SKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy

SKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quySKKN Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải bài toán cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy

MỤC LỤC Trang MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Nhiệm vụ nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu V Đối tượng nghiên cứu PHẦN II: NỘI DUNG I Cơ sở lý luận II Cơ sở thực tiễn III Nội dung vấn đề III.1 Phương pháp giải III.2 Một số tập áp dụng III.3 Kết PHẦN III: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO .10 Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong đời sống ngày kỹ thuật, ta thường gặp vật rắn, vật có kích thước đáng kể Việc nghiên cứu trạng thái cân vật rắn có ý nghĩa quan trọng, giúp học sinh nhìn nhận cách khoa học kết cấu tĩnh học thường gặp, từ hiểu sâu sắc trạng thái cân biết cách làm tăng mức vững vàng cho kết cấu Trong dạng cân vật rắn, có trường hợp vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy Để giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy sử dụng phương pháp : ‘‘Phương pháp tổng hợp vectơ lực theo quy tắc hình, Phương pháp chiếu phương trình vectơ lực lên trục tọa độ để đưa phương trình đại số, Phương pháp tam giác lực khép kín’’.Trong trình dạy học đa số giáo viên học sinh thường sử dụng hai phương pháp : ‘‘Phương pháp tổng hợp vectơ lực theo quy tắc hình, Phương pháp chiếu phương trình vectơ lực lên trục tọa độ để đưa phương trình đại số’’ mà sử dụng phương pháp ‘‘ Phương pháp tam giác lực khép kín’’ Tuy nhiên sử dụng hai phương pháp toán thường dài dòng phức tạp Còn sử dụng phương pháp ‘‘ Phương pháp tam giác lực khép kín’’ toán trở nên ngắn gọn, dễ hiểu nhiều Với lí trên, chọn đề tài :Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trang bị cho học sinh lớp 10 phương pháp giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy cách ngắn gọn, dễ hiểu III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Xây dựng phương pháp giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy cách sử dụng tam giác lực khép kín IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khái quát dạng toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy Đưa phương pháp giải tổng quát Trang Đưa số tập ví dụ V PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Với tinh thần giúp học sinh lớp 10 giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy, nên đề tài này, đưa phương pháp giải tổng quát giải số tập thuộc chương trình vật lý 10 PHẦN II: NỘI DUNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN Khi vật rắn không chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay Theo định luật II Niu-tơn tổng vectơ lực tác dụng lên vật không Muốn cho vật chịu tác dụng lực không song song trạng thái cân thì: F1 - Ba lực phải có giá đồng phẳng đồng quy F12 - Hợp lực lực phải cân với lực thứ ba : F1 + F2 = F3 F2 II CƠ SỞ THỰC TIỄN F3 Khi giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy, học sinh lúng túng việc thực bước giải Đặc biệt em phân tích lực tác dụng lên vật dựa vào kiện toán cho để tìm đại lượng mà toán yêu cầu Qua thực tế giảng dạy thấy, với học sinh biết cách dùng tam giác lực khép kín vào giải toán thường cho kết nhanh xác III NỘI DUNG CỦA VẤN ĐỀ III PHƯƠNG PHÁP GIẢI Để giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy phương pháp tam giác lực khép kín tiến hành theo bước sau : - Xác định vật cân cần khảo sát - Phân tích ba lực tác dụng lên vật - Viết phương trình cân lực tổng quát Trang - Vẽ ba vectơ lực liên tiếp nhau, vectơ trùng với góc vectơ tạo thành tam giác lực khép kín, hướng vectơ lực trùng với hướng lực tác dụng lên vật - Sử dụng hệ thức định lý tam giác để giải toán : a Định lý cosin Trong tam giác ABC cạnh a,b,c ta có: + a2 = b2 + c2 - 2b.c.cos A (1) 2 + b = a + c - 2a.c.cos B (2) 2 + c = a + b - 2a.b.cos C (3) B c A b Định lý sin Trong tam giác ABC ta có: + a b c = = sin A sin B sin C a b (4) c Hệ thức lượng tam giác vuông AB CA CB + cos α = CA AB + tan α = CB CB + cot anα = AB + sin α = + AB2 + BC2 =AC2 C A (5) (6) C α B (7) (8) (9) III.2 MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một vật có khối lượng m = kg giữ yên mặt phẳng nghiêng sợi dây song song với mặt phẳng nghiêng hình Biết góc nghiêng α = 300 , g =9,8 m/s2 hệ số ma sát không đáng kể Hãy xác định: a Lực căng dây b Phản lực mặt phẳng nghiêng Q Giải T - Các lực đồng quy tác dụng lên vật m là: +Lực căng dây T +Trọng lực P +Phản lực Q mặt phẳng nghiêng α - Điều kiện cân m : P P+T+Q=0 - Vẽ tam giác lực khép kín : Trong T Q vuông góc Trang Ta có : P = mg = 2.9,8 = 19,6 N Từ hình vẽ, ta có : T = P.sin30 = 19,6.sin30 = 9,8 N Q = P.cos30 = 19,6.cos30 = 16,974 N Q α T P Bài 2: Một giá treo hình vẽ gồm: -Thanh nhẹ AB = 1m tựa vào tường A -Dây BC = 0,6m nằm ngang Treo vào đầu B vật nặng khối lượng m = 1kg Khi cân bằng, tính độ lớn phản lực đàn hồi tường tác dụng lên AB sức căng dây BC? Lấy g = 10m/s2 Giải Q - Các lực đồng quy tác dụng lên AB là: C B T +Lực căng dây T +Lực căng T’ ( T’= P) vật m α +Phản lực Q tường T’ = P m - Các lực đồng quy B AB cân nên ta có: Q T + T’ + Q = O A - Vẽ tam giác lực khép kín : Trong T vuông góc T’ Q Ta có : T’ = P = mg = 1.10 = 10 N BC = 0,6 ⇒ α = 53,13 AB T' 10 = = 12,5 N Từ hình vẽ, ta có : Q = sin α 0,8 T = Q cos α = 12,5.0,6 = 7,5 N cos α = α T’ = P T Bài 3: Quả cầu khối lượng m = 2,4kg, bán kính R = 7cm tựa vào tường trơn nhẵn hình vẽ giữ nằm yên nhờ dây treo nhẹ gắn vào tường A, chiều dài dây AC = 18cm Lấy g = 10m/s2 Tính lực căng dây lực nén cầu vào tường? Giải A - Các lực đồng quy tác dụng lên vật m là: +Lực căng dây T αT +Trọng lực P m C +Phản lực Q tường - Các lực đồng quy O vật m cân nên ta có: Q B O T+P+Q=O - Vẽ tam giác lực khép kín : Trong Q vuông góc với P P Trang Ta có : P = mg = 2,4.10 = 24 N R = ⇒ α = 22,885 AC 18 Từ hình vẽ, ta có : Q = P.tan α = 24.tan α = 10,13 N sin α = Q T Lực nén cầu tác dụng vào tường phản lực Q tường tác dụng vào cầu Lực căng dây : T = P = 26 N cos α α P Bài 4: Một dài OA có trọng tâm khối lượng m = 1kg Đầu O liên kết với tường lề, đầu A treo vào tường sợi dây AB Thanh giữ nằm ngang dây làm với góc α = 30o Lấy g = 10m/s2 Hãy xác định: B a.Giá phản lực Q lề tác dụng vào AB? I b.Độ lớn lực căng dây T phản lực Q? Giải T Q - Các lực tác dụng lên OA là: α +Lực căng dây T O A G +Trọng lực P +Phản lực Q lề - Thanh OA cân nên ta có: P T+P+Q=O - Ba lực đồng quy I giao điểm T P T - Vẽ tam giác lực khép kín : 2α Vì α = 30o nên T P hợp góc 2α = 60o o Q P hợp góc 2α = 60 Q Mặt khác : T = Q, ta có tam giác 2α Vậy ; T = Q = P = mg = 10 N P Bài 5: Một nhẹ gắn vào sàn B Tác dụng lên đầu A lực kéo F = 100N theo phương ngang Thanh giữ cân nhờ dây AC Biết α = 30o Tính lực căng dây A AC? Giải F T α - Các lực tác dụng lên AB là: +Lực căng dây T +Lực F Q +Phản lực Q sàn C B - Thanh AB cân nên ta có: T+F+Q=O - Vẽ tam giác lực khép kín : Trong Q vuông góc với F Trang F 100 