I. Phép đo các đạilượng vật lý Hệ đơn vị SI:
Bài 14:LỰC HƯỚNG TÂM
I.Mục tiêu: 1.Về kiến thức:
-Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức tính lực hướng tâm
-Nhận biết được chuyển động li tâm, nêu được một vài ví dụ về chuyển động li tâm là có lợi hoặc có hại
2)Về kỹ năng:
-Giải thích được vai trị của lực hướng tâm trong chuyển động tròn của các vật.
-Chỉ ra được lực hướng tâm trong một số trường hợp đơn giản.
-Giải thích được sự chuyển động văng ra khỏi quĩ đạo tròn của một số vật.
II.Chuẩn bị: Giáo viên:
-Một vài hình vẽ miêu tả tác dụng của lực hướng tâm.
-Một vật nặng buộc chặt vào đầu một sợi dây.
-Một đĩa quay đặt nằm ngang một vật nặng để đặt lên trên đĩa quay đó.
Học sinh:
-Ơn lại kiến thức về định luật II, III Niu tơn, chuyển động tròn đều và lực hướng tâm
III.Tiến trình dạy học: 1)Ổn định:
2)Kiểm tra:
Lực ma sát trượt, xuất hiện khi nào, có độ lớn phụ thuộc vào những yếu tố nào, được xác định bằng công thức nào ? Ma sát có lợi hay có hại, cho ví dụ ?
3)Hoạt động dạy – học:
.Hoạt động 1: Nhắc lại kiến thức cũ. Nhận thức vấn đề của bài học:
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
.Là chuyển động có quỹ đạo
là đường trịn, có tốc độ trung bình là như nhau trên mỗi cung trịn.
.Gia tốc trong chuyển động
trịn đều có chiều luôn hướng vào tâm của quĩ đạo.
.Thế nào là chuyển động
tròn đều ?
.Gia tốc trong chuyển động
trịn đều có đặc điểm như thế nào ?
.Từ định luật II Niu-tơn, ta
thấy rằng một vật trong chuyển động tròn đều phải có một hợp lực tác dụng lên vật và hướng vào tâm vòng tròn.
Vậy hợp lực đó có tên gọi là gì ? Được tính bằng cơng thức
nào ?
.Hoạt động 2: Tiếp thu lực hướng tâm và viết công thức lực hướng tâm.
.Phải kéo dây về phía tâm.
.Từng nhóm trình bày lên
bảng.
GV làm TN với vật nặng buộc vào đầu dây.
.Phải kéo dây về phía nào để
giữ cho vật chuyển động trịn ? Khi bng tay thì vật chuyển động như thế nào ?
.Hãy trình bày định nghĩa lực
hướng tâm và cơng thức tính độ lớn lực hướng tâm ?
I.Lực hướng tâm: 1)Định nghĩa:
Lực (hay hợp của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm. 2)Công thức: r m r mv ma F 2 2 ht ht = = = ω
Hoạt động 3: Phân tích một số ví dụ về lực hướng tâm. .Lực hấp dẫn.
.Có 4 lực: trọng lực, phản lực,
lực ma sát nghỉ. Hợp lực là lực ma sát nghỉ.
.HS tìm hợp lực. Hợp lực
hướng vào tâm quĩ đạo giúp xe chuyển độâng dễ dàng.
.Lực nào giữ cho vệ tinh nhân
tạo có thể bay được vịng quanh Trái Đất mà không bị lệch ra khỏi quĩ đạo ?
.Khi vật quay theo đĩa thì có
các lực nào tác dụng lên vật ? Hợp lực tác dụng lên vật là lực nào ? .Hãy tìm hợp lực tác dụng lên ơ tơ ? Hợp lực có đặc điểm gì ? Có tác dụng gì ?
.Lực hướng tâm có phải là một
loại lực mới khơng ?
.Lực hướng tâm không phải là
một loại lực mới mà là hợp của các lực ta đã biết : hấp dẫn, ma sát, đàn hồi, …
3)Ví dụ:
a.Lực hấp dẫn giữa Trái
Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho vệ tinh chuyển động trịn đều quanh Trái Đất.
b.Lực ma sát nghỉ đóng vai
trị là lực hướng tâm giữ vật chuyển động tròn đều trên bàn quay.
c.Ở những đoạn đường cong
người ta làm nghiêng để trọng lực Pcủa vật và phản lực N của mặt đường có hợp lực hướng vào tâm quỹ đạo giúp xe chuyển động được dễ dàng
Hoạt động 4: Tìm hiểu khái niệm mới: Chuyển động li tâm .HS quan sát TN.
.Tại vì khi đó lực ma sát nghỉ
cực đại khơng đủ lớn để vai trị là lực hướng tâm.
