Bai 21 Chuyen dong tinh tien cua vat ran Chuyen dong quay cua vat ran quanh mot truc co dinh

Gia tốc của vật trong động trong đó đường nối chuyển động tịnh tiến... TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1.[r]

BÀI 21: CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH (tiết 1) I MỤC TIÊU - Phát biểu được định nghĩa chuyển động tịnh tiến và nêu được ví dụ minh họa - Viết được công thức định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến - Áp dụng được định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến thẳng, giải được các bài tập SGK và các bài tập tương tự II CHUẨN BỊ HS: Ôn lại định luật II Niu-tơn, tốc độ góc và momen lực III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp Kiểm tra bài cu Thế nào là dạng cân bằng bền, không bền, phiếm định? Vị trí trọng tâm của vật có vai trò gì với mỗi dạng cân bằng? Bài mới Đặt vấn đề: Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh trục cố định là chuyển động đơn giản nhất Chúng có đặc điểm gì? Hoạt động 1: Tìm hiểu chuyển động tịnh tiến của vật rắn Hoạt động của GV - Chuyển động của miếng gỗ là chuyển động tịnh tiến Đánh dấu điểm A, B trên miếng gỗ nối lại thành đoạn thẳng AB, sau đó kéo miếng gỗ chuyển động Hãy nhận xét vị trí của đoạn AB miếng gỗ chuyển động? - Hãy nêu định nghĩa chuyển động tịnh tiến? Hoạt động của HS - Quan sát Nội dung I Chuyển động tịnh tiến của vật rắn Định nghĩa - Khi miếng gỗ chuyển Chuyển động tịnh tiến động AB chuyển động và của vật rắn là chuyển luôn song song với chính động đó đường nối nó điểm bất kỳ của vật luôn song song với chính nó - Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển Gia tốc của vật động đó đường nối chuyển động tịnh tiến điểm bất kỳ của vật Gia tốc của chuyển động luôn song song với chính tịnh tiến được xác định - Dựa vào định nghĩa đó, nó bằng định luật II Niu- em hãy trả lời câu C1 - Chú ý có chuyển động tịnh tiến thẳng, cong tròn - C1: Là chuyển động Tơn ⃗F tịnh tiến và điểm bất kì ⃗a = trên vật luôn song song m hay ⃗F =m⃗a với chính nó Trong đó: - Thảo luận nhóm để tìm ⃗F = ⃗F + F⃗ + F⃗ + là - Lấy ví dụ? ví dụ hợp lực tác dụng lên vật, - Trong chuyển động tịnh + HS trả lời m là khối lượng của nó tiến tất cả các điểm trên vật đều chuyển động nhau, nghĩa là đều có cùng một gia tốc Vì vậy ta có thể coi vật một chất điểm để tính gia tốc của vật, chúng ta có thể áp dụng định luật II Niu-tơn để tìm gia tốc của vật rắn - Trường hợp vật chuyển động tịnh tiến thẳng, chọn Ox cùng hướng chuyển động, rồi chiếu phương trình vectơ (1) lên trục tọa độ đó - Chiếu lên phương Oy: ⃗F =m⃗a (1) F=F1 X +F X + =ma F=F1 Y +F 2Y + .=0 Hoạt động 2: Tìm hiểu đặc điểm chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Dùng đĩa momen đánh - Quan sát TN; suy nghĩ II Chuyển động quay dấu điểm, làm cho đĩa rút nhận xét của vật rắn quanh một quay góc nào đó Hãy + Hai điểm quay được trục cố định nhận xét góc quay của cùng góc cùng Đặc điểm của chuyển điểm cùng khoảng một khoảng thời gian động quay Tốc độ góc thời gian? - Mọi điểm của vật có - Nói tổng quát là mọi cùng tốc độ góc  điểm của vật đều quay - Vật quay đều  const được cùng góc - Vật quay nhanh dền thì  tăng dần cùng khoảng thời gian, tức là mọi điểm của vật có - Vật quay chậm dền thì cùng tốc độ góc + Vật quay đều  const ,  giảm dần - Vậy  có giá trị thế vật quay nhanh dền thì  nào nếu vật quay