I. Phép đo các đạilượng vật lý Hệ đơn vị SI:
k: độ cứng (hay hệ số đàn hồi)
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦAVẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH (tiết 1) I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa chuyển động tịnh tiến và nêu được ví dụ minh hoạ về chuyển động tịnh tiến thẳng và chuyển động tịnh tiến cong.
- Viết được cơng thức định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến.
2.Về kỹ năng:
- 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: Giáo viên:
- Thí nghiệm theo hình 21.4
Học sinh:
- Ơn lại định luật II Niu-tơn, khái niệm tốc độ gĩc và mơmen lực.
III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhĩm IV.Tiến trình dạy học:
1)Ổn định: Kiểm diện
2)Kiểm tra: Thế nào là cân bằng bền, khơng bền, phiếm định
Vị trí trọng tâm của vật cĩ vai trị gì trong cân bằng Điều kiện cân bằng của vật cĩ mặt chân đế ?
3)Hoạt động dạy – học:
.Hoạt động 1: Làm quen với khái niệm chuyển động tịnh tiến của vật rắn.
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
Hs tr? l?i.
Nêu ví dụ: chuyển động của ngăn kéo, chuyển động bàn đạp xe đạp khi người đang đạp xe, chuyển động của van xe khi bánh xe đang lăn. Trong đĩ chuyển động của ngăn kéo, bàn đạp là chuyển động tịnh tiến.
.Thế nào là chuyển động tịnh tiến ?
Gv thơng báo khái niệm chuyển động tịnh tiến của vật rắn.
.Nêu ví dụ về chuyển động tịnh tiến ?
. Chuyển động tịnh tiến cĩ hai loại: chuyển động tịnh tiến cong (bàn đạp) và chuyển động tịnh tiến thẳng (ngăn kéo).
.Phân biệt 2 loại chuyển động tịnh tiến ?
.Hồn thành yêu cầu C1 ?
I.Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn:
1.Định nghĩa:
Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đĩ đường nối hai điểm bất kỳ của vật luơn luơn song song với chính nĩ.
Các điểm trên vật chuyển động như nhau.
Các điểm cĩ gia tốc bằng nhau. m F a = .Nhận xét tính chất chuyển động của các điểm trên vật chuyển động tịnh tiến ?
.Gia tốc của các điểm ntn ? .Do đĩ ta chỉ cần xét chuyển động một điểm trên vật và cĩ thể coi vật như một chất điểm. Theo định luật II Niu-tơn gia tốc của vật được tính ntn ?
2.Gia tốc của chuyển động tịnh tiến: m F a = hay F=ma trong đĩ F=F1 +F2 +...là hợp của tất cả các lực tác dụng vào vật, m là khối lượng của vật.
.Hoạt động 3: Vận dụng.
. Chuyển động của vật là chuyển động tịnh tiến thẳng, cĩ thể coi như chất điểm.
. Các lực tác dụng: P, N , F, Fmst. .Áp dụng định luật II: P+ N + F+ Fmst= ma (1) .Chọn trục Ox hướng theo lực F, trục Oy hướng theo lực N
Chiếu (1) lên Oy: N - P = 0 ⇒ N = P = mg
⇒ Fmst = µtN = µtmg Chiếu (1) lên Ox: F - Fmst = ma ⇒ 2 t mst 25m s m mg F m F F a= − = −µ = , /
.Yêu cầu từng HS giải. Sau đĩ 1 HS lên trình bày bảng.
. Gợi ý:
- Xét chuyển động của vật cĩ phải là chuyển động tịnh tiến khơng ?
- Xác định các lực tác dụng, biểu diễn trên hình.
- Viết biểu thức định luật II Niu-tơn cho vật.
- Chọn trục tọa độ.
- Chiếu phương trình vectơ vừa viết lên các trục toạ độ để tìm các đại lượng chưa biết theo mối liên hệ vơí các đại lượng đã biết.
Bài tập 5 trang114 SGK: Tĩm tắt: m = 40 kg F = 200 N µt = 0,25 g = 10m/s2 a) a = ? b) v1 = ? t1 = 3s c) s1 = ? Giải: Các lực tác dụng: P, N , F, mst F . Áp dụng định luật II: P+ N + F+ Fmst= ma (1) Chọn trục Ox hướng theo lực F, trục Oy hướng theo lực N
Chiếu (1) lên Oy: N - P = 0 ⇒ N = P = mg
⇒ Fmst = µtN = µtmg Chiếu (1) lên Ox: F - Fmst = ma ⇒ 2 t mst 25m s m mg F m F F a= − = −µ = , / .Hoạt động 4: Củng cố, dặn dị:
Củng cố: khái niệm chuyển động tịnh tiến. Phân biệt 2 dạng chuyển động tịnh tiến. Dặn dị: học bài, làm bài tập 5, 6, 7 SGK.
Chuẩn bị mục II của bài.
Tác dụng của momen lực đối với vật quay quanh một trục (cĩ trục quay cố định và khơng cĩ trục quay cố định) ?
Tuần: 17 – Tiết : 34 – Ngày dạy: 06 – 01 – 07.
Bài 21:
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮNCHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH (tiết 2) I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Nêu được tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục cố định.
2.Về kỹ năng:
- 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: Giáo viên: Học sinh:
- Ơn lại định luật II Niu-tơn, khái niệm tốc độ gĩc và mơmen lực.
III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhĩm IV.Tiến trình dạy học:
1)Ổn định: Kiểm diện
2)Kiểm tra: Thế nào là chuyển động tịnh tiến. Cĩ mấy loại chuyển động tịnh tiến, cho ví dụ ?
Cĩ thể áp dụng định định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến được khơng ? Tại sao ?
3)Hoạt động dạy – học:
.Hoạt động 1: Tìm hiểu về tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục cố định.
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
.Momen quán tính phụ thuộc vào khối lượng, hình dạng, … của vật.
.Làm 2 TN chỉ khác nhau ở khối lượng của vật. Khác nhau ở hình dạng của vật.
. Momen quán tính càng lớn.
.Làm 2 TN chỉ khác nhau ở sự phân bố khối lượng của vật.
GV đưa ra khái niệm momen quán tính của vật cĩ chuyển động quay. Momen quán tính càng lớn thì vật khĩ thay đổi tốc độ gĩc và ngược lại.
. Hồn thành yêu cầu C2 ? . Momen quán tính cĩ thể phụ thuộc vào các yếu tố nào ? Nêu phương án TN để kiểm tra ?
GV nhận xét phương án của HS và đưa ra phương án đúng.
GV giới thiệu bộ TN hình 21.4 SGK. Mục đichs của TN là tìm hiểu sự thay đổi chuyển động quay của rịng rọc thơng qua chuyển động tịnh tiến của 2 trọng vật.
.Thơng báo kết quả: Vật cĩ khối lượng càng lớn thì tốc độ thay đổi tốc độ gĩc càng chậm tức là momen quán tính ntn ?
. Momen quán tính cĩ phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của vật đối với trục quay hay khơng ? Hãy đưa ra phương án TN để kiểm tra ?
.Thơng báo kết quả TN: Khối
II.Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định.
1.Tác dụïng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục cố định:
Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ gĩc của vật.
.Phụ thuộc vào khối lượng và sự phân bố khối lượng đối với trục quay.
lượng của vật phân bố càng xa trục quay thì momen càng lớn và ngược lại.
.Kết luận momen quán tính phụ thuộc vào các yếu tố nào ? .Hoạt động 2: Tìm hiểu mức quán tính của chuyển động quay.
HS đọc mục 3 SGK
Phụ thuộc vào khối lượng và sự phân bố khối lượng.
Khối lượng càng lớn và càng xa trục quay thì momen quán tính càng lớn
Bánh đà của các máy.
Yêu cầu HS đọc mục 3 trang 113 và trả lời câu hỏi:
Mức quán tính của vật quay quanh một trục phụ thuộc yếu tố nào?
Phụ thuộc như thế nào ?
Nêu một vài ứng dụng mà em thấy trong thực tế ?
2)Mức quán tính của chuyển động quay:
Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đĩ đối với trục quay. Khối lượng càng lớn và càng xa trục quay thì momen quán tính càng lớn và ngược lại.
.Hoạt động 3: Củng cố, vận dụng, dặn dĩ:
Củng cố:Tác dụng của momen đối với một vật quay quanh một trục. Mức quán tính của chuyển động
quay.
Vận dụng: Làm bài tập 8, 9, 10 trang 115 SGK. Dặn dị: Học bài, làm bài tập trong SBT.
o Chuẩn bị bài “ngẫu lực”
o Xem lại qui tắc hợp lực song song ngược chiều.
o Ngẫu lực cĩ tác dụng gì đối với vật rắn
Tuần:18 – Tiết : 35 – Ngày dạy: 09 – 01 – 07
Bài 22: NGẪU LỰC I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và nêu một số ví dụ về ngẫu lực trong thực tế và kĩ thuật. - Viết được cơng thức tính và nêu được đặc điểm momen của ngẫu lực.
