1. Thí nghiệm
- Dụng cụ:
- Tiến hành: Bố trí như H. vẽ Khi đĩa đứng yên
- Giải thích: Vật cân bằng khi tác dụng làm quay của lực F1 cân bằng tác dụng làm quay của lực
2
F .
Hoạt động 2: Xây dựng khái niệm momen lực.
Trường hợp tay đặt xa trục quay thì cửa quay dễ hơn
Học sinh thảo luận:
Phụ thuộc vào độ lớn và giá của lực.
F1 = 3F2 ; d2 = 3d1 ⇒ F1d1 = F2d2
⇒ Tích của lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.
Ta đi tìm đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.
Ví dụ khi ta đẩy cánh cửa quay quanh bản lề, so sánh 2 trường hợp đạt tay ở 2 vị trí gần và xa trục quay thì trường hợp nào ta cảm thấy nhẹ hơn tức tác dụng làm quay lớn hơn ?
Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào yếu tố nào ? (cĩ phụ thuộc vào độ lớn của lực và vị trí giá của lực khơng ?)
Hãy xác định độ lớn của lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực và tìm đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực.
2.Momen lực:
- Định nghĩa: Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay địn của nĩ.
- Biểu thức: M = F.d
Khi chỉ thay đổi phương của lực thì đĩa vẫn vẫn cân bằng.
Thay đổi độ lớn và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực sao cho
F1d1 = F2d2 thì đĩa vẫn cân bằng.
Làm thế nào để kiểm tra dự đốn này.
Khoảng cách từ trục quay đến giá của lực gọi là cánh tay địn.
Lưu ý: cánh tay địn được xác định là đoạn thẳng từ trục quay đến vuơng gĩc với giá của lực.
Đưa ra khái niệm momen lực.
Hoạt động 3:Tìm hiểu qui tắc momen lực.
HS phát biểu.
Suy nghĩ, thảo luận và đưa ra kết quả
Từ thí nghiệm ta đã thấy để vật cân bằng thì tác dụng làm quay theo chiều kim đồng hồ của lực này phải bằng tác dụng làm quay ngựơc chiều kim đồng hồ của lực kia.Hãy vận dụng khái niệm momen lực để phát biểu điều kiện cân bằng của một vật cĩ trục quay cố định ?
Trả lời C1
2.Điều kiện cân bằng của một vật cĩ trục quay cố định (hay qui tắc momen lực):
1. Quy tắc: Muốn cho một vật cĩ trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các momen lực cĩ xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực cĩ xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
2.Chú ý:
Quy tắc momen lực cịn được áp dung cho cả trường hợp một vật khơng cĩ trục quay cố định nếu như trong một trường hợp cụ thể nào đĩ ở vật xuất hiện trục quay.
4.Củng cố:
- Khái niệm momen, qui tắc momen. Cách xác định cánh tay địn (cho vài ví dụ)
- Hướng dẫn nhanh các bài tập trong SGK và SBT (Chủ yếu xác định trục quay và cánh tay địn, tính chiều dài của cánh tay địn)
5.Dặn dị:
- Học bài, làm bài tập 3, 4, 5 SGK và SBT.
- Chuẩn bị bài: " Qui tắc hợp lực song song cùng chiều"
IV. Rút kinh nghiệm tiết dạy
---*****---
Ngày soạn 5 tháng 12 năm 2010
Tiết 30 : CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA BA LỰC
SONG SONG. QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG CÙNG CHIỀUI.Mục tiêu: I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Phát biểu được được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song.
2.Về kỹ năng:
- Vận dụng được các qui tắc và điều kiện cân bằng trong bài để giải các bài tập SGK và các bài tập tương tự . - Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản.
II.Chuẩn bị: Giáo viên:
- Các thí nghiệm theo hình 19.1 và 19.2 SGK:
Học sinh:
- Ơn lại phép chia trong và chia ngồi khoảng cách giữa hai điểm
III.Phương pháp: Nêuvấn đề, thảo luận nhĩm
IV.Tiến trình dạy học: 1) Ổn định: Kiểm diện
2) Kiểm tra: Khái niệm momen. Điều kiện cân bằng của một vật cĩ trục quay cố định là gì ?
