thanh có tiết diện nhỏ,

độ dài l: 1 2

12

I  ml

+ Vnh trịn, bn kính R:I =

mR 2

+ Đĩa trịn mỏng: 1 2

2

I  mR

+ Khối cầu đặc: 2 2

5

I mR

+ Khối cầu rỗng 2

3

2

mR

I 

+ Chất điểm cách trục quay r

I = mr 2

momen qun tính hy viết

lại dạng khc của phương

trình:

i i

i

Nhận xt:

-Giới thiệu pt: M = I.

lượng gần hay xa trục quay

-Thảo luận nhĩm:

+Viết pt: M = I.

+Nhận xt: giống dạng pt:

F = ma

2)Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định:

.

Hoạt động 4 (30’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà

*GV giới thiệu Bài tốn VD

Nu cu hỏi gợi ý:

H1 Hình trụ v thng nước chuyển

động thế nào? Viết pt chuyển

động

H2 Gia tốc tịnh tiến của thùng và

gia tốc chuyển động quay của

hình trụ lin hệ thế no?

-GV hướng dẫn HS cách vận

dụng phương pháp động lực học,

các công thức và phương trình

động lực học của chuyển động

quay để giải các bài toán Lưu ý

-Đọc nội dung bài toán

Thảo luận nhóm, phân tích chuyển động của hình trụ v thng nước

-Trả lời cu hỏi gợi ý

+ Thùng nước chuyển động tính tiến + Hình trụ chuyển động quay quanh một trục cố định

-Cc phương trình:

mg – T = ma (1)

M = T.R = I  (2)

a R

  (3) -HS Bàiến đổi để tìm kết quả:

2

mg I

I m R





cch vận dụng tốt cc pt v cch giải

để tìm kết quả

*Yu cầu chuẩn bị ở nh:

-Giải Bài tập SGK trang 14

-Ơn tập bài: Định luật bào toàn

động lượng ở lớp 10

-Ghi nhận những chuẩn bị ở nh

IV Rt kinh nghiệm – Bổ sung: