§26 - CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC - TRỌNG TÂM
I. MỤC TIÊU: 1. Nhận thức:
- Phân biệt được vật rắn và chất điểm; phân biệt được giá (phương, chiều) của lực, điểm đặt của lực (tác dụng của lực không thay đổi nếu ta trượt lực trên giá của nó). - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực. Xác định được vật rắn được treo ở đầu một sợi dây.
- Nắm được trọng tâm của vật rắn, nêu được cách xác định trọng tâm của vật mỏng, phẳng bằng phương pháp thực nghiệm
2. Kỹ năng:
- Xác định được các dạng cân bằng của vật rắn. - Xác định trọng tâm của các vật rắn đơn giản
II. CHUẨN BỊ:
Giáo viên
- Các thí nghiệm trong hình 26.1, 26.3, 26.5, 26.6 của sách giáo khoa, một số video clip trình bày các vật có trọng tâm khác nhau khi chìm xuống nước cũng khác nhau hoặc các pha nhào lộn của nghệ sĩ xiếc đi trên dây – thăng bằng.
Học sinh
- Ôn lại điều kiện cân bằng của một chất điểm (bài 15, trang 69 sách giáo khoa)
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh 1) Kiểm tra bài cũ bằng phương pháp
tự luận
- Điều kiện cân bằng của một chất điểm?
2) Tạo tình huống học tập
- Nếu vật khơng phải là chất điểm thì điều kiện cân bằng như thế nào? - Nếu vật rắn cân bằng thì có tn theo định luật I Newton?
3) Khảo sát thực nghiệm cân bằng - Cho một nhóm học sinh trình bày thí nghiệm 26.1
- Học sinh dùng một vật rắn là một tấm bìa cứng có 3 lỗ thẳng hàng A,
- Nhìn vào số chỉ trên lực kế, độ lớn của hai lực kế thế nào?
- Khi miếng bìa (vật rắn) cân bằng thì độ lớn của hai lực ra sao? Hai lực đó có giá, chiều và độ lớn như thế nào? Hai lực này được định nghĩa là gì? - Lưu ý cho học sinh: nếu hai lực kế một đầu móc vào A, đầu kia móc vào B thì vật vẫn cân bằng. Vậy hai lực F1 và F3 có được gọi là hai lực trực đối?
- Thông báo cho học sinh: tác dụng của lực không thay đổi nếu ta trượt vectơ lực trên giá của chúng.
B, C. Khi móc một lực kế vào A, một lực kế vào C.
- Quan sát thí nghiệm, nhìn vào lực kế học sinh tự trả lời “bằng nhau”. - Một học sinh tổng kết: Khi vật rắn cân bằng thì độ lớn của hai lực là bằng nhau. Hai lực có cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn. Hai lực này được định nghĩa là hai lực trực đối.
- Hai lực F1 và F3 có được gọi là hai lực trực đối vì chúng có cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn.
4) Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực
- Muốn vật rắn cân bằng thì điều kiện là gì? Vật có kích thước, không phải là chất điểm
- Thông báo cho học sinh: trạng thái đứng yên gọi là trạng thái cân bằng tĩnh của vật rắn. Vậy học sinh có thể trả lời câu hỏi vào bài.
+ Nếu vật khơng phải là chất điểm thì điều kiện cân bằng là gì?
+ Nếu vật rắn cân bằng thì có tn theo định luật I Newton?
- Muốn cho vật rắn chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực phải trực đối (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0
2 1 +F =
F
- Cho học sinh trả lời và ghi nhận
5) Trọng tâm vật rắn và xác định trọng tâm vật rắn
- Cho học sinh tự phát biểu lại trọng lực là gì?
- Thơng báo và khẳn định thêm là: Trọng lực của một vật rắn có giá là đường thẳng đứng, hướng xuống dưới và đặt ở một điểm gắn với vật.
