7. Cấu trúc luận văn
2.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển
động của vật rắn” Vật lí 10 THPT
Bài 17: Cân bằng vật rắn dưới tác dụng của hai lực và của ba lực không song song (tiết 1)
I. Mục tiêu 1.Kiến thức
- Phân biệt được khái niệm vật rắn và chất điểm.
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực. - Nêu được khái niệm trọng tâm của vật rắn.
- Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng.
- Giải thích được điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực trong thực tế.
3.Thái độ
- Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm vật lí.
- Khách quan, trung thực, tác phong cẩn thận, chính xác trong khi xử lí kết quả thí nghiệm.
- Có tinh thần hợp tác, trao đổi với bạn, với giáo viên trong học tập.
4.Năng lực
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua các nhiệm vụ, vấn đề GV đưa ra. - Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi, thảo luận.
- Năng lực tìm hiểu tự nhiên: đặt câu hỏi về hiện tượng tự nhiên liên quan, vận dụng kiến thức để giải thích các tình huống thực tế.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên
- Các thí nghiệm hình 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 SGK. - Các tấm mỏng. phẳng bằng bìa, nhựa cứng.
2. Học sinh
- Ôn lại quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của chất điểm.
III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động khởi động
- Mục tiêu: Khởi động, giới thiệu bài mới. - Phương pháp: Quan sát, đặt vấn đề. - Thời gian: 7 phút.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- Cho HS quan sát hình ảnh trò chơi kéo co.
- Theo định luật III Newton thì lực do hai đội tác dụng lẫn - Quan sát, trả lời ý kiến dự đoán Bài 17: Cân bằng vật rắn dưới tác dụng của
nhau sẽ luôn cân bằng nhau, nên đội bạn có cố gắng kéo còn đội của ta đứng yên giữ căng dây thì vẫn không thua cuộc, nhưng thực tế thì có đội thắng đội thua. Vậy có phải định luật III Newton không đúng?
- Vậy điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực là gì? hai lực và của ba lực không song song (tiết 1) - GV ghi nhận các ý kiến dự đoán của HS, giới thiệu bài mới: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song
- Lắng nghe, ghi chép.
2.Hoạt động hình thành kiến thức mới
- Mục tiêu: Phân biệt được khái niệm vật rắn và chất điểm. Nêu được điều
kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực. - Phương pháp: Thảo luận nhóm.
- Thời gian: 7 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm trả lời PHT số 1, GV đi kiểm tra hoạt động của các nhóm trợ giúp hoạt động của
các nhóm nếu có khó khăn. -Thảo luận nhóm hoàn thành PHT số 1. - HS nêu lại khái niệm giá của lực và nêu
điều kiện cân bằng của chất điểm khi chịu tác dụng của hai lực.
- HS tìm hiểu khái niệm về vật rắn và cho ví dụ
- HS đưa ra dự đoán về điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của hai lực. Cơ sở của dự đoán này là dựa trên kinh nghiệm tìm hiểu tự nhiên thực tiễn và sự tương tự với cân bằng của chất điểm.
3. Hoạt động luyện tập
- Mục tiêu: Tiến hành thí nghiệm khảo sát kiểm chứng điều kiện hai lực cân bằng. Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng.
- Phương pháp: Thực hành, thí nghiệm.
- Thời gian: 10 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
-Chia lớp thành 4 nhóm, giao cho mỗi nhóm 2 lực kế, một số đoạn dây mảnh, một tấm bìa mỏng nhẹ. Xây dựng được phương án thí nghiệm kiểm chứng điều kiện hai lực cân bằng.
- GV nêu rõ yêu cầu với mỗi nhóm: Tìm mối quan hệ về giá, chiều và độ lớn của hai lực tác dụng lên vật rắn làm cho vật cân bằng.
- Tiến hành thí nghiệm theo nhóm được phân công. I. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. -Gọi đại diện nhóm trả lời câu hỏi:
+ Nhận xét gì về các đặc điểm của hai lực 𝐹⃗⃗⃗ 1 và 𝐹⃗⃗⃗⃗ 2.
- Trả lời câu hỏi theo yêu cầu.
+ Kiểm nghiệm lại điều kiện cân bằng đã rút ra ở trên.
- GV nhận xét, chốt kiến thức. - Gọi 1 số HS giải thích lại hiện
tượng đầu bài và trả lời một số câu trắc nghiệm.
- Theo dõi, lắng nghe, trả lời câu hỏi theo yêu cầu.
4. Hoạt động vận dụng
- Mục tiêu: Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng.
- Phương pháp: Thực hành, thí nghiệm.
- Thời gian: 10 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
-GV giao cho các nhóm HS các vật rắn phẳng, mỏng có hình dạng khác nhau, dây treo. Yêu cầu HS xây dựng phương án để xác định trọng tâm của vật rắn đó và hoàn thành PHT số 2. -Tiến hành thực nghiệm theo nhóm để xác định trọng tâm của các vật rắn đã giao.
