0

skkn phân tích lực trên hình vẽ để giải các bài tập liên quan đến máy cơ ròng rọc ở chương trình vật lý thcs

11 1,724 2
  • skkn phân tích lực trên hình vẽ để giải các bài tập liên quan đến máy cơ ròng rọc ở chương trình vật lý thcs

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 22/12/2014, 20:41

PH N T CH LÂ Í ỰC TRÊN HÌNH VẼ ĐỂ GIẢI C C B IÁ À TẬP LIÊN QUAN ĐẾN M Y CÁ Ơ RÒNG RỌC Ở CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ THCS A. MỞ ĐẦU. Trong qúa trình giảng dạy học sinh, đặc biệt l bà ồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý tôi thấy học sinh rất lúng túng trong việc xác định, phân tích v tìm mà ối liên hệ giữa các lực trong những b i tà ập liên quan đến máy cơ ròng rọc. Tôi đã tìm tòi suy nghĩ v rút ra à được một số kinh nghiệm trong khi giải các b i tà ập. Nội dung của b i vià ết n y nhà ằm ôn lại những kiến thức đã học, rèn luyện kỹ năng giải các b i tà ập vật lý giúp học sinh (đặc biệt l hà ọc sinh giỏi) có thêm những kinh nghiệm trong giải b i tà ập vật lý nâng cao có liên quan đến ròng rọc bằng phương pháp phân tích lực trên hình vẽ. Nội dung được chia l m 3 phà ần: Ph ầ n I : Các b i tà ập liên quan đến ròng rọc cố định. Ph ầ n II : Các b i tà ập liên quan đến ròng rọc động. Ph ầ n III : Các b i tà ập kết hợp giữa ròng rọc cố định, ròng rọc động v các à máy cơ đơn giản khác. Trong mỗi phần có phần lý thuyết v b i tà à ập. Phần lý thuyết giúp các em nhớ lại những công thức v nhà ững vấn đề chung. Phần b i tà ập nhằm rèn luyện kỷ năng giải v tìm ra nhà ững phương pháp giải cho những b i tà ập tương tự. Những b i tà ập trong mỗi phần được trình b y tà ừ mức độ đơn giản đến khó. Sau nhưng b i tà ập đó có các b i tà ập tương tự giúp học sinh tự rèn luyện kỹ năng v tà ự kiêm tra mức độ tiếp thu kiến thức. B. NỘI DUNG. 1 · Kiến thức cơ bản về lực(đối với học sinh THCS). Lực l mà ột đại lượng vecto biểu diễn bằng một mũi tên có: + Gốc l à điểm đặt của lực. + Phương, chiều trung với phương chiều của lực. + Độ d i bià ểu thị cường độ của lực theo tỷ lệ xích cho trước. Hai lực cân bằng l hai là ực cùng điểm đặt trên một vật, cùng cường độ có phương nằng trên cùng một đường thẳng, chiều ngược nhau. Tác dụng của hai lực cân bằng lên cùng một vật đang chuyển động: Dưới tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, một vật chuyển động thẳng đều sẽ chuyễn động thẳng đều. N Hình vẽ biểu diễn hai lực cân bằng: P I. C C B I TÁ À ẬP LIÊN QUAN ĐẾN RÒNG RỌC CỐ ĐỊNH. 1. Lý thuy ế t : Ròng rọc cố định l m à đổi hướng lực kéo, không có lợi về lực v công. à Ví d ụ : Khi treo vật như hình 1. Vật A chịu tác dụng của T các lực l : trong là ực P có phương thẳng đứng, chiều từ trên F k xuống dưới v là ực căng dây T có phương thẳng đứng,chiều từ dưới lên trên. Ta biểu diễn các lực như hình vẽ(H.1). Khi vật đứng yên hay chuyển động đều thì trọng lực P có độ lớn