máy quay li tâm đơn giản

CHỦ ĐỀ 3: MÁY QUAY LI TÂM ĐƠN GIẢN Tác giả: TS Dương Xuân Quý, Trường ĐHSP Hà Nội I PHẦN 1: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Chuyển động li tâm Bạn nhìn thấy thực việc “vẩy rau sống” để tách nước khỏi rau hay quan sát cách vắt nước từ quần áo máy giặt Bạn xem cách quay để lấy mật ong từ miếng sáp ong Đây ứng dụng kiến thức chuyển động tròn, lực hướng tâm, lực li tâm chuyển động li tâm Khi vật chuyển động trịn, vật ln chịu lực để tạo hợp lực hướng vào tâm quay gọi lực hướng tâm Lực tạo gia tốc hướng tâm cho vật Xét tâm quay, vật đứng yên chứng tỏ lực hướng tâm cân với lực khác gọi lực quán tính li tâm Khi lực quán tính li tâm đủ lớn làm liên kết vật chuyển động quay với vật khác hệ Khi vật tiếp tục chuyển động theo quán tính (bị văng) theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo Trong trường hợp này, vật chuyển động li tâm Chuyển động li tâm ứng dụng nhiều lĩnh vực sống, khoa học kĩ thuật Chúng ta khai thác đặc tính chuyển động trịn để chế tạo máy quay li tâm đơn giản dùng đời sống hàng ngày như: Tách nước khỏi bề mặt quần ảo, rau, quả, tách mật ong khỏi miếng sáp … Xác định vấn đề Trong điều kiện trời khơng có nắng, độ ẩm cao, khơng có điện nên phải giặt quần áo tay Bạn cần phải chế tạo thiết bị để làm giảm đáng kể lượng nước quần áo Thiết bị hoạt động dựa nguyên tắc chuyển động li tâm Một thiết bị cần phải giải nhiệm vụ gì? II PHẦN 2: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Nghiên cứu lí thuyết (học kiến thức mới) a Mục đích hoạt động Tổ chức hướng dẫn học sinh nghiên cứu tài liệu để rút kiến thức chuyển động tròn b Nội dung hoạt động Nghiên cứu 14 "Lực hướng tâm", sách giáo khoa Vật lí 10; tìm kiếm thơng tin Internet với từ khóa liên quan trả lời câu hỏi sau: Lấy ví dụ vật chuyển động trịn ví dụ, cách để làm vật chuyển động trịn (trong vật ln có tính qn tính có xu hướng chuyển động thẳng theo hướng vận tốc _ _ Xác định đặc điểm lực tác dụng để gây gia tốc hướng tâm? Lực li tâm loại lực gì? có đặc điểm gì? Những phận máy quay li tâm thiết kế bạn? _ Những khó khăn thiết kế bạn gì? _ * Tài liệu tham khảo  Phụ lục : Về lực li tâm: http://stem.truonghocketnoi.edu.vn/backend/data/uploads/37/documents/153 2058366_phu-luc li-thuyet-luc-li-tam.docx c Dự kiến sản phẩm Bản báo cáo kiến thức lực hướng tâm: định nghĩa, đặc điểm lực hướng tâm, khái niệm lực quán tính li tâm (lực li tâm), chuyển động li tâm d Cách thức tổ chức hoạt động Học sinh làm việc theo nhóm để trả lời câu hỏi Hỗ trợ học sinh gặp khó khăn Lưu ý kiến thức: Khi vật chuyển động tròn, hợp lực lực học (trọng lực, phản lực, lực liên kết dây lực ma sát nghỉ … ) tạo nên lực hướng tâm gây gia tốc hướng tâm Khi tăng tốc độ quay lực có độ lớn tăng dần đạt đến giới hạn định thắng lực liên kết làm vật tách khỏi hệ thống quay văng theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo Chuyển động vật xảy trường hợp gọi chuyển động li tâm Hoạt động 2: Đề xuất giải pháp a Mục đích hoạt động Định hướng để học sinh thực quy trình thiết kế: xác định chi tiết, xây dựng vẽ, chỉnh sửa b Nội dung hoạt động Mơ tả cách bạn sử dụng vật dụng đơn giản để chế tạo máy quay li tâm Các bạn thảo luận để hồn thành bảng Tên phận Hình