2.Về kỹ năng:
- Vận dụng được khái niệm ngẫu lực để giải thích một số hiện tượng vật lý thường gặp trong đới sống và kĩ thuật.
- Vận dụng được cơng thức tính momen của ngẫu lực để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự.
II.Chuẩn bị: Giáo viên:
- Dụng cụ tạo ngẫu lực: chai cĩ nắp vặn, tuanơvít.
Học sinh:
- Ơn lại mơmen lực.
III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhĩm IV.Tiến trình dạy học:
1)Ổn định: Kiểm diện
2)Kiểm tra: Momen lực cĩ tác dụng thế nào đối với một vật quay quanh một trục ?
Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc những yếu tố nào ?
3)Hoạt động dạy – học:
.Hoạt động 1: Làm quen với khái niệm ngẫu lực. Đặt ra vấn đề cần nghiên cứu.
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
.Khơng tìm được hợp lực vì khơng tìm được vị trí giá của hợp lực.
.Cá nhân HS cho ví dụ.
.Phát biểu qui tắc hợp lực song song và vận dụng qui tắc để tìm hợp hai lực song song ngược chiều cĩ độ lớn bằng nhau ?
.Hệ hai lực như vậy gọi là ngẫu lực (là trường hợp đặc biệt duy nhất của hai lực song song khơng thể tìm được hợp lực).
.Nêu một số ví dụ ngẫu lực thường gặp ?
.Vậy ngẫu lực cĩ ảnh hưởng như thế nào đối với vật rắn ?
I.Ngẫu lực :
Hệ hai lực song song, ngược chiều, cĩ độ lớn bằng nhau cùng tác dụng vào một vật gọ là ngẫu lực.
.Hoạt động 2: Tìm hiểu tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn. .Khi chịu tác dụng của ngẫu lực
thì vật chuyển động quay.
.Vật sẽ quay quanh trục đi qua trọng tâm và vuơng gĩc với
.GV làm TN tác dụng ngẫu lực vào một vật rắn yêu cầu HS quan sát chuyển động của vật ?
.Chuyển động quay của các vật khác nhau dưới tác dụng của ngẫu lực cĩ giống nhau khơng !
.Yêu cầu HS đọc mục II.1 SGK để trả lời.
.Cho biết tác dụng của ngẫu lực đối với vật khơng cĩ trục quay
II.Tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn:
1)Trường hợp vật khơng cĩ trục quay cố định:
Khi chịu tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuơng gĩc với mặt phẳng chứa ngẫu lực.
mp chứa ngẫu lực.
.Vật sẽ quay quanh trục quay.
.Để trục quay khơng bị biến dạng thì phải đặt trục quay đi qua trọng tâm của vật.
cố định ?
.Như vậy ngẫu lực khơng gây ra gia tốc cho trục quay nghĩa là cĩ trục quay cũng như khơng cĩ.
.Nếu vật cĩ trục quay cố định vuơng gĩc với mp chứa ngẫu lực nhưng khơng đi qua trọng tâm thì sao ?
.Khi vật quay trọng tâm của vật cũng sẽ quay quanh trục quay. Trục quay phải tạo r alực liên kết để truyền cho trục quay một gia tốc hướng tâm, theo định luật III Niutơn vật cũng sẽ tác dụng trở lại trục quay một lực. Nếu vật quya càng nhanh thì lực tương tác càng lớn làm trục quay cĩ thể bị cong, gãy.
.Ý nghĩa thực tiễn trong việc nghiên cứu tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn ?
2)Trường hợp vật cĩ trục quay cố định.
Nếu trục quay khơng đi qua trọng tâm thì trọng tâm sẽ quay quanh trục quay. Khi đĩ vật cĩ xu hướng li tâm nên tác dụng lực vào trục quay. Nếu vật quay càng nhanh lực tác dụng càng lớn cĩ thể làm gãy trục quay.
.Ứng dụng: khi chế tạo các
bộ phận quay thì phải làm trục quay đi qua trọng tâm.
.Hoạt động 3: Tính momen của ngẫu lực. .Cá nhân HS tính. Một HS lên
bảng trình bày.
M = F1d1 + F2d2 = F1(d1 + d2)
.Hồn thành yêu cầu C2.
.Hãy tính momen của ngẫu lực đối với một trục quay vuơng gĩc mặt phẳng chứa ngẫu lực bằng cách tính momen của từng lực đối với trục quay ?
.Tác dụng làm quay của 2 momen của 2 lực cĩ chiều ntn ?
