KINH NGHIỆM bồi DƯỠNG học SINH GIỎI DẠNG bài tập cân BẰNG vật rắn vật lý lớp 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT THIỆU HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI DẠNG BÀI TẬP CÂN BẰNG VẬT RẮN VẬT LÝ LỚP 10 Người thực hiện: Đỗ Đình Tuân Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực mơn: Vật lý THANH HĨA NĂM 2019 MỤC LỤC STT NỘI DUNG I MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SKKN II NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.2 BÀI TẬP MINH HỌA 2.3 BÀI TẬP THAM KHẢO 2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM III KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO TRANG 2 2 3 3 15 18 18 19 I MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong q trình giảng dạy vật lý thân tơi tâm đắc làm để giúp học sinh nắm kiến thức nâng cao yêu cầu thiết thực mà giáo viên cần phải quan tâm, nghiên cứu Theo kinh nghiện thân: điều giáo viên phải làm tạo thái độ động học tập đắn, tích cực cho học sinh, để có điều giáo viên phải giúp học sinh nắm vững kiến thức sách giáo khoa, biết phân loại phương pháp giải tập cho phù hợp Thực tế, chương trình vật lý lớp 10 có nội dung tương đối khó, nhiều học sinh nói chung, có nhiều dạng nhiều phương pháp giải khác Khi giảng dạy học sinh nhiều năm chương ‘‘cân vật rắn’’ nhận thấy khả tiếp thu em chậm, đến tiết ôn thi học sinh thường cảm thấy không tự tin lúng túng việc tiếp thu kiến thức giải tập Riêng với mơn Vật lí, đổi phương pháp dạy học khắc phục phương pháp truyền thụ chiều, rèn luyện thói quen, nếp sống tư sáng tạo người học Để thực nhiệm vụ cần phải bồi dưỡng cho học sinh phương pháp học tập để phát triển tư nhận thức kỹ vận dụng kiến thức vào thực tế Muốn nâng cao chất lượng học tập mơn vật lí phải có nhiều yếu tố đồng hành việc áp dụng phương pháp hướng dẫn giải tập vật lý đóng vai trò quan trọng Trong q trình giải mơn vật lí lớp 10 nói chung tập phần “ cân vật rắn ” nói riêng Việc định hướng cho em giải tập cần thiết, nhằm giúp cho em làm quen với việc giải tập dạng dạng nâng cao để thi tốt kì thi học sinh giỏi … Với lí mà tơi nghiên cứu viết đề tài “Kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi chương cân vật rắn vật lý 10” Với biện pháp này, đề tài giúp học sinh có thái độ học tập tích cực hơn, tự vận dụng vấn đề cách sáng tạo hơn, từ học sinh cảm thấy say mê học mơn vật lí 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU + Phân loại dạng cân vật rắn, chia dạng tập phù hợp + Đưa cách giải xác cho tốn “cân vật rắn” + Chỉ sai lầm mà học sinh dễ mắc phải giải toán “cân vật rắn” từ hướng dẫn học sinh cách giải xác + Tạo tập tài liệu phục vụ thân, đồng nghiệp em học sinh lớp 10 q trình ơn thi HSG cấp Tỉnh 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 1.3.1 Đối tượng sử dụng đề tài: + Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 10 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải tập, đặc biệt q trình ơn thi HSG cấp tỉnh + Học sinh học lớp 10 luyện tập để kiểm tra, thi HSG cấp tỉnh 1.3.2 Phạm vi áp dụng: Chương Cân vật rắn Vật lý lớp 10 