vẽ Vật liệu Cách gia cơng Tiêu chí mà bạn cần quan tâm để đánh giá cao: Hình vẽ rõ ràng, hợp lí; vật liệu đơn giản, dễ kiếm; gia cơng đơn giản, thuận tiện dụng cụ thơng thường Có thể sử dụng đồ có sẵn cho việc chế tạo c Dự kiến sản phẩm Các sơ đồ nguyên tắc máy quay lồng đứng lồng ngang bao gồm phận: Giá chân đế cố định, lồng đựng đồ giặt gắn với trục quay, tay quay trực tiếp tay quay nối với phận truyền động dây đai puli (ròng rọc) d Cách thức tổ chức hoạt động Học sinh tự thiết kế theo nhóm có Gợi ý giáo viên tương tự với chế vắt quần áo máy giặt Hoạt động 3: Chọn giải pháp tốt a Mục đích hoạt động Tạo nhiệm vụ để học sinh lựa chọn thiết kế tối ưu, từ đưa thiết kế chi tiết cho máy quay li tâm b Nội dung hoạt động Bước 4: Lựa chọn giải pháp tốt Trả lời câu hỏi sau giấy: Liệt kê nguyên vật liệu bạn chọn sử dụng để chế tạo mẫu thử máy quay li tâm Vẽ thiết kế bạn giấy thích tất các phận, nguyên vật liệu kích thước dự kiến tương ứng Mô tả cách vận hành máy quay li tâm theo thiết kế bạn Mô tả cách thức bạn sử dụng để kiểm tra máy quay li tâm khác thành viên lớp học c Dự kiến sản phẩm Bản vẽ chi tiết máy quay li tâm đơn giản dùng cho việc vắt quần áo ướt mơ tả rõ vật liệu chế tạo, kích thước chi tiết d Cách thức tổ chức hoạt động Học sinh làm việc theo nhóm nhà lớp Gợi ý cho HS: Máy quay lồng đứng nên tận dụng thùng, xô nhựa loại to để chặn nước văng Chế tạo gỗ đế để gắn trục quay lồng chứa đồ (có cửa) với tay quay Với máy quay li tâm lồng ngang, cần tạo giá đỡ trục quay gắn lồng nằm ngang Gắn trục quay với tay quay puli truyền lực từ tay quay qua đai truyền Hoạt động 4: Chế tạo mơ hình mẫu thử nghiệm a Mục đích hoạt động Chuẩn bị điều kiện vật chất vật liệu, công cụ gia công, hướng dẫn sử dụng cơng cụ hay nhắc quy tắc an tồn để học sinh chế tạo máy quay theo thiết kế điều chỉnh theo góp ý b Nội dung hoạt động - Gửi thầy cô duyệt mẫu thiết kế máy quay li tâm bạn để xin ý kiến đóng góp - Thu thập nguyên vật liệu cần thiết xây dựng phiên cho thiết kế bạn Mô tả văn cách thức vận hành thiết bị Nếu có thể, lập hồ sơ trình làm việc bạn cách chụp ảnh quay video lại toàn bước làm c Dự kiến sản phẩm Máy quay li tâm đơn giản dùng để vắt quần áo ướt hoạt động d Cách thức tổ chức hoạt động Học sinh làm việc theo nhóm nhà xưởng trường 5 Hoạt động 5: Thử nghiệm đánh giá a Mục đích hoạt động Tổ chức buổi thử nghiệm để nhóm học sinh đánh giá chéo sản phẩm b Nội dung hoạt động Bước 6: Thử nghiệm đánh giá Các nhóm đem sản phẩm đến thử nghiệm chéo theo bảng Ghi lại đánh giá sản phẩm nhóm bạn theo tiêu chí Sau gửi lại đánh giá cho nhóm bạn Nhóm Thiết kiểm bị Về hình thức tra nhóm 3 Về vật liệu chế tạo Độ ổn định Khả văng nước c Dự kiến sản phẩm Bản đánh giá sản phẩm nhóm bạn theo tiêu chí bảng d Cách thức tổ chức hoạt động Thực lớp Hoạt động 6: Chia sẻ thảo luận a Mục đích hoạt động Tổ chức buổi báo cáo để học sinh trình bày sản phẩm qua có đóng góp cho việc hồn thiện sản phẩm b Nội dung hoạt động Thu thập lập hồ sơ bao gồm ghi chép, sơ đồ, tranh ảnh hay video trình thiết kế, xây dựng kiểm tra mẫu thử bạn Làm poster slide ppt chia sẻ việc mẫu thử bạn hoạt động kết thử nghiệm thiết bị nhóm c Dự kiến sản phẩm Bản giới thiệu máy quay li tâm nhóm, ý kiến đóng góp