- Học sinh phát biểu với những kiến thức ở lớp dưới. Học sinh biết được trọng lực là lực hút của trái đất. - Thu nhận thêm thông tin và học sinh phải biết trọng tâm của vật rắn là điểm đặt của trọng lực lên vật.
giản. Lưu ý cho học sinh là ở một số vật rắn có dạng hình học đặt biệt trọng tâm có thể nằm ngồi vật chẳng hạn như trọng tâm của hình vành khăn.
- Đối với những vật khơng có hình dạng hình học đơn giản thì xác định trọng tâm như thế nào? Phân nhóm cho học sinh làm thí nghiệm. Giáo viên cung cấp thêm thông tin cho học sinh: dùng dây dọi để xác định trọng tâm của vật. Cho học sinh rút ra kết luận.
- Cho học sinh trả lời câu hỏi C1 và C2. Trong hình vẽ 26.4 muốn vật thăng bằng thì phải làm sao?
C1: vật khơng thăng bằng vì lực căng T và trọng lực P khơng trực đối. C2: vật khơng cân bằng vì lực căng T và trọng lực P song song với giá nhưng không cùng giá nên không trực đối.
- Cho xem một số đoạn video clip về các nghệ sĩ xiếc đi trên dây – thăng bằng. Đặt một số câu hỏi vì sao người nghệ sĩ phải dang tay hoặc cầm sào ngang,…Câu hỏi gợi ý nhằm chuẩn bị cho hoạt động tiếp theo. Học sinh có thể trả lời khi đọc xong mục 6 sách giáo khoa.
chữ nhật, hình vng, hình tam giác và hình vành khăn.
- Học sinh lúng túng không xác định được trọng tâm những vật có dạng mỏng, phẳng. Có dây dọi, học sinh làm được thí nghiệm xác định trọng tâm của vật rắn, mỏng, phẳng. Học sinh vẽ hình và rút ra kết luận.
- Học sinh trả lời, nếu không được, giáo viên sẽ gợi ý qua hình ảnh minh hoạ.
6) Cân bằng của vật rắn trên giá đỡ - Cho học sinh phân tích các lực tác dụng lên quyển sách (vật rắn) đặt nằm ngang trên mặt bàn.
- Học sinh trả lời câu hỏi, giả sử nếu khơng có phản lực N thì quyển sách có nằm cân bằng khơng? Tương tự ta đứng trên bề mặt đầm lầy khơng có phản lực N
- Yêu cầu học sinh xem sách giáo khoa và cho biết các đặc điểm của phản lực N. Lưu ý cho học sinh phản lực N ln đặt lên vật rắn ở diện tích mặt tiếp xúc (hoặc mặt chân đế)
- Học sinh phân tích lực
- Học sinh trả lời câu hỏi nếu khơng có phản lực N thì vật khơng nằm cân bằng. Lực này trực đối với P.
- Xác định mặt chân đế của cái bàn đặt trên mặt đất, của một người đứng trên mặt đất, của cái kiềng 3 chân - Cho học sinh xác định điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế. Sau đó, trả lời câu hỏi tại sao nghệ sĩ đi trên dây cần phải dang tay hoặc cầm sào ngang?
- Cả nhóm thảo luận, xác định mặt chân đế của cái bàn, của một người, của kiềng 3 chân. Sau đó học sinh rút ra kết luận điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế
- Tới đây, học sinh được thông báo thêm về một số thông tin như làm sao để tăng mức vững vàng cho vật (hạ thấp trọng tâm, tăng diện tích mặt chân đế,…) suy luận thêm đối với các em khá giỏi
7) Các dạng cân bằng
- Có thể chuẩn bị một số đồ chơi hoặc đồ vật dựa trên cân bằng phiếm định như con lật đật, búp bê, con chó robot,…Hoặc dùng video clip, các dạng cân bằng.
- Học sinh quan sát và trả lời các câu hỏi gợi ý.
