Bài học: “ Phơng trình động lực học của vật rắn

8. Cấu trỳc luận văn

2.3.2 Bài học: “ Phơng trình động lực học của vật rắn

định

Giỏo ỏn 2

A. í tưởng sư phạm khi dạy bài : phơng trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

Từ các khái niệm đã học nh khối lợng, quán tính, phơng trình động lực học chuyển động thẳng, định luật II Niu Tơn, phơng pháp động lực học, giáo viên làm cho học sinh hiểu rõ các khái niệm : mô men quán tính, phơng trình động lực học của vật rắn quay quanh trục cố định, bớc đầu cho học sinh làm quen với phơng pháp động lực học của chuyển động quay.

Đối tợng đã biết Đối tợng cần nghiên cứu

Mô men lực đối với một trục quay, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc góc

Mối liên hệ giữa gia tốc góc và mô men lực trong chuyển động quay

Khối lơng, quán tính, lực Mô men quán tính

Phơng trình định luật II Niu Tơn Phơng trình động lực học của vật rắn

quay quanh trục cố định

Phơng pháp động lực học Phơng pháp động lực học áp dụng cho

chuyển động quay

B. Mục tiêu bài học

• Kiến thức

- Viết đợc biểu thức của momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và nêu đợc ý nghĩa vật lí của đại lợng này.

- Vận dụng kiến thức về momen quán tính để giải thích một số hiện tợng vật lí liên quan đến chuyển động c vật rắn.

- Hiểu đợc cách xây dựng phơng trình động lực học của vật rắn quay quanh một

trục cố định và viết đợc phơng trình M = Iγ.

- Xác định đợc momen lực và momen quán tính.

- Vận dụng phơng trình động lực học của vật rắn giải bài toán cơ bản về chuyển động của vật rắn.

- Phân biệt momen lực và momen quán tính.

C. Chuẩn bị 1. Giáo viên

- Hình vẽ minh hoạ về chuyển động quay của vật rắn. - Bảng momen quán tính của một số vật rắn đặc biệt. - Những điều cần lu ý trong SGV.

2. Học sinh

- Đủ SGK và vở ghi chép.

- Xem SGK tìm hiểu các khái niệm.

3. Sử dụng CNTT

GV thu thập các hình ảnh về tác dụng làm quay, momen quán tính.

D.Tổ chức các hoạt động dạy học Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ

Em hãy nhắc lại nội dung định luật 2 Niu tơn? Viết các phơng trình chuyển động quay biến đổi đều.

Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng

- Trình bày chuẩn bị của mình, cần làm những gì. - Trả lời về kiến thức thày yêu cầu.

- Nhần xét, bổ sung.

- Yêu cầu chuẩn bị đồ dùng học tập, SGK, chuẩn bị kiến thức của học sinh.

- Nêu phơng trình chuyển động quay biến đổi đều. - Nhận xét và tóm tắt kiến thức.

a m F^= ^

Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực a m F^hl = ^ hl F^ là tổng hợp các lực tác dụng lên vật. Hoạt động 2 : Đặt vấn đề

Trong chuyển động của chất điểm, giữa gia tốc của chất điểm và lực tác dụng

có mối liên hệ đợc diễn tả bằng định luật II Niu Tơn a _m^F

 

= . Câu hỏi đặt ra là trong

chuyển động quay của vật rắn, giữa gia tốc góc và mô men lực có mối liên hệ nh thế nào?

Hoạt động 3 : Momen quán tính.

Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng

- Đọc SGK. Ft = m.at = m.r.γ => Ft.r = m.r2.γ => M = m.r2.γ - - GV lập luận: phơng trình : γ       = ∑ i i ir m M 2

cho thấy với cùng mô men lực M tác dụng , vât nào có 2 i ir m

∑

gia tốc goc nhỏ nghĩa là trong chuyển động quay vật

2. Momen quán tính: a. Momen quán tính của chất điểm đối với trục quay:

Đặt m.r2 = I gọi là momen quán tính của chất điểm M đối với

Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng

- Nhớ lại và trình bày khái niệm mô men lực đã học ở lớp 10

- Vật đứng yên khi lực tác dụng có giá qua trục quay hoặc giá song song với trục quay.

- Vật quay khi giá của

không qua trục quay.