-Gọi đại diện nhóm trình bày kết quả. -Trình bày phương án và báo cáo kết quả đã thực hiện.
5.Hoạt động tìm tòi mở rộng
- Mục tiêu: Giúp HS tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học để tìm cách đánh dấu các vạch chia giá trị trên lực kế.
- Phương pháp: Thực hành.
- Thời gian: 10 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- GV tổng kết nội dung bài học bằng game: Today I learn…
- Giao nhiệm vụ, yêu cầu về nhà: + Hoàn thành BTVN
+ Làm thế nào để đánh dấu các vạch chia giá trị trên lực kế? (GV chia nhóm HS, phát cho mỗi nhóm 1 lực kế không có vạch chia)
- Nhận nhiệm vụ về nhà.
Bài 17: Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực (tiết 2) I. Mục tiêu
1.Kiến thức
- Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy, quy tắc xác định hợp lực của hai lực song song (cùng chiều, ngược chiều).
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song.
2.Kĩ năng
- Vận dụng được quy tắc hợp lực đồng quy, hợp lực của hai lực song song (cùng chiều, ngược chiều) để tìm hợp lực.
- Biểu diễn được các lực tác dụng lên vật rắn, vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn để giải bài tập về cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy.
3.Thái độ
- Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm vật lí.
- Khách quan, trung thực, tác phong cẩn thận, chính xác trong khi xử lí kết quả thí nghiệm.
- Có tinh thần hợp tác, trao đổi với bạn, với giáo viên trong học tập.
4.Năng lực
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua các nhiệm vụ, vấn đề GV đưa ra. - Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi, thảo luận.
- Năng lực tìm hiểu tự nhiên: đặt câu hỏi về hiện tượng tự nhiên liên quan, vận dụng kiến thức để giải thích các tình huống thực tế.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên
- Bộ thí nghiệm về tĩnh học vật rắn.
- Các hình ảnh về vật rắn cân bằng chịu tác dụng của ba lực không song song…
2. Học sinh
- Ôn lại quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của chất điểm.
III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động khởi động
- Mục tiêu: Khởi động, xác định lực tác dụng lên vật rắn, tạo tình huống có vấn đề về vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song.
- Phương pháp: Quan sát, đặt vấn đề. - Thời gian: 10 phút.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Ghi bảng
- GV cho HS quan sát một số hình ảnh về vật rắn cân bằng dưới tác dụng của 3 lực không song song để làm nảy sinh vấn đề về điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song.
- Xác định các lực tác dụng lên vật rắn trong mỗi trường hợp? - Mối quan hệ về giá và độ lớn
của ba lực tác dụng lên vật rắn khi đó có mối quan hệ như thế nào với nhau thì vật cân bằng?
- Quan sát, trả lời câu hỏi.
Bài 17: Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng
- GV ghi nhận câu trả lời và dự đoán của HS, giới thiệu bài mới.
- Lắng nghe, ghi chép.
2. Hoạt động hình thành kiến thức mới
-Mục tiêu: Dựa vào điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai
lực và quy tắc hợp lực đồng quy, suy luận để rút ra điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của 3 lực không song song. Kiểm tra tính đúng đắn của suy luận lí thuyết bằng thí nghiệm.
-Phương pháp: Thảo luận nhóm, thí nghiệm.
-Thời gian: 30 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- GV chia nhóm HS tiến hành thí nghiệm theo các trạm để trả lời câu hỏi: Để vật rắn chịu tác dụng của 3 lực đứng cân bằng thì cần điều kiện nào?
- HS thảo luận nhóm, suy luận để đưa ra kết quả. 1. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy - Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta trượt hai vecto lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực 2. Quy tắc xác định hợp lực của hai lực song song cùng chiều Hợp của hai lực song song cùng chiều tác dụng vào vật rắn là một lực + Trạm 1: Hai lực thành phần đồng quy
- Buộc đầu O của lò xo (hay dây cao su) vào đế nam châm được đặt trên bảng hoặc vào ốc trên rãnh ngang ở bảng, còn đầu kia của lò xo được buộc vào giữa một dây chỉ. Hai đầu dây chỉ này được móc vào hai lực kế được đặt trên bảng.
- Cho hai lực kế đồng thời tác dụng lên lò xo theo hai phương tạo với nhau một góc nào đó, làm cho lò xo nằm song song với mặt bảng và dãn ra đến vị trí A. Đánh dấu trên bảng hình chiếu A’ của A và phương của hai lực
𝐹1
⃗⃗⃗ , 𝐹⃗⃗⃗⃗ 2 mà hai lực kế tác dụng
vào lò xo. Đọc các số chỉ của hai lực kế.
