Phương pháp động lực học

Chuyªn ®Ò Chuyªn ®Ò Ng­êi thùc hiÖn: §ç thÞ TuyÕt Tæ : VËt lÝ KCN Tin .– – Tr­êng : PTHH Hång Quang. Phương pháp động lực học Phương pháp động lực học a- a- đặt vấn đề . đặt vấn đề . Phương pháp động lực học là phương pháp vận dụng các Phương pháp động lực học là phương pháp vận dụng các định luật Niu tơn và các lực cơ học để giải các bài toán cơ học. định luật Niu tơn và các lực cơ học để giải các bài toán cơ học. Sách giáo khoa vật lí lớp 10 nâng cao đã trình bày phương Sách giáo khoa vật lí lớp 10 nâng cao đã trình bày phương pháp giải bài toán thuận ; bài toán ngược và đã được minh hoạ pháp giải bài toán thuận ; bài toán ngược và đã được minh hoạ bằng một số ví dụ cụ thể . Qua thực tế giảng dạy tôi thấy nhiều bằng một số ví dụ cụ thể . Qua thực tế giảng dạy tôi thấy nhiều học sinh khi tự đọc sách giáo khoa chưa hiểu được tường tận học sinh khi tự đọc sách giáo khoa chưa hiểu được tường tận các phương trình hình chiếu mà sách giáo khoa đã nêu. các phương trình hình chiếu mà sách giáo khoa đã nêu. Qua chuyên đề này tôi muốn củng cố cho học sinh phương Qua chuyên đề này tôi muốn củng cố cho học sinh phương pháp động lực học, biết từ các phương trình véc tơ chiếu lên pháp động lực học, biết từ các phương trình véc tơ chiếu lên các trục toạ độ để tìm được phương trình hình chiếu, tự giải đư các trục toạ độ để tìm được phương trình hình chiếu, tự giải đư ợc các bài tập và đọc được các tài liệu khác. ợc các bài tập và đọc được các tài liệu khác. b- phương pháp nghiên cứu b- phương pháp nghiên cứu : : 1- 1- Chuyển động của một vật. Chuyển động của một vật. a) Chọn vật khảo sát. a) Chọn vật khảo sát. b) Chọn hệ qui chiếu - cụ thể hoá bằng hệ trục vuông góc b) Chọn hệ qui chiếu - cụ thể hoá bằng hệ trục vuông góc c) Xác định các lực tác dụng lên vật - Biểu diễn trên hình vẽ. c) Xác định các lực tác dụng lên vật - Biểu diễn trên hình vẽ. d) áp dụng định luật II Niu tơn viết được phương trình dưới d) áp dụng định luật II Niu tơn viết được phương trình dưới dạng véc tơ: dạng véc tơ: c)Chiếu lên các trục toạ độ để được phương trình đại số. c)Chiếu lên các trục toạ độ để được phương trình đại số. e) Giải các phương trình đại số để tìm ẩn của bài toán. e) Giải các phương trình đại số để tìm ẩn của bài toán. Phương pháp động lực học amF = Phương pháp động lực học 2- Chuyển động của hệ vật. 2- Chuyển động của hệ vật. Hệ vật Hệ vật : : Là tập hợp của hai hay nhiều vật có tương Là tập hợp của hai hay nhiều vật có tương tác giữa chúng với nhau. tác giữa chúng với nhau. - Phương pháp nghiên cứu tương tự như chuyển - Phương pháp nghiên cứu tương tự như chuyển động của một vật. động của một vật. Cần chú ý thêm: Cần chú ý thêm: * Lực tác dụng vào hệ vật gồm có hai loại: * Lực tác dụng vào hệ vật gồm có hai loại: - Nội lực do các vật trong hệ tương tác. - Nội lực do các vật trong hệ tương tác. - Ngoại lực do các vật bên ngoài tác dụng. - Ngoại lực do các vật bên ngoài tác dụng. * Hệ có bao nhiêu vật,viết bấy nhiêu phương trình * Hệ có bao nhiêu vật,viết bấy nhiêu phương trình định luật II Niu tơn. định luật II Niu tơn. * Chiếu từng phương trình lên trục toạ độ đã chọn. * Chiếu từng phương trình lên trục toạ độ đã chọn. * Giải hệ phương trình đại số để tìm ẩn số theo đầu * Giải hệ phương trình đại số để tìm ẩn số theo đầu bài. bài. Phương pháp động lực học c-Ap dụng giải các dạng bài toán c-Ap dụng giải các dạng bài toán 1 - Chuyển động của một vật trên mặt phẳng nằm 