Gia tốc góc tức thời gia tốc góc của vật rắn chuyển động quay quanh một trục ở thời điểm t là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên của tốc độ góc ở thời điểm đó và được xác định bằng đạ[r]
(1)Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak Trường THPT chuyên Nguyễn Du GIAÙO AÙN SOÁ CHƯƠNG 1: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN BAØI 1: CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I Muïc tieâu: I Kiến thức: - Hiểu các khái niệm : vật rắn, chuyển động tịnh tiến vật rắn, toạ độ góc, tốc độ góc, gia tốc góc điểm trên vật rắn - Nắm vững các công thức liên hệ tốc độ góc, gia tốc góc và gia tốc dài moät ñieåm treân vaät raén II Kyõ naêng: - Vận dụng đựơc các công thức chuyển động quay đều, quay biến đổi để giải các bài tập đơn giản II Chuaån bò: I Giaùo vieân: - Chuẩn bị các hình vẽ, tranh ảnh, đoạn phim minh hoạ chuyển động quay, chuyển động tịnh tiến vật rắn để minh hoạ cho phần mở đầu và phần bài daïy - Soạn phần minh hoạ Powerpoint : hình vẽ số 1.1 (với các hiệu ứng xuất cho phù hợp với trình tự giảng phần 1, soạn các câu hỏi củng cố trên máy để chieáu cho HS laøm sau baøi hoïc lyù thuyeát II Hoïc sinh: - Oân tập phần Động học lớp 10: phương trình chuyển động thẳng đều, chuyển thẳng biến đổi đều, các công thức chuyển động tròn, khái niệm chuyển động tịnh tiến III Tổ chức các hoạt động dạy học: I Dự kiến ghi bảng (Nội dung bài): 1) Tọa độ góc: - Vật rắn chuyển động quay quanh trục Oz có đặc điểm sau: Mỗi điểm trên vật vạch đường tròn nằm mặt phẳng vuông góc với trục quay, có bán kính khoảng cách từ điểm đó đến trục quay, tâm nằm treân truïc quay Mọi điểm vật quay cùng góc cùng khoảng thời gian - Vị trí vật thời điểm xác định tọa độ góc xác định mặt phẳng động P gắn với vật và mặt phẳng cố định Po Đơn vị tọa độ góc là radian (rad) - Chuù yù: ta chæ xeùt vaät quay theo moät chieàu, choïn chieàu döông laø chieàu quay cuûa vật, đó >0 2) Tốc độ góc: -1Lop12.net (2) Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak Trường THPT chuyên Nguyễn Du Xét vật rắn chuyển động quay: Tại thời điểm t, tọa độ góc vật là Tại thời điểm t+t, tọa độ góc là + Như thế, thời gian t, vật quay góc t d b) Tốc độ góc tức thời: lim hay =’(t) t dt a) Tốc độ góc trung bình: tb Tốc độ góc tức thời (tốc độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh, chậm chuyển động quay vật rắn quanh trục thời điểm t và xác định đạo hàm tọa độ góc theo thời gian Ñôn vò : rad/s 3) Gia toác goùc: Xét vật chuyển động quay: Tại thời điểm t, vật có tốc độ góc Tại thời điểm t+t, vật có tốc độ góc +t Như thế, sau thời gian t, tốc độ góc biến thiên lượng t d b) Gia tốc góc tức thời: lim hay ' (t ) t t dt a) Gia toác goùc trung bình: tb Gia tốc góc tức thời (gia tốc góc) vật rắn chuyển động quay quanh trục thời điểm t là đại lượng đặc trưng cho biến thiên tốc độ góc thời điểm đó và xác định đạo hàm tốc độ góc theo thời gian Ñôn vò: rad/s2 4) Các phương trình động học chuyển động quay: a) Chuyển động quay đều: Tốc độ quay: =const Phương trình chuyển động: =o+t Trong đó: o là tốc độ góc ban đầu t=0 b) Chuyển động quay biến đổi đều: Gia toác goùc: =const Các phương trình chuyển động quay biến đổi: PT tốc độ quay: =o+t PT tọa độ góc: =o+ot+ t Công thức liên hệ tọa độ góc và tọa độ góc: o2 2 o Chú ý: với quy ước chọn chiều quay là chiều dương, >0, >0: Chuyển