thảo luận, chia sẻ d Cách thức tổ chức hoạt động Báo cáo đại diện nhóm trước lớp Hoạt động 7: Điều chỉnh thiết kế a Mục đích hoạt động Tổ chức tư vấn để học sinh đánh giá, chia sẻ điều chỉnh sản phẩm b Nội dung hoạt động Bước 8: Đánh giá điều chỉnh thiết kế Đánh giá khả hoạt động mẫu thử bạn trả lời câu hỏi bảng phía Mẫu thử … Tốt Trung bình Chưa đạt Phù hợp kích thước với quần áo cần vắt Cho phép di chuyển đến lặp đặt lại vị trí Phù hợp với khả tác động người Yêu cầu thực chế tạo Yêu cầu với vật liệu Đánh giá khả vắt nước từ quần áo Đưa nhận định độ bền sử dụng So sánh kết bạn với thành viên khác lớp Các mẫu thử có giải vấn đề theo cách tương tự nhau? Giải thích? Bạn thay đổi yếu tố để làm cho mẫu thử bạn hoạt động hiệu hơn? c Dự kiến sản phẩm Các đánh giá khách quan học sinh, chia sẻ bộc lộ cảm xúc học sinh hoạt động, điều chỉnh hợp lí cho sản phẩm d Cách thức tổ chức hoạt động Học sinh làm việc theo nhóm trình bày lớp PHẦN III CÁC TÀI LIỆU KÈM THEO Tài liệu Hệ thống câu hỏi kiểm tra đánh giá học lực li tâm Nhận biết Câu Đơn vị đo lực hướng tâm A N B m/s2 Câu Lực hướng tâm có độ lớn A Tỉ lệ với bình phương khối lượng B Tỉ lệ với bình phương tốc độ góc C Tỉ lệ với bình phương bán kính D Tỉ lệ với bình phương thời gian C Nm D kg.m Thông hiểu Câu Lực hướng tâm A Một loại lực học B Là hợp lực lực, có hướng vào tâm quay C Là lực hấp dẫn, có hướng vào tâm quay D Là lực đàn hồi, có hướng vào tâm quay Câu Vật chuyển động li tâm theo hướng A Về tâm quay B Ra xa tâm quay C Tiếp tuyến với quỹ đạo D Theo hướng Vận dụng Máy giặt lồng ngang thực chức vắt quần áo với tốc độ 800 vòng/phút Giả sử giọt nước bị văng vị trí cách trục quay 20cm tích 0,5ml Sử dụng kiện cho câu 5, câu Câu Giọt nước văng vị trí A thấp B cao C lên D xuống Câu Lực hướng tâm tác động lên giọt nước văng A 0,01N B 0,7N C 0,002N D 0,047N Vận dụng cao Câu Thực tế, máy giặt lồng ngang thường có giá thành cao máy giặt lồng đứng Các quảng cáo giới thiệu máy quay lồng ngang có hiệu giặt vắt cao a) Dùng kiến thức lực li tâm chuyển động li tâm để lí giải cho tính hiệu việc vắt nước hai loại máy giặt b) Đưa khuyến cáo cho việc chế tạo máy quay li tâm đơn giản dùng vắt quần áo hay quay mật ong Có thể đưa gợi ý điều chỉnh máy quay mật ong hình ảnh xem phần đầu Câu Một vải treo thẳng đứng bị ướt, phần nước vải dồn dần xuống để tạo thành giọt nước Giọt nước tách khỏi vải có khối lượng 40mg Khi dùng máy quay li tâm giữ vải cách trục quay 20 cm, muốn giọt nước có khối lượng 5mg tách khỏi vải máy quay cần có tốc độ tối thiểu bao nhiều vịng/phút Giải tốn vải được: a) Quay lồng thẳng đứng b) Quay lồng ngang  ... vận hành máy quay li tâm theo thiết kế bạn Mô tả cách thức bạn sử dụng để kiểm tra máy quay li tâm khác thành viên lớp học c Dự kiến sản phẩm Bản vẽ chi tiết máy quay li tâm đơn giản dùng cho việc... kiến thức lực li tâm chuyển động li tâm để lí giải cho tính hiệu việc vắt nước hai loại máy giặt b) Đưa khuyến cáo cho việc chế tạo máy quay li tâm đơn giản dùng vắt quần áo hay quay mật ong Có... tâm A Một loại lực học B Là hợp lực lực, có hướng vào tâm quay C Là lực hấp dẫn, có hướng vào tâm quay D Là lực đàn hồi, có hướng vào tâm quay Câu Vật chuyển động li tâm theo hướng A Về tâm quay