giáo án vật lí 12 nâng cao - chương 1 -động lực học vật rắn

giáo án vật lí 12 nâng cao - chương 1 -động lực học vật rắn tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài...

Trang 1

Ngỏy soạn : 5/8/2009

Tiết: 1 CHƯƠNG | DONG LUC HOC VAT RAN

BAI 1: CHUYEN DONG CUA VAT RAN QUAY QUANH MỘT TRỤC Cể ĐỊNH

I MUC TIEU : 1 Kiến thức:

- Nởu được vật rắn vỏ chuyởn động tịnh tiến của một vật rắn lỏ gớ

- Nởu được đặc điểm chuyởn động của vật rắn quay quanh một trục cụ định - Nởu được khõi niệm toạ độ gục, tốc độ gục

- Viết được biểu thức của tốc độ gục, gia tốc gục vỏ nởu được đơn vị đo, tốc độ gục, gia tốc ' ĐểC - Viết được cõc phương trớnh động học của chuyởn động quay của vật rắn quanh một trục cừ định - Viết được cõc cừng thức liởn hệ giữa tốc độ gục vỏ tốc độ dỏi, gia tốc gục vỏ gia tốc dỏi của một điểm trởn vật rắn 2 Kỹ năng: - Vận dụng cõc cừng thức liởn hệ giữa tốc độ gục vỏ tốc độ dỏi, gia tốc gục vỏ gia tốc dỏi của một điểm trởn vật rắn - ạp dụng giải cõc bỏi tập đơn giản 3 Thõi độ:

II CHUAN BI:

1 Giõo viởn : Cõc tranh vờ 1.1; 1.2; 1.3 - „ 2 Học sinh : On cõc phương trớnh động học của chuyởn động tịnh tiởn

II Tễ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐáU

1 ễn định tổ chức

2 Giới thiệu chương I: (5 )

3 Tạo tớnh huống học tập Khi vật rắn chuyển động tịnh tiến thớ mọi điểm của vật cụ quỹ đạo như nhau Vớ thế muốn khảo sõt chuyển động tịnh tiởn của vật rắn chỉ cần xờt chuyển động của một điểm bất kớ của nụ Vậy đối với chuyền động quay của vật rắn quanh một trục cụ định thớ quy luật chuyởn động vỏ mừi liởn hệ giữa cõc đại lượng đặc trưng như thở nỏo?

B TIEN TRINH BAI HOC

TL | Hoạt động của HS | Hoạt động của GV | Kiến thức

HĐ 1: Hớnh thỏnh cõc khõi niệm cõc đại lượng đặc trưng của vật rắn quay quanh một trục + Tra loi cau Cl + Xờt một vật răn quay quanh | 1 Tọa độ gục

định gớ? đường trún nắm trong mặt

+ Trong chuyền động trún tọa độ | phẳng vuừng gục, VỚI (TỤC của điởm M được xõc định như | quay, cụ bõn kợnh băng khoảng

thế nỏo? cõch từ điểm đụ đến trục quay,

- Khi nỏo thớ tọa độ dương? cụ tóm ở trởn trục quay - Khi nỏo thớ tọa độ óm? + Mọi điểm của vật đều quay được cỳng một gục trong cỳng một khoảng thời gian „ Tọa độ gục | + Vi tri của một vật răn quay ⁄ quanh một trục cụ định được

+ Vị trợ của một vật răn tại mỗi | + Vị trợ của một vật rắn tại mỗi | xõc định bằng toa dờ gờc g cia thời điểm được xõc định bằng | thời điểm được xõc định như thế | vật: gục giữa một mp động P

gục @ giữa một mp động P gắn | nỏo ? (Dựa vỏo HV I.1) gắn với vật vỏ mp cừ định P

Trang 2

Giõo õn Vật Lý 12 nóng cao — Nam hoc 2009 — 2010 Trang 2

+ Phõt biểu định nghĩa tốc độ

gục tức thời băng đạo hỏm theo thời gian của tọa độ gục

Aœ

At

+ ay =

+ Phõt biểu định nghĩa gia tốc

gục tức thời băng đạo hỏm theo thời gian của từc độ gục

+ Chọn chiều dương lỏ chiều quay của vật

Ở thời điểm t, tọa độ gục của vật rắn lỏ (@ọ, ở thời điểm t + At cụ tọa

độ gục ọ +Ao

+ Tốc độ gục trung bớnh của vật rắn sau khoảng thời gian At? Hướng dẫn

- Gục quay của vật sau khoảng thời gian At? - Cừng thức tợnh tốc độ gục trong chuyởn động trún? + Khi At nhỏ dần vỏ tiến tới đến 0 thớ tốc độ gục trung bớnh trở thỏnh tốc độ gục tức thời o= lim A0 _ do _ g(t) At>o At dt Họy phõt biểu định nghĩa tốc độ gục tức thời Ở thời điểm t, tốc độ gục của vật rắn lỏ œ, ở thời điểm t + At cụ tốc độ gục œ +Aœ

+ Gia tốc gục trung bớnh của vật rắn sau khoảng thời gian At?

+ Khi At nhỏ đần vỏ tiến tới đến

0 thớ gia từc gục trung bớnh trở thỏnh gia từc gục tức thời _ Aw _ do _ = lim — = w(t) Ato At dt Họy phõt biểu định nghĩa tốc độ gục tức thời cho p >0

+ Nếu vật chỉ quay theo một chiều vỏ chọn chiều dương lỏ chiều quay của vật thớ khi đụ @ >0

2 Tốc độ gục :

+ Tốc độ gục tức thời (gọi tắt lỏ tốc độ gục) lỏ một đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi nhanh hay chậm của vật rắn quay quanh một trục ở thời điểm t vỏ được xõc định bằng đạo hỏm bậc nhất của tọa độ gục theo thời gian Ao _dọ_ , ° A0 At dt we + Đơn vị của tốc độ gục lỏ rad/s 3 Gia tốc gục + Gia tốc gục tức thời (gọi tat lỏ gia tốc gục) của vật rắn quay quanh một trục ở thời điểm t lỏ đại lượng đặc trưng cho sự biến thiởn của tốc độ

gục ở thời điểm đụ vỏ được xõc định bằng đạo hỏm của tốc độ gục theo thời gian = lim —— Aw = do a’ (t) At>o At dt + Đơn vị của gia tốc gục lỏ rad/s” HD

gia 2: Viết cõc phương trớnh động tốc của cõc điểm trởn vật quay

học của chuyền động quay vỏ cừng thức liởn hệ giữa vận tốc vỏ 20 bỏy HS thảo luận nhụm vỏ trớnh +x=xot+v.t 1 +X =X y+ Vot + zat +V=Vot at 2 2 +Vˆ- vợ =2as

+ Viết phương trớnh chuyởn động của chuyởn động thăng đều vỏ suy ra phương trớnh chuyển động của chuyởn động quay đều?

+ Viết cõc phương trớnh động học

trong chuyền thắng biến đổi đều suy ra phương trớnh chuyền động của chuyển động quay biến đổi đều?

+ Nếu vật quay theo một chiều 4 Cac phương trớnh động học của chuyển động quay a) Chuyển động quay với tốc độ gục khừng đổi ( = hằng số): chuyởn động quay đều Chọnt=0 lỷc @= @›

= 0= 0# @t

b) Chuyờn động quay với gia tốc gục khừng đổi (y= const): chuyờn động quay biến đổi đều

Trang 3

nhất định vỏ chọn lỏm chiều | + Chọn t=0 lỷc @= 0 vỏ dương thớ với gia tốc gục như thờ | = @o Ta cụ

nỏo thớ chuyển động quay đều, @= @; + yt

quay biến đổi đều, quay nhanh 1 > dan, quay cham dan P= Qo + Mot + 2 yt

+ Tong quat: 2 2

tự 0: chuyởn động quay đều oO 2 VP - Po)

* y= hang sờ: chuyển động quay | + Khi y=0, ta cụ phương trớnh

biến đổi đều của chuyởn động quay đởu * œ y>0: chuyển động quay | Ÿ Nếu vật quay theo một chiều nhanh dần nhất định vỏ œ tăng theo thời

* œ y<0: chuyển động quay | gian (>0): chuyởn động quay

chậm dón nhanh dón Nởu œ giảm theo

thời gian (y<0): chuyển động

+ Khi vật rắn quay thớ mỗi | + Khi vật rắn quay thớ mỗi điểm | quay cham dan

điởm của vật cụ cỳng (, œ, y của vật ( trừ trởn trục quay) cụ ọ, œ, y như thế nỏo?

+ Nởu cừng thức liởn hệ giữa vận

+v=@r tốc dỏi vỏ vận tốc gục trong 5 Vận tốc vỏ gia tốc của cõc chuyển động trún cụ bõn kợnh r? điểm trởn vật rắn chuyển vy + Nởu cừng thức liởn hệ giữa gia động quay :

+ an= TT or tốc hướng tóm vỏ vận tốc trong Gia tốc của một điểm chuyền chuyển động trún đều động trún bao gồm gia tốc

hướng ( tóm an va gia tốc tiếp

+ Nếu vật rắn quay đều thớ mỗi tuyến at, điểm trởn vật rắn cụ gia tốc

hướng tóm liởn hệ với vận tốc dai vỏ vận tốc gục như thế nỏo?

+ Gia tốc hướng tóm đặc trưng cho biến đổi vận tốc về phương

+ Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng + Nờu vật rắn quay khừng đều thớ | cho biến đổi vận tốc về độ lớn

mỗi điểm trởn vật răn cụ gia tốc

ma liởn hệ với vận tốc dỏi vỏ vận tốc Với ae anv ar

goc nhu thờ nao? ơi

dv_ dw _ - a= —=r— =rny - Hướng dẫn học sinh phón tợch dt dt thanh hai thanh phan: vuừng gục v2 2 ón = ón = — =@T v vỏ tiếp tuyến v T = b2 a2 a= a, ta; a hợp với bõn kợnh r gục œ: a tana=— = +t a @

C.- HOAT DONG KET THUC TIET HOC 4 Cing cố kiến thức: Cóu C5, C6 Cõc bỏi tập 1,2,3 trong SGK (5)

Bỏi tập về nhỏ: 4.5.6.7 trong SGK ễn lại kiến thức lớp 10 (mừmen lực, phương trớnh động lực học của chất điởm, ý nghĩa khụi lượng)

IV: RĩT KINH NGHIấM

Trang 4

Giõo õn Vật Lý 12 nóng cao — Năm học 2009 — 2010 Trang 4

Tiết: 2&3 BáI 2: PHƯƠNG TRèNH ĐỘNG LỰC HỌC

CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC Cể ĐỊNH I MUC TIEU : 1 Kiến thức: - Nởu được mối liởn hệ giữa gia tốc gục vỏ momen lực của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục

- Nởu được momen quõn tợnh đối với một trục của một chất điểm vỏ của vật rắn vỏ viết cừng thức - Hiểu được cõch xóy dựng phương trớnh động lực học của vật rắn quay quanh một trục vỏ viết được phương trớnh M = I.y

2 Kỹ năng:

- Vận dụng kiến thức về momen quõn tinh dờ giải thợch một số hiện tượng vật lý liởn quan đến chuyởn động quay của vật rắn

- Giải cõc bỏi toõn cơ bản về chuyởn động quay của vật rắn 3 Thõi độ:

II CHUAN BI:

1 Giõo viởn : - Tranh vẽ SGK Nếu cụ thể, chuẩn bị một số tranh ảnh thực tế về chuyển động quay cụ liởn quan bỏi học

2 Học sinh : - ễn lại kiến thức lớp 10 (momen lực, phương trớnh động lực học của chất điểm, ý nghĩa khối lượng)

II Tể CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOAT DONG BAN DAU 1 ễn định tổ chức 2)

2 Kiểm tra bỏi cũ: (8)

1 Nởu sự tương ứng giữa cõc đại lượng gục trong chuyền động quay vỏ cõc đại lượng dỏi trong chuyển dong thang

2 Viết cõc phương trớnh chuyển động quay biến đồi đều của vật rắn quanh một trục cố định 3 Viết cừng thức gia tốc tiếp tuyến, gia tốc hướng tóm của một điểm chuyởn động trún khừng đều 3 Tạo tớnh huống học tập: Trong chuyởn động của chất điểm phương trớnh động lực học a= F :

m

Vậy trong chuyởn động quay của vật rắn phương trớnh như thế nỏo?

Vớ sao trụ quay của giếng nước thường lỏm bằng khối hớnh trụ rất nặng? B TIỀN TRèNH BáI HỌC TL | Hoạt động của HS l Hoạt động của GV | Kiến thức HĐ 1: Xóy dựng mối liởn hệ giữa gia tốc gục vỏ momen lực

dụng lỏm vật quay khi giõ của | cụ tõc dụng lỏm vật quay khi | 4) Momen lực đừi với trục

lực khừng đi qua trục quay | nỏo? quay

hoặc khừng song song với trục | + Cl „ + Momen của lực (F nằm quay Tõc dụng của I lực lởn vật răn cụ trong mp vuừng gục với trục +CI: độ lớn của F, phương | trục quay cừ định khừng chỉ phụ A) đối với trục quay A cụ độ

thuộc vỏo độ lớn của lực mỏ cún | lớn bằng:

phụ thuộc vỏo vị trợ của điởm đặt M=Fd vỏ phương tõc dụng của lực đối Với:

của F „ vị trợ của điểm đặt + Momen lực lỏ đại lượng đặc

trưng cho tõc dụng lỏm quay với trục quay F: độ lớn lực tõc dụng lởn vật

vật của lực (N) _

M =F.d d: canh tay don cua luc F, lỏ

„ „ ` + Momen lực lỏ đại lượng như 2 l `

M>0 khi lực cụ xu hướng lỏm thế nỏo? Khi nỏo M>0, M<0 khoảng cõch từ trục quay A

vật quay theo chiều (+) quy đến giõ (đường tõc dụng) của

Trang 5

15

ước, M<0 khi lực cụ xu hướng lỏm vật quay theo chiởu ngược lại - HS thảo luận nhụm vỏ trớnh bỏy +M=F,r +F,= ma taany => M=(mr’)y - Lực phõp tuyến chỉ lỏm vật

chuyển động trởn đường trún

chứ khừng lỏm thay đỗi tốc độ

gục

+Mâ = (mị r')y

Dỳng HV2.1 đề minh họa: - Tõc dụng lởn quả cầu một lực

F theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo trún của quả cầu Họy

tớm mối liởn hệ giữa gia tốc gục vỏ momen lực? Hướng dẫn: + Momen của FÒ đối với trục quay qua O? + Phương trớnh định luật II Niu tơn? + Mối liởn hệ giữa gia tốc tiếp tuyến vỏ gia tốc gục? - C2: Vớ sao khừng quan tóm đến lực phõp tuyởn? + Momen lực tõc dụng lởn chất điểm thứ i? + Tổng momen lực tõc dụng lởn vật rắn? lực # (m)

M : momen cua luc F (N.m) + Momen lực lỏ một đại lượng đại số (momen cún đặc trưng cho chiều tõc dụng của lực) : momen lực cụ giõ trị dương khi lực cụ xu hướng lỏm vật

quay theo chiều (+) vỏ ngược

lại

b) Mối liởn hệ giữa gia tốc

goc va momen luc

+ Trường hợp vật rắn gồm quả cóu nhỏ cụ khối lượng m (chất điểm) gắn vỏo thanh nhẹ cụ độ dai r, vật chỉ cụ thể quay trởn mp nằm ngang xung quanh

trục thắng đứng đi qua đầu O

của thanh

M=(mr)y

+ Trường hợp vật rắn gồm

nhiều đ chất điểm cụ khối lượng

mi, Ở cach trục quay những khoảng cõch Tị, Tj = (mi n)y Vớ cõc ont điểm cụ cỳng gia từc gục nởn: M= Eo -[Sme

lực h c của vật rắn quay quanh một trụ

HĐ2: Hớnh thỏnh khõi niệm momen quõn tợnh của vật rắn đối với một trục vỏ phương trớnh động

Cc

10

10 + Cỳng M tõc dung yim, wf l6n thi y nhd, nghĩa lỏ trong chuyền động quay vật đụ cụ quõn tợnh (sức ớ) lớn + Hs xem SGK ghi

HS thảo luận nhụm vỏ trớnh bỏy

+ Momen quõn tợnh của vật rắn lỏ đại lượng vừ hướng, cụ tợnh cộng được, phụ thuộc vỏo hớnh

dạng, kợch thước, phón bố khối

lượng của vật vỏ tỳy thuộc trục

quay + Từ phương trớnh [Sef cụ thể rỷt ra

1

nhận xờt gớ về ý nghĩa vật lợ của đại lượng ym, v9?

+ So sõnh cõc đại lượng chuyền động quay vỏ chuyền động tịnh tiến bảng 2.12 + Nởu khõi niệm momem quõn tợnh? Đơn vị2 + Cho hs nắm cõc cừng thức momen quan tinh cua một số vật đồng chất đối với trục đối xứng HV2.3

+ Momen quan tinh cua vat ran phụ thuộc vỏo cõc yếu tố nỏo?

+ Rrp=6400km; mrp= 6,0.10 “kg

2 Momen quõn tợnh

+ Momen quõn tợnh I đối với một trục lỏ đại lượng đặc trưng cho mức quõn tợnh (sức ớ) của vật rắn trong chuyền động quay quanh trục óy

l= ym, re

i

Trang 6

+1= = mR? =9,8.10°”kg.m?