Một số đồ vật có dạng cân bằng bền cũng được các cơng ty, xí nghiệp nghiên cứu như quạt đứng, võng xếp,…chiếm ít diện tích nhưng rất vững vàng
- Học sinh phân biệt được 3 loại cân bằng. Trong 3 loại cân bằng thì cân bằng phiếm định có ích cho con người nhất và được nghiên cứu nhiều nhất như máy móc đang hoạt động trên Sao Hoả, các robot có thể tự đứng dậy sau khi bị ngã
8) Giao nhiệm vụ về nhà (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cho học sinh làm bài tập trong sách giáo khoa trang 122
- Trả lời câu hỏi: phân tích của xe đang chạy có gia tốc trên mặt đường nằm ngang.
- Tại sao người ta thiết kế chiều cao của xe đua thấp hơn các loại xe khác? Phân tích mặt chân đế loại xe này. - Yêu cầu học sinh chuẩn bị cho bài sau.
- Học sinh có thể tra cứu và tìm tài liệu trả lời. Phân hai nhóm hai đề tài. - học sinh ghi lại các yêu cầu chuẩn bị cho bài sau và làm thêm một số bài tập tại nhà
§27 - CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG
I. MỤC TIÊU: 1. Nhận thức:
- Biết cách tổng hợp hai lực đồng quy lên một vật rắn.
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của 3 lực khơng song song và trình bày thí nghiệm minh hoạ.
2. Kỹ năng:
- Vận dụng điều kiện cân bằng để giải một số bài tập.
II. CHUẨN BỊ:
Giáo viên: Thí nghiệm minh hoạ 27.3 sách giáo khoa
Học sinh: Ơn lại quy tắc hình bình hành để xác định hợp lực của hai lực tác dụng lên cùng một vật
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh 1) Kiểm tra bài cũ
- Nêu đặc điểm của trọng lực?
- Trọng tâm của một vật là gì? Nêu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế?
2)
- Ơn lại quy tắc hình bình hành (bài 13)
- Ơn lại điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng 2 lực (bài 26) 3) Xây dựng các bước xác định hợp lực của hai lực đồng quy
- Các em tìm hiểu quy tắc xác định hợp lực trong chất điểm. Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu quy tắc này đối với vật rắn chịu tác dụng của 2 lực và suy luận điều kiện cân bằng củ vật rắn chịu tác dụng của 3 lực
- Vẽ hình minh học vật rắn chịu tác dụng của 2 lực (hình 27.1a)
- Câu hỏi: Nhận xét giá của hai lực F1 và F2 - Làm thế nào để xác định hợp lực bằng quy tắc hình bình hành - Nhận xét hình vẽ của học sinh - Nếu thay thế lực F1 bằng lực F1’ (hình 27.2) thì F’ có phải là hợp lực của F1 và F2 khơng? Từ đó rút ra điều kiện
Gợi ý: Hợp lực có đồng quy và đồng phẳng với hai lực thành phần không?
- Trả lời câu hỏi
- Học sinh vẽ hình lên bảng
- Học sinh ghi nhận lại các bước và vẽ hình vào tập.
- Quan sát hình vẽ và nhận xét (hai lực thành phần phải đồng quy.)
4) Suy luận dẫn đến điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 3 lực không song song kèm thí nghiệm minh hoạ
- Câu hỏi: Nhắc lại điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của 2 lực (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Vẽ hình minh hoạ 27.3
- Câu hỏi: Thay thế hai lực F và F
- Học sinh trả lời và suy ra điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của 3 lực
(Gợi ý: Chúng ta đã quy về điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của 2 lực)
- Câu hỏi: Nhận xét 3 lực F1 , F2 ,
3
F có đồng quy hay không?