đều? tăng dần, vật quay chậm Quay nhanh dần? Chậm dền thì  giảm dần dần? + v r tốc độ dài của các điểm có giá trị phụ - Chú ý: tốc độ dài của thuộc khoảng cách tư một điểm cách trục quay r điểm đó đến trục quay được xác định thế nào? IV VẬN DỤNG, CỦNG CỐ + GV tóm lại nội dung chính của bài + Yêu cầu HS về nhà làm các bài tập + Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau V RÚT KINH NGHIỆM GIỜ DẠY ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………… BÀI 21: CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH (tiết 2) I MỤC TIÊU - Nêu được tác dụng của momen lực đối với một vật rắn quay quanh một trục - Nêu được những yếu tố ảnh hưởng đến momen quán tính của vật - Vận dụng được khái niệm momen quán tính để giải thích sự thay đổi chuyển động quay của các vật - Củng cố kĩ đo thời gian chuyển động và kĩ rút kết luận II CHUẨN BỊ GV: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm hình 21.4SGK HS: Ôn lại định luật II Niu-tơn, tốc độ góc và momen lực III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp Kiểm tra bài cu Thế nào là chuyển động tịnh tiến? Cho ví dụ về chuyển động thẳng và chuyển động cong? Có thể áp dụng ĐL II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến được không? Bài mới Hoạt động 1: Tìm hiểu tác dụng của momen lực quanh trục Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Bố trí TN hình 21.4 - Quan sát TN, thảo luận - Cho vật cùng trọng để trả lời các câu hỏi lượng; các em hãy trả lời - Ròng rọc chịu tác dụng C2 của lực căng T1 và T2 của dây Ta có: đối với một vật quay Nội dung Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục a Thí Nghiệm: T1 P1 T2 P2  M M => Ròng rọc đứng yên - Quan sát TN, đo thời P  P - Treo hai vật có ; gian chuyển động của vật giữ vật ở độ cao h, thả là t và rút nhận xét: nhẹ cho hai vật chuyển Hai vật chuyển động nhanh dần, ròng rọc quay động Trả lời C3 - Nhận xét chuyển động nhanh dần của vật và ròng rọc? T1 P1  T2 P2 - Giải thích tại ròng  M T1.R  M T2 R làm rọc quay nhanh dần? cho ròng rọc quay nhanh dần - Các em hãy rút nhận xét về tác dụng của - Momen lực tác dụng lên momen lực đối với một một vật quay quanh một vật quay quanh trục trục làm thay đổi tốc độ góc của vật b Giải thích: - Hai vật có trọng lượng khác (P1 > P2) => T1 ≠ T2 (T1 > T2) => Tổng mômen lực tác dụng lên ròng rọc là: M = M1 - M2 = (T1 T2)R M ≠ => Ròng rọc quay nhanh dần c Kết luận: Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật Hoạt động 2: Tìm hiểu mức quán tính Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Tác dụng cùng lực lên các - Phát hiện sự tượng tự Mức quán tính vật khác vật nào có vận của chuyển động thẳng chuyển động tốc thay đổi chậm thì có và chuyển động quay quay mức quán tính lớn + Mọi vật quay quanh - Mọi vật quay quanh trục đều có mức quán tính Mức quán tính của vật càng lớn thì vật càng khó thay đổi tốc độ góc và ngược lại - Mức quán tính của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Tiến hành TN kiểm tra (ròng rọc cùng kích thước thay đổi khối lượng); các em trả lời C4 + Gợi ý: Vật chuyển động nhanh dần, cùng quãng đường - Tiến hành TN kiểm tra (ròng rọc có khối lượng tập trung chủ yếu ở phần ngoài); các em trả lời C5 một trục đều có mức quán tính + Mức quán tính của một vật quay quanh + HS trả lời một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật v à - Đo t1 so sánh với