+M=ly

+ Với khõi nệm momen quan tợnh Họy viởt lại phương trớnh v-[ mẻ ] 3 Phương trớnh đừng lực học của vật rắn quay quanh một trục cụ định M=ly Lỏ phương trớnh động lực học của vật rắn quay quanh một trục cừ định vỏ lỏ phương trớnh cơ bản của chuyển động quay của vật rắn HD 3: Van dung phuon: g trinh dong lwe hoc cỷa vật rắn quay quanh một trục 25 + Thỳng nước chuyởn động tịnh tiến mg— T = ma (1) + Hớnh trụ chuyền động quay M=T.R=Iy (2) +a=Ry (3) + Khi I cụ giõ trị rất lớn thớ giõ trị của a rất nhỏ + Khi I cụ giõ trị rất nhỏ thớ giõ trị của a ự

Hướng dẫn hs phón tợch bỏi toõn Biểu diễn cõc lực tõc dụng lởn mỗi vật trong hệ

- Chuyờn động của thỳng nước lỏ chuyởn động gớ? Viết phương trớnh động lực học

- Chuyờn động của hớnh trụ lỏ chuyển động gớ? Viết phương trớnh động lực học

- Gia tốc tịnh tiến của thỳng nước

va gia tốc gục của hớnh trụ liởn hệ

như thế nỏo?

Nhận xờt:

+ Khi I cụ giõ trị rất lớn thớ giõ trị của a như thế nỏo?

+ Khi I cụ giõ trị rất nhỏ thớ giõ

trị của a như thế nỏo?

Vớ sao trụ quay của giếng nước thường lỏm băng khừi hớnh trụ rót nặng? 4 Bỏi tập vợ dụ SGK mg — T = ma (I) M=TR=ly @ = T= a=Ry) => y= Thế vỏo (1) Woy? R oR R mg - > mg 1 C.- HOAT DONG KET THUC TIET HOC 4 Củng cỗ kiến thức: (10)

- Viết biểu thức vỏ nởu ý nghĩa của momen quõn tợnh của vật rắn đối với chuyền động quay I= Yim, wr đặc trưng cho mức quõn tợnh của vật rắn trong chuyển động quay

i

- Viết phương trớnh động lực học của vật rắn quay quanh một trục cụ định vỏ lợ giải vớ sao cụ thể gọi phương trớnh nỏy lỏ phương trớnh cơ bản của chuyển động quay của vật rắn

M=Ty Biết M,I suy ra tức lỏ xõc định được tinh chất của chuyởn động quay vớ thể gọi phương trớnh nỏy lỏ phương trớnh cơ bản của chuyển động quay của vật rắn

Bỏi tập về nhỏ: động lượng)

1 đến 8 trong SGK/14 ễn lại kiến thức lớp 10 (động lượng vỏ định luật bảo toỏn

Trang 7

Ngỏy soạn: 6/8/2009 Tiết thứ: 4 VAT RAN I MUC TIEU: 1 Kiến thức: BáI 5: BáI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC - Viết được cõc cừng thức động học vỏ động lực học vật rắn quay quanh một trục cụ định 2 Kĩ năng: - Vận dụng cõc cừng thức động học vỏ động lực học của vật rắn đọ học - Phương phõp giải một bỏi toõn động học vỏ động lực học vật răn quay quanh một trục 3 Thõi độ: - Tớnh cảm: cụ hứng thỷ với bộ mừn Il CHUAN BI:

1 Chuẩn bị của thóy: Phiếu học tập

2 Chuẩn bị của trú: ễn lại kiởn thức chương I

HI Tể CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐáU 1 ễn định tổ chức (2) 2 Kiểm tra bỏi cũ : 3 Tạo tớnh huống học tập - B TIỀN TRèNH BáI HỌC (TU | Hoạt động của HS | Hoạt động của GV | Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức Dỳng phiếu học tập đề hệ thừng kiến thức

1) Tọa độ gục? Đơn vị? Khi >0, (<0 vật rắn quay theo chiều

13 | như thế nỏo?

2) Tốc độ gục? Đơn vị?

3) Gia tốc gục? Đơn vị? Khi y như thế nỏo thớ vật rắn quay đều,

nhanh dần, cham dan, quay biến đổi đều

4) Viết cõc phương trớnh động học của vật rắn quay biến đồi đều vỏ so sõnh cõc đại lượng gục vỏ cõc đại lượng dỏi trong chuyền động

tịnh tiến thắng

5) Viết cừng thức tợnh momen lực đối với trục quay Đơn vị của momen luc? Khi nao M>0, M<0?

6) Viết cừng thức tợnh momen quõn tợnh đối với trục quay Đơn vị vỏ nởu ý nghĩa vật lý của nụ? I phụ thuộc những yếu tố nỏo? 7) Viết phương trớnh động lực học của vật rắn vỏ vớ sao nụ được gọi lỏ phương trớnh cơ bản

9) So sõnh cõc đại lượng trong cõc phương trớnh động lực học chuyền động quay vỏ chuyền động thắng:

M=lIy vaF=ma

HĐ2: Phương phõp giải toõn về chuyến động quay cỷa vật rắn

10 | Bỏi 2: Bỏi 2: Bỏi 2

+ Đĩa trún đồng chất cụ m = | Phón tợch bỏi toõn Chọn chiều quay lỏm chiều Ikg, R=20cm - Vật , hệ vật cần khảo sõt? dương

+ Quay chậm dần đều với | - Qui luật chuyển động của bõnh

@,=10rad/s, gục quay lỏ | xe? a) Momen quõn tợnh của đĩa

@=I0rad Viết biểu thỷ sn tinh rởn đội VỚI ue quay

- Viờt biởu thức momen quõn tợn! — 2— 2

Trang 8

+ @2— gỗ =2y@ n Viet cừng thức liởn hệ giữa tốc _o - 0% _0?-10?

6 goc, gia toc goc va goc quay | Y 29 210 ỏ + ừ =-Srad/s? - Từ phương trớnh động lực học tim momen ham Nhận xờt Momen ham M=Ly=0,02.(-5) = -0,1N.m Dấu (-) chứng tỏ momen họm cụ tõc dụng lỏm giảm từc độ quay của đĩa A vật c vỏ , — 1rợ | Bỏi 3: Bai3: `

15 | 7 He vat : vat A co m = Ikg; | Phón tợch bỏi toõn: Chọn chiều dương lỏ chiều

vật B co m= Tkg; rong roc Ol) _ Vật, hệ vật cần khảo sõt? chuyởn động của mỗi vật

