MOMEN LỰC MOMEN QUÁN TÍNH CỦA VẬT RẮN I / MỤC TIÊU : Hiểu được khái niệm momen lực là một đại lượng vật lí, đặc trưng cho tác dụng của lực làm quay vật rắn quanh một trục, momen lực là
Trang 1MOMEN LỰC MOMEN QUÁN TÍNH CỦA VẬT RẮN
I / MỤC TIÊU :
Hiểu được khái niệm momen lực là một đại lượng vật lí, đặc trưng cho tác dụng của lực làm quay vật rắn quanh một trục, momen lực là một đại lượng đại số
Nắm vững được công thức tính momen lực đối với một trục, cách xác định dấu của momen lực
Hiểu được cách xây dựng biểu thức định luật II Niu-tơn dưới dạng khác làm xuất hiện biểu thức momen lực và momen quán tính
Hiểu khái niệm momen quán tính đối với một trục của một chất điểm
và của vật rắn
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Giáo viên chuẩn bị trước dụng cụ thí nghiệm :
Đĩa moment
Hộp quả cân
Thước thẳng
Thanh có tiết diện nhỏ, vành tròn, đĩa tròn, hình cầu đặc
Trang 22 / Học sinh :
Đòn bẩy : cánh tay đòn và tác dụng lực trong đòn bẩy
Ôn lại phần các định luật Newton ở SGK lớp 10
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 :
HS : Đĩa quay
HS : Đĩa không
HS : Tự ghi nhận xét : Đối với vật
rắn quay được quanh một trục cố
định, lực chỉ có tác dụng làm vật
quay khi giá của lực không đi qua
trục quay
Hoạt động 2 :
HS : Đĩa quay theo chiều kim đồng
GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 1
:
GV : Em có nhận xét gì về sự quay
của đĩa khi chịu tác dụng của một lực ?
GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 2:
GV : Em có nhận xét gì về sự quay
của đĩa khi chịu tác dụng của một lực ?
GV : Đối với vật rắn quay được
quanh một trục cố định, lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi nào ?
Trang 3hồ
HS : Đĩa quay ngược chiều kim đồng
hồ
HS : F1.d1 = F2.d2
HS : Tự ghi khái niệm moment lực
Hoạt động 3 :
Momen quán tính của chất
điểm đối với một trục đặc
trưng cho mức quán tính (sức
i) của chất điểm đó đối với
chuyển động quay quanh trục
đó
I = m.r2 Đơn vị : m : (kg); r2 : (m2); I :
(kg.m2)
Momen quán tính của vật rắn
đối với một trục đặc trưng cho
mức quán tính (sức i) của vật
rắn đối với trục quay đó
GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 3
:
GV : Lực F1 làm đĩa quay theo chiều nào ?
GV : Lực F2 làm đĩa quay theo chiều nào ?
GV : Em có nhận xét gì về tích số
của lực và cánh tay đòn ?
GV : Hướng dẫn học sinh hình
thành phương chuyển động quay ?
GV : Thành phần nào của lực gây ra
chuyển quay ?
GV : Theo định luật II Newton nó
được viết như thế nào ?
GV : Gia tốc góc và gia tốc tiếp
tuyến có mối quan hệ như thế nào ?
GV : Nhân 2 vế cho R, ta có gì ?
GV : Ftt có mối quan hệ với lực F
như thế nào ?
GV : R và d có mối quan hệ với
Trang 4Momen quán tính của vật rắn
là đại lượng vô hướng, có tính
cộng được, phụ thuộc vào hình
dạng, kích thước, phân bố khối
lượng của vật và tùy thuộc trục
quay
I = 2
.
i
m r
Hoạt động 4 :
HS : Tự ghi các công thức moment
quán tính của 1 số vật có dạng hình
học đặc biệt trong sách giáo khoa
trang 13
nhau như thế nào ?
GV : Đặt I = m R2 từ đó giáo viên hình thành khái niệm moment quán tính
GV : Hướng dẫn học sinh xem hình 3.5
III / NỘI DUNG :
1 Momen lực đối với trục quay
Đối với vật rắn quay quanh trục cố định : lực chỉ có tác dụng làm vật quay khi giá của lực không đi qua trục quay hoặc không song song với trục quay
Trang 5Tác dụng của 1 lực lên vật rắn có trục quay cố định không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào vị trí của điểm đặt và phương tác dụng của lực đối với trục quay
Momen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật của lực Momen của lực Fur đối với trục quay có độ lớn bằng : M = F.d
Với + F : độ lớn lực tác dụng lên vật (N)
+ d : cánh tay đòn của lực Fur, là khoảng cách giữa đường tác dụng của lực urF và trục quay (m)
+ M : momen của lực Fur(N.m)
Momen lực là một đại lượng đại số (momen còn đặc trưng cho chiều tác động của lực) : momen lực có giá trị dương khi lực có xu hướng làm vật quay theo chiều (+) và ngược lại
2 Chuyển động tròn của chất điểm Dạng khác của định luật II Niutơn
Đối với vật rắn quay quanh một trục cố định, chỉ có thành phần lực tiếp tuyến với quỹ đạo của điểm đặt mới làm cho vật quay
Dạng khác của định luật II Niutơn hay phương trình động lực học của chất điểm quay quanh 1 trục
M = I.
Với : + I = m.r2 : momen quán tính của chất điểm đối với trục quay (kg.m2)
+ : gia tốc góc (rad/s2)
Trang 6+ M : momen lực (N.m)
3 Momen quán tính của chất điểm đối với một trục :
Momen quán tính của chất điểm đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của chất điểm đó đối với chuyển động quay quanh trục đó
I = m.r2 Đơn vị : m : (kg); r2 : (m2); I : (kg.m2)
4 Momen quán tính của vật rắn đối với một trục :
Momen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức i) của vật rắn đối với trục quay đó
Momen quán tính của vật rắn là đại lượng vô hướng, có tính cộng được, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, phân bố khối lượng của vật và tùy thuộc trục quay
I = 2
.
i
m r
III / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Làm câu hỏi trắc nghiệm 1 và các bài tập 1,2
Xem bài 4