3) Hoạt động dạy – học:
Hoạt động 1: Làm thí nghiệm về trạng thái cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song.
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
Dùng lực kế đo trọng lượng P1 và P2.
Xác định khoảng cách: d1 = OO1 ; d2 = OO2
F = P1 + P2
Do thước cân bằng đối với trục quay O ⇒ M1 = M2 ⇒ P1d1 = P2d2 1 2 2 1 d d P P =
Giới thiệu bộ thí nghiệm, phương án TN theo hình 19.1, lưu ý thước rất nhẹ nên cĩ thể bỏ qua trọng lực của thước.
Trước tiên ta xác định hai lực tác dụng bằng cách nào ?
Làm TN, tìm vị trí mĩc lực kế để thước nằm ngang. Đọc chỉ số của lực kế. Đánh dấu các vị trí O1, O2 và O3. Trả lời C1. Trả lời C2 I.Thí nghiệm - Dụng cụ: Thước thẳng, dài, cứng, nhẹ Lực kế Hộp quả nặng - Tiến hành: Bố trí như h.vẽ 19.1 SGK Bố trí như h.vẽ 19.2 SGK
Hoạt động 2:Tìm hiểu qui tắc hợp lực song song cùng chiều.
Học sinh thảo luận.
Vật chịu tác dụng của hai lực là lực kéo của lực kế và P
Tác dụng của P phải làm cho thanh nằm ngang (cân bằng) và lực kế phải chỉ giá trị như lúc đầu.
Để thước cân bằng thì hai lực này
Tìm lực Pthay thế cho hai lực
1
P và P2sao cho lực thay thế cĩ tác dụng như hai lực đĩ. Lực thay thế phải đặt ở đâu và cĩ độ lớn bằng bao nhiêu ?
Gợi ý:
Khi thay thế hai lực P1 và P2 bởi Pthì lúc này vật chịu tác dụng của mấy lực ?
Lực Pphải cĩ tác dụng giống như tác dụng của P1 và P2nghĩa là
II.Qui tắc hợp lực song song cùng chiều.
1.Quy tắc:
Hợp của hai lực song song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và cĩ độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy.
Giá của hợp lực chia khoảng cách giữa hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn cảu hai lực ấy.
phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều.
Pphải đặt tại O và cĩ độ lớn P = F hay P = P1 + P2.
phải ntn ? Điều kiện cân bằng của 2
lực ? F =,F1 + F2 1 2 2 1 d d F F = (chia trong) Hs phát biểu. Hồn thành yêu cầu C3 - Ba lực đồng phẳng
- Lực ở trong ngược chiều với 2 lực ở ngồi.
- Hợp của 2 lực ở ngồi cân bằng với lực ở trong.
Vậy Pphải cĩ độ lớn và điểm đặt ntn ?
Vậy Pcĩ chiều, độ lớn và giá ntn ?
Hồn thành yêu cầu C2 ? Lưu ý : vẽ đúng điểm đặt và độ dài theo đúng tỉ lệ xích.
Phát biểu qui tắc hợp lực song song cùng chiều ?
Hồn thành yêu cầu C3 ? Lưu ý: Khi yêu cầu phân tích một lực thành hai lực song song cùng chiều (VD: BT 4, 5 SGK) thì đây là phép làm ngược lại với phép tổng hợp lực nên cũng tuân theo qui tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
Hồn thành yêu cầu C4: Tìm điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song cùng chiều ?
Hướng dẫn: Trong TN ban đầu thước chịu tác dụng của mấy lực, thước đang ở trạng thái cân bằng. Vậy 3 lực này cĩ đặc điểm gì ? Quan hệ của lực ở trong vơí 2 lực ở ngồi ntn ?
2.Chú ý:
Khi phân tích một lực F thành 2 lực F1và F2song song và cùng chiều thì đây là phép làm ngược lại với phép tổng hợp lực.
4.Củng cố:
- Qui tắc tổng hợp 2 lực song song cùng chiều.
- Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực song song.
- Vận dụng làm bài tập 3 SGK: gợi ý: Coi địn gánh là vật chịu tác dụng của hai lực song song cùng chiều là trọng lượng của thúng gạo và thúng ngơ (bỏ qua trọng lượng của địn gánh). Để địn gánh cân bằng thì lực đỡ của vai người phải cân bằng với hợp của hai lực tức là phải đặt đúng vị trí của hợp lực.
5.Dặn dị:
- Học bài, làm bài tập 4, 5, 6 SGK và bài tập trong SBT.
- Chuẩn bị bài : "Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật cĩ mặt chân đế": - Cĩ mấy dạng cân bằng, đặc điểm của từng dạng ?
- Điều kiện cân bằng của vật cĩ mặt chân đế ? - Ơn lại kiến thức về momen lực
--- ---***---
Ngày soạn 12 tháng 12 năm 2010 Tiết 31 : CÁC DẠNG CÂN BẰNG
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CĨ MẶT CHÂN ĐẾI.Mục tiêu: I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Phân biệt được các dạng cân bằng: bền, khơng bền và cân bằng phiếm định. - Phát biểu được được điều kiện cân bằng của một vật cĩ mặt chân đế.
2.Về kỹ năng:
- Xác định được dạng cân bằng của vật.
- Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ.
- Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật cĩ mặt chân đế trong việc giải các bài tập. - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.
II.Chuẩn bị: Giáo viên:
- Các thí nghiệm theo hình 20.2, 20.3, 20.4 và 20.6 SGK:
Học sinh:
- Ơn lại kiến thức về momen lực.
III.Phương pháp: Nêuvấn đề, thảo luận nhĩm
IV.Tiến trình dạy học: 1)Ổn định: Kiểm diện
2)Kiểm tra:
3)Hoạt động dạy – học:
Hoạt động 1: Phân biệt ba dạng cân bằng.
Do ở cả 3 trường hợp trọng lực của thước cĩ giá đi qua trục quay nên cĩ momen bằng khơng, do đĩ trọng lực khơng cĩ tác dụng làm quay thước nên thước ở trạng thái cân bằng.
Khi bị lệch thước sẽ quay ra xa vị trí cân bằng. Vì khi bị lệch thì trọng tâm cĩ giá khơng đi qua trục quay, gây ra momen làm thước quay theo chiều ra xa vị trí ban đầu.
Là khi bị lệch khỏi VTCB vật khơng tự trở về vị trí ban đầu.
Khi bị lệch thước sẽ quay về vị trí cân bằng. Vì khi bị lệch thì trọng tâm cĩ giá khơng đi qua trục quay, gây ra momen làm thước quay theo chiều trở về vị trí ban đầu.
Là khi bị lệch khỏi VTCB vật tự trở về vị trí ban đầu.
Khi bị lệch thước sẽ tiếp tục đứng yên ở vị trí mới và giá của trọng lực luơn đi qua trục quay.
Khi bị lệch khỏi VTCB vật luơn đứng yên ở vị trí mới.
Đặt vẫn đề: Vật ở trạng thái cân bằng khi điều kiện cân bằng được thỏa mãn. Nhưng liệu trạng trạng thái cân bằng của các vật khác nhau cĩ giống nhau khơng ? Trong bài này ta sẽ nghiên cứu để tìm ra tính chất khác nhau của các trạng thái cân bằng hay các dạng cân bằng.
Để thước ở 3 vị trí cân bằng theo 3 hình 20.2, 20.3 và 20.4 SGK.
Giải thích tại sao thước đứng yên ? (Áp dụng qui tắc momen để giải thích)
Trở lại TN 20.2 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do tính chất này nên việc giữ cho vật cân bằng rất khĩ, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng khơng bền. Thế nào là cân bằng khơng bền ?
Ở TN 20.3 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do tính chất này nên khơng dễ làm cho thước lệch khỏi VTCB, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng bền.
Thế nào là cân bằng bền ? Ở TN 20.4 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do vật đứng yên tại mọi vị trí, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng phiếm định.
Thế nào là cân bằng phiếm định ?