=005kgm |- Qui luật chuyển động của vật, | Gốc thời gian lỏ lỷc thả ra

+ Hai vật chuyởn động thăng hệ vật? a) Gia từc của rúng rọc

nhanh dón đởu; rúng rọc quay| 7ủ * 12 20

á x T ê =— -“t

nhanh dan deu xn + Dóy khừng dọn nởn gia từc man ja tho | 7 Nhan xeờt gia tốc của hai vật vỏ tốc tiếp t h ae, x 2 wey 2 t2

của hai vật như nhau _ ốc tiếp tuyển ở vỏnh rúng | Thay s6 y = 6,28rad/s rọc? wk Đai sả

b) Gia từc của hai vật

+ Dóy khừng trượt trởn rúng a= Ry =0,1.6,28 = 0,628m/s”

rọc nen a toc a ợ vanh rong | _ Luc va momen luc tac dung lởn °) Lực căng dóy treo ở hai bởn

roe ™ g1a toe cua Nat Vat vật, hệ vật như thế nỏo? Biểu | "ễng rọc diễn hớnh vẽ - Xờt vật A: P— TA = ma

- Ta, Tg cụ như nhau khừng vớ —=Ta Ặ P~ ma = m(g-a) sao? Thay so Ta =9,17N - Phương trớnh động lực học cho | ”, Xờt rúng rọc vật A? (TA - Tp).R = I.y ~ Phuong trớnh động lực học cho —= Tp =TẠ - tle 6,03N rong roc? R - Nhận xờt giữa B vỏ sỏn cụ ma | d) Hờ sờ ma sat sõt khừng? Vi Tg = 6,03N > ma = 0,63 - Phương trớnh động lực học cho | nởn giữa B va sỏn cụ ma sõt vật B? Tp - mg = ma Tr - => p= Bo 20,55 mg co C.- HOẠT ĐỌNG KẫT THĩC TIẾT HỌC

Củng cừ kiởn thức: Phương phõp giải bỏi toõn động lực học vat ran (5) Bước I: Xõc định đừi tượng cón khảo sõt

Bước 2: Xõc định lực (momen lực) tõc dụng lởn vật, từng vật (nếu lỏ hệ vật) Bước 3: Viết phương trớnh đừng lực học của vật, từng vật (nếu lỏ hệ vật)

Bước 4: Từ phương trớnh động lực học cụ thể tợnh được một (vỏi) đại lượng liởn quan (gia tốc, gia tốc gục, khối lượng, momen quõn tợnh, lực, momen lực)

Trang 9

Tiết : 5&6 BáI 3: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG

ĐỊNH LUẬT BẢO TOáN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG I MUC TIEU : 1 Kiến thức: - Hiểu được khõi niệm momen động lượng lỏ đại lượng động học đặc trưng cho chuyởn động quay của một vật quanh một trục ot Hiểu định luật bảo toỏn momen động lượng vỏ õp dung dờ giải thợch một số hiện tượng trong đời sừng - Viết được cừng thức tợnh momen động lượng, biểu thức định luật bảo toỏn momen động lượng 2 Kỹ năng:

- Van dụng kiến thức để giải thợch một số hiện tượng thực tế, biết cõc ứng dụng của định luật bảo

toỏn momen động lượng trong đời sống vỏ kỹ thuật

- Giải cõc bỏi toõn cơ ban vờ momen động lượng vỏ ứng dụng định luật bảo toỏn momen động lượng 3 Thõi độ:

II CHUAN BI:

1 Giõo viởn : - Tranh vẽ SGK Nếu cụ thể, chuẩn bị một số tranh ảnh thực tế về chuyển động quay cụ liởn quan bỏi học (ảnh của diễn viởn xiếc nhỏo lộn, trượt băng nghẹ thuật, nhảy cầu )

2 Học sinh : - ễn lại kiến thức lớp 10 (động lượng vỏ định luật bảo toỏn động lượng) - Lỏm cõc thợ nghiệm đơn giản cụ liởn quan đến bỏi học

/ A HOAT DONG BAN DAU 1 ễn định tổ chức (2)

2 Kiờm tra bai cit: (8)

1 Phõt biểu, viết biểu thức vỏ nởu ý nghĩa của momen quõn tợnh của vật rắn đối với chuyển động quay

2 Viết phương trớnh động lực học của vật rắn quay quanh một trục cụ định vỏ lợ giải vớ sao cụ thở gọi phương trớnh nỏy lỏ phương trớnh cơ bản của chuyền động quay của vật rắn

3 Tao tớnh huống hoc tap: Vi sao cac van dong viởn nhảy cầu, khi nhảy từ võn cầu xuống nước, họ thường thực hiện cõc động tõc gập người vỏ bụ gừi thật chặt lỷc xoay người trởn khừng Sau đụ, họ phải lỏm thế nỏo để ngừng quay vỏ lao mớnh vỏo trong nước? B TIỀN TRèNH BáI HỌC TL | Hoạt động của HS | Hoạt động của GV | Kiến thức HĐ I1: Hớnh thỏnh khõi niệm momen động lượng vỏ dạng khõc của phương trớnh động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định

+M=ly + Phương trớnh động lực học của | 1 Momen động lượng

20 | - Momen quõn tợnh I lỏ đại | vật rắn trong chuyởn động quay | 4) Đạng khõc của phương

lượng đặc trưng cho mức quõn | quanh một trục trớnh động lực học vật răn tợnh (sức ớ) của vật ran trong | + Y nghĩa vật lý vỏ đơn vị của | quay quanh một trục cừ định chuyền động quay, quanh trục | từng đại lượng trong cừng thức M=lzy= pao ay Don vi la kg m? trởn ? TT đt

- Gia tốc gụcy lỏ đại lượng x 2 d(I@)

+ Hướng dẫn học sinh viết dạng | Nởu I khừng đừi: M = khõc của phương trớnh động lực

học cua vat ran chuyởn động đặc trưng cho sự biến thiởn

của từc độ gục ở thời điởm đụ dt

Dat L = Iq thớ ta cụ dạng

Y= Ẫ Đơn vi lỏ rad/s? dt quay quanh một trục cac khõc của phương trớnh: dL = — (1) dt

+ F=ma= mi _ d(mv) _ dp Chỷ ý: (1) đỷng cho cả trường

dt dt dt hop I của vật hay hệ vật thay

Trang 10

+M +F + Hướng dẫn học sinh so sõnh | đổi (như do vật thay đổi hớnh

+@ +W cõc đại lượng trong phương trớnh | dạng .)