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hệ thống công thức, kiến thức liên quan phương pháp giải cho dạng Tập hợp tập điển hình sách giáo khoa, sách tập, tài liệu tham khảo, đề thi HSG cấp tỉnh tỉnh toàn quốc Có hướng dẫn giải đáp số tập minh họa để em học sinh kiểm tra so sánh với giải 1.5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SKKN + Học sinh thường lúng túng gặp tập cân vật rắn khơng biết thuộc dạng nào, dùng phương pháp Vì tơi phân dạng cụ thể, rõ ràng để em nhận biết từ đưa phương pháp giải xác + Phần khó cân vật rắn tập cân tổng quát vật rắn có trục quay cố định, trục quay tức thời, em thường khơng biết cách phân tích lực (phương, chiều) tác dụng lên vật rắn nên lúng túng cách giải Trong sáng kiến cho em cách phân tích lực tác dụng lên vật rắn cách xác, đầy đủ đưa phương pháp giải cho dạng cân để em dễ dàng nắm bắt làm tập + Cung cấp cho học sinh quy tắc phân tích phản lực tác dụng trục quay: - Nếu trục quay cố định (bản lề) phản lực trục quay có phương qua điểm đồng quy lực tác dụng lên vật - Nếu trục quay tức thời (vật tựa vào tường) phản lực tác dụng trục quay có phương vng góc với mặt phẳng tiếp xúc II NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN 2.1.1 Phân dạng cân vật rắn Cân vật rắn chia thành dạng: + Cân vật rắn chịu tác dụng lực không song song + Cân vật rắn có trục quay cố định + Điều kiện cân tổng quát vật rắn 2.1.2 Điều kiện cân vật chịu tác dụng lực không song song là: F + F + F = (1) → F + F = − F (2) Vậy lực thỏa mãn: đồng phẳng (cùng mặt phẳng), đồng quy, hợp lực cân với lực thứ F 12 Phương pháp giải: Với trường hợp vật cân chịu tác dụng lực không song song F1 Cách 1: Từ phương trình (2) ta tổng hợp lực F , F F 12 F theo quy tắc hình bình hành, ta có F 12 = - F  F 12 ↑↓ F  F12 = F3 Ta có  Từ giản đồ véc tơ sử dụng hàm số cos sin tam giác ta tính tốn kết tốn F3 Cách 2: chọn hệ trục tọa độ oxy phù hợp, sau chiếu phương trình (1) lên ox, oy Ta được: F1x + F2x + F3x = F1y + F2y + F3y = Giải hệ phương trình ta kết toán 2.1.3 Cân vật rắn có trục quay cố định a) Định nghĩa momen lực : Là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm vật quay lực Biểu thức : M = F.d ( đơn vị : N.m ) u r Trong : F độ lớn lực tác dụng F uur d cách tay đòn F1 Cánh tay đòn khoảng cách từ trục quay đến giá lực r dFr = AB.sin β cách tay đòn lực F1 r dFr = AC.sin α cách tay đòn lực F2 uur F2 b) Điều kiện cân bằng: M = M’ M tổng mô men lực làm cho vật quay chiều kim đồng hồ M’ tổng mô men lực làm cho vật quay ngược chiều kim đồng hồ Phương pháp: Xác định độ lớn lực làm vật quay chiều kim đồng hồ cánh tay đòn chúng F1, d1 ; F2, d2 ; ; Fn, dn Xác định độ lớn lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ cánh tay đòn chúng F1’, d1’ ; F2’, d2’ ; ; Fn’, dn’ Từ điều kiện cân ta có : F1.d1 + F2.d2 + + Fn.dn = F1’.d1’ + F2’.d2’ + + Fn’.dn’ d A αurC β B d F 2.1.4 Điều kiện cân tổng quát vật rắn Phương pháp: +) Phân tích lực tác dụng vào vật +) Xác định vị trí trục quay vật +) Điều kiện để vật không chuyển động tịnh tiến ∑ F = (1) (tổng hợp lực tác dụng vào vật 0) +) Điều kiện để vật không quay M = M’ (2) M tổng Momen lực vật quay theo chiều kim đồng hồ M’ tổng Momen lực vật quay ngược chiều kim đồng hồ +) Từ phương trình (1) (2) ta giải kết toán 2.2 CÁC VÍ DỤ MINH HỌA 2.2.1 Ví dụ minh họa dạng cân vật chịu tác dụng lực khơng song song Bài 1: Một vật có khối lượng 3kg treo hình vẽ,thanh AB vng góc với tường thẳng đứng, CB lệch góc 600 120 so với phương ngang Tính lực căng dây BC áp lực AB lên tường hệ cân Lấy g = 10m / s2 C A B Giải: Ta có P = mg = 3.10=30 (N) Cách 1: Biểu diễn lực hình vẽ Theo điều kiện cân ur ur P ↑↓ T ur ur ur ur ur T BC + T AB + P = ⇒ P + T = ⇒   P = T với T = T AB + T BC Từ giản đồ véc tơ ta có: cos30 = ⇒ TBC = P cos30 sin300 = = 30 T P = TBC TBC ur C ur T Tur T AB 300 BC A B ur P = 20 3(N ) TAB ⇒ TAB = sin300.TBC = 20 = 10 3(N) TBC Cách 2: Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ Theo điều kiện cân bằng: ur ur ur T BC + T AB + P = Chiếu theo Ox: - TAB + TxBC = ⇒ TAB = TBC.sin300 Chiếu theo Oy: TyBC − P = ⇒ cos300.TBC = P ⇒ TBC = P cos30 = 30 = 20 3(N ) Thay vào ( ) ta có : TAB = 20 = 10 3(N) y ur uC r urT yBC 0Tur BC 30 A T ABB urT xBC x P Bài 2: Cho vật có khối lượng kg treo hình vẽ, có bán kính 10 cm Với dây treo có chiều dài 20 cm Xác định lực căng dây lực tác dụng vật lên tường Lấy g = 10m / s2 Giải: Ta có P = mg = 6.10=60 (N) sin α = R 10 = = ⇒ α = 300 l 20 Cách 1: Biểu diễn lực hình vẽ Theo điều kiện cân r ur F ↑↓ T ur uu r ur r ur T + N + P = 0⇒ F + T = ⇒   F = T P P 60 Cos300 = ⇒ F = = = 40 3(N) ⇒ T = 40 3(N) F Cos30 N Sin300 = ⇒ N = F.Sin300 = 40 = 20 3(N ) F α Tur α ur P uruur FN Cách 2: Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ Phân tích hình vẽ Theo điều kiện cân ur ur ur uu r ur T OB thành (1) x Tx O N Chiếu theo Oy: P Ty − P = ⇒ Cos30 T = P ⇒ T = Cos300 = 60 ur P = 40 3(N) αTur uur αuurTy uur Chiếu theo Ox: ur ur T x ,T y y Tx + Ty + P + N = Tx − N = ⇒ T.Sin300 = N hai lực Thay vào ( ) ta có: N = 40 = 20 3(N ) Bài 3: Thanh nhẹ AB nằm ngang gắn vào tường A, Đầu B nối với tường dây BC khơng dãn.Vật có khối lượng m = 1,2 kg treo vào B dây BD Biết AB = 20cm, AC = 48cm.Tính lực căng dây BC lực nén lên AB Giải: Ta có P = mg = 1,2.10=12(N) cos α = CA CA 48 12 = = = ; tan α = AB = 20 = ; sin α = AB = 20 = 2 CB 52 13 AC 48 12 CB 52 13 CA + AB u r C T uur αα A ur Bur N F Cách 1: Biểu diễn lực hình vẽ Theo điều kiện cân r uu r ur uu r ur r uu r F ↑↓ N T + N + P = 0⇒ F + N = ⇒   F = N P P 12 ⇒T = = = 13 ( N ) T cos α 12 13 F tan α = ⇒ N = F = P tan α = 12 = ( N ) P 12 cos α = P Cách 2: Chọn hệ quy chiếu Oxy unhư hình vẽ r ur ur Phân tích TOB thành hai lực T xOB ,T yOB hình kiện cân ur uu r ur T+N +P =0 ur ur uu r ur ⇒ Tx + Ty + N + P = Chiếu theo Ox: N − Tx = ⇒ N = Tx ⇒ N = sin α.T (1) Chiếu theo Oy: Ty − P = ⇒ cosα.T = P ⇒ T = Thay vào ( ) ta có : N = P 12 = = 13(N ) cosα 12 13 13 = 5( N ) 13 y ur urvẽTheo điều Bα T T uur y α u r A Tur O N x x P Bài 4: Vật có khối lượng m = 1,7kg dược treo trung điểm C dây AB hình vẽ.Tìm lực căng dây AC, BC theo α Áp dụng với α = 300 α = 600 Trường hợp dây dễ bị đứt hơn? α α Giải: Ta có P = mg = 1, 7.10 = 17 ( N ) ur u r Trọng lực P ,lực căng T1 dây AC lực căng T2 dây BC Các lực đồng quy O ur ur ur r Điều kiện cân bằng: P + T1 + T =  T1x + T2x = Chiếu (1) lên Oxvà Oy: − ur ury urα T 1yT α ur y   T1y + T2y − P = −T1.cos α + T2.cos α = ⇒ T1 = T2 ⇒ 1x T1.sin α + T2.sin α − P = P ⇒ T1 = T2 = 2.sin α  Khiα = 30 :T1 = T2 = 17N Áp dụng   Khiα = 60 :T1 = T2 ≈ 10N Ta thấy α nhỏ T1 T2 lớn dây dễ bị đứt Tur ur T x T Our T 2x P 2.2.2 Ví dụ minh họa dạng cân có trục quay cố định Bài 1: Một kim loại đồng chất AB dài 2m có tiết diện khối lượng 2kg Người ta treo vào đầu A vật có khối lượng 5kg, đầu B vật có khối lượng 1kg Hỏi phải đặt giá đỡ điểm O cách đầu A khoảng để cân Giải: Ta có: P = mg = 2.10 = 20( N ) ;PA = mA g = 5.10 = 50( N ) ;PB = mB.g = 1.10 = 10( N ) Theo điều kiện cân Momen lực: MA = MP + MB ⇒ PA OA = P.OG + PB OB AG = GB = 1m OG = AG – OA = – OA OB = AB – AO = – OA ⇒ 50 OA = 20 (1- OA) + 10( – OA ) ⇒ OA = 0,5m A O ur P ur PA Bài 2: Thanh nhẹ OB quay quanh truc O Tác dụng lên F1 F2 đặt A B Biết lực F1=20 N , OA=10 cm , AB=40 cm Thanh cân , lực F1 F2 hợp với AB góc α β Tính F2 a α=β=90o b α=30o ; β=90o c α=30o ; β=60o B ur PB u r F lực O βur A α B F : Giải: Theo điều kiện cân Momen lực M Fr1 = M Fr ur F1 ⇒ F1.dF = F2.dF ⇒ F1.OB.sin α = F2.OA.sin β d uFur1 Mà OB = OA + AB =50 ( cm ) a Khi α=β=90o ta có O uurβur A α B d ⇒ 20.0,5.sin900 = F2.0,1.sin900 ⇒ F2 = 100( N ) b Khi α=30o ; β=90o ta có F2 ⇒ 20.0,5.sin300 = F2.0,1.sin900 ⇒ F2 = 50( N ) c Khi α=30 ; β=60 ta có o o ⇒ 20.0,5.sin300 = F2.0,1.sin600 ⇒ F2 = 100 (N) Bài 3: Để đẩy thùng phy nặng có bán kính R=30cm vượt rbậc thềm cao h 15( cm) ( L ) 2+1 Bàir4: Cho đồng chất AB có khối lượng 10kg Tác lực F đầu A hình vẽ làm cho bị nâng lên hợp với phương ngang góc 300 Xác định độ lớn lực biết lực hợp với góc 600 Lấy g = 10( m / s ) 30ur0 F 600 A dF Giải: Ta có: P = mg = 10.10 = 100( N ) A 30 ur dụng F 600 B dP ur P B Theo điều kiện cân Momen lực M r = M ur  ⇒ F.dF = P.dP  F P AB Với dP = cos300 dF = sin60 AB ⇒ F.sin600.AB = 100.cos300 AB ⇒ F = 50( N ) Bài 5: Một người nâng ván AB có khối lượng 40 kg với lực F để ván nằm yên r o hợp với mặt đường góc 30 Xác định độ lứn lực F trường hợp : a Lực F hướng vng góc với ván b Lực F hướng vng góc với mặt đất Giải: Ta có: P = mg = 40.10 = 400( N ) a Theo điều kiện cân Momen lực ur F M Fr = M Pur ⇒ F.dF = P.dP B AB ; dF = AB AB ⇒ F.AB = 400.cos300 ⇒ F = 100 ( N ) Với dP = cos300 A 30 dP ur P ur F b Theo điều kiện cân Momen lực M Fr = M Pur ⇒ F.dF = P.dP AB dF = cos30 AB Với dP = cos300 AB ⇒ F.AB.cos30 = 400.cos30 ⇒ F = 200( N ) 0 Bài 6: Một AB có khối lượng 15kg có trọng tâm G chia đoạn AB theo tỉ lệ BG=2AG hình vẽ Thanh AB treo lên trần nhà dây nhẹ , khơng dãn , góc α=30o Dây BC vng góc với AB Biết AB dài 1,2 m Tính lực căng dây dây BC ? Giải: Ta có: P = mg = 15.10 = 150( N ) Theo điều kiện cân Momen lực M Tur = M Pur 30 ur P A d A α P G Với dP = cos300.AG P dT = AB = 3AG 10 C B A α G ur ⇒ F.dT = P.dP B u r C T B ⇒ T.3.AG = P.cos300.A G ⇒ T.3 = 150 = 25 3( N ) Bài 7: Cho gỗ hình hộp chữ nhật hình rvẽ có khối lượng 50 kg với OA=80cm;AB=40cm