Giáo án Vật lý 10 - Cơ Họ tên: MaiVănCầm Lớp : Sư phạm Vật Lý K37 BÀI18 CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH MOMEN LỰC I MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu định nghĩa, viết công thức tính momen lực nêu đơn vị đo momen lực - Biết xác định cánh tay đòn lực trường hợp khác - Phát biểu, viết biểu thức điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định Kỹ năng: - Vận dụng quy tắc momen lực để giải tốn giải thích tượng điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định chịu tác dụng hai lực - Sử dụng đĩa momen để làm thí nghiệm khảo sát momen lực Thái độ: - Có tinh thần hợp tác học tập - Có ý thức vận dụng kiến thức vật lý vào đời sống hàng ngày II CHUẨN BỊ Giáo viên: - đĩa mô men lực, bảng từ tính, cân, dây treo, ròng rọc, Học sinh: III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Hoạt động (8 phút): Ổn định lớp, kiểm tra cũ Đặt vấn đề vào - Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số - Kiểm tra cũ: + Câu 1: Phát biểu điều kiện cân vật chịu tác dụng hai lực + Câu 2: Phát biểu điều kiện cân vật chịu tác dụng ba lực không song song - Lớp trưởng báo cáo sĩ số - Trả lời câu hỏi giáo viên: + Câu 1: Điều kiện cân vật chịu tác dụng hai lực hai lực giá, độ lớn ngược chiều + Câu 2: Ba lực phải có giá đồng phẳng đồng quy Hợp lực hai lực Giáo án Vật lý 10 - Cơ - Nhận xét, cho điểm phải cân với lực thứ ba - Đặt vấn đề vào mới: + Yêu cầu học sinh nhắc lại điều xảy + Trả lời: Vật chuyển động có gia tốc vật chịu tác dụng lực biến dạng có lực tác dụng + Nhận xét, đặt vấn đề: Vậy vật chuyển động tịnh tiến mà quay quanh trục cố định (bánh xe, cánh quạt, bập bênh, ) điều xảy với vật chịu tác dụng lực Trong điều kiện vật đứng n có nhiều lực tác dụng Hoạt đơng (22 phút): Tìm hiểu momen lực trục quay - Yêu cầu học sinh quan sát lớp học - Quan sát vả trả lời: cánh quạt trần, cánh cho biết vật vật rắn có trục quay cửa vào,cánh cửa sổ lớp học cố định, xác định trục quay vật vật rắn có trục quay cố định Các lề cánh cửa vào, cửa sổ tạo thành trục quay - Nhận xét, đặt câu hỏi: Nếu tác dụng lực có giá song song với trục quay cắt - Thực tác dụng lực trả lời: Một lực trục quay cánh cửa có tác dụng làm có giá song song với trục quay cắt trục quay cánh cửa không? quay không làm quay cánh cửa - Nhận xét kết luận: Các lực có giá song song với trục quay cắt trục quay khơng có tác dụng làm quay cánh cửa - Đặt câu hỏi: Nếu tác dụng lực có giá vng góc với trục quay cánh cửa - Thực tác dụng lực trả lời: Một lực có tác dụng làm quay cánh cửa khơng? có giá vng góc với trục quay cánh - Nhận xét, kết luận: Nếu tác dụng cửa có tác dụng làm quay cánh cửa lực có giá vng góc với trục quay cánh cửa có tác dụng làm quay cánh cửa - Đặt câu hỏi: Muốn cánh cửa quay dễ - Trả lời: Lực tác dụng có giá vng góc dàng lực tác dụng phải nào? với trục quay có độ lớn lớn cánh cửa quay dễ dàng - Nhận xét, yêu cầu học sinh cho biết tác dụng hai lực có độ lớn - Trả lời: Trường hợp khoảng cách từ điểm có giá vng góc với trục quay đặt lực đến trục quay lớn cánh cửa vị trí khác cánh cửa cánh quay dễ dàng cửa quay hai trường hợp - Đặt câu hỏi: Hãy cho biết tác dụng làm quay lực lên vật rắn có trục quay - Trả lời: Phụ thuộc vào độ lớn lực cố định phụ thuộc vào yếu tố nào? phụ thuộc vào khoảng cánh từ điểm đặt lực - Hướng dẫn học sinh đưa giả đến trục quay thuyết 1: tác dụng làm quay vật lực tỉ Giáo án Vật lý 10 - Cơ lệ với tích F.l (trong đó: F độ lớn lực, l khoảng cách từ điểm đặt lực đến trục quay) - Hướng dẫn học sinh đưa hệ từ giả thuyết 1: Điều kiện cân vật chịu tác dụng hai lực gì? - Bố trí thí nghiệm kiểm tra: (thí nghiệm trực diện) + Chia lớp thành nhóm, yêu cầu nhóm trưởng lên nhận dụng cụ thí nghiệm + Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm: Đĩa momen có trục quay cố định nằm ngang xuyên qua tâm đĩa Trên đĩa có vòng tròn đồng tâm có đường kính khác nhau, vòng tròn có lỗ nhỏ để móc cân + Hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm: Đầu tiên, dùng dây mềm treo nặng có trọng lượng P1 = 0,5N vào điểm A cách tam đĩa (tức trục quay) khoảng l1 = 4cm Sau đó, treo nặng thứ hai có trọng lượng P2 = 1N vào điểm B cách tâm đĩa khoảng l2 cho đĩa momen cân + Yêu cầu học sinh