+I +m động lực học của chuyển động

chuyởn động tịnh tiến Vớ thế L | C1) vỏ đơn vị đối với trục quay

= Iựœ được gọi lỏ momen động + Đơn vị của momen động

lượng lượng lỏ kg.m”/s

+ C2: vận dụng cừng thức tợnh momen động lượng L = Iœ

HĐ2: Xóy dựng nội dung định luật bảo toỏn momen động lượng

+ Dat van đề: Tại sao tốc độ quay | 2 Đinh luật bảo toỏn momen

20 của Trõi đất hằng tỉ năm nay vón | động lượng

khừng thay đổi? a) Nội dung

+ Từ M= TC nởu M=0 thớ + Từ M= TC nếu M=0 thớ L sẽ Từ w= & dt _ 0= L= hằng số dt + Xem sõch +L = hằng số Vớ vậy vật rắn khừng quay (œ =0) hoặc quay đởu (œ khừng đừi)

+ 1.01 = b.a2

C3: Luc dau 6 tu thờ dang tay tốc độ gục của người lỏ œâ, khi

co tay vỏ thu vỏo sõt thón người khoảng cõch giữa cõc phần của người vỏ khối tóm thu hẹp lại nởn momen quõn tợnh đừi với trục quay đi qua

khối tóm giảm đi li.@i = lạ.@ Kởệt quả người quay nhanh hơn trước + C4: Khi vận động viởn nhảy như thế nỏo? + Phõt biểu nội dung của định luật + Nếu I khừng đổi thớ chuyởn động vật rắn như thế nỏo? Đụ cũng chợnh lỏ lợ do vớ sao tốc

độ quay của Trõi đất hằng tỉ năm

nay vẫn khừng thay đổi

+ Nếu I thay đổi họy viết cừng thức định luật bảo toỏn momen

động lượng với lIâ.@â lỏ momen

động lượng của vật lỷc trước vỏ

I;.œ; lỏ momen động lượng của

vật lỷc sau

+ Chỷ ý điều kiện õp dụng định luật bảo toỏn momen động lượng M =0 Nếu Mz0 nhưng trong khoảng thời gian tac dung At nho đến mức cụ thể bỏ qua xung của momen luc MAt, thớ trong khoảng thời gian đụ L được bảo toỏn +C32 + C4? Nếu M =0 thớ L= hằng số (2) + Khi tổng cõc momen lực tõc dụng lởn một vật ran (hay hờ vật) đối với một trục bằng 0 thớ tổng momen động lượng của vật rắn (hay hệ vật đối với trục đụ được bảo toỏn

b) Cõc trường hợp:

+ Trường hợp vật rắn cụ momen quõn tợnh đối với trục quay khừng đổi thớ vật rắn khừng quay hoặc quay đều quanh trục đụ

+ Trường hợp vật rắn cụ momen quõn tợnh đối với trục quay thay đổi thớ: Iị.@ = lạ.@Ò + Trường hợp vật rắn cụ L= 0 li.@i + la.@Ò = 0 Khi đụ một bộ phận của hệ quay theo một

chiều thớ bộ phận cún lại của

hệ quay theo chiều ngược lại Chỷ ý: Momen động lượng của vật răn lỏ đại lượng vờc toL= Lo

Khi M=0 thi L = hang sờ Vi

vậy khi nụi từng momen động lượng của hệ được bảo toỏn thớ cụ nghĩa cả độ lớn lần ve phương, chiởu của từng momen động lượng được bảo

Trang 11

cầu thực hiện động tõc gập người vỏ bụ gối thớ I của người đối với trục quay đi qua khối tóm giđm Theo định luật bảo toỏn động lượng thớ œ sẽ tăng toỏn HĐ 3: Vận d ung định luật bảo toỏn momen động lượng 15 +M=0 > L=hang sờ + li.@I + lạ.@2 +(lâ + la)œ

Hướng dẫn hs phón tợch bỏi toõn + Momen động lượng của hệ cụ được bảo toỏn khừng?

+ Tổng momen lực tõc dụng lởn hệ (ngoại lực) đối với trục quay ? + Momen động lượng của hệ lỷc đầu? + Momen động lượng của hệ lỷc sau? + Suy ra @? 4 Bỏi tập 2 /17 SGK + Momen động lượng của hệ lỷc đầu: lị.@i + b.@ + Momen động lượng của hệ lỷc sau (h + ls)œ + Theo định luật bảo toỏn momen động lượng li.@i + lạ.@Ò = (lị + bo - h@i the I, +1, C.- HOAT DONG KET THUC TIET HOC 4 Cung cố kiến thức: (10)

- Viết dạng khõc phương trớnh động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

- Viết cừng thức vỏ nởu ý nghĩa của momen động lượng của vật rắn đối với chuyền động quay - Nội dung của định luật bảo toỏn momen động lượng

Bỏi tập về nhỏ: Cõc bỏi tập cún lại trong SGK ễn lại cừng thức động năng & biểu thức định lý

động năng của vật chuyền động tịnh tiến

Trang 12

Giõo õn Vật Lý 12 nóng cao — Năm học 2009 — 2010 Trang 12 Ngỏy soạn: 8/8/2009 Tiết thứ: 7 BAI 4: DONG NANG CUA VAT RAN QUAY QUANH MỘT TRỤC Cể ĐỊNH I MỤC TIấU: 1 Kiến thức:

- Biết được khi một vật rắn quay quanh một trục thớ cụ động năng - Viết được cừng thức tợnh động năng của vật rắn quay quanh một trục - Viết được biểu thức định lý động năng đối với vat ran quay quanh một trục 2 Kĩ năng:

- So sõnh cõc đại lượng tương ứng trong biểu thức của động năng trong chuyền động quay vỏ động năng trong chuyền động tịnh tiến

- Giải được cõc bỏi tập đơn giản về động năng của vật rắn quay quanh một trục cụ định - Vận dụng kiến thức đề giải thợch một số hiện tượng thực tế về ứng dụng của động năng quay 3 Thõi độ:

~ Tớnh cảm: cụ hứng thỷ với bộ mừn

II CHUAN BI:

1 Chuẩn bị của thầy: Tranh vẽ 4.1; 4.2

2 Chuẩn bị của trú: ễn lại cừng thức động năng & biểu thức định lý động năng của vật chuyển

động tịnh tiến

A HOẠT ĐỘNG BAN ĐáU

1 ễn định tổ chức (2' ) 2 Kiểm tra bỏi cũ (5)

1) Mừmen động lượng của một vật đối với một trục lỏ gớ vỏ viết được cừng thức tợnh mừmen nỏy

2) Phõt biểu được định luật bảo toỏn mừmen động lượng của một vật rắn vỏ viết được hệ thức định

luật nỏy

3) Dỳng tranh vẽ 4.2

Một vận động viởn trượt băng quay quanh một trục thắng đứng với, tốc độ gục 15rad/s” với hai tay dang ra, mừmen quõn tợnh của người lỷc nỏy đối với trục quay 1a 1 „8kg mẺ Sau đụ người nỏy đột ngột thu tay lại dọc theo thón người, trong khoảng thời gian nhỏ tới mức cụ thể bỏ qua ảnh hưởng của ma sõt với mặt băng Mừmen quõn tợnh quõn tợnh của người lỷc đụ giảm đi 3 lần so với lỷc đầu Tợnh tốc độ gục của người lỷc đụ 3 Tạo tớnh huống học tập Tại sao trong động cơ bốn kớ thớ chỉ cụ một kớ sinh cừng nhưng vẫn chạy đều? B TIấN TRèNH BáI HỌC TL | Hoạt động của HS [ Hoạt động của GV [ Kiến thức HĐ I: Xóy dựng cừng thức tợnh động năng của vật rắn quay quanh một trục

Đặt vẫn để: Khi vật chuyởn động | 1 Đừng năng của vật rắn

13 tịnh tiến thắng với vận tốc v thớ quay quanh một trục : 1 vật cụ động năng lỏ 7m Vay khi vật chuyển động quay với tốc độ gục œthớ cụ động năng khừng vỏ nếu cụ thớ cừng thức tợnh như thế nỏo? Cc Xờt vật rắn quay quanh một trục Cc! cừ định với tốc độ gục œ (HV 4.1)

- Viết biểu thức động năng của

Trang 13

1 2 We = —mv~ 2 _l 4 1 2 =>Wa= 5 mii = 5 mio) _yl 2 + Wa= dm Go) rl I= Sứ => m,rˆ lỏ momen quõn tợnh của vật rắn đối với trục quay + Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng tổng động năng của tất cả cõc phần tử tạo nởn vật; được đo bằng nửa tợch số của momen quõn tợnh của vật vỏ bớnh phương vận tốc gục của vật đối với trục quay đụ - Đơn vị của Wa(J) - HS thảo luận nhụm + Cỳng œ, I cỏng lớn thi Wa cỏng lớn + Wa= ple &L=lo 112 => Wa= =— 21 mj; vỏ cõch trục quay một khoảng Ti Hướng dẫn: -

+ Tốc độ dỏi cua chat diđờm i? + Cừng thức động năng của chót điểm chuyởn động cụ vận từc v?

- Viết cừng thức tợnh động năng của vật rắn

Hướng dẫn: Động năng của vật răn quay quanh một trục bằng tong động năng của tất cả cõc phần tử tạo nởn vật

- Nởu kết luận

- Trong hệ thống đo lường quốc

tế đơn vị của động năng lỏ gớ ? - Cho hs thảo luận nhụm trả lời cõc cóu hỏi +CI +Œ2 Động năng của vật ran quay quanh một trục bằng tổng động

năng của tất cả cõc phan tử tạo

nởn vật; được đo bằng nửa tợch số của momen quõn tợnh của vật vỏ bớnh phương vận tốc gục của vật đối với trục quay đụ 1 2 Wa= —lo 2 Với l= vy, => m7

la momen quan tinh cua vat răn đừi với trục quay - Đơn vị của Wa (J) HĐ2: Viết cừng thức định lý động năng đối với vật rắn chuyển động quay 10 - HS thảo luận nhụm

+ Độ biến thiởn động năng của vật bằng cừng của ngoại lực tõc dụng lởn vật Wa — Wai = A T2 —mv3 - —mv; =A 2 1

+ Ios - Tlu2= A 2 2 - Phat biờu va viết biểu thức định lý động năng đừi với vật chuyởn động tịnh tiởn thăng

- So sõnh cõc đại lượng trong chuyởn động tịnh tiền vỏ chuyển động quay họy viết biểu thức định lý động năng đối với chuyởn

động quay 2 Đinh lý biến thiởn động

Độ biến thiởn động năng của một vật bằng tổng cừng của cõc lực tõc dụng lởn vật AWạ=A Đối với vật quay quanh một trục: AWa= sila @)=A

Trang 14

Giõo õn Vật Lý 12 nóng cao — Năm học 2009 — 2010 Trang 14 10 + Wa = she? = 202,5J 2 +Từ w= te 21 È Wa, la => Wy, = 3 Wy, = 607.5 Bỏi tập õp dụng SGK - Động năng lỷc đóu? - Động năng lỷc sau?

- Tai sao trong động cơ bốn kớ thớ chỉ cụ một kớ sinh cừng nhưng vẫn chạy đều?