Xác định lực F tối thiểu để làm quay khúc gỗ quanh cạnh qua O Lấy g=10m/s2 B A ur F O Giải: Ta có: P = mg = 50.10 = 500( N ) Theo điều kiện cân Momen lực B A M Fr = M Pur ⇒ F.dF = P.dP AB 40 = = 20( cm) Với dP = 2 AO 80 dF = = = 40( cm) 2 ⇒ F.0,4 = 500.0,2 ⇒ F = 250( N ) u r F ru ur ddu P urOF P Bài 8: Thanh đồng chất AB = 1,2m, trọng lượng P = 10N Người ta treo trọng vật P1 = 20N, P2 = 3N A, B đặt giá đỡ O để cân Tính OA Giải: Các lực tác dụng lên AB: Các trọng lượng ur ur u r P1 ,P ,P đặt A, B, I Theo điều kiện cân Momen ta có M P1 + M P = M P2 ur P1 P1 OA + P OI = P2 OB P1 OA + P(OA – AI) = P2 (AB – OA) ⇒ OA = A P2.AB + P.AI = 0,7m P1 + P2 + P I O B ur P ur P2 2.2.3 Ví dụ minh họa dạng cân tổng quát vật rắn Bài 1: Thanh BC khối lượng m1 = 2kg, gắn vào tường lề C Dầu B treo vật nặng có khối lượng m2 = 2kg giữ cân nhờ dây AB hình vẽ Biết AB ⊥ AC,AB = AC Xác định phản lực C BC tác dụng lên Lấy g = 10 ( m / s ) Giải: Ta có lực tác dụng lên BC: ur - Trọng lực P1 thanh: P1 = m1 g = 2.10 = 20 ( N ) ur - Lực căng dây treo m2, trọng lực P m2 P2 = m2 g = 2.10 = 20 ( N ) u r - Lực căng T dây AB uu r - Lực đàn hồi N lề C A B C m2 ur T B A u u r uur I u r y N Nα y P C uur ur x Nx P1 O 11 Theo điều kiện cân Momen: M T = M P1 + M P2 ⇒ T dT = P1.d P1 + P2 d P2 ⇒ T.CA = P1 AB + P2.AB Theo AC = AB ⇒ T = P1 + P = 30N 2 ur ur ur uu r r Theo điều kiện cân lực : P1 + P + T + N = ( ) - Chiếu (1) lên Ox: −T + N x = ⇒ N x = T = 30N - Chiếu (1) lên Oy: −P1 − P2 + N y = ⇒ N y = P1 + P2 = 40N Phản lực tường tác dụng lên BC N = N 2x + N 2y = 50N Với tan α = N x 30 = = ⇒ α ≈ 37 N y 40 Bài 2: Thanh AB khối lượng m = 2kg; đầu B dựng vào góc tường, đầu A nối với dây treo AC cho BC = AC BC góc với AC Tìm lực tác dụng lên Lấy g = 10 ( m / s ) Giải: Vì BC = AC nên α = 450 Theo điều kiện cân Momen: A Cur u N 1uurαur O B N2 P ⇒ T.A Bsin α = P ur ur uu r α B u r T M uPr = M Tur ⇒ P.d P = T dT AB cosα mg 2.10 ⇒T= = = 10( N ) 2tgα 2.1 A C uu r r Theo điều kiện cân lực: P + T + N + N = Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ Chiếu Oy: N1 = P = m.g = 2.10 = 20 ( N ) Chiếu Ox: N = T = 10 ( N ) Bài 3: Thanh AB có khối lượng m = 15kg, đầu A tựa sàn nhám, đầu B nối với tường dây BC nằm ngang, góc α = 600 a Xác định độ lớn lực tác dụng lên AB vuông y x B C A α b Cho hệ số ma sát AB sàn k = Tìm giá trị α để cân Biết dây BC nằm ngang Lấy g = 10 ( m / s ) Giải: a Ta có P = mg = 1,5.10 = 150( N ) Theo điều kiện cân vật rắn quay quanh trục A: M T = M P ⇒ T dT = P.d P ⇒ T.AB.sin α = P AB cosα ( *) 12 y C O xu r T B α uur O N A ur ur αP f ms 1 150 2 = 25 ( N ) ⇒T = Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ Theo điều kiện cân vật rắn ur uu r r ur r P + N + f ms + T = (1) Chiếu (1) lên Ox: f ms − T = ⇒ f ms = 25 ( N ) Chiếu (1) lên Oy : P − N = ⇒ N = P = 150 ( N ) b Từ ( * ) ta có: T = r P.cotg α Lúc Fms lực ma sát nghỉ: ⇒ Fms ≤ kN ⇒ mg.cotgα ≤ k.mg ⇒ cotgα ≤ 2k = ⇒ α ≥ 300 Bài 4: Thanh BC nhẹ, gắn vào tường lề C Đầu B treo vật nặng có khối lượng m = 4kg giữ cân nhờ dây treo AB Cho AB = 30cm, AC = 40cm Xác định lực tác dụng lên