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 l
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
Trang 2 Thước thẳng
Thanh có tiết diện nhỏ, vành tròn, đĩa tròn, hình cầu đặc
2 / 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 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 hồ
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 ?
GV : Làm thí nghiệm như hình vẽ 3 :
GV : Lực F1 làm đĩa quay theo chiều
Trang 3HS : 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
Momen quán tính của vật rắn là
đại lượng vô hướng, có tính cộng
được, phụ thuộc vào hình dạng,
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 nhau
như thế nào ?
GV : Đặt I = m R2 từ đó giáo viên hình thành khái niệm moment quán tính
Trang 4kích thước, phân bố khối lượng
của vật và tùy thuộc trục quay
I = i.i2
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
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 Tác 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 F
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 F
, là khoảng cách giữa đường tác dụng của lực
F
và trục quay (m)
Trang 5+ M : momen của lực F
(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)
+ 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
Trang 6Momen 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
m r
III / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Làm câu hỏi trắc nghiệm 1 và các bài tập 1,2
Xem bài 4