bằng P lực căng day T tức P = T(Tổng lực hướng lên trên bằng hợp lực hướng xuống dưới). Khi đó ta phải tác dụng v o à đầu dây B một lực có độ lớn bằng lực căng dây T: F K = T hay F k = P. 2 H.1 • • T Sau đây l mà ột số b i tà ập áp dụng theo mức độ tăng dần tính phức tạp nhằm mục đích rèn luyện tư duy v kà ỷ năng của học sinh: (Các b i tà ập được bỏ qua khối lượng của ròng rọc) 2. B i tà ậ p. B i tà ậ p 1 : Vật A có khối lượng m A = 0,2Kg được treo v o mà ột ròng rọc cố định như hình vẽ. Tính lực kéo đầu B để vật đứng yên. L ờ i gi ả i . Để giữ vật A đứng yên cần phải tác dụng lên T đầu dây B một lực F B sau cho: F B = P A F B Hay F B = 10.m A = 10.0,2 = 2(N). A Vậy cần tác dung lên đầu B một lực 2N thì vật A đứng yên. P B i tà ậ p 2 : Vật A được mắc v o ròng rà ọc như hình vẽ. Vật A có khối lượng m = 0,2(Kg), thể tích V = 0,1.10 -3 m 3 . Tính lực keo đầu dây B để vật A đứng yên khi nhúng vật A ngập trong nước.(d nước = 10 4 N/m 3 ). Phân tích: Khi vật A nhúng ngập trong nước thì vật A chịu tác dụng của các lực: Trọng lực P, lực đẩy Acsimet F, lực căng dây T. Ta biểu diễn các lực như hình vẽ(H.2). Khi vật A đứng yên hoặc chuyển động đều ta có: F F K T + F = P => T = P – F. Để vật A đứng yên phải tác dụng lên đầu dây B một lực F k = T hay F k = P – F L ờ i gi ả i: Các lực tác dụng lên vật A l trà ọng lực P, P lực đẩy Acsimet F v là ực căng dây T. Khi vật A đứng yên ta có T + F = P => T = P – F = 10m A – V.d n hay T = 10 . 0,2 – 0.1 . 10 -3 . 10 4 =1(N) B i tà ậ p 3: Hai vật có khối lượng m 1 = 1,5(Kg) v mà 2 = 1(Kg) 3 H.2 H.1’ • • N được treo v o hai à đầu sợi dây vắt qua một ròng rọc cố định vật m 1 tì lên s n. Hà ảy xác định áp lực do m 1 ép lên s n.à Phân tích. Các lực tác dụng lên m 1 l : Trà ọng lực P 1 có phương T 1 T 2 thẳng đứng v chià ều xuống dưới, lực căng dây T 1 v à m 2 phản lực N có phương thẳng đứng v chià ều lên trên. Ta m 1 P 2 biểu diễn các lực trên hình vẽ(H.3). Khi vật m 1 đứng yên thì: N + T 1 = P 1  T 1 =P 1 – N P 1 Tại vât m 2 chịu tác dụng của lực căng dây T 2 có phương thẳng đứng chiều lên trên, trọng lực P 2 có phương thắng đứng, chiều xuống dưới. Khi vật m 2 đứng yên thì: P 2 = T 2 . Khi hệ cân bằng thì T 1 = T 2  P 1 – N = P 2  N = P 1 – P 2 . Phẩn lực tác dụng lên vật có độ lớn bằng áp lực của vật tác dụng lên s n: F = N à  F = P 1 – P 2 . L ờ i gi ả i: Gọi P 1 , P 2 l trà ọng lực của vật m 1 v mà 2 , T 1 , T 2 l là ực căng dây, N l phà ản lực của s n tác dà ụng lên vật. Để m 1 đứng yên thì: T 1 = P 1 – N. Để m 2 đứng yên thì T 2 = P 2 . Khi hệ cân bằng thì T 1 = T 2  P 1 – N = P 2 =>N = P 1 – P 2 . Gọi F l áp là ực của vật tác dụng lên s n ta có F = N à hay F = P 1 – P 2 = 10m 1 – 10m 2 = 10.1,5 – 10.1 =5(N). B i tà ậ p t ươ ng t ự : 4 H.3 • • Cho hệ vật như hình vẽ với m 1 = m 2 = 1,5(Kg), vật m 2 có thể tích V 2 = 0,05. 