động quay là nhanh dần: >0 Chuyển động quay là chậm dần: <0 5) Vaän toác vaø gia toác cuûa caùc ñieåm treân vaät quay: -2Lop12.net (3) Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak - Nếu vật rắn quay đều: điểm trên vật có gia tốc hướng tâm độ lớn xác định an - Trường THPT chuyên Nguyễn Du v2 2r r Nếu vật rắn quay không đều: vecto gia tốc điểm có hai thành phần: Gia tốc hướng tâm a n đặc trưng cho thay đổi hướng vận tốc Gia tốc tiếp tuyến at đặc trưng cho thay đổi độ lớn vận tốc: dv v' r ' at r dt Gia tốc vật rắn: a at a n với độ lớn: a a n2 at2 at II Các hoạt động tổ chức dạy học lớp: HOẠT ĐỘNG 1: ỔN ĐỊNH TỔ CHỨC LỚP, DẪN DẮT VAØO CHƯƠNG, VAØO BAØI MỚI Đặt vấn đề, khơi gợi hứng thú học tập, tìm hiểu vấn đề HS Hiểu khái niệm vật rắn, chuyển động tịnh tiến Hoạt động HS Hoạt động GV - Cán lớp báo cáo - Yêu cầu cán lớp giới thiệu lớp - Lớp tiến hành chia nhóm theo - Hướng dẫn HS phân chia nhóm học tập hướng dẫn GV và cán lớp (chia nhóm, theo vị trí ngồi thuận lợi) để tiến hành các hoạt động nhóm suoát naêm hoïc - HS xem baêng hình - Cho HS xem hình aûnh, phim veà chuyeån động vật rắn (đu quay, cáp treo…) để giới thiệu chương - HS ñònh nghóa - Yêu cầu HS thử định nghĩa: Thế nào là vaät raén? - HS nêu đặc điểm chuyển động tịnh - Yêu cầu HS nhắc lại đặc điểm tieán chuyển động tịnh tiến (đã học lớp 10) Từ đó, GV dẫn dắt, giới thiệu vào khảo sát chương: khảo sát chuyển động quay cuûa vaät raén - HS trả lời : khảo sát các đại lượng - Hỏi: khảo sát chuyển động ta đặc trưng cho vật chuyển động cần khảo sát đại lượng nào? (có nhö: xaùc ñònh vò trí, vaän toác, gia thể tùy mức độ để gợi ý, dẫn dắt HS) tốc, quỹ đạo, xác định các phương trình chuyển động… - HS lắng nghe để thấy mục tiêu - GV dẫn dắt vào bài: để khảo sát baøi chuyển động quay vật rắn, ta vào khảo sát các đại lượng đặc trưng cho chuyển động (tọa độ góc, tốc độ goùc, gia toác goùc) vaø thieát laäp caùc phöông trình ñaëc tröng cho chuyeån -3Lop12.net (4) Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak Trường THPT chuyên Nguyễn Du động vật rắn HOẠT ĐỘNG 2: TỌA ĐỘ GÓC Hiểu khái niệm Tọa độ góc Hoạt động HS Hoạt động GV - HS quan sát và trả lời: - GV cho HS xem laïi hình aûnh veà chuyeån Mỗi điểm trên vật vạch đường động quay vật rắn, kết hợp làm thí tròn nằm mặt phẳng vuông góc nghiệm thật lớp: cho sách với trục quay, có bán kính quay quanh trục cố định qua gáy khoảng cách từ điểm đó đến trục sách, cánh cửa quay quanh lề Từ đó yêu cầu HS đưa nhận xét quay, taâm naèm treân truïc quay Mọi điểm vật quay đặc điểm chuyển động quay cùng góc cùng khoảng thời gian - HS quan saùt, ghi cheùp: - GV dùng hình ảnh powerpoint để Vị trí vật thời điểm xác minh họa hình vẽ 1.1, từ đó giới thiệu định tọa độ góc xác định các nội dụng tọa độ góc mặt phẳng động P gắn với vật và mặt phẳng cố định Po Đơn vị tọa độ goùc laø radian (rad) Chuù yù: ta chæ xeùt vaät quay theo moät chieàu, choïn chieàu döông laø chieàu quay vật, đó >0 HOẠT ĐỘNG 3: TỐC ĐỘ GÓC Hiểu khái niệm Tốc độ góc Hoạt động HS - HS trả lời: vtb Hoạt động GV - GV yeâu caàu HS nhaéc laïi khaùi nieäm, công thức vận tốc trung bình, vận tốc tức thời đã học lớp 10 - Dùng suy luận tương tự để đưa các công thức định nghĩa tốc độ góc trung bình, tốc độ góc tức thời x x ; v (t raát nhoû) t t - HS nghe hieåu vaø ghi cheùp: Tốc độ góc trung bình: tb Toác độ goùc tức d