Giáo án Vật lý 10 bài 10: Ba định luật Niu tơn

Bài 10: BA ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN I Mục tiêu a Về kiến thức: Định nghĩa quán tính; Định luật I, định luật II và định luật III Niu-tơn (Newton); Định nghĩa khối lượng và các tính chất của khối lượng Viết được hệ thức của định luật II, định luật III Niu-tơn và công thức tính của trọng lực Nêu được đắc điểm của cặp “lực và phản lực” Nêu được ý nghĩa của từng định luật b Về kĩ năng: Vận dụng được định luật I và khái niệm quán tính để giải thích một số hiện tượng đơn giản và giải một số bài tập Chỉ được đặc điểm của cặp “lực và phản lực” Phân biệt cặp lực này với cặp lực cân bằng Vận dụng phối hợp định luật II và III để giải các bài tập c Thái độ: II Chuẩn bị Gv: Chuẩn bị thêm một số ví dụ về các định luật của Niu-tơn, nhằm tăng niềm tin cho học sinh vào tính đúng đắng của định luật III Tiến trình giảng dạy Ổn định lớp Bài mới TG Hoạt động của giáo viên 3’ - Lực là gì? - Vậy lực có cần thiết để trì chuyển động không? - Vì ta đẩy quyển sách (hay vật nào đó) ngừng đẩy thì quyển sách (hạy vật đó) ngừng lại? - Ngày các em đều biết ma Hoạt động của học sinh Nội dung Hoạt động 1: Tổ chức tình huống học tập - Hs nhớ lại kiến thức cũ rồi trả lời - (Lực cần thiết để trì chuyển động) - Quan sát hiện tượng rồi trả lời (do có lực ma sát) - Hs lắng nghe vấn đề I Định luật I Niu-tơn Thí nghiệm lịch sử của Ga-li-lê (1) (2) sát mà vật dừng lại Nhưng trước chưa biết đến ma sát, người ta cho rằng lực là cần thiết để trì chuyển động, nếu lực ngừng tác dụng thì vật cũng ngừng chuyển động Tuy nhiên có người không tin vào điều đó & là TN nghiên cứu về chuyển động đó là nhà vật lý Gali-lê - Các em nghiên cứu SGK phần rồi sau đó mô tả lại TN lịch sử của Ga-li-lê 15’ - Chú ý: Vì viên bi không lăn đến độ cao ban đầu? + Khi giảm h2 thì đoạn đường được của viên bi sẽ thế nào? + Nếu đặt máng nằm ngang, quãng đường hòn bi lăn được sẽ thế nào? + Nếu máng nằm ngang và không có ma sát thì hòn bi sẽ chuyển động thế nào? - Vậy có phải lực là nguyên nhân của chuyển động không? - Từ TN của Ga-li-lê, về sau Niu-tơn đã khái quát các kết quả quan sát từ thực nghiệm thành định luật và được gọi là định luật I Niu-tơn (1) Hoạt động 2: Tìm hiểu định luật I Niu-tơn - Hs nghiên cứu SGK, sau đó mô tả lại TN của Ga-li-lê (làm việc cá nhân) - Do có ma sát giữa viên bị và máng nghiêng - Viên bi được đoạn đường xa - Suy luận cá nhân hoặc trao đổi nhóm để trả lời: (sẽ dài lúc đầu) - Lăn mãi mãi - Không - Em nào hãy nhắc lại khái niệm quán tính đã được học ở lớp - Tại xe đạp chạy được đoạn (2) * Nếu không có ma sát và nếu máng (2) nằm ngang thì hòn bi sẽ lăn với vận tốc không đổi mãi mãi Định luật I Niu-tơn Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều r r r r F = thì a = Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn r r r r - Vậy: F = thì a = - Vậy quán tính là gì? (1) Quán tính - Em hãy phát biểu lại định luật SGK - Theo ĐL I thì chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính (2) - Hs phát biểu & ghi nhận định luật I * Định luật I gọi là định luật quán tính và chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính đường nữa dù ta ngừng đạp - Hs nhắc lại (nếu được) - Tại nhảy từ bậc cao xuống ta phải gập chân lại - Tại người ta nói quán tính là thủ phạm của mọi vụ tai nạn giao thông? - Muốn gây gia tốc cho vật ta phải có lực tác dụng lên vật đó Chúng ta thử hình dung xem nếu ta đẩy một thùng hàng khá nặng đường bằng phẳng Theo em gia tốc của thùng hàng phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Như vậy em có thể khái quát thành câu phát biểu về gia tốc của vật? - Từ những quan sát và TN Niu-tơn đã xác định