10 -3 m 3 . Vật m 1 được đặt trên s n. à Hãy xác định áp lực của m 2 tác dụng lên s n. mà 1 (d n ướ c = 10 4 N/m 3 ) m 2 F k II. C C B I TÁ À ẬP LIÊN QUAN ĐẾN RÒNG RỌC ĐỘNG. 1. Lý thuy ế t : Dùng ròng rọc động có lợi hai lần về lực thì thiệt hai T 1 lần về đường đi, không có lợi về công. Khi treo vật v o ròng rà ọc động như hình vẽ. Vật chịu tác T dụng của hai lực trọng lực P có phương thẳng đứng v à chiều hướng xuống dưới, lực căng dây T có phương thẳng đứng v chià ều hướng lên trên ta biểu diễn các lực trên hình P vẽ. Khi vật A chuyển động đều hoặc đứng yên thì P = T với T = 2T 1 => T 1 = 2 P . Khi đó lực kéo dây ở đầu B l Fà k =T 1 hay F k = 2 P . Nếu gọi s l quà ảng đường vật A đi được thì quảng đường đi của đầu dây B l s’: à s’ =2s. Khi đó công A để kéo vật A l : A = Fà k .s’ = P.s 2.B i tà ậ p. B i 1à . Vật có khối lượng m = 1(Kg). Mắc v o mà ột sợi dây vắt qua ròng rọc như H.5 . Tính lực kéo đầu B để vật A đứng yên. Giải: Vật A mắc v o mà ột ròng rọc động nên lực kéo tác dụng lên đầu B l :à F k = 2 P hay F k = 2 10 A m = )(5 2 1.10 N= . B i 2à .(b i tà ập tương tự). Vật A có khối lượng m = 1(Kg), thể tích 5 H.5 H.4 • V = 0,2.10 -3 m 3 được vắt qua ròng rọc như b i tà ập 1. Tính lực kéo đầu B để vật A đứng yên khi nhúng vật A ngập trong nước. III. C C B I TÁ À ẬP KẾT HỢP GIỮA RÒNG RỌC CỐ ĐỊNH V RÒNG RÀ ỌC ĐỘNG. 1.Lý thuy ế t : Hệ ròng rọc l kà ết hợp giữa ròng rọc cố định v ròng rà ọc động với mục đích l m à đổi hướng của lực kéo v già ảm về độ lớn của lực. Có các dạng thường gặp như sau: Dạng 1: Vật được mắc v o hà ệ ròng rọc như hình 6: B i 1: à Cho hệ ròng rọc như hình vẽ, m A = 0,3(kg). Tính lực kéo đầu dây B để vật chuyển động đều đi lên. T’ Tính công kéo khi vật chuyển động được quảng đường h =2cm. Phân tích:Hợp lực tác dụng lên vật A l là ực căng dây T v trà ọng B T lực P biểu diễn như trên hình vẽ. Khi vật A cân bằng thì P A =T F k A với T = 2T’ =>P A = 2T’. Gọi F K l là ực kéo đầu B để vật A P A chuyển động đều đi lên khi đó: F K = T’ => F K = 2 A P . Gi ả i: Lực kéo đầu B để vật chuyển động đi lên l : à F k = 2 A P = )(5,1 2 3,0.10 2 .10 N m A == . Công kéo vật A khi vật đi lên 2cm l : A=P . h =3.2. 10à -2 =6.10 -2 (J). B i 2à . Cho hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật A có khối lượng m = 2(Kg). Hỏi lực kéo đầu B l bao nhiêu à để vật A chuyển động đều đi lên. Muốn vật A đi lên 4 cm T 2 thì tay phải kéo đầu dây đi bao nhiêu cm. Tính công thực hiện lúc đó. B Gi ả i : Vật A chịu tác dụng của lực căng dây T, trọng F k T 1 6 H.6 H.7 • lùc P ®îc biÓu diÔn nh trªn h×nh vÏ. Khi vËt A c©n bằng thì T = P A m T = 2Tà 1 , T 1 =2T 2 => T 2 = 4 A P . T Khi vật A chuyển động đều cần phải kéo đầu B một P A lực F k sao cho: F k =T 2 =>F k = 4 A P Thay m = 2(Kg) ta có: F K = ).