BC Lấy g = 10 ( m / s ) Giải: Cân trục quay C: M Tur = M Pur ⇒ T.AC = P.A B A AB P = mg = 40N;T = mg = 30N A C uu r uuu r Phản lực N có hướng CB ur ur uu r r Theo điều kiện cân vật rắn T + P + N = Chiếu lên hệ trục Oxy ⇒ N.sin α = T ⇒ N = AB T sin α AB uur αN C ur T B u r P O = ⇒ N = 50N Mà sin α = BC = AB2 + AC Bài 5: Cho vật có khối lượng m = 6kg treo vào tường dây BC AB Thanh AB gắn vào tường lề A, ta có AB = 30cm BC = 60cm Tìm lực tác dụng lên AB hai trường hợp sau: a Bỏ qua khối lượng b Khối lượng AB 3kg · Khi tăng góc ACB lực căng dây BC thay đổi ? C Giải: Ta có P = mg = 6.10 = 60 ( kg ) 13 A y x C A B P ur y TB uur N x u r O P AB 30 = BC 60 ⇒ ·ACB = 300 ⇒ ·ABC = 600 uu r uuur a) Phản lực N có hướng AB Sin ·ACB = Theo điều kiệnr cân bằng: ur ur uu r T + P + N = 0;T = P = 40N Chiếu lên Oy ⇒ T.cos300 − P = P 60 ⇒T= = = 40 ( N ) cos30 2 Chiếu lên Ox ⇒ T sin 300 − N = ⇒ N = 40 = 20 ( N ) uu r b, Phản lực N có phương nằm góc Cân trục quay A: C M Tur = M Pur1 + M Pur2 AB ⇒ T.A Bsin600 = P1 + P2.A B 3.10.0,5 + 60 ⇒T = = 50 ( N ) ur ur ur uu r r Phương trình cân lực: T + P1 + P + N = Chiếu theo Ox : N x = Tx = T cos 600 = 50 = 25 ( N ) r ur uur uu ur N Nα y T Ty I B uur A ur N xur T x P1 ur P2 y x O Chiếu theo Oy: N y + Ty − P1 − P2 = ⇒ N y = 30 + 60 − 50 = 15 ( N ) Vậy N = N x2 + N y2 = 152 + ( 25 ) = 10 21 ( N )  T 50 = 25 ( N ) N x = Tx = T cos600 = = 2  N = P + P'− T 'cos α = (m + m')g − T 'cos α  y 2.Theo ý a ta có: T = mg · cosACB P1 +P Theo ý b ta có: T = 2 cos ·ACB · Vậy tăng ACB lực căng T tăng D Bài 6: Thanh AB khối lượng m1 = 10kg, chiều dài l = 3m gắn vào tường lề A Đầu B treo vật 14 A C αB m2 nặng m2 = 5kg Thanh giữ cân nằm ngang nhờ dây treo CD; góc α = 450 Tìm lực tác dụng lên AB biết AC = 2m Giải: Ta có P1 = m1.g = 10.10 = 100 ( N ) P2 = m2 g = 5.10 = 50 ( N ) Theo điều kiện cân vật rắn quay quanh truch cố định: M Tur = M Pur1 + M Pur2 D u r ur y T y Tur uur α G T xBur x A N Cur O P P1 AB + P2.AB  P1  AB ⇒T= + P2 ÷ 0 AC sin45   ⇒ T.AC sin450 = P1 ⇒T =  100  + 50 ÷ = 150 ( N )  2  2 Theo điều kiện cân rbằng lực vật rắn: ur ur ur uu r P1 + P + T + N = Chọn hệ quy chiếu Oxy hình vẽ Chiếu theo Ox ta có: N = T cos 45 = 150 2 = 150 ( N ) Bài 7: Thanh AB đặt hình vẽ có đầu A tựa sàn, đầu B treo dây BC Biết BC = AB = a Xác định giá trị hệ số ma sát AB sàn để AB cân Giải: Theo điều kiện cân vật rắn trục quay A: M Tur = M Pur ⇒ T.dT = P.dP ⇒ T = mg Theo điều kiện cân vật rắn chịu tác dụng urlựcur: uur r r P + T + N + Fms = Chon hệ trục Oxy hình vẽ : T mg = mg 3mg T = Chiếu lên Oy : ⇒ N = mg − = mg − 4 Để cân ⇒ Fms ≤ kN Chiếu lên Ox : ⇒ Fms = ⇒k> C 60 B A ur ur y Ty u r T uur T x NG ur u r f msP O x ≈ 0,58 Bài 8: Cho thang có khối lượng m = 20kg dựa vào tường trơn nhẵn góc nghiêng α Hệ số ma sát thang sàn k = 0,6 a Thang đứng yên cân bằng, tìm lực tác dụng lên thang α = 450 15 b Tìm giá trị α để thang đứng yên không trượt sàn c Một người khối lượng m’= 40kg leo lên thang α = 450 Hỏi người lên đến vị trí O’ thang thang bị trượt Chiều dài thang l = 2m Giải: a Trọng lượng thanh: P = mg = 200N Theo điều kiện