tìm điểm B đĩa momen nhận xét - Trả lời: Điều kiện cân vật chịu tác dụng hai lực F1l1 = F2l2 - Nhóm trưởng nhóm lên nhận dụng cụ thí nghiệm - Lắng nghe giáo viên giới thiệu dụng cụ, tìm hiểu dụng cụ - Dựa vào hệ giả thuyết suy l2 = 0,5.l1= 2cm Làm thí nghiệm thấy điểm B nằm đường AO (O tâm đĩa) Suy hệ giả thuyết nên giả thuyết - Di chuyển cho B chỗ khác vòng tròn tâm O, bán kính OB đĩa khơng cân l 2cm Suy giả thuyết khơng + Nhận xét kết thí nghiệm học sinh đặt vấn đề: Nếu B không nằm đường thẳng OA mà nằm vị trí khác vòng tròn tâm O, bán kính OB điều dự đốn có hay khơng? - Hướng dẫn học sinh đưa giả thuyết 2: + Yêu cầu học sinh tiếp tục làm thí nghiệm tìm vị trí khác để treo nặng P mà đĩa cân + Đặt vấn đề: Khi treo P vị trí B, C, D, đĩa cân bằng, tích số - Làm thí nghiệm thăm dò, tìm thấy nhiều P2.OB, P2.OC, P2.OD khác Vậy có vị trí C, D (C, D nằm đường thẳng đặc điểm chung cho ba trường vng góc vói OA B) hợp này? - Suy nghĩ, liên hệ với thí nghiệm nhận thấy điểm chung ba trường hợp + Nhận xét, giới thiệu cánh tay đòn lực: Khoảng cách từ trục quay đến giá khoảng cách từ trục quay đến giá lực lực gọi cánh tay đòn lực, ký hiệu không đổi, OB Giáo án Vật lý 10 - Cơ d + Đặt câu hỏi: Vậy tác dụng làm quay vật lực tỉ lệ với yếu tố nào? + Yêu cầu học sinh đưa hệ từ giả thuyết - Bố trí thí nghiệm kiểm tra: (thí nghiệm biểu diễn) + Bố trí thí nghiệm lực P truyền theo sợi dây vắt qua ròng rọc để đổi phương lực không thay đổi chiều dài tay đòn d2 lực + Yêu cầu học sinh quan sát nhận xét - Kết luận: Tác dụng làm quay vật lực tỉ lệ với tích số F.d - Giới thiệu cho học sinh tích số F.d có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu tác dụng làm quay lực, nên đặt tên riêng momen lực (ký hiệu M): M = F.d Đơn vị momen lực hệ SI niutơn mét, kí hiệu N.m - Yêu cầu học sinh phát biểu định nghĩa momen lực - Trả lời: Tác dụng làm quay vật lực tỉ lệ với tích số F.d (giả thuyết 2) - Hệ quả: Điều kiện cân vật chịu tác dụng hai lực P1d1 = P2d2 (d1, d2 cánh tay đòn lực P1, P2) - Quan sát, nhận xét: Nếu thay đổi phương lực không thay đổi độ dài tay đòn lực đĩa cân - Phát biểu định nghĩa momen lực Hoạt động (8 phút): Tìm hiểu điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định (quy tắc momen) Ứng dụng - Yêu cầu học sinh từ thí nghiệm nêu - Trả lời: Muốn cho vật rắn có trục điều kiện cân vật rắn có quay cố định nằm cân momen trục quay cố định chịu tác dụng hai lực lực P1 làm vật (đĩa) quay theo chiều ngược kim đồng hồ với momen lực P2 - Yêu cầu học sinh nêu điều kiện cân làm vật quay theo chiều kim đồng hồ vật rắn có trục quay cố định chịu - Muốn cho vật rắn có trục quay cố định nằm cân tổng momen lực tác dụng nhiều lực làm vật quay theo chiều phải với momen lực làm vật quay theo chiều ngược lại - Yêu cầu học sinh phát biểu quy tắc momen, viết biểu thức quy tắc momen lực - Đọc sách giáo khoa phát biểu, viết biểu thức quy tắc momen - Lưu ý cho học sinh quy ước chọn chiều dương momen lực - Yêu cầu học sinh nêu tượng Giáo án Vật lý 10 - Cơ thực tế có liên quan quy tắc momen - Trả lời: Cân đĩa, bập bênh, đòn gánh - Lưu ý với học sinh quy tắc momen gánh hàng, lực áp dụng cho trường hợp vận trục quay cố định, chẳng hạn cuốc chim đẩy tảng đá Hoạt động (7 phút): Củng cố, dặn dò - Yêu cầu học sinh phát biểu lại định nghĩa momen lực, quy tắc momen lực - Yêu cầu học sinh giải thích hoạt động cân đĩa (cân thăng bằng) - Nhận xét, chỉnh sửa câu trả lời học sinh - Thực yêu cầu giáo viên - Trả lời: Đặt vật cần cân lên đĩa cân, bỏ nặng lên đĩa cân lại Khi cân thăng bằng, trọng lượng vật trọng lượng cân (đã biết khối lượng) Vì hai đòn cân hai bên quay quanh trục cố định, chiều dài hai đòn cân (cánh tay đòn nhau) nên áp dụng quy tắc momen lực trọng lượng vật trọng lượng cân, suy khối lượng vật cần đo - Đọc đề giải: Gọi lực cản gỗ tác dụng vào đinh Theo quy tắc momen: F.d1 = Fc.d2 Suy ra: Fc = = = 1000 (N) - Yêu cầu học sinh làm tập trang 103 sách giáo khoa - Nhận xét, nhấn mạnh với học sinh phải trục quay cố định vật rắn, cánh tay đòn lực xác định (thể hình vẽ) Lưu ý lực tác dụng lên vật rắn phải có giá vng góc với trục quay áp dụng quy tắc momen lực - Yêu cầu học sinh nhà làm tập chuẩn bị trước IV RÚT KINH NGHIỆM SAU TIẾT DẠY