(5 4 2.10 N= Vật A đi lên một đoạn s= 4cm thì đầu dây B phải chuyển động một đoạn S’ = 4s = 4.4 = 16 (cm). Công thực hiện l A=Fà k .s’ =5.16 .10 -2 = 0,9(N). B i tà ậ p t ươ ng t ự : B i 1:à Vật A được mắc v o hà ệ ròng rọc như hình 7. nhưng vật A được nhúng v o trong nà ước biết V A = 0,4.10 -3 m 3 . Tính lực kéo đầu B để A đứng yên. B i 2:à Cũng như yêu cầu trên ta có thể mở rộng hệ ròng rọc như sau: 7 H.7’ • T ổ ng quát : Lực kéo dây F k = n P n ( 2 l sà ố ròng rọc động). D ạ ng 2 : Vật được treo v o mà ột Palăng(H8): B i tà ậ p 1 : Cho hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật A có khối lượng m A = 5(Kg). Tính lực kéo đầu dây để vật A cân bằng. T 1 T 2 T 3 T 4 L ờ i gi ả i: Vật A chịu tác dụng của trọng lực P v là ực T T’ căng dây T v Tà ’ . Biểu diễn các lực trên hình vẽ F k Ta có: Khi vật A cân bằng thì T + T’= P m à T = T 1 + T 2 , T’ = T 3 + T 4 => T 1 + T 2 + T 3 + T 4 = P P A Với T 1 = T 2 = T 3 = T 4 = F k => F k = 4 P Thay số: M A = 5 (Kg) ta có F k = 4 10 A m = 4 5.10 =12,5 (N). B i tà ậ p t ươ ng t ự : Có thể mở rộng cho học sinh hệ ròng rọc với nhiều ròng rọc động v cà ố định như sau: … Với yêu cầu tính hợp lực tác dụng lên giá treo hoặc tính lực keo đầu B B Tổng quát: Lực kéo đầu B l Fà k = n P .2 (n l sà ố ròng rọc động) D ạ ng 3: Vật được mắc v o ròng rà ọc như H.10. B i tà ậ p : Cho hệ ròng rọc như hình vẽ. Biết Khối lượng của vật l m tính là ực kéo đầu A khi vật Cân bằng. T 1 T 2 T 3 8 H.8 H.9 H.10 • L ờ i gi ả i: Vật M chịu tác dụng bởi các lực: Trọng lực F k P v là ực căng dây T. Ta biểt diễn các lực lên hình vẽ. Khi vật M cân bằng: T = P với T = T 1 + T 2 + T 3 trong T đó T 1 = T 2 = T 3 = F k => F k = 3 P B i tà ậ p t ươ ng t ự : P Vật được mắc v o hà ệ ròng rọc sau: Tính lực kéo đầu B để hệ cân bằng. P D ạ ng 4 : Vật được mắc v o hà ệ ròng rọc như H.12. B i tà ậ p: Cho hệ ròng rọc như hình vẽ. Vật A v B có khà ối lượng m 1 v mà 2 . Tìm mối quan hệ giữa m 1 v mà 2 để hệ cân bằng. L ờ i gi ả i : Vật A chịu tác dụng của các lực: Trọng lực P A T 1 T 1 Lực căng dây T 1 . ở vị trí cân bằng thì: P A = T 1 (ta biểu diễn các lực như hình vẽ). Vật B chịu tác dụng của các lực: A T 2 Trọng lực P B v là ực căng dây T 2 khi cân bằng: T 2 =P B với B T 1 = 2T 2  T 1 =2P B  P A =2P B  m A = 2m B P A P B 9 H.11 H.12 • • • B i tà ậ p t ươ ng t ự : B i 1à : Cho hệ như hình vẽ. Tính khối lượng vật M để hệ cân bằng, với khối lượng của tấm ván l m = 20(kg).à B i 2à : Một người đứng trên một tâm ván được treo v o hà ệ ròng rọc như hình vẽ. Trọng lượng của người l Pà 1 =600(N) v trà ọng lượng của ván l Pà 2 = 300(N). Hỏi người đó kéo dây với lực là bao nhiêu để tấm ván đứng yên. H ướ ng d ẫ n: Người đó kéo dây bằng lực T 2 nên người đó đè T 1 T 2 T 2 lên tâm ván một lực có độ lớn: P 1 – T 2 Các lực tác dụng lên tâm gổ gồm: - Trọng lực tấm gỗ P 2 . - Lực đè lên tâm ván của người P 1 – T 2 P 2 - Sức căng dây T 1 , T 2 với T 1 = 2.T 2 . P 1 Khi thanh cân băng: P 2 + (P 1 – T 2 ) = T 1 + T 2 <=> P 1 + P 2 = 4.T 2 => T 2 = 4 21 PP + D ạ ng 5: B i tà ập liên quan đến đòn bẩy. Cho hệ thống cân bằng như hình vẽ. Khối lượng của vật l M, khà ối lượng của thanh l M’. Bià ết thanh AB nằm ngang. Tìm T’ M’ mối quan hệ giữa M v M’ à để hệ cân bằng. A B L ờ i gi ả i: Vật M chịu tác dụng của các lực trọng lực T P’ P, lực căng dây T với P = T trong đó T = 2T’. M 10 H.13 H.14 • H.15 [...]