cân Momen M =M ur P uu r NB uur NB AB ⇒ P cos α = N B.AB.sin α uur G N A ur Theourđiều kiện cânr lực uu r uu r r P + N A + N B + Fms = ⇒ N A = P = 200N ;Fms = N B ⇒ N B = Fms = P = 100N A b, Điều kiện: Fms 1 = ⇒ α = 400 2k 1,2 c Lấy O’ vị trí người thang bắt đầu trượt N B = Fms = kN A ;N A = P + P' = 600N Ta có: ⇒ Fms = 360N Xét trục quay qua A: M Nuur = M Pur + M P'uur B ⇒ N B ABsin α = P B AB cos α + P'.AO'.cos α ⇒ AO' = 1,3m αurP f ms uur B NB / O uur uur G ur / N A α PP A ur f ms 2.3 BÀI TẬP THAM KHẢO Bài tập Thanh kim loại có chiều dài l khối lượng m đặt bàn nhô đoạn 1/4 chiều dài Tác dụng lực có độ lớn 40N hướng xuống đầu kim loại bắt đầu nhô lên, lấy g=10m/s2 Tính khối lượng kim loại Bài tập Một AB nặng 30 kg, dài m, trọng tâm G biết BG=6 m Trục quay O biết AO=2 m, Người ta phải tác dụng vào đầu B lực F=100 N xác định khối lượng vật treo vào đầu A để nằm cân Xác định độ lớn lực tác dụng vào O lấy g=10m/s2 Bài tập Thanh AB khối lượng 25 kg, dài 7,5 m trọng tâm G biết GA=1,2 m Thanh AB quay quanh trục qua O biết OA=1,5 m Để giữ cân nằm ngang phải tác dụng lên đầu B lực bao nhiêu? Khi trục quay tác dụng lên lực bao nhiêu? Lấy g=10 m/s2 Hướng dẫn Bài tập Một gỗ nặng 12 kg dài 1,5 m, đầu gắn cố định qua điểm A, gỗ quay xung quanh trục qua A, đầu lại buộc vào sợi dây cho phương sợi dây thẳng đứng giữ cho gỗ nằm nghiêng 16 hợp với phương ngang góc α Biết trọng tâm gỗ cách đầu A khoảng 50 cm Tính lực căng sợi dây lực tác dụng điểm A gỗ Lấy g=10 m/s2 Bài tập Một người nâng gỗ nặng 30 kg dài 1,5 m, lực nâng vng góc với gỗ giữ cho hợp với mặt đất nằm ngang góc α=300 Biết trọng tâm gỗ cách đầu mà người nâng 120 cm Tính lực nâng người Bài tập Một nhẹ gắn vào sàn B hình vẽ Tác dụng lên đầu A lực kéo F = 100N theo phương ngang Thanh giữ cân nhờ dây AC Tìm lực căng dây biết α = 30o Bài tập Thanh nhẹ OB quay quanh trục O Tác dụng lên lực F1; F2 đặt A B Biết F1 = 20N; OA = 10cm; AB = 40cm Thanh cân bằng, véc tơ F1; F2 hợp với AB góc α; β hình vẽ Xác định giá trị F2 trường hợp sau a/ α = β = 90o b/ α = 30o; β = 90o c/ α = 30o; β = 60o Bài tập Bánh xe có bán kính R, khối lượng m hình vẽ Tìm lực kéo F nằm ngang đặt trục để bán vượt qua bậc có độ cao h Bỏ qua ma sát Bài tập Tìm lực F để làm quay vật hình hộp đồng chất hình vẽ, biết m = 10kg quay quanh tâm O Cho a = 50cm, b = 100cm Bài tập 10 Thanh gỗ đồng chất AB, khối lượng 20kg quay quanh trục A Ban đầu nằm ngang sàn Tác dụng lên B lực nâng F vng góc với AB Tìm F để a/ nâng AB khỏi sàn b/ giữ AB nghiên góc 30o so với mặt sàn Bài tập 11 Thanh AB (m = 100g) quay quanh A bố trí hình vẽ m1 = 500g; m2 = 150g, BC =20cm Tìm chiều dài AB biết cân Bài tập 12 Treo bốn vật nặng cách vào đồng chất dài 3cm nặng 6kg, hai vật ngồi nằm hai đầu hình vẽ m1 = 2kg; vật có khối lượng vật trước 1kg Cần phải treo điểm cách đầu trái khoảng để cân Bài tập 13 Thanh đồng chất AB quay quanh lề A Hai vật có khối lượng 17 m1 = 1kg, m2 = 2kg treo vào B hai sợi dây hình vẽ C ròng rọc nhẹ Biết AB = AC, khối lượng 2kg Tính α hệ cân Bài tập 14 Thanh AB khối lượng m = 1,5kg, đầu B đựng vào góc tường, đầu