- Tác dụng quay phụ thuộc khoảng cách từ giá tới trục quay và cờng độ lực.

- Đọc SGK phần 2 và 3. Nêu khái niệm momen lực.

M =Fd

- Trả lời câu hỏi C1. - Đọc SGK tìm liên hệ momen lực và gia tốc góc. - Thảo luận, trình bày liên hệ…

- Trả lời câu hỏi C2

- Cho HS nhắc lại khái niệm mô men lực

Gợi ý: Khi nào vật đứng yên; khi nào vật quay.?

- Tóm tắt tác dụng của lực?

- Hãy đọc SGK tìm hiểu khái niệm momen lực.

- Hớng dẫn HS trả lời câu hỏi C1. - Hãy đọc SGK tìm liên hệ gia tốc góc và momen lực. - Trình bày liên hệ... - Hớng dẫn: HS trả lời câu hỏi C2

1. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực:

a. Momen lực đối với trục quay:

M = F.d

b. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực:

Ft = m.at = m.r.γ

=> Ft.r = m.r2.γ => M = m.r2.γ

Đặt m.r2 = I là momen quán tính,

- Mô men quán tính I có vai trò nh khối lợng m trong chuyển động thẳng

- HS đọc SGK phần công thức tính mô men quán tính của một số vật đặc biệt có quán tính lớn. Đại lợng 2 i ir m

∑

quán tính của vật quay gọi là mô men quán tính

- Thế nào là mô men quán tính ?

- Đại lợng I giống với đại l- ợng nào trong chuyển động

thẳng ?

- GV giới thiệu công thức tính mô men quán tính của một số vật đặc biệt

trục quay. Đơn vị: kg.m2.

b. Momen quán tính của vật rắn đối với một trục: Đặc trng cho mức quán tính (sức ì) của vật rắn với trục quay đó. Với các vật đặc biệt: - Thanh mảnh trục ở giữa: I = m. l 2/12; - Thanh mảnh trục ở đầu: I = m. l 2/3; - Đĩa tròn mỏng: I = m.R2/2. - Hình cầu đặc: I = 2m.R2/5

Hoạt động 4 :Xõy dựng phơng trình động lực học của vật rắn.

Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng

- Đọc SGK, tìm phơng trình động lực học...

- Trình bày ... - Nhận xét bạn...

- Đọc kỹ đầu bài, phân tích đầu bài... - Thảo luận nhóm, tìm ph- ơng hớng giải... - Giải bài tập... - Nhận xét... - Đọc SGK phơng trình động lực học... - Trình bày phơng trình... - Tóm tắt.

- Yêu cầu HS đọc đầu bài, phân tích và giải bài tập.

3. Phơng trình động lực học của vật rắn với một trục quay:

M = I.γ

I: mô men quán tính

(kgm2)

γ _{: gia tốc góc (rad/s}2)

GV nhấn mạnh sự tơng tự giữa chuyển động thẳng và chuyển động quay : Khái

động quay tương tự với khái niệm m cùng với phơng trình F = ma trong chuyển động thẳng

Hoạt động 5: Vận dụng, củng cố.

Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng

- HS đọc bài tập ví dụ - HS nhắc lại PP động lực học

- HS Thảo luận nhóm và lập phơng án giải bài toán

- Ghi nhận kiến thức.

- Cho HS đọc bài tập ví dụ - Cho HS nhắc lại phơng pháp động lực học đã học ở lớp 10

- Gợi ý HS phân tích bài toán bằng PP động lực học và vận dụng các kết quả đã học - Đánh giá, nhận xét kết quả giờ dạy. 4. Bài tật ví dụ: - chuyển động của thùng là tịnh tiến. - chuyển động của hình trụ là quay quanh một trục. - Gia tốc thùng và gia tốc góc: a = γ.R.

GV nhấn mạnh sự tơng tự của bài tập động lực học vật rắn và bài tập động lực học đã học ở lớp 10: phơng pháp giải tơng đối giống nhau cần chú ý tìm mối liên hệ

giữa các đại lợng dài và đại lợng góc: ^v= ω^r và a=γr_...

Hoạt động 6 : Hớng dẫn về nhà.

Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên

- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà - Về làm bài tập và đọc bài sau.

- Làm các bài tập trong SGK. - SBT bài:

- Đọc bài 5.