.Momen của ngẫu lực = ? .Thơng báo: M = Fd d = d1 + d2 gọi là cánh tay địn. .Hồn thành yêu cầu C2 ? 3)Mơmen ngẫu lực: M = F.d Trong đĩ: F: độ lớn của mỗi lực (N) d: khoảng cách giữa hai giá của hai lực gọi là cánh tay địn (m)
.Hoạt động 4: Củng cố, vận dụng , dặn dị
Củng cố: Khái niệm ngẫu lực. Tác dụng của ngẫu lực. Cơng thức tính momen ngẫu lực. Đọc phần ghi
nhớ SGK.
Vận dụng:Làm bài tập 4, 5 SGK.
Câu
1: Một ngẫu lực (F,F') Tác dụng vào một thanh cứng như hình. Mơmen ngẫu lực tác dụng vào thanh đối với trục O là bao nhiêu ? A.(Fx + Fd) B.(Fd - Fx) C.(Fx - Fd) D.Fd
Câu 2: Hai lực của một ngẫu lực cĩ độ lớn F = 10N. Cánh tay địn của ngẫu lực d = 50cm. Mơmen của ngẫu lực là:
A.500 N.m B.50N.m C.5 N.m D.100 N.m
Dặn dị: Làm bài tập 6 SGK và các bài tập trong SBT
BF B F B B F A B d α A F O
Tuần:18 – Tiết : 36 – Ngày dạy: 13 – 01 - 07
BÀI TẬPI.Mục tiêu: I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Củng cố kiến thức về ngẫu lực: cơng thức tính momen ngẫu lực.
2.Về kỹ năng:
- Vận dụng được cơng thức tính momen của ngẫu lực để giải các bài tậpï. - Rèn luyện kỹ năng xác định độ lớn của cánh tay địn.
II.Chuẩn bị: Giáo viên:
- Giao bài tập cho HS giải trước. Phương pháp giải các bài tập về ngẫu lực.
Học sinh:
- Giải trước bài tập: 6 SGK, 22.3 SBT.
IV.Tiến trình dạy học: 1)Ổn định: Kiểm diện 2)Kiểm tra:
Câu 1: Hai lực của một ngẫu lực cĩ độ lớn F = 20N. Cánh tay địn của ngẫu lực d = 25cm. Mơmen của ngẫu lực là:
A.500 N.m B.50N.m C.5 N.m D.100 N.m
Câu 2: Một ngẫu lực gồm 2 lực F1 và F2 cĩ độ lớn F1 = F2 = F và cánh tay địn d. Mơmen của ngẫu lực này là:
A.(F1 - F2)d B.2Fd C.Fd D.Chưa biết, phụ thuộc vị trí trục quay
3)Hoạt động dạy – học:
.Hoạt động 1: Giải bài tập 6 trang 118 SGK.
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
Cơng thức: M = F.d
F : độ lớn của mỗi lực (N) d:khoảng cách giữa hai giá của hai lực gọi là cánh tay địn (m)
Vẽ cánh tay địn. d = AB M = F.AB Vẽ cánh tay địn. d = ABcos300 M = F.AB cos300
Yêu cầu HS nhắc lại cơng thức tính momen của ngẫu lực ? Ý nghĩa, đơn vị từng đại lượng ?
Gọi Hs đọc, tĩm tắt đề.
Yêu cầu HS xác định cánh tay địn của ngẫu lực ?
Cánh tay địn d cĩ giá trị ntn ? Tính momen ngẫu lực ?
Yêu cầu HS xác định cánh tay địn của ngẫu lực ? Cánh tay địn d cĩ giá trị ntn ? Tính momen ngẫu lực ? Tĩm tắt: AB = 4,5 cm = 0,045m FA = FB = 1N M = ? a)
Momen của ngẫu lực: M = F.d = F.AB = 1.0,045 =0,045 Nm
Cánh tay địn của ngẫu lực: d = ABcosα = ABcos300 Momen của ngẫu lực: M = F.d = F.AB cos300 = 1.0,045.
23 3
= 0,039 Nm .Hoạt động 2: Giải bài tập 6 trang 118 SGK.
Vẽ cánh tay địn. d = AB M = F.AB Vẽ cánh tay địn. d = ABcos300 M = F.AB cos300 Vẽ cánh tay địn. d = 2 AB M = F. 2 AB Vẽ cánh tay địn. d = ABcos300 M = F.AB cos300 Gọi Hs đọc, tĩm tắt đề, vẽ hình. Yêu cầu HS xác định cánh tay địn của ngẫu lực ?
Cánh tay địn d cĩ giá trị ntn ? Tính momen ngẫu lực ?