(Gợi ý: Giáo viên diễn giải để cho học sinh thấy F1 , F2 , F3 đồng quy và −F3 đồng quy F1 , F2 , F3 cùng giá −F3)
- Giáo viên nhận xét câu trả lời của học sinh và cho học sinh ghi vào tập
- Nhận xét
- Phát biểu đầy đủ điều kiện chuyển động của vật rắn khi chịu tác dụng của 3 lực
5) Tiến hành thí nghiệm minh hoạ - Đề xuất phương án thí nghiệm và đề cử 1 học sinh thực hiện
- Gợi ý câu hỏi để kiểm chứng lại điều kiện đã phát biểu
- Tiến hành thí nghiệm cho cả lớp quan sát
- Một nhóm trả lời câu hỏi 6) Ví dụ và nhận xét
- Giáo viên nêu ví dụ: một hình hộp cân bằng trên mặt phẳng nghiêng có ma sát
- Vẽ hình minh hoạ (hình 27.6)
- Câu hỏi: Hãy phân tích các lực lên vật và nhận xét
- Trả lời câu hỏi
7) Củng cố và ra bài tập
- Câu hỏi: Có sự khác nhai như thế nào về cân bằng của chất điểm và vật rắn chịu tác dụng của 3 lực?
- Dặn thêm một số bài tập trong sách bài tập nâng cao
- Trả lời
- Trả lời các câu hỏi củng cố và bài tập
§28 - QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG - ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN DƯỚI
TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG SONG I. MỤC TIÊU:
1. Nhận thức:
- Nắm được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều và trái chiều đặt lên một vật. - Biết phân tích một lực thành hai lực song song tuỳ theo điều kiện bài toán
- Nắm được điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của 3 lực song song và hệ quả.
- Có khái niệm về ngẫu lực và momen ngẫu lực (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Kỹ năng:
- Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản - Giải được bài toán về hợp lực và phân tích các lực song song
- Vận dụng được khái niệm ngẫu lực để giải thích một số hiện tượng vật lý thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật.
II. CHUẨN BỊ:
Giáo viên: Dụng cụ thí nghiệm theo hình 28.1 sách giáo khoa
Học sinh: Ôn lại kiến thức về điểm chia (chia trong và chia ngoài) một đoạn thẳng theo tỉ lệ đã cho.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh 1) Kiểm tra bài cũ
- Nêu các điều kiện cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của 3 lực song song
- Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy.
2) Thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song
- Giáo viên đặt vấn đề: nghiên cứu trạng thái cân bằng củ vật rắn chịu tác dụng của 3 lực song song và điều kiện cân bằng của vật.
- Học sinh lên bố trí thí nghiệm như hình vẽ 28.1 sách giáo khoa nâng cao trang 127
thứ nhất và P trong lần treo thứ hai để dẫn đến P là hợp lực của P1 và P2
- Biểu thức P1d1=P2d2 do thực nghiệm mà có
+ Tìm mối quan hệ về độ lớn của ba lực
P P1+ 2
=
P
+ Dị tìm điểm O sao cho thước AB ở đúng vị trí cũ (hình 28.1b)
+ Nếu gọi d1 và d2 là khoảng cách giữa giá của P với giá của P1 và P2 thì
P1d1=P2d2 3) Quy tắc hợp lực hai lực song song
cùng chiều
- Giáo viên: Từ kết quả thí nghiệm ta suy ra quy tắc hợp lực hai lực song song cùng chiều
+ Giá của F nằm trong mặt phẳng
1 F và F2 + Cường độ hợp lực F=F1+F2 + Đặc điểm của hợp lực F1d1=F2d2 1 2 2 1 d d F F = ⇒
- Giáo viên giảng quy tắc tìm hợp lực của nhiều lực song song (có thể cho độ lớn các lực thành phần cụ thể)
- Học sinh viết:
a) Qui tắc: Hợp lực của hai lực F1 và
2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
F song song, cùng chiều tác dụng vào một vật rắn là một lực F song song cùng chiều với hai lực và có độ lớn bằng tổng độ lớn hai lực đó.
2 1 F F F= +
- Giá của hợp lực F nằm trong mặt phẳng F1 và F2 và chia khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỉ lệ với độ lớn của hai lực đó
1 2 2 1 d d F F = b) Hợp nhiều lực
- Nếu có nhiều lực song song cùng chiều F1 , F2 ,… Fn thì ta hợp hai lực