TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 Bài 21 HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC LỰC QUÁN TÍNH I. MỤC TIÊU - Hiểu được lí do đưa ra và lập luận dẫn đến khái niệm lực quán tính, biêu thức và đặc điểm của lực quán tính. - Biết vận dụng khái niệm quán tính để giải một số bài tóan tron hệ quy chiếu phi quán tính. II. CHUẨN BỊ - Hòn bi, xe lăn, một máy Atwood, lực kế, các quả cân III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Thế nào là hệ vật ? Nội lực ? Ngoại lực ? Câu 2 : Trong trường hợp nào, ta có thể nói đến gia tốc của hệ vật ? Viết công thức tính gia tốc của hệ vật ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC GV mô tả thí nghiệm như hình vẽ dưới đây : GV : Khi ta thả cho hệ thống chuyển động bất chợt hay nói đúng hơn là xe lăn chuyển động bất chợt thì xảy ra hiện tượng gì cho quả cầu ? HS : Quả cầu chuyển động ngược lại so với xe lăn. GV : Điều đó có nghĩa là quả cầu m thu gia tốc. Theo định luật II Newton, một vật chỉ thu gia tốc khi nào ? HS : Khi có vật khác tương tác lên vật đó một lực. GV : Trong trường hợp này các em thấy có vật nào tương tác lên quả cầu không ? HS : Thưa Thầy không ! GV : Như vậy thì đối với xe lăn, khi chuyển động làm quả cầu bị giựt lùi lại mà không có sự tương tác Trái với định luật II newton Hệ quy chiếu có gia tốc. II. LỰC QUÁN TÍNH a) Khái niệm : I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GI A TỐC Trong m ột hệ quy chiếu chuyển đ ộng có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính, các đ ịnh luật Newton không đư ợc nghiệm đúng nữa. Ta gọi đó là h ệ quy chiếu phi quán tính. II. LỰC QUÁN TÍNH a) Khái niệm : TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : Mặt dù không có sự tương tác giửa các vật lên quả cầu, nhưng quả cầu vẫn chuyển động Như vậy ta có thể xem quả cầu đã chịu một lực ( hệ quy chiếu phi quán tính) gọi là lực quán tính. GV : nếu đứng trên mặt đất quan sát các em thấy xe lăn chuyển động với gia tốc a , còn quả cầu sẽ ở trạng thái như thế nào ? HS : Quả cầu ở trạng thái đứng yên ! GV : Theo bài công thức cộng vận tốc, các em hãy tính xem quả cầu chuyển động với gia tốc như thế nào so với chiếc xe lăn ? HS : Quả cầu sẽ chuyển động với gia tốc - a . GV : Từ đó các em cho biết lực quán tính được tính như thế nào ? HS : F q = - m a GV : Do quả câu m chuyển động không do sự tương tác, nên quả cầu m có phản lực hay không ? HS : Thưa Thầy không ! GV : Và điều cần chú ý nhất là lực quán tính luôn luôn ngược chiều với gia tốc a b) Bài toán Bài 1 : Trong một hệ quy chiếu chuyển động với một gia tốc a so v ới hệ quy chiếu quán tính, các hiện tư ợng cơ học xảy ra giống như là m ỗi vật có khối lượng m chịu thêm m ột lực bằng - ma . Lực này gọi là l ực quán tính : amF q * L ực quán tính không có phản lực. b) Bài tập áp dụng : Bài 1 : Dùng dây treo m ột quả cầu khối lượng m lên đ ầu một cái cọc đặt trên xe lăn. Xe chuy ển động với gia tốc a không đổi . h ãy tính góc lệch của dây so với phương th ẳng đứng và lực căng dây. Bài giải : TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : Ta treo một con lắc đơn vào trần xe đang chuyển động với gia tốc a GV : Nếu ta chọn hệ quy chiếu trong xe, thì vật sẽ trạng thái như thế nào ? HS : Vật sẽ đứng yên so với xe. GV : Các em có thể cho biết các lực nào tác dụng lên vật ? HS : Các lực tác dụng lên vật là P và T GV : Hệ quy chiếu mà chúng ta đang chọn là hệ quy chiếu quán tính hay phi quán tính ? HS : Hệ quy chiếu phi quán tính ! GV : Như vậy vật phải chịu thêm lực nào nữa không ? HS : Vật sẽ chịu thêm lực quán tính F GV hướng dẫn cho các em HS vẽ vật m chịu 3 lực P , T và F qt Sau đó GV gọi HS lên tính góc ( Gọi ý cho HS về tan ) tg = P F q = g a T = cos α m.g Bài 02 : Trong h ệ quy chiếu gắn với xe, qu ả cầu chịu tác dụng của trọng lực P = m.g , lực căng dây T c ủa dây treo và lực quán tính F q = - ma ( chính F q kéo dây lệch khỏi ph ương thẳng đứng). Khi dây treo đ ã có m ột vị trí ổn định so với xe, ba lực nói trên cân bằng nhau. tg = P F q = g a T = cos α m.g Bài 2 : Một vật có khối lư ợng m = 2 kg móc vào m ột lực kế treo trong TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : Tương tự bài tập trên, ở BT này người ta treo một vật vào một lực kế, dĩ nhiên là số chỉ lực kế chính là trọng lực của vật rồi ! Bây giờ ta treo toàn bộ hệ thống trên vào buồng thang máy GV : Khi thang máy đứng yên thì các em thử nghĩ xem giá trị lực kế có gì thay đổi không ? HS : Thưa Thầy không ? GV : Thật vậy, ta có F = P = m.g GV : Bây giờ ta bấm nút điều khiển cho thang máy chuyển động lên nhanh dần đều, khi đó các em cho biết a có chiều như thế nào ? HS : a của thang máy có chiều hướng lên . GV : Như vậy thì nếu ta chọn hệ quy chiếu trong thang máy là hệ quy chiếu gì nào ? HS : Hệ quy chiếu phi quán tính GV : Trong hệ quy chiếu này vật sẽ ở trạng thái như thế nào ? HS : Vật ở trạng thái đứng yên GV : Vật chịu bao nhiêu lực tác dụng lên nó ? HS : Vật chịu ba lực tác dụng lên nó là P , F qt và buồng thang máy. Hãy tìm s ố chỉ của lực kế trong các trường hợp : a) Thang máy chuy ển động đều. b) Thang máy chuy ển động với gia tốc a = 2,2 (m/s 2 ) hướng l ên trên ? c) Thang máy chuy ển động với gia tốc a = 2,2 (m/s 2 ) hư ớng xuống dưới ? Bài giải : Chọn : + H ệ trục tọa độ gắn trong buồn thang máy. + MTG : Lúc thang máy b ắt đầu chuyển động (t 0 = 0) a) Thang máy chuy ển động đều (a = 0) F = P = mg = 2.9,8 = 19,6 (N) TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 lực đàn hồi của lực kế F lk GV hướng dẫn HS vẽ hình lên bảng GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết giá trị F lk được tính như thế nào ? HS :Flk = P + Fq = m(g +a) GV : Và bây giờ nêu như ta điều khiển cho thang máy chuyển động xuống nhanh dần đều, tương tự như câu trên các em hãy vẽ các lực tác dụng lên vật và cách tính giá trị F qt GV : Gọi HS lên vẽ các lực tác dụng lên vật và cách tính giá trị của lực kế F lk . b) Thang máy chuyển động l ên nhanh d ần đều với gia tốc a = 2,2 m/s 2 Flk = P + Fq = m(g +a) = 2(9,8 + 2,2) = 24 (N) c) Thang máy chuy ển động xuống nhanh dần đều Flk = P – Fq = m(g – a) = 15,2 TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 (N) 3) Cũng cố 1/ Thế nào là hệ quy chiếu phi quán tính ? 2/ Thế nào là lực quán tính ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3. - Làm bài tập : 1, 2, 3, 4. . không có sự tương tác Trái với định luật II newton Hệ quy chiếu có gia tốc. II. LỰC QUÁN TÍNH a) Khái niệm : I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GI A TỐC Trong m ột hệ quy chiếu chuyển đ ộng có gia tốc. VẬT LÝ 10 Bài 21 HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC LỰC QUÁN TÍNH I. MỤC TIÊU - Hiểu được lí do đưa ra và lập luận dẫn đến khái niệm lực quán tính, biêu thức và đặc điểm của lực quán tính. - Biết. chú ý nhất là lực quán tính luôn luôn ngược chiều với gia tốc a b) Bài toán Bài 1 : Trong một hệ quy chiếu chuyển động với một gia tốc a so v ới hệ quy chiếu quán tính, các hiện