Từ tam giác lực ta có : T = sin α = 0,5 = 200 N F Q α T Bài 6: Vật có khối lượng m = 1.7kg treo trung điểm C dây AB hình vẽ Tìm lực căng dây AC, BC ? Biết α = 30 Lấy g = 10 m / s2 Giải - Các lực tác dụng lên điểm C là: +Lực căng dây T AC +Lực căng dây T BC +Lực căng dây T’ m - Điểm C cân nên ta có: T + T + T’ = O - Vẽ tam giác lực khép kín : Tam giác lực tam giác Nên TAB = TBC = P = mg =17 N T T T’ = P T T 2α T’ = P III.3 KẾT QUẢ Sau thực đề tài áp dụng với lớp học chương trình vật lí 10 nâng cao 10A1 năm học 2012-2013 trường THPT số Bố Trạch, làm phiếu điều tra sau: Bạn có thích sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải toán cân vật rắn không ? SL 46 Bình thường Thích SL 25 TL 54,3% SL 15 TL 32,6% Không thích SL TL 13,1% Trang Trong phương pháp giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực bạn thích phương pháp ? Tam giác lực khép kín SL TL 25 54,3% SL 46 Hình bình hành SL 10 TL 21,7% Chiếu lên trục tọa độ SL 11 TL 24,0% Kết cụ thể sau : Kết Giỏi Khá TB Yếu Kém Lớp áp dụng đề tài Lớp 10A1 Lớp không áp dụng đề tài Lớp 10A2 Ts: 46 14 Tỉ lệ 30,4% 15 Tỉ lệ 32,6% 17 Tỉ lệ 36,9% Tỉ lệ 4,35% Tỉ lệ 0% Ts: 44 12 Tỉ lệ 27,3% 13 Tỉ lệ 29,5% 19 Tỉ lệ 43,2% Tỉ lệ 0% Tỉ lệ 0% Qua phiếu điều tra kết thu chứng tỏ học sinh thích sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín hơn, kết thu cao so với phương pháp khác PHẦN III KẾT LUẬN Trang Trên phương pháp tam giác lực khép kín áp dụng vào giải tập cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy số tập áp dụng phương pháp vào giải Việc giải tập loại đòi hỏi học sinh có kiến thức vững vàng vật lý mà phải có kiến thức toán học Vì trước hết phải cung cấp cho học sinh kiến thức tối thiểu toán học nêu Khi giải tập áp dụng phương pháp , trước hết phải phân tích lực tác dụng lên vật, xác định điểm đồng quy xác định góc tam giác Sử dụng kiến thức tam giác để giải toán ta thấy vừa ngắn gọn, vừa dễ hiểu Và phương pháp giúp học sinh giải nhanh theo hình thức trắc nghiệm, hình thức kiểm tra sử dụng Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn nên đề tài chắn không tránh khỏi thiếu sót Vì mong góp ý kiến quý thầy cô giáo bạn để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang Giải toán vật lí 10 Tác giả: Bùi Quang Hân - Trần Văn Bồi - Phạm Ngọc Tiến - Nguyễn Thành Tương Của nhà xuất giáo dục - 2000 Sách giáo khoa vật lí 10 nâng cao Tác giả: Nguyễn Thế Khôi ( Tổng chủ biên) - Phạm Quý Tư ( Chủ biên) - Lương Tất Đạt - Lê Chân Hùng - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Đình Thiết - Bùi Trọng Tuân - Lê Trọng Tường Của nhà xuất giáo dục Phương pháp giải giải tập vật lí 10 Tác giả: Vũ Thị Phát Minh Châu Văn Tạo Nguyễn Hoàng Hưng Hoàng Thị Thu Của NXB đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh 2006 Giải toán chọn lọc vật lí 10 Tác giả: Trần Phú Tài Của nhà xuất trẻ Trang 10 ... :Sử dụng phương pháp tam giác lực khép kín vào giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trang bị cho học sinh lớp 10 phương pháp giải toán cân vật rắn chịu tác. .. dùng tam giác lực khép kín vào giải toán thường cho kết nhanh xác III NỘI DUNG CỦA VẤN ĐỀ III PHƯƠNG PHÁP GIẢI Để giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy phương pháp tam giác lực khép. .. tác dụng ba lực đồng quy cách ngắn gọn, dễ hiểu III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Xây dựng phương pháp giải toán cân vật rắn chịu tác dụng ba lực đồng quy cách sử dụng tam giác lực khép kín IV PHƯƠNG PHÁP