...Thanh M’ chịu tác dụng của các lực: Trọng lực P’ lực căng dây T’ Khi hệ cân bằng T’ AB = P’ P AB P AB  AB =P’ 2 2 2 P = P’ hay M = M’ III.KẾT LUẬN: Trên dây là phương pháp phân tích lực để giải các bài tập về máy cơ đơn giản là ròng rọc Trong quá trình giảng dạy khi chưa vận dụng phương pháp này tôi thấy học sinh rất lúng túng trong khi giải bài tập về ròng rọc Nhưng từ khi tôi vận dụng phương... thi tôi thấy các em tiếp thu rất nhanh, vận dụng vào giải các bài tập rất hiệu quả Cụ thể, tôi chọn ra 10 học sinh bồi dưỡng thì có 9 học sinh làm bài rất tốt đạt từ 8 đến 10 điểm, 1 học sinh đạt 7 điểm Tuy nhiên trong bài viết này dù rất cố gắng nhưng không thể không thiếu sót, mong các đồng nghiệp góp ý để ngày càng hoàn thiện hơn IV ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ - Trong quá trình công tác tôi thấy Sở GD - ĐT và... thường tổ chức các đợt bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên nhưng ít thấy tổ chức chuyên đề bồi dưỡng về phương pháp giải các dạng bài tập vật lý cho giáo viên Nên tôi thiết nghĩ các cấp có thẩm quyền tạo điều kiện cho giáo viên tham gia các buổi bồi dưỡng về phương pháp để nâng cao nhận thức, trau dồi chuyên môn nghiệp vụ để giảng dạy có hiệu quả hơn - Vì mỗi sáng kiến là một tài liệu rất quan trọng nên... trau dồi chuyên môn nghiệp vụ để giảng dạy có hiệu quả hơn - Vì mỗi sáng kiến là một tài liệu rất quan trọng nên tôi nghỉ rằng nếu Sở và Phòng sau mỗi năm nên lựa chọn các sáng kiến tiêu biểu trong tĩnh cũng như ngoài tĩnh in thành sách phát cho giáo viên làm tài liệu học tập cho mình 11 . TRÊN HÌNH VẼ ĐỂ GIẢI C C B IÁ À TẬP LIÊN QUAN ĐẾN M Y CÁ Ơ RÒNG RỌC Ở CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ THCS A. MỞ ĐẦU. Trong qúa trình giảng dạy học sinh, đặc biệt l bà ồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý. tích lực trên hình vẽ. Nội dung được chia l m 3 phà ần: Ph ầ n I : Các b i tà ập liên quan đến ròng rọc cố định. Ph ầ n II : Các b i tà ập liên quan đến ròng rọc động. Ph ầ n III : Các b i tà. năng giải các b i tà ập vật lý giúp học sinh (đặc biệt l hà ọc sinh giỏi) có thêm những kinh nghiệm trong giải b i tà ập vật lý nâng cao có liên quan đến ròng rọc bằng phương pháp phân tích lực
- Xem thêm -

Xem thêm: skkn phân tích lực trên hình vẽ để giải các bài tập liên quan đến máy cơ ròng rọc ở chương trình vật lý thcs, skkn phân tích lực trên hình vẽ để giải các bài tập liên quan đến máy cơ ròng rọc ở chương trình vật lý thcs,

Từ khóa liên quan