t0; rút sự phân bố khối lượng kết luận: mức quán đó đối với trục quay tính phụ thuộc vào khối lượng của vật - Đo t2 so sánh với t0; rút kết luận: mức quán tính phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của vật đối với trục quay - Hs rút kết luận chung - Qua TN các em hãy rút kết luận về mức quán tính - TN cho thấy; một vật quay mà chịu một momen cản thì vật quay chậm - Thảo luận chung tìm lại Vật có khối lượng lớn thì phương án trả lời tốc độ góc giảm chậm và ngược lại - Các em làm C6 IV VẬN DỤNG, CỦNG CỐ + GV tóm lại nội dung chính của bài + Yêu cầu HS về nhà làm các bài tập + Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau V RÚT KINH NGHIỆM GIỜ DẠY ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………… Bài Tập Về Chuyển Động Tịnh Tiến, Chuyển Động Quay Của Vật Rắn Quanh Một Trục Cố Định I.Mục tiêu: HS nắm được công thức về định luật II NiuTơn, các phép chiếu lên các trục, công thức mômen, quy tắc mômen Rèn cho HS vận dụng được các công thức, quy tắc vào giải BT III Chuẩn bị:  Giáo viên: Hệ thống một số kiến thức liên quan và một số bài tập vận dụng  Học sinh: Giải bài tập SBT ở nhà III Tiến trình lên lớp: Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ: Phát biểu và viết biểu thức của định luật II Niu-tơn Bài mới Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức cũ Hoạt động của học Hoạt động của giáo Nội dung chính sinh viên Ôn tập theo hướng  CH Công thức Công thức định luật II   dẫn định luật II NiuTơn Fhl ma NiuTơn  CH Chiếu lên trục Chiếu lên trục Ox Ox?  CH Chiếu lên trục F1X  F2 X  F3 X  ma Oy? Chiếu lên trục Oy : F1Y  F2Y  F3Y  0 Hoạt động 2: Bài tập BTVL 10  HS ghi nhận dạng bài  GV nêu loại bài tập, yêu tập, thảo luận nêu sở vận cầu Hs nêu sở lý thuyết dụng áp dụng  Ghi bài tập, tóm tắt,  GV nêu bài tập áp dụng, phân tích, tiến hành giải yêu cầu HS:  Phân tích bài toán, tìm - Tóm tắt bài toán, mối liên hệ giữa đại lượng - Phân tích, tìm mối liên hệ đã cho và cần tìm giữa đại lượng đã cho và  Tìm lời giải cho cụ thể cần tìm bài - Tìm lời giải cho cụ thể bài  Hs trình bày bài giải Phân tích những dữ kiện đề bài, đề xuất hướng giải Bài 1: BT 21.5/49 SBT Giải : Chọn hệ trục Oxy hình vẽ Vật chịu tác dụng của lực : F, Fms, P, N Ap dụng định luật II NiuTơn :     F  Fms  P  N ma Chiếu lên trục Oy : F sin 300  mg  N 0  N mg  F sin 300 quyết bài toán Đọc đề và hướng dẫn HS HS thảo luận theo nhóm phân tích đề để tìm hướng tìm hướng giải theo gợi ý giải Biểu diễn lực ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ F  Fms  P  N ma Hãy vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng lên vật Viết công thức áp dụng ĐL II NiuTơn? Chiếu biểu thức ĐL II NiuTơn lên các trục Ox, Oy , tư đó rút biểu thức tính t GV nhận xét, lưu ý bài làm Gọi hai HS lên bảng làm Chiếu lên trục Ox : F cos 30  Fms ma  F cos 300  t N ma  F cos 300  t (mg  F sin 300 ) m F cos 300  ma  t  0, 256 mg  F sin 300 Tưng nhóm chiếu biểu thức Bài : T 21.6/50 SBT Giải : và tìm t rồi lên trình bày a/ Trường hợp không có ma sát : Ap dụng ĐL II Niu   Tơn : P  N ma Cả lớp theo dõi, nhận xét Chiếu lên Ox : P sin  ma lên Oy : Vẽ hình, phân tích các lực Chiếu N  P cos  0 TH có ma sát và Mặt khác theo đề bài ta có : không ma sát 2s Viết biểu thức và biến đổi a  t tính  và tính a, s Suy : Phân tích các lực tác dụng lên vật? Cả lớp nhận xét bài làm, so sánh kết quả Viết biểu