2.1.1. Sơ đồ kh i qu t nội dung chương “Tĩnh học v t rắn”
2.1.2. ội dung kiến thức cơ bản chương “ Tĩnh học v t rắn”:
2.1.2.1. Cân bằng của vật rắn không có trục quay
Trọng tâm của vật rắn là điểm đặt của trọng lực tác dụng vào vật rắn. Với các vật rắn đồng chất và có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm của vật rắn trùng với tâm hình học của vật.
Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực không song song:
1 F2 F
Muốn cho một vật rắn chịu tác dụng của hai lực ở trong trạng thái cân bằng thì hai lực phải trực đối.
Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song
1F2 F3 F
Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là hợp lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba
Quy tắc hợp lực hai lực song song
- Trường hợp hai lực song song cùng chiều có:
+ Phương song song với hai lực.
+ Cùng chiều với hai lực.
+ Độ lớn bằng tổng độ lớn hai lực F = F1 +F2
+ Giá chia trong đoạn thẳng nối hai giá của lực thành phần theo tỉ lệ nghịch với hai lực
- Trường hợp hai lực song song ngược chiều có:
+ Phương song song với hai lực.
+ Cùng chiều với hai lực lớn + Độ lớn bằng hiệu độ lớn hai lực.
+ Giá chia ngoài đoạn thẳng nối hai giá của lực thành phần theo tỉ số tỉ lệ nghịch với hai lực:
2.1.2.2. Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định
* Momen lực
- Momen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.
- Có độ lớn M = F.d , trong đó d là cánh tay đòn của lực (là khoảng cách từ giá của lực đến trục quay).
* Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định:
- Tổng các momen lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng momen lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
- Biểu thức: ∑Mi = 0
2.1.2.3. Ngẫu lực đối với một vật rắn không có trục quay
Ngẫu lực là hệ hai lực song song, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực.
Ngẫu lực tác dụng vào vật sẽ làm cho vật quay quanh một trục đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực. M = F.d
Trong đó F là độ lớn của mỗi lực; d là khoảng cách giữa hai giá của lực.
Chú ý: Hệ hai lực của ngẫu lực không có hợp lực, tức là không thể tìm được một lực duy nhất có tác dụng như ngẫu lực.
2.1.2.4. Cân bằng của vật rắn có chân đế
Chân đế là diện tích hình đa giác lồi nhỏ nhất chứa tất cả các điểm tiếp xúc giữa vật rắn và giá đỡ.
Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm “rơi” vào mặt chân đế).
2.1.2.5. Các dạng cân bằng
a. Cân bằng bền: Vật ở dạng cân bằng bền có
- Trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận.
- Thế năng trọng trường cực tiểu so với vị trí lân cận.
- Khi kéo vật ra khỏi VTCB bền một chút thì trọng lực có xu hướng kéo nó về VTCB.
b. Cân bằng không bền: Vật ở dạng cân bằng không bền có - Trọng tâm ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận.
- Thế năng trọng trường cực đại so với các vị trí lân cận.
- Khi kéo vật ra khỏi VTCB không bền thì trọng lực của vật có xu hướng kéo nó ra xa VTCB.
c. Cân bằng phiếm định: Vật ở dạng cân bằng phiếm định có - Trọng tâm ở cùng độ cao so với các vị trí lân cận.
- Thế năng trọng trường của vật có cùng giá trị so với ở các vị trí lân cận
2.1.3. Mục tiêu d học
Chủ đề Mức độ cần đ t
a. Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của các lực không song song.
b. Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của các lực song song. Quy tắc tổng hợp và phân tích các lực song song. Quy tắc
momen. Ngẫu lực.
c. Trọng tâm.
Cân bằng của một vật đặt trên mặt phẳng. Các dạng cân bằng của vật rắn.
* Kiến thức
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của các lực không song song (khi không có chuyển động quay).
- Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức tính momen lực và nêu được đơn vị đo momen lực.
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định.
- Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều và phân tích một lực thành hai lực song song cùng chiều.
- Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và nêu được tác dụng của ngẫu lực. Viết được công thức tính momen ngẫu lực.
- Nêu được trọng tâm của một vật là gì.
- Nêu được cân bằng của một vật có mặt chân đế. Nhận biết được các dạng cân bằng bền, cân bằng không bền, cân bằng phiếm định của vật rắn có mặt chân đế.
* Kĩ năng
- Vận dụng được điều kiện cân bằn và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối với trường hợp vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy.
- Vận dụng được quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều và phân tích một lực thành hai lực song song cùng chiều.
- Vận dụng quy tắc momen lực để giải được các bài toán về điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của hai lực.
- Xác định được trọng tâm của các vật phẳng đồng chất bằng th nghiệm.
- Xác định được hợp lực của hai lực song song cùng chiều bằng th nghiệm
Năng lực
thành tố Chỉ số hành vi Các bài tập
1. Tìm hiểu vấn đề
1.1 Tìm hiểu tình huống vấn đề
Bài 1, bài 2, bài 3, bài 12, bài 15,bài 17, bài 26
1.2 Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu
Bài 1, bài 2, bài 3, bài 4, bài 17, bài 19, bài 27, bài 31
1.3 Phát biểu vấn đề Bài 18,
2. Đề xuất giải pháp
2.1 Diễn đạt lại tình huống bằng ngôn ngữ của ch nh mình
Bài 5, bài 12, bài 13, bài 18, bài 19, bài 25
2.2 Tìm kiếm thông tin liên quan đến vấn đề
Bài 6, bài 7, bài 9, bài 10, bài 11, baì 19, bài 28
2.3 Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề
Bài 10, bài 11, bài 14, bài 15, bài 18
3. Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề
3.1 Lập kế hoạch cụ thể để thực hiện giải pháp
Bài 21,bài 22, bài 29
3.2 Thực hiện giải pháp Bài 8, bài 10, bài 14, bài 15, bài 16, bài 20, bài 21, bài 22,bài 23, bài 24, bài 26, bài 29 3.3 Đánh giá và điều
chỉnh các bước giải quyết cụ thể ngay trong quá trình thực hiện
Bài 14, bài 16
4. Đánh giá việc giải quyết vấn đề, phát hiện vấn đề mới
4.1 Đánh giá quá trình giải quyết vấn đề và điều chỉnh việc giải quyết vấn đề
Bài 21, bài 30
4.2 Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới