Giáo án Vật Lý lớp 10: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC pps

CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức momen lực. - Phát biểu được quy tắc momen lực. 2. Kỹ năng: - Vận dụng được khái niệm momen lực và quy tắc momen lực để giải thích một số hiện tượng Vật Lí thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật. - Giải quyết được các dạng bài tập có liên quan. - Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản. II. CHUẨN BỊ: Giáo viên: - Chuẩn bị một số vật rắn có trục quay cố định và bộ thí nghiệm về đĩa momen. Học sinh: - Tìm một số ví dụ thực tế về vật rắn có trục quay cố định và xem lại quy tắc đòn bẩy. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức lớp. 2. Kiểm tra bài cũ: (Không) 3. Bài mới. Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh 1) Tìm hiểu tác dụng của lực tác dụng lên vật rắn có trục quay cố định - Giáo viên yêu cầu học sinh - Học sinh lấy ví dụ: cánh cửa, cân đòn, bánh xe, bập bênh, lấy một số ví dụ về vật rắn có trục quay cố định. - Đưa ra tình huống có vấn đề: - Xét tác dụng của lực lên cánh cửa ra vào lớp. Giả sử lúc đầu cửa đứng yên. Giáo viên yêu cầu học sinh tác dụng vào cửa theo 2 trường hợp sau và rút ra nhận xét về tác dụng của lực: + Lực có giá đi qua hoặc song song trục quay. + Lực có giá không đi qua trục quay. - Giáo viên tiếp tục yêu cầu 2 học sinh lên làm quay cánh cửa với những vị trí khác nhau - Học sinh thực hiện theo yêu cầu của giáo viên và nhận xét như sau: + Lực có giá đi qua hoặc song song trục quay: Vật đứng yên. + Lực có giá không đi qua trục quay: Vật sẽ quay. → Bạn tác dụng lực ở gần bản lề sẽ tác dụng lực lớn hơn. + Thảo luận tìm câu trả lời. (học sinh gặp vấn đề khó khăn trong (một ở gần bản lề, một ở xa bản lề) ? Bạn nào cần tác dụng một lực lớn hơn? ? Tại sao cùng đẩy một cánh cửa mà tại các vị trí càng gần bản lề (gần trục quay) thì ta phải tác dụng lực càng lớn? nhận thức. Muốn trả lời được câu hỏi trên, học sinh phải tham gia hoạt động 2 và 3.) 2) Tiến hành thí nghiệm để khảo sát sự cân bằng của vật có trục quay cố định - Giới thiệu đĩa momen và bố trí trí thí nghiệm hình 18.1 ? Khi chưa treo các quả cân vào đĩa thì trạng thái cũa đĩa như thế nào? - Gợi ý tìm câu trả lời: - Quan sát thí nghiệm và nhận xét: - Thảo luận tìm câu trả lời. - B1: Đĩa chịu tác dụng của trọng + B1: Khi chưa treo các quả cân vào đĩa thì đĩa chịu tác dụng của những lực nào? + B2: Những lực này có tác dụng làm đĩa quay không? Vì sao? - Lần lượt ngừng tác dụng từng lực để học sinh nhận xét tác dụng làm quay đĩa quanh trục của mỗi lực. - Có thể gợi ý bằng những câu hỏi sau: + B1: Lực F1 có tác dụng với đĩa như thế nào? + B2: Lực F2 có tác dụng với đĩa như thế nào? lực và phản lực của trục quay. - B2: Hai lực này không gây ra tác dụng quay vì chúng đều “đi qua” trục quay của đĩa. - Như vậy: Khi chưa treo các quả cân vào đĩa thì đĩa cân bằng tại mọi vị trí. - Thảo luận giải thích sự cân bằng của đĩa khi chịu tác dụng làm quay của hai lực. → Lực F1 làm đĩa quay theo chiều kim đồng hồ và lực F2 làm đĩa quay theo ngược chiều kim đồng hồ. ? Nếu tác dụng vào đĩa đồng thời hai lực F1 và F2 thì khi nào đĩa sẽ cân bằng? Khẳng định cho học sinh: Đối với những vật rắn có trục quay cố định thì lực có tác dụng làm quay. + Nếu đĩa chịu tác dụng của cả hai lực thì: Đĩa cân bằng khi tác dụng làm quay đĩa theo chiều kim đồng hồ của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay đĩa theo ngược chiều kim đồng hồ của lực F2 3) Xây dựng khái niệm momen lực: Đặt vấn đề: + Gọi học sinh nhắc lại định nghĩa vận tốc + Thông báo rằng: Muốn biết chuyển động của xe nào nhanh (hay chậm) hơn, ta so sánh vận tốc của các xe tại cùng một thời điểm bất kỳ. Nói cách → Thực hiện yêu cầu của giáo viên.  Thảo luận tìm câu trả lời. khác, vận tốc là đại lượng đặc trưng cho tính nhanh hay chậm của chuyển động. → Tương tự, muốn biết lực nào có tác dụng làm vật quay nhanh (hay chậm) hơn, ta phải tìm một đại lượng vật lí nào đó đặc trưng cho tác dụng làm quay vật của lực? - Gợi ý tìm câu trả lời: + Dự đoán các tác dụng làm quay của một lực có thể phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Gợi ý phương án bố trí thí nghiệm kiểm tra bằng cách: Bố trí vật có trục quay cố định → Nhận xét và trả lời: Độ lớn của lực. Khoảng cách từ trục quay đến giá cũa lực. → Từ đó thảo luận tìm phương án thí nghiệm kiểm tra. → Nhận xét và thực hiện kiểm tra: + So sánh F1, F2 và d1, d2: 1 2 2 1 1 1 2 2 3 3 . . F F d d F d F d     → Trả lời câu hỏi của giáo viên. - Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. cân bằng dưới tác dụng của hai lực rồi thay đổi các yếu tố của một lực. - Yêu cầu học sinh tiên đoán hiện tượng xảy ra như thế nào nếu: F1.d1>F2.d2 và ngược lại. Từ đó đưa ra điều kiện để vật có trục quay cố định cân bằng. - Thông báo cho học sinh: Có thể lấy tích F.d làm đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực, và ta gọi đại lượng này là momen lực, kí hiệu là M: M=F.d Trong đó: d được gọi là cánh M = F.d với: M: momen lực [N.m] F : lực tác dụng lên vật làm vật quay [N] d : cánh tay đòn - khoảng cách từ trục quay đến giá của lực [m] - Trả lời câu hỏi ban đầu về hai bạn đẩy cửa. tay đòn của lực - Yêu cầu học sinh nêu cách xác định cánh tay đòn và định nghĩa momen lực. 4) Phát biểu và vận dụng quy tắc momen: - Nêu câu hỏi C1. - Mở rộng phạm vi ứng dụng của quy tắc momen cho các vật có trục quay tạm thời. - Dựa vào kết luận thí nghiệm và khái niệm momen để nêu điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định tức quy tắc momen lực: “Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.” → Trả lời câu hỏi C1. 5) Ứng dụng - Thông báo: Quy tắc đòn bẩy →Giải thích. là một trường hợp riêng của quy tắc momen lực. - Nêu nguyên tắc hoạt động của cân đòn. - Nêu bài tập về nhà - Yêu cầu học sinh học bài, làm bài và chuẩn bị bài tiếp theo. → Ghi bài tập về nhà: 1, 2, 3, 4, 5 trang 103 sách giáo khoa và 18.1 đến 18.6 trang 45, 46 sách bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM . khái niệm momen để nêu điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định tức quy tắc momen lực: “Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các momen lực có xu hướng. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức momen lực. - Phát biểu được quy tắc momen lực. . với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. cân bằng dưới tác dụng của hai lực rồi thay đổi các yếu tố của