được mối liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng thành định luật gọi là ĐL II Niu-tơn - Xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn - TL để trả lời: Do xe có quán tính nên nó có xu hướng bảo toàn vận tốc mặc dù ta ngừng đạp - TL: Do có quán tính nên thân người tiếp tục chuyển động xuống nên chân bị co lại - HS TL rồi trả lời: … II Định luật II Niu-tơn Hoạt động 3: Tìm hiểu định luật II Niu-tơn Định luật II Niu-tơn - TL rồi phát biểu: F càng lớn thì a càng lớn + m càng lớn thì a càng nho Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật r r r F r a = hay F = ma m + a và F cùng hướng 15’ - Trường hợp có nhiều lực tác dụng lên vật thì ĐL II được áp dụng thế nào? - HS phát biểu: gia tốc của vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật - Trong đó: a: là gia tốc của vật (m/s2) + F: là lực tác dụng (N) + m: khối lượng của vật (kg) r r r F r a = hay F = ma m Trường hợp vật chịu nhiều lực tác - Trong đó: a: là gia tốc của vật (m/s2) r r r r F = F1 + F2 + F3 + - Ở lớp em hiểu khối lượng là gì? - Thông qua nội dung ĐL II, em hãy cho biết khối lượng còn có ý nghĩa gì dụng r r r r F1; F2; F3 thì F là hợp lực của tất cả các lực đó khác? + F: là lực tác dụng (N) Khối lượng và mức quán tính - Hãy vận dụng ĐL II để chứng minh rằng vật nào có khối lượng lớn thì khó làm thay đổi vận tốc của nó hơn, tức là mức quán tính lớn (lực tác dụng có độ lớn bằng nhau) + m: khối lượng của vật (kg) a Định nghĩa - F lúc này là hợp lực Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật - Nhận xét câu trả lời của hs, rút khái niệm khối lượng: Khối lượng là địa lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật Hoạt động 4: Tìm hiểu định nghĩa và tính chất của khối lượng r r r r F = F1 + F2 + F3 + - Là đại lượng chỉ lượng vật chất của một vật - Thông báo tính chất của khối lượng (2 tính chất) - Tại máy bay cần phải chạy quãng đường dài mới cất cánh được? b Tính chất của khối lượng - Khối lượng là một địa lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mọi vật - Khối lượng có tính chất cộng - TL rồi trả lời: Theo ĐL II, vật nào có khối lượng lớn thì thu được gia tốc nho hơn, tức là thay đổi vận tốc chậm Nói cách khác vật có khối lượng lớn thì khó làm thay đổi vận tốc của nó hơn, tức là mức quán tính lớn - Hs chú ý gv nhận xét và tiếp thu khái niệm khối lượng 10’ - Lắng nghe và ghi nhận - Khối lượng của máy bay >>, nên mức quán tính của nó cũng >> Do đó phải có thời gian tác dụng lực dài thì nó mới đạt được vận tốc lớn đủ để cất cánh Chính vì thế mà đường bằng phải dài 2’ Hoạt động :Củng cố, dặn dò - Các em đọc lại phần ghi nhớ (từ ý đến ý 5) - Về nhà tìm thêm ví dụ về quán tính (có lợi và có hại); VD minh họa khối lượng đặc trưng cho mức quán tính Chuẩn bị tiếp phần còn lại của bài IV Rút kinh nghiệm Bài 10: BA ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN (tt) III Tiến trình giảng dạy Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ (4’) - Hãy phát biểu và viết biểu thức định luật II Niu-tơn, tên gọi và đơn vị của từng đại lượng Định nghĩa và tính chất của khối lượng? - Phát biểu định luật I Niu-tơn? Quán tính là gì? cho ví dụ? Bài mới TG Hoạt động của giáo viên 7’ - Ở lớp em đã biết trọng lực Vậy trọng lực là gì? - Trọng lượng là gì? - Chú ý trọng lực gây gia tốc rơi tự Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm trọng lực và trọng lượng - Trọng lực là lực hút của trái đất đặt vào vật, có phương thẳng đứng có chiều từ xuống - Trọng lượng là độ lớn của trọng lực Trọng lực được đo bằng lực kế P = 10m - Nêu hệ thức liên hệ giữa khối lượng và trọng lượng? Nội dung Trọng lực Trọng lượng a trọng lực là lực của trái đất tác dụng vào