1 - Chuyển động của một vật trên mặt phẳng nằm ngang. ngang. Bài toán1: Bài toán1: Khi vật có khối lượng m = 5kg nằm trên mặt Khi vật có khối lượng m = 5kg nằm trên mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là bàn là Tác dụng lực F song song với mặt bàn.Tìm : Tác dụng lực F song song với mặt bàn.Tìm : a) Giá trị của lực F để vật chuyển động. a) Giá trị của lực F để vật chuyển động. b) Qu ng đường vật đi được trong khoảng thời gian ã b) Qu ng đường vật đi được trong khoảng thời gian ã t = 2s với F = 20N. Lấy g=10m/s t = 2s với F = 20N. Lấy g=10m/s 2 2 . . 2.0 =à Phương pháp động lực học Giải: Giải: +Chọn hệ trục xoy như hình vẽ +Chọn hệ trục xoy như hình vẽ +Các lực tác dụng lên vật là : P , N , +Các lực tác dụng lên vật là : P , N , F , Fms F , Fms Ban đầu vật đứng yên, nếu vật Ban đầu vật đứng yên, nếu vật chuyển động thì vật sẽ chuyển động chuyển động thì vật sẽ chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a nhanh dần đều với gia tốc a + Theo định luật II Niu tơn ta có : + Theo định luật II Niu tơn ta có : Chiếu lên hệ trục xoy ta được : Chiếu lên hệ trục xoy ta được : F - Fms = ma ( 1 ) F - Fms = ma ( 1 ) N - P = 0 ( 2 ) suy ra N = P , N - P = 0 ( 2 ) suy ra N = P , Fms= Fms= mg. mg. a) Để vật chuyển động được thì a> 0 a) Để vật chuyển động được thì a> 0 Từ (1) ta có : Từ (1) ta có : F - Fms > 0 hay F > mg = 10 N F - Fms > 0 hay F > mg = 10 N amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ amFNPF ms =+++ y F N P Fms x  b) Khi F= 20N vËt sÏ chuyÓn ®éng víi b) Khi F= 20N vËt sÏ chuyÓn ®éng víi gia tèc a gia tèc a  Tõ ( 1 ) ta t×m ®­îc : Qu·ng ®­êng Tõ ( 1 ) ta t×m ®­îc : Qu·ng ®­êng ®i cña vËt ®i cña vËt m4at 2 1 s 2 == Phương pháp động lực học Bài toán 2: Bài toán 2: Một cái hòm có khối lượng m = 20kg đặt trên sàn nhà. Một cái hòm có khối lượng m = 20kg đặt trên sàn nhà. Người ta kéo hòm bằng một lực F hướng chếch lên trên Người ta kéo hòm bằng một lực F hướng chếch lên trên và hợp với phương ngang một góc như trên hình và hợp với phương ngang một góc như trên hình vẽ . Hòm chuyển động vẽ . Hòm chuyển động đều đều trên sàn nhà . Tính độ lớn trên sàn nhà . Tính độ lớn của lực F . Hệ số ma sát trượt giữa hòm và sàn nhà là . của lực F . Hệ số ma sát trượt giữa hòm và sàn nhà là . 0 20 = 3,0 =à F Giải: + Vật khảo sát là cái hòm . + Vật khảo sát là cái hòm . + chọn hệ qui chiếu gắn với sàn + chọn hệ qui chiếu gắn với sàn nhà, hệ trục toạ độ xoy như hình nhà, hệ trục toạ độ xoy như hình vẽ. vẽ. + Các lực tác dụng lên hòm : + Các lực tác dụng lên hòm : P , N , Fmst , lực kéo F P , N , Fmst , lực kéo F Ta có thể phân tích lực F thành - Ta có thể phân tích lực F thành - Fx // 0x , có độ lớn Fx = F cos Fx // 0x , có độ lớn Fx = F cos - - Fy // 0y , có độ lớn Fy = F sin Fy // 0y , có độ lớn Fy = F sin +Theo đl II Niu tơn ta có : +Theo đl II Niu tơn ta có : Chiếu lên các trục toạ độ 0x,oy ta Chiếu lên các trục toạ độ 0x,oy ta có : Fx - Fmst = 0 (1) có : Fx - Fmst = 0 (1) N + Fy - P = 0 (2) N + Fy - P = 0 (2) suy ra: N=P F suy ra: N=P F y y F F ms ms = = (mg Fsin (mg Fsin ) ) Từ (1) và (2) ta được: Từ (1) và (2) ta được: 0FNPF mst =+++ +à à =à=+à cossin mg Fmg.)cossin(F t t tt F Fx y x N Fms P Fy Phương pháp động lực học Phương pháp động lực học 2- 2- Vật chuyển động theo phương thẳng đứng (chuyển Vật chuyển động theo phương thẳng đứng (chuyển động của thang máy ) động của thang máy ) . . Bài toán: Bài toán: Trong một thang máy có treo lực kế. Một