hay =’(t) t dt t thời: lim Tốc độ góc tức thời (tốc độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh, chậm chuyển động quay vật rắn quanh trục thời điểm t và xác định đạo hàm tọa độ góc theo thời gian -4Lop12.net (5) Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak Trường THPT chuyên Nguyễn Du - HS trả lời: Đơn vị : rad/s - Yêu cầu HS suy luận từ công thức đưa đơn vị tốc độ góc HOẠT ĐỘNG 4: GIA TỐC GÓC Hieåu khaùi nieäm Gia toác goùc Hoạt động HS - HS trả lời: Hoạt động GV - GV yeâu caàu HS nhaéc laïi khaùi nieäm, công thức gia tốc đã học lớp 10 - Dùng suy luận tương tự để đưa các công thức định nghĩa gia tốc góc v v atb ; a (t raát nhoû) t t - HS nghe hieåu vaø ghi cheùp: Gia toác goùc trung bình: tb t Gia tốc góc tức thời: d hay ' (t ) t t dt lim Gia tốc góc tức thời (gia tốc góc) vật rắn chuyển động quay quanh trục thời điểm t là đại lượng đặc trưng cho biến thiên tốc độ góc thời điểm đó và xác định đạo hàm tốc độ góc theo thời gian - Yêu cầu HS suy luận từ công thức đưa - HS trả lời: Đơn vị : rad/s ñôn vò cuûa gia toác goùc HOẠT ĐỘNG 5: CÁC PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG QUAY Hiểu và vận dụng các công thức chuyển động quay, chuyển động quay biến đổi Hoạt động HS Hoạt động GV - HS trả lời kết giống bảng 1.1 - GV yêu cầu HS so sánh các đại lượng (t6_SGK) đặc trưng chuyển động chất điểm và chuyển động quay vật rắn quanh truïc - HS trả lời: - GV yeâu caàu HS nhaéc laïi ñaëc ñieåm, Tốc độ quay: =const phương trình chuyển động thẳng đều, từ Phương trình chuyển động: =o+t đó rút phương trình chuyển động quay Trong đó: o là tốc độ góc ban đầu t=0 - HS thaûo luaän nhoùm, baùo caùo keát quaû - Yêu cầu HS làm việc theo nhóm, trả lời Gia toác goùc: =const câu hỏi C4 (t7_SGK), từ đó rút các Các phương trình chuyển động quay biến đặc điểm chuyển động quay -5Lop12.net (6) Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak đổi: PT tốc độ quay: =o+t Trường THPT chuyên Nguyễn Du PT tọa độ góc: =o+ot+ t Công thức liên hệ tọa độ góc và tọa độ goùc: o2 2 o Chú ý: với quy ước chọn chiều quay là chieàu döông, >0, >0: Chuyển động quay là nhanh dần: >0 Chuyển động quay là chậm dần: <0 HOẠT ĐỘNG 6: VẬN TỐC VAØ GIA TỐC CỦA CÁC ĐIỂM TRÊN VẬT QUAY Nắm vững các công thức liên hệ tốc độ góc, gia tốc góc và gia tốc dài moät ñieåm treân vaät raén Hoạt động HS Hoạt động GV - HS trả lời: v=.R - Yêu cầu HS nhắc lại liên hệ gia toác, vaän toác daøi vaø baùn kính v an r chuyển động tròn r - GV lập luận để HS thấy điểm trên - HS nghe, ghi cheùp: vật rắn chuyển động tròn đều, từ đó Nếu vật rắn quay đều: điểm trên thiết lập công thức quan hệ vật có gia tốc hướng tâm độ lớn xác ñònh a n v2 2r r - HS nghe, ghi cheùp: Nếu vật rắn quay không đều: vecto gia toác cuûa moãi ñieåm coù hai thaønh phaàn: Gia tốc hướng tâm a n đặc trưng cho - GV phân tích, giảng giải cho trường hợp quay không thay đổi hướng vận tốc Gia tốc tiếp tuyến at đặc trưng cho thay đổi độ lớn vận tốc: dv v' r ' at r dt Gia tốc vật rắn: a at a n với độ at lớn: a a n2 at2 HOẠT ĐỘNG 7: CỦNG CỐ, ÔN TẬP, DẶN DÒ Củng cố kiến thức, dặn dò bài tập nhà Hoạt động HS Hoạt động GV HS nghe, ghi cheùp laïi yeâu caàu GV nhấn mạnh lại điểm trọng tâm,cho HS bài tập nhà (1 đến -6Lop12.net (7) Lớp tập huấn thay sách 12 tỉnh Daklak Trường THPT chuyên Nguyễn Du SGK) III Kinh nghiệm rút từ bài dạy: -7Lop12.net (8)