các vật, gây cho chúng gia tốc rơi tự b Độ lớn của trọng lực tac sdungj lên một vật gọi là trọng lượng, kí hiệu P Trọng lượng được đo bằng lực kế c Công thức tính trọng lực r r P = mg - Do đâu mà có hệ thức đó? - Hãy vận dụng ĐL II vào chuyển động rơi tự của vật - Vận dụng ĐL II ta được: r r P = mg - Nhận xét: g = 9,8m/s nếu vật có khối lượng m = 1kg thì P = 9,8N - Hãy giải thích tại ở cùng một nơi mặt đất la có: P1 m1 = P2 m2 - Cho hòn bi va chạm Em có nhận - Hs vận dụng kiến thức để chứng minh Hoạt động 2: Tìm hiểu định luật III Niu-tơn III Định luật III Niu-tơn xét gì về chuyển động của hòn bi A &B 15’ - Như vậy qua va chạm cả A và B đều thu được gia tốc Theo em những lực nào gây gia tốc đó? - Hs quan sát rồi trả lời: B đứng yên thì chuyển động A chuyển động thì đổi hướng vận tốc Sự tương tác giữa các vật - TL trả lời: lực A tác dụng lên B gây gia tốc cho B, lực B tác dụng lên A gây gia tốc cho A Định luật - Vậy A va chạm vào B không những A tác dụng lực lên B mà ngược lại, B cũng tác dụng lực lên A - Giới thiệu và phân tích các ví dụ (H10.3, 10.4) - Qua tất cả ví vụ trên, hãy rút kết luận khái quát - Hai lực này giá, chiều, độ lớn thế nào? - Các em hãy đọc C5 - Có phải búa tác dụng lực lên đinh còn đinh không tác dụng lực lên búa? Nói cách khác lực có thể xuất hiện đơn lẻ được không? - Nếu đinh tác dụng lên búa lực có độ lớn bằng lực mà búa tác dụng lên đinh thì tại búa lại hầu đứng yên? Nói cách khác cặp lực & phản lực có cân bằng không? 12’ - Vậy lực và phản lực xuất hiện (hoặc mất đi) đồng thời - Lực và phản lực cùng giá, cùng độ lớn ngược chiều lực có đặc điểm vậy gọi là lực trực đối - Lực và phản lực không cân bằng vì chúng đặt vào vật khác - Gv nêu ví dụ: - Muốn bước mặt đất, chân ta Trong mọi trường hợp, vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều r r FB → A = − FA→ B r r hay FBA = − FAB - Chú ý các ví dụ Lực và phản lực - Nếu A tác dụng lên B một lực thì B cũng tác dụng lên A một lực - Cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn Hoạt động 3: Tìm hiểu đặc điểm của cặp “lực và phản lực” - Hs đọc C5, TL rồi trả lời: a Đặc điểm - Lực và phản lực xuất hiện (hoặc mất đi) đồng thời - Lực và phản lực cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều Hai lực có đặc điểm vậy gọi là lực trực đối + Không Đinh cũng tác dụng lên búa một lực - Lực và phản lực không cân bằng vì chúng đặt vào vật khác + Không Lực bao giờ cũng xuất hiện từng cặp trực đối b Ví du + Vì búa có khối lượng lớn + Không cân bằng vì chúng đặt vào vật khác phải làm thế nào? - Vì trái đất hâu đứng yên, còn ta được về phía trước - VD: Một quả bóng đặp vào tường, lực nào làm cho quả bóng bật ra? Vì hầu tường vẫn đứng yên? - Chân đạp về mặt đất lực hướng về phía sau - Do khối lượng của trái đất rất lớn so với khối lượng thể người - Hs trả lời: 7’ Hoạt động :Củng cố, dặn dò - Các em đọc phần ghi nhớ ở cuối bài Cho thêm một số ví dụ về ĐL III phải chỉ được cặp lực và phản lực - Hai người kéo co tại có người thắng, người thua? Điều đó có trái với ĐL III hay không? - Về nhà học bài làm tất cả các bài tập Chuẩn bị bài tiếp theo IV Rút kinh nghiệm  ... của ba i IV Rút kinh nghiệm Ba i 10: BA ĐỊNH LUẬT NIU- TƠN (tt) III Tiến trình giảng dạy Ổn định lớp Kiểm tra ba i cũ (4’) - Hãy phát biểu và viết biểu thức định luật II Niu- tơn, ... về sau Niu- tơn đã khái quát các kết quả quan sát từ thực nghiệm thành định luật và được gọi là định luật I Niu- tơn (1) Hoạt động 2: Tìm hiểu định luật I Niu- tơn - Hs... Từ những quan sát và TN Niu- tơn đã xác định được mối liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng thành định luật gọi là ĐL II Niu- tơn - Xu hướng ba o toàn vận tốc cả về