.Giáo viên làm lại thí
nghiệm với đĩa quay:
.Tại sao khi đĩa quay nhanh
thì đến một lúc nào đó vật bị văng ra ngoài ?
II.Chuyển động li tâm:
Khi lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trị là lực hướng tâm cần thiết (Fmsn(max) < mω2r) thì vật sẽ bị trượt ra xa
.HS thảo luận nhóm:
.Chuyển động của vật bị
văng ra gọi là chuyển động li tâm.
Cho HS thảo luận trình bày
lên bảng
.Chuyển động li tâm là có
lợi hay có hại?
.Cho một vài ứng dụng lực li
tâm mà em biết.
. Cho một vài ví dụ về lực li
tâm có hại mà em biết. Hạn chế bằng cách nào ?
tâm quay, rồi văng ra khỏi bàn quay theo phương tiếp tuyến với quĩ đạo, gọi là chuyển động li tâm
Chuyển động li tâm có lợi có ứng dụng : máy vắt li tâm, bơm li tâm, …
Chuyển động li tâm có hại, cần phải tránh : xe chạy qua đoạn đường cong phải hạn chế tốc độ.
.Hoạt động 5: Củng cố, dặn dò:
.Củng cố: khái niệm lực hướng tâm, cơng thức tính lực hướng tâm và chuyển động li tâm
.Vận dụng:
1)Lực nào sau đây có thể là lực hướng tâm ?
A.Lực ma sát B.Lực đàn hồi C.Lực hấp dẫn D.Cả 3 lực trên 2)Biểu thức tính lực hướng tâm:
A.Fht = mω2r B.Fht = mg C.Fht = k|∆l| D.Fht = µmg
3)Một ơ tơ chuyển động trên cung trịn bằng phẳng, bán kính 50m, hệ số ma sát nghỉ giữa lốp xe và mặt đường là 0,2. Hỏi xe chuyển động với vận tốc tối đa bằng bao nhiêu để khỏi bị trượt. Lấy g = 10m/s2.
.Dặn dò:
- Làm bài tập trong SGK và SBT
- Chuẩn bị bài "bài toán về chuyển động ném ngang"
- Ôn lại các kiến thức về chuyển động thẳng biến đổi đều và sự rơi tự do, định luật II Niu tơn, hệ toạ độ
Tuần: 11 – Tiết : 24 – Ngày dạy: 17 – 11 – 06.
BÀI TẬP
I.Mục tiêu: 1.Về kiến thức:
-Nắm được đặc điểm và cơng thức tính của lực ma sát
2.Về kỹ năng:
-Biểu diễn các lực tác dụng vào vật.
-Rèn luyện phép chiếu các vectơ
II.Chuẩn bị: Giáo viên:
-Dặn HS bài tập về nhà
Học sinh:
-Làm bài 7,8/83/SGK và13.4,13.6,13.7/SBT
-Xem lại cách biểu diễn các lực
III.Phương pháp: gợi mở, thảo luận nhóm IV.Tiến trình dạy học:
1)Ổn định: kiểm diện 2)Kiểm tra:
Phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm
3)Hoạt động dạy – học:
Bài tập 1: 8/79/SGK
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
HS có thể trả lời: - v khơng đổi - a = 0 P,N,F,Fmst Vì có hệ số ma sát trượt nên tìm F dựa vào Fmst Khi vật CĐTĐ trên sàn nhà ta có được điều gì? Các lực nào tác dụng vào vật?
Tìm F thế nào, dựa vào đâu?
Tóm tắt: a=0 P=890N 51 0 t = , µ F=? Giải Áp dụng định luật II Newton ta có: a m F F N P+ ++ms = =0 (1)
-Chiếu (1) lên Oy: N - P =0 hay N = P = 890N Mà Fmst= Nµt
-Chiếu (1) lên Ox: F - Fmst= 0 => F = Fmst=45(N)
Vậy không thể làm tủ chuyển động được từ trạng thái nghỉ
Bài tập 2: 13.4/SBT
HS thảo luận để giải
Tóm tắt: v0 = 3,5 m/s µ = 0,3 s =? g = 9,8 m/s2 Giải Chọn chiều chuyển động là chiều dương: Ta có: -Fms = ma=> a= -µg Mà v2-v20 =2as => s 2vg 2033598 21m 2 2 0 , . . , . , = = µ = Củng cố:
-Tìm các lực tác dụng vào vật, sau đó áp dụng định luật II Newton -Tìm mối quan hệ giữa đại lượng cần tìm và các lực
Dặn dị:
Tuần: 12 – Tiết : 25 – Ngày dạy: 21 – 11 – 06.