thức ĐL II NiuTơn và chiếu lên các trục Ox, Oy Cho làm bài tập thêm: a 2s sin    0,5 g gt   300 b/ Trường hợp có ma sát :    P  N  Fms ma Chiếu lên Ox : P sin   t N ma lên Oy : Cho hệ gồm vật vắt qua Chiếu N  P cos   một ròng rọc cố định Vật 1 có khối lượng m1 = 1,5 kg ; s  at 2 vật có khối lượng m2 =  a g (sin   t cos  ) kg Bỏ qua khối lượng ròng rọc, dây treo và ma sát Hãy 2, 606(m / s ) GV nhận xét và sửa bài tìm: 1 làm, cho điểm s  at  2, 6.12 1,3m a/ Gia tốc của hệ (ĐS: 2 Mà m/s2) b/ Lực căng của dây nối giữa vật Cho g = 10 m/s2 (ĐS: 12N) Hoạt động 3: Luyên tập  HS ghi nhận dạng bài  GV nêu loại bài tập, yêu Bài 1: Một ô tô có khối tập, thảo luận nêu sở vận dụng  Ghi bài tập, tóm tắt, phân tích, tiến hành giải  Phân tích bài toán, tìm mối liên hệ giữa đại lượng đã cho và cần tìm  Tìm lời giải cho cụ thể bài  Hs trình bày bài giải Đọc đề và hướng dẫn HS phân tích đề để tìm hướng giải Hãy vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng lên vật Viết công thức áp dụng ĐL II NiuTơn? Chiếu biểu thức ĐL II NiuTơn lên các trục Ox, Oy , tư đó rút biểu thức tính Fk cầu Hs nêu sở lý thuyết áp dụng  GV nêu bài tập áp dụng, yêu cầu HS: - Tóm tắt bài toán, - Phân tích, tìm mối liên hệ giữa đại lượng đã cho và cần tìm - Tìm lời giải cho cụ thể bài Phân tích những dữ kiện đề bài, đề xuất hướng giải quyết bài toán HS thảo luận theo nhóm tìm hướng giải theo gợi ý Biểu diễn lực      F  Fms  P  N ma lượng tấn đứng yên và bắt đầu chuyển động dưới tác dụng của lực động Fk Sau được quãng đường 250m , vận tốc ô tô đạt được 72 km/h Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,05 Lấy g = 10 m/s2 a/ Tính lực kéo và lực ma sát b/ Tính thời gian ô tô chuyển động Giải : Chọn hệ trục Oxy hình vẽ Vật chịu tác dụng của lực : F, Fms, P, N Lực ma sát : Tưng nhóm chiếu biểu thức Fms  N  mg 2500 N lên các trục và rút biểu Ap dụng định luật ⃗: thức tính Fk ⃗ ⃗ ⃗NiuTơn ⃗ II F  Fms  P  N ma Chiếu lên trục Oy :  mg  N 0  N mg Chiếu lên trục Ox : 2 v  v 2as Tính a? v  v02  a 2s Fk  Fms ma  Fk ma  Fms Ta Gọi hai HS lên bảng làm v  v 2as v  v02 202   a  0,8 2s 2.250  Fk 2500  5000.0,8 650 v  v0 t a Tính t? GV nhận xét, lưu ý bài làm có : b/ Thời gian chuyển động : t Cả lớp theo dõi, nhận xét t 2h g v  v0 20   25s a 0,8 Bài : Một hòn bi lăn dọc theo cạnh của mặt bàn hình chữ nhật nằm ngang cao 1,25m Khi khỏi mép nó rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn 1,5m Lấy g = 10 m/s2 Tính thời gian chuyển động và vận tốc bi lúc rơi khỏi bàn Lập Lập phương trình tọa độ, tư phương trình quỹ đạo của đó suy phương trình quỹ bi rơi khỏi bàn đạo Giải : Thời gian chuyển động : L v0t  v0  Tính t ? Tính v? L t t 2h 2.125  0,5s g 10 Viết phương trình quỹ đạo? Cả lớp nhận xét bài làm, so sánh kết quả Vận tốc bi lúc rời khỏi bàn: GV nhận xét và sửa bài làm, cho điểm Một vật trượt không vận tốc đầu tư đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10m, cao 5m Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0.1 a/ Tìm gia tốc của vật (ĐS: 4,05 m/s2) b/ Sau bao lâu vật đến chân dốc? Vận tốc ở chân dốc Lấy g = 9,8 m/s2 (ĐS: 2,22s ; 8,99m/s) 4: Củng cố - dặn dò  GV yêu cầu HS: - Chổt lại kiến thức, bài tập bản đã học - Ghi nhớ và luyện tập kỹ giải các bài tập bản  Giao nhiệm vụ về nhà Bài tập SBT L 1,5 L v0t  v0   3(m / s ) t 0,5 Viết phương trình quỹ đạo : x v0t  t  x x  v0 x2  y  gt 5t 5 2  y x