người đứng Trong một thang máy có treo lực kế. Một người đứng trong thang máy treo một vật có khối lượng m = 10 kg vào trong thang máy treo một vật có khối lượng m = 10 kg vào lực kế . Hỏi độ chỉ của lực kế và so sánh độ chỉ này với lực kế . Hỏi độ chỉ của lực kế và so sánh độ chỉ này với trọng lực của vật trong các trường hợp sau: trọng lực của vật trong các trường hợp sau: a) Thang máy chuyển động thẳng đều xuống dưới. a) Thang máy chuyển động thẳng đều xuống dưới. b) thang máy chuyển động nhanh dần đều xuống dưới b) thang máy chuyển động nhanh dần đều xuống dưới với gia tốc a = g/10 . với gia tốc a = g/10 . c) Thang máy chuyển động chậm dần đều xuống dưới với c) Thang máy chuyển động chậm dần đều xuống dưới với gia tốc a= g/10 . gia tốc a= g/10 . d) Thang máy rơi tự do. Lấy g= 9,8m/s2. d) Thang máy rơi tự do. Lấy g= 9,8m/s2. F dh P x [...]... a>0 chiều c đ đã chọn là đúng m2 P2 b)Tính lực nén lên ròng rọc F = T '1 + T ' 2 T1= T2= T = m2( g+a) =10,6N T1 T2 Độ lớn: F= 2 Tcos = (900 )/2 = 300 F 3- Dùng phương pháp động lực học nghiên cứu các dạng chuyển động a) Chuyển động ném xiên b) Chuyển động ném ngang Phương pháp chung: Chọn hệ qui chiếu thích hợp Tìm lực tác dụng lên vật Viết phương trình định luật II Niu tơn Chiếu lên... 2 (a + àg ) =3N Phương pháp động lực học Bài toán 2: Hai vật cùng khối lượng m=1kg nối với nhau bằng một sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể , một trong hai vật chịu tác dụng của lực kéo F hợp với phương ngang một góc =300 Hai vật có thể trượt trên mặt phẳng nằm ngang Hệ số ma sát giưa vật và mặt bàn à là =0,268 Biết rằng dây chỉ chịu được lực cang lớn nhất là 10N Tính lực kéo lớn nhất... treo trên lực kế Vật treo trên trần thang máy lên có cùng gia tốc chuyển động với thang máy + Chọn hệ qui chiếu gắn với mặt đất, trục 0x thẳng đứng hướng xuống dưới ( cùng chiều chuyển động của thang máy) + Lực tác dụng lên vật : trọng lực P, lực đàn hồi Fđh Độ lớn của lực đàn hồi bằng số chỉ của lực kế P + dh =m a F + Theo đl II Niu tơn ta có : Chiếu lên trục toạ độ 0x : P Fđh= ma Lực kế chỉ... thức: v2 v20 = 2as , v0 là vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng Khi dừng lại v = 0 v s = 2a 2 0 Phương pháp động lực học N 4- Xét chuyển động của hệ vật trong hệ qui chiếu quán tính Bài toán: vật có khối lượng m đứng yên ở đỉnh một cái nêm nhờ ma sát Tìm thời gian vật trượt hết nêm khi nêm chuyển động nhanh dần đều sang trái với gia tốc a0, Hệ số ma sát trượt giữa vật và à mặt nêm là Fms Fqt... : Lực tác dụng lên vật gồm : Theo đl II Niu tơn ta có: Chiếu lên 0x: Chiếu lên 0y: Fqt= ma0 ; N Fms l= 1 2 at 2 Py Fms Fqt Px y x P N, P,Fms ,Fqt P + N + Fqt + Fms = ma Fq t cos + mg sin Fms = ma N + Fqt sin mg cos = 0 Fms = àN = àm(g cos a 0 sin ) a = g (sin àcos + a 0 (cos +àsin ) ) Thời gian chuyển động của vật trên nêm t= 2l g (sin à cos ) + a 0 (cos + à sin ) Phương pháp động lực học. .. Thang máy chuyển động thẳng đều a = 0 , nên lực kế chỉ Fđh= P b) Thang máy chuyển động nhanh dần đều xuống dưới, a v , a > 0 và a= 0,98m/s2 Lực kế chỉ Fđh = P - ma = m(g- a) = 10( 9,8 - 0,98) = 88,2N 0 thì chiều chuyển động đã giả thiết là đúng, nếu a . Quang. Phương pháp động lực học Phương pháp động lực học a- a- đặt vấn đề . đặt vấn đề . Phương pháp động lực học là phương pháp vận dụng các Phương pháp động. N Fms P Fy Phương pháp động lực học Phương pháp động lực học 2- 2- Vật chuyển động theo phương thẳng đứng (chuyển Vật chuyển động theo phương thẳng