Trong kớ sing cừng, cừng nỏy lỏm tăng động năng của bõnh đỏ Trong 3 chu kớ kia động năng của quay của nụ đọ dự trữ cung cấp

cho động cơ

Bỏi tập õp dụng

C.- HOAT DONG KET THUC TIET HOC Củng cừ kiến thức: Cõc bỏi tập 1.2.3 trong SGK (5)

Bai tập về nhỏ: 4.5.6.7 trong SGK ễn kiởn thức Chương I qua Phiếu học tập Đọc bỏi 5 IV: RĩT KINH NGHIấM

Trang 15

Ngỏy soạn: 9/8/2009 Tiết thứ: 8 BáI 5: BáI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC VAT RAN I MUC TIEU: 1 Kiờn thite: - Viết được cõc cừng thức động học vỏ động lực học vật rắn quay quanh một trục cụ định 2 Kĩ năng: - Vận dụng cõc cừng thức động học vỏ động lực học của vật rắn đọ học

- Phương phõp giải một bỏi toõn động học vỏ động lực học vật rắn quay quanh một trục

- Hệ thống hụa kiến thức chương I

3 Thõi độ:

- Tớnh cảm: cụ hứng thỷ với bộ mừn II CHUAN BỊ:

1 Chuẩn bị của thóy: Phiởu học tập

2 Chuẩn bị của trú: ễn lại kiễn thức chương I

III TO CHUC HOAT DONG DAY HOC:

A HOAT DONG BAN DAU 1 ễn định tổ chức (2)

2 Kiểm tra bỏi cũ (8)

1) Viết cừng thức tợnh momen của vật rắn quay quanh một trục? Nởu nhận xờt về vai trú của momen quõn tợnh trong cừng thức nỏy?

2) Viết cừng thức tợnh momen động lượng của một vật đối với một trục

3) Viết biểu thức định luật bảo toỏn momen động lượng của một vật rắn cho cõc trường hợp 3 Tạo tớnh huống học tập B TIEN TRèNH BáI HỌC TL | Hoạt động của HS l Hoạt động của GV | Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức

Dỳng phiởu học tập đở hệ thừng kiến thức

1) Tọa độ gục? Đơn vị? Khi >0, <0 vật rắn quay theo chiều 20 | như thế nỏo?

2) Tốc độ gục? Đơn vị?

3) Gia tốc gục? Đơn vị? Khi y như thế nỏo thớ vật rắn quay đều, nhanh dần, chậm dần, quay biến đổi đều

4 Viết cõc phương trớnh động học của vật rắn quay biến đổi đều vỏ so sõnh cõc đại lượng gục vỏ cõc đại lượng dỏi trong chuyởn động

tịnh tiến thắng

5) Viết cừng thức tợnh momen lực đối với trục quay Đơn vị của momen luc? Khi nao M>0, M<0?

6) Viết cừng thức tợnh momen quõn tợnh đối với trục quay Đơn vị vỏ nởu ý nghĩa vật lý của nụ? I phụ thuộc những yếu tố nỏo? 7) Viết phương trớnh động lực học của vật rắn vỏ vớ sao nụ được gọi lỏ phương trớnh cơ bản

ư) Viết cừng thức tợnh momen động lượng đối với trục quay Đơn vị vỏ nởu ý nghĩa vật lý của nụ?

9) So sõnh cõc đại lượng trong cõc phương trớnh động lực học chuyện động quay vỏ chuyền động thẳng:

=Iy vỏF=ma

M= ẨE vỏp= SP đt dt

10) Viết biểu thức định luật bảo toỏn momen động lượng của một vật rắn cho cõc trường hợp Nởu điều kiện õp dụng

Trang 16

Giõo õn Vật Lý 12 nóng cao — Năm học 2009 — 2010 Trang 16 11) Viết cõc cừng thức tợnh động năng của vật rắn quay quanh một trục Đơn vị? , 12) Việt cừng thức định lý động năng của vật răn quay quanh một trục 13) Cừng thức liởn hệ giữa cõc đại lượng gục vỏ đại lượng đỏi HĐ2: Phương phõp giải toõn về chuyển động quay cỷa vật rắn

10 Phón tợch bỏi toõn: Bail:

+ Banh xe - Vat, hờ vat can khao sat? Chọn chiởu quay của bõnh xe + Trong 10s momen luc tõc | - Lực vỏ momen lực tõc dụng lởn | lỏm chiởu dương

dụng lỏ Mịâ = 20N.m vỏ | bõnh xe như thở nỏo a) Gia từc của bõnh xe:

momen cản Mạc - Qui luật chuyởn động của bõnh |- Giai đoạn 10s đóu quay

+ Trong 10s đầu quay nhanh | xe? nhanh dón đởu

dón đởu „ - _ @,-@, _ 15-0 + Trong 30s cuừi momen tõc | Hướng dón hs giải ` 2 _ Am + ê we n> At, 1 10 dụng lỏ momen cản Mạ; = | - Gia từc của bõnh xe trong giai > = 1,5rad/s 2

0,25M; doan dau? ke

ke a - Giai doan 30s cudi quay

+ Trong 30s cudi quay cham dón đởu x ak - Gia từc của bõnh xe trong giai ok a, :„; | chậm dón đởu nak ak

đoạn sau? = @y —@ _ 0-15

At, 30 - Momen ngoại lực tõc dụng lởn | = -0,5rad/s”

bõnh xe trong giai đoạn đóu? b) Phương trớnh động lực học Mi>0 vớ tõc dụng lỏm bõnh xe | vật rắn

quay theo chiởu dương M_Mi+M„

M„ạ;<0 vớ tõc dụng lỏm bõnh xe M=ly,> a y

ới chiều dương I

quay ngược với chiởu dương = 10kg mấ l Ẫ) Động năng quay ở đóu giai đoạn chậm dón đởu

Wa= 2I5é= 1125(J)

- Động năng quay ở đầu giai đoạn chậm dón đởu?

C.- HOAT DONG KET THUC TIET HOC Củng cỗ kiến thức: Phương phõp giải bỏi toõn động lực học vật rắn (5) Bước 1: Xõc định đối tượng cần khảo sõt

Bước 2: Xõc định lực (momen lực) tõc dụng lởn vật, từng vật (nếu lỏ hệ vật) Bước 3: Viết phương trớnh đừng lực học của vật, từng vật (nếu lỏ hệ vật)

Bước 4: Từ phương trớnh động lực học cụ thở tợnh được một (vỏi) đại lượng liởn quan (gia tốc, gia tốc gục, khối lượng, momen quõn tợnh, lực, momen lực)

Ngoỏi ra cụ thể sử dụng được cõc cừng thức động học để tớm cõc đại lượng chưa biết (phương trớnh chuyển động đều, chuyởn động biến đổi đều, cõc cừng thức liởn quan giữa vận tốc, gia tốc, thời gian )

Bai tập về nhỏ: ễn tập chuẩn bị kiểm tra I tiết IV: RĩT KINH NGHIấM

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	3,12 MB