A nối với dây treo AC góc α = 45o Tìm lực tác dụng lên Bài tập 15 Thanh AB khối lượng m1 = 10kg, chiều dài L = 3m gắn vào tường lề A Đầu B treo vật nặng m2 = 5kg Thanh giữ cân nằm ngang nhờ dây treo CD, góc α = 45o Tìm lực tác dụng lên AB biết AC = 2m Bài tập 16 Một AB dài 2m khối lượng m=2kg giữ nghiêng góc α mặt sàn nằm ngang sợi dây nằm ngang BC dài 2m nối đầu B với tường đứng thẳng; đầu A tựa lên mặt sàn Hệ số ma sát mặt sàn 3√232 1) Tìm giá trị α để cân Tính lực tác dụng lên khoảng cách AD từ đầu A đến góc tường D α =45o Lấy g=10m/s2 Bài tập 17 Bài tập 18 02.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tôi sử dụng nội dung đề tài áp dụng giảng dạy lớp 10B, lớp 10I khơng sử dụng để làm phép đối chứng thấy học sinh lớp 10B áp dụng nội dung đề tài em giải tập khó cách nhanh chóng 18 kết hồn tồn xác, lớp 10I em lúng túng giải tập khó Cụ thể cho lớp làm kiểm tra kết đạt sau: Lớp 10B - 45 học sinh 10I - 45 học sinh Điểm (0%) (0%) Điểm 5-6 (20%) 28 (62,2%) Điểm 7- 21 (46,7%) 17 (37,8%) Điểm 9- 10 15 (33,3%) (0%) III KẾT LUẬN Thực tế giảng dạy kết kiểm tra, thi năm học qua nơi giảng dạy trường THPT Thiệu Hóa cho thấy em học sinh nhận dạng tập đề thi việc giải câu cho kết tốt Trong đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh ln có câu hỏi phần Cân vật rắn khó nên nhiều thí sinh không làm kịp Để giúp em nhận dạng để giải nhanh dạng tập cân vật rắn, đưa vào tài liệu số dạng tập xem với cách giải coi ngắn gọn xác (theo suy nghĩ chủ quan thân tôi) để đồng nghiệp em học sinh tham khảo Để đạt kết cao kỳ thi em học sinh nên giải nhiều đề luyện tập để rèn luyện kỷ nhận dạng từ đưa phương án tối ưu để giải nhanh xác câu Tài liệu trình bày phần chương tĩnh học vật rắn Cách giải tập theo suy nghĩ chủ quan cho ngắn gọn chưa ngắn gọn chắn không tránh khỏi thiếu sót cách phân dạng cách giải tập minh họa Rất mong nhận nhận xét, góp ý q đồng nghiệp để xây dựng tập tài liệu hoàn hảo Xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thiệu Hóa, ngày 25 tháng năm 2019 CAM KẾT KHƠNG COPY Đỗ Đình Tn TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật lí 10 – Lương Dun Bình (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011 Giải toán Vật Lý l0 Tập – Bùi Quang Hân (Chủ biên) Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí lớp 10 (Nguyễn Phú Đồng) 19 Đề thi học sinh giỏi Tỉnh toàn quốc Các tài liệu truy cập trang web thuvienvatly.com violet.vn 20 ... Kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi chương cân vật rắn vật lý 10 Với biện pháp này, đề tài giúp học sinh có thái độ học tập tích cực hơn, tự vận dụng vấn đề cách sáng tạo hơn, từ học sinh cảm... học mơn vật lí 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU + Phân loại dạng cân vật rắn, chia dạng tập phù hợp + Đưa cách giải xác cho tốn cân vật rắn + Chỉ sai lầm mà học sinh dễ mắc phải giải toán cân vật rắn ... môn Vật lý lớp 10 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải tập, đặc biệt trình ôn thi HSG cấp tỉnh + Học sinh học lớp 10 luyện tập để kiểm tra, thi HSG cấp tỉnh 1.3.2 Phạm vi áp dụng: Chương Cân vật