- Dùng một lực kế kéo lò xo sao cho lò xo nằm song song với mặt bảng và cũng dãn đến vị trí A. Đánh dấu trên bảng phương của lực 𝐹 do lực kế tác dụng vào dây cao su và đọc số chỉ của lực kế. - Biểu diễn lên bảng các vecto
𝐹1
⃗⃗⃗ , 𝐹⃗⃗⃗⃗ 2 và 𝐹 theo cùng một tỉ lệ
xích. Dựa vào hình vẽ trên bảng tút ra mối liên hệ giữa 𝐹⃗⃗⃗ , 𝐹1 ⃗⃗⃗⃗ 2 và 𝐹 .
- Lặp lại thí nghiệm với các cặp lực 𝐹⃗⃗⃗ , 𝐹1 ⃗⃗⃗⃗ 2 có độ lớn và phương
khác để từ đó rút ra quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy.
song song, cùng chiều với hai lực và có độ lớn bằng tổng độ lớn hai lực đó: 𝐹 = 𝐹1 + 𝐹2 - Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng chứa và chia khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn giữa hai lực 𝐹1 𝑑1 = 𝐹2 𝑑2 + Trạm 2: Hai lực song song cùng chiều
- Treo thanh nhôm lên hai đế nam châm đặt trên bảng nhờ hai dây cao su hoặc móc vào hai lò xo hay hai lực kế trên bảng.
- Treo lên hai thanh ở hai điểm A và B cách nhau 30cm lần lượt 3 gia trọng và 1 gia trọng. Đánh dấu trên bảng vị trí của các thanh và các điểm A,B của hai lực 𝑃⃗⃗⃗ , 𝑃1 ⃗⃗⃗⃗ 2 mà các gia trọng tác
- Treo 4 gia trọng vào thanh và dịch chuyển điểm treo các gia trọng trên thanh sao cho thanh nằm ở vị trí đã được đánh dấu. Đánh dấu lên bảng điểm đặt của các hợp lực 𝑃⃗ .
- Biểu diễn các lực 𝑃⃗⃗⃗ , 𝑃1 ⃗⃗⃗⃗ 2 và 𝑃⃗ lên
bảng để tìm mối liên hệ giữa
𝑃1
⃗⃗⃗ , 𝑃⃗⃗⃗⃗ 2 và 𝑃⃗ .
- Lặp lại thí nghiệm với các cặp lực 𝑃⃗⃗⃗ , 𝑃1 ⃗⃗⃗⃗ 2 có điểm đặt và độ lớn
khác để từ đó rút ra quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
+ Trạm 3: Hai lực song song ngược chiều
- Bố trí thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm tương tự như trường hợp khảo sát quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. Chỉ khác, khoảng cách giữa hai điểm treo AB từ 5cm đến 8cm và đổi chiều lực tác dụng tại điểm A bằng cách dùng lực kế hoặc treo các quả gia trọng qua một ròng rọc cố định.
- Biểu diễn các lực 𝑃⃗⃗⃗ , 𝑃1 ⃗⃗⃗⃗ 2 và 𝑃⃗ lên
bảng để tìm mối liên hệ giữa
𝑃1
⃗⃗⃗ , 𝑃⃗⃗⃗⃗ 2 và 𝑃⃗ .
- Lặp lại thí nghiệm với các cặp lực 𝑃⃗⃗⃗ , 𝑃1 ⃗⃗⃗⃗ 2 có điểm đặt và độ lớn
hợp hai lực song song ngược chiều.
- Yêu cầu đại diện nhóm trình bày.
- Đại diện nhóm trình bày - Yêu cầu đại diện
nhóm báo cáo kết quả và nêu kết luận về điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song.
- Báo cáo kết quả thí nghiệm và rút ra kết luận.
- GV nhận xét, chính xác hóa kiến thức.
- Lắng nghe, ghi chép.
3. Hoạt động luyện tập, vận dụng
- Mục tiêu: Vận dụng được quy tắc hợp lực đồng quy để tìm hợp lực.
- Phương pháp: Cá nhân
- Thời gian: 3 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- GV yêu cầu HS trả lời một số câu trắc nghiệm.
- Trả lời câu hỏi
4. Hoạt động tìm tòi, mở rộng
- Mục tiêu: HS tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học để giải thích
về sự cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 3 lực không song song. - Phương pháp: Đàm thoại.
- Thời gian: 3 phút.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- GV tổng kết, củng cố nội dung bài học.
- Lắng nghe, tiếp nhận nhiệm vụ.
- Giao nhiệm vụ về nhà: Mỗi nhóm HS tìm 3 hình ảnh về cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song, chỉ ra các lực và giải thích sự cân bằng của vật và nộp sản phẩm vào tiết học tiếp theo.
Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực I. Mục tiêu
1.Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của monen lực.
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (quy tắc