BÀI TẬP VỀ LỰC HƯỚNG TÂM A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: Học sinh nắm được ý nghĩa của hợp lực tác dụng vào vật chuyển động tròn đều là lực hướng tâm; Nắm được công thức tính lực hướng tâm và vận dụng định luật II NiuTơn vào giải bài tập; 2. Kĩ năng: Rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài toán dạng tính toán. 3. Giáo dục thái độ: B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH 1. Giáo viên: Bài tập có chọn lọc và phương pháp giải; 2. Học sinh: Giải trước các bài tập theo yêu cầu của giáo viên. C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC. Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài cũ của học sinh: 1. Nêu đặc điểm của gia tốc trong chuyển động tròn đều? 2. Từ biểu thức của định luật II Newton, hãy xác định phương chiều và độ lớn của lực gây ra gia tốc trong chuyển động tròn đều? *Giáo viên nhận xét, bổ sung và cho điểm. *Học sinh tái hiện lại các kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: 1.Trong chuyển động tròn đều, gia tốc là gia tốc hướng tâm: a ht = r v 2 = ω 2 r 2.Lực gây ra gia tốc hướng tâm, gọi là lực hướng tâm: F ht = ma ht = r mv 2 = mω 2 r Hoạt động 2: Giải một số bài toán cơ bản và nâng cao. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Một ôtô có khối lượng m = 1200 kg (coi là chất điểm), chuyển động với vận tốc 36 km/h trên chiếc cầu vồng lên coi như cung tròn có bán kính R = 50 cm. 1.Tính áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm cao nhất. 2. Nếu cầu võng xuống ( các số liệu vẫn giữ như trên ) thí áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm thấp nhất là bao nhiêu ? So sánh hai đáp số và nhận xét. * Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán; * Giáo viên định hướng; + Phân tích các lực tác dụng lên ô tô; + Viết phương trình định luật II Newton; + Xét trong hai trường hợp, chiếu phương trình lên phương hướng tâm để tìm yêu cầu của bài toán. *Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện bài giải. *Giáo viên đánh giá và cho điểm. *Giáo viên phân tích và yêu cầu học sinh rút ra nhận xét : * Nhận xét : Từ hai trường hợp trên ta nhận thấy ôtô nén xuống cầu võng xuống một lực lớn hơn trọng lượng của nó . Ví lí do này (và một số lí do khác) người ta không thể làm cầu võng xuống). *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Một vật đặt trên một cái bàn quay. , nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là 0,25 và vận tốc góc của mặt bàn là 3 rad/s thì có thể đặt vật ở vùng nào trên mặt bàn để nó không bị trượt đi. * Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán; * Giáo viên định hướng; *Học sinh chép đề bài theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải; *Đại diện hai nhóm lên trình bày kết quả Bài giải Ta chọn hệ quy chiếu gắn vào ôtô. Trong quá trình chuyển động trên mặt cầu, ôtô chịu các lực tác dụng: Trọng lực P ; Lực quán tính li tâm F q ; Áp lực tác dụng lên mặt cầu N 1. Khi ôtô chuyển động đến vị trí cao nhất trên mặt cầu vồng lên : P = N + F q ⇒ N = P – F q = mg – ma ht = mg - m R v 2 ⇒ N = m(g - R v 2 ) = 9360 (N) 2. Khi ôtô chuyển động đến vị trí thấp nhất trên mặt cầu võng xuống: N = P + F q ⇒ N = P + F q = mg + ma ht = mg + m R v 2 ⇒ N = m(g + R v 2 ) = 14160 > mg *Học sinh chép đề bài theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải; *Đại diện hai nhóm lên trình bày kết quả Bài giải Khi mặt bàn quay vật chịu các lực tác dụng : - Lực quán tính li tâm : F q - Lực ma sát : F ms Ngày soạn: 01511/2010 Tuần: 14 + Phân tích các lực tác dụng lên vật; + Điều kiện để vật không trượt => Tìm yêu cầu của bài toán. *Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện bài giải. *Giáo viên đánh giá và cho điểm. *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 3: Một xô nước có khối lượng tổng cộng 2kg được buộc vào sợi dây dài 0,8m. Ta quay dây với tần số 45 vòng/ phút trong mặt phẳng thẳng đứng. Tính lực căng của dây khi xô qua điểm cao nhất và điểm thấp nhất của quỹ đạo. * Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán; * Giáo viên định hướng; + Phân tích các lực tác dụng lên vật; + Viết phương trình định luật II Newton, chiếu lên phương hướng tâm. => Tìm yêu cầu của bài toán. *Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện bài giải. *Giáo viên đánh giá và cho điểm. *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 3: Một chiếc xe chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính R = 200m. Hệ số ma sát trượt giữa xe và mặt đường là 0,2. Hỏi xe có thể đạt vận tốc tối đa nào mà không bị trượt. Coi ma sát lăn rất nhỏ. (g = 10m/s 2 ) * Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán; * Giáo viên định hướng; + Phân tích các lực tác dụng lên vật; + Điều kiện để xe không bị trượt; => Tìm yêu cầu của bài toán. *Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện bài giải. *Giáo viên đánh giá và cho điểm. Để vật không bị trượt thì : F q ≤ F ms <=> mω 2 R ≤ µmg ⇒ R ≤ 2 ω μg = 0,27 m Vậy : Phải đặt vật trên mặt bàn, trong phạm vi một hình tròn tâm nằm trên trục quay, bán kính 0,27 m. *Học sinh chép đề bài theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải; *Đại diện hai nhóm lên trình bày kết quả Bài giải Chọn hệ quy chiếu gắn với Trái đất. Các lực tác dụng lên xô nước gồm lực căng dây T và trọng lực P . Chọn chiều dương hướng vào tâm quỹ đạo. Theo định luật II NiuTơn ta có: T + P = m a (*) Chiếu phương trình (*) lên phương hướng tâm : Tại vị trí cao nhất : P + T = ma ht => T = m(ω 2 r – g) = m(4π 2 f 2 – g) = 15,9N Với f = 45 vòng/phút = 0,75 vòng/s Tại vị trí thấp nhất : P + P = ma ht => T = m(ω 2 r + g) = m(4π 2 f 2 + g) = 55,1N *Học sinh chép đề bài theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải; *Đại diện hai nhóm lên trình bày kết quả lược giải Để xe không bị trượt: 2 max 20 / ≤ ⇔ ≤ ⇒ ≤ ⇒ = = = msn mst ht F F F mg v gR v gR m s µ µ µ D. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………… Tổ trưởng kí duyệt 15/11/2010 HOÀNG ĐỨC DƯỠNG . quay vật chịu các lực tác dụng : - Lực quán tính li tâm : F q - Lực ma sát : F ms Ngày soạn: 01511/2 010 Tu n: 14 + Phân tích các lực tác dụng lên vật; + Điều. áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm cao nhất. 2. Nếu cầu võng xuống ( các số li u vẫn giữ như trên ) thí áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm thấp nhất là