Thiết kế bài giảng vật lý 10 cơ bản 1 - Tài liệu tham khảo


155














Trả lời : Theo cách bố trí ta thấy
thớc là một vật có trục quay cố
định.

vị trí thẳng đứng trọng
lực tác dụng lên thớc có giá đi
qua trục quay nên có momen
bằng không do đó thớc ở trạng
thái cân bằng.







HS quan sát, mô tả.
Vị trí nh hình a) sau khi bị
lệch thớc quay ra xa vị trí cân
bằng vì lúc này trọng lực có giá
không đi qua trục quay, gây ra
momen làm quay thớc theo
chiều ra xa vị trí ban đầu.
GV để thớc ở ba vị trí cân bằng theo
các hình vẽ sau :










O.
Giải thích tại sao thớc lại đứng yên ?


GV tiếp tục tiến hành thí nghiệm. Với
mỗi vị trí cân bằng của thớc, chạm nhẹ
cho thớc lệch đi một chút, cho HS quan
sát diễn biến tiếp theo.











O.
Giải thích hiện tợng quan sát thấy và
rút ra nhận xét sơ bộ về tính chất của ba
vị trí cân bằng ?



O
G
G
P
G
P
G
a)



O
G
G
P
G
P
G
b)


P
G

G
c)
Hình 2


O
G
P
G

P
G
G



O
G
P
G
Hình 1
www.VNMATH.com

156
Vị trí nh hình b) sau khi bị
lệch thớc tự quay trở về vị trí
cân bằng vì lúc này trọng lực có
giá không đi qua trục quay, gây
ra momen làm quay thớc hớng
về vị trí ban đầu.
Vị trí nh hình c) sau khi bị
lệch thớc đứng yên ở vị trí mới
vì giá của trọng lực luôn đi qua
trục quay.
Nhận xét : Vậy ba vị trí cân bằng
trên có tính chất khác nhau.

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.










GV thông báo các khái niệm : cân bằng
không bền (hình a), cân bằng bền (hình
b), và cân bằng phiếm định (hình c).
Hoạt động 2.

(5 phút)

Tìm nguyên nhân gây nên các
dạng cân bằng khác nhau.
HS thảo luận, phát biểu chung :
Trờng hợp a) : trọng tâm của
thớc ở vị trí cân bằng là cao
nhất so với các vị trí lân cận.
Trờng hợp b) : trọng tâm của
thớc ở vị trí cân bằng là thấp
nhất so với các vị trí lân cận.
Trờng hợp c) : trọng tâm của
thớc có vị trí không đổi .
O.
Hãy so sánh vị trí của trọng tâm của
thớc ở từng vị trí cân bằng trong các
trờng hợp trên ?







.
Vậy, vị trí trọng tâm chính là nguyên
nhân gây ra các dạng cân bằng khác
nhau của các vật.
Hoạt động 3.

(7 phút)

Tìm hiểu điều kiện cân bằng
của một vật có mặt chân đế.
Tham khảo SGK, nêu định nghĩa :
Mặt chân đế là mặt đáy của vật
hay là hình đa giác lồi nhỏ nhất
chứa tất cả các điểm tiếp xúc của
vật với mặt đỡ.





GV lấy ví dụ về mặt chân đế của một số
vật nh : cốc nớc đặt trên sàn, hòm gỗ
dặt trên sàn nhà, bàn, ghế, .
O.
Nêu định nghĩa mặt chân đế.
www.VNMATH.com

157
C1 : Khi vẽ mặt cắt, mặt chân đế
của vật ở các vị trí 1, 2, 3 lần
lợt là các đoạn AB, AC, AD.
Mặt chân đế của vật ở vị trí 4 là
điểm A
Tại các vị trí 1, 2, 3, vật cân
bằng và giá của trọng lực đều đi
qua mặt chân đế. Còn ở vị trí 4
giá của trọng lực không đi qua
mặt chân đế và vật không cân
bằng.
Cá nhân nêu điều kiện.
O.
Hãy hoàn thành yêu cầu C1. Nhận xét
vị trí giá của trọng lực so với mặt chân
đế trong mỗi trờng hợp đó ?






O.
Nêu điều kiện cân bằng của một vật
có mặt chân đế.
Hoạt động 4.

(14 phút)

Nghiên cứu mức vững vàng
của cân bằng











Làm thí nghiệm, quan sát và rút
ra nhận xét :
Chỉ cần tác dụng một lực rất
nhỏ là khối hộp ở vị trí 3 bị đổ
ngay. Tăng lực tác dụng thì đến
lợt vật ở vị trí 2 bị đổ. Tăng lực
đến một mức đáng kể thì mới
làm đổ đợc vật ở vị trí 1. Vậy
trạng thái cân bằng 1 là vững
vàng nhất còn trạng thái cân
bằng 3 là kém vững vàng nhất.

.
Các trạng thái cân bằng của thớc và
của khối hộp không chỉ khác nhau về
dạng mà còn khác nhau về mức vững
vàng. Đối với thớc chỉ cần tác dụng vào
đầu thớc một lực rất nhỏ theo phơng
ngang là thớc bị lệch khỏi vị trí cân
bằng, chứng tỏ là các trạng thái cân bằng
của thớc kém vững vàng .
O.
Trong ba trờng hợp cân bằng của
thớc thì trờng hợp nào dễ bị đổ nhất ?
Trờng hợp nào khó bị đổ nhất ?
GV cho HS lấy tay tác dụng lực theo
phơng ngang vào mép trên của khối hộp
đến khi khối hộp đổ.
O.
Dựa vào lực cần tác dụng, nhận xét về
tính vững vàng của trạng thái cân bằng
của vật ở các vị trí ?





O.
Mức vững vàng của cân bằng phụ
thuộc vào những yếu tố nào ?
www.VNMATH.com

158
Mức vững vàng của cân bằng
phụ thuộc vào độ cao của trọng
tâm và diện tích mặt chân đế.


Muốn tăng mức vững vàng của
cân bằng thì phải tăng diện tích
mặt chân đế và hạ thấp trọng
tâm.
Trả lời câu hỏi C2 :
Khi ôtô chất nhiều hàng thì
trọng tâm của ôtô bị nâng cao.
Đến những chỗ đờng nghiêng
thì giá của trọng lực sẽ đi gần
mép của mặt chân đế nên ôtô
chất trên nóc nhiều hàng dễ bị
lật đổ ở chỗ đờng nghiêng.
Phần dới của con lật đật có
khối lợng rất lớn so với phần
còn lại nên trọng tâm của nó ở
sát đáy, do đó trạng thái cân
bằng của lật đật là bền, mức
vững vàng của lật đật rất cao.
Gợi ý
: so sánh độ cao của trọng tâm và
diện tích mặt chân đế của vật ở các vị trí
1, 2, 3.
O.
Muốn tăng mức vững vàng của cân
bằng ta làm thế nào ?


O.
Hoàn thành yêu cầu C2.
Gợi ý
: Chiều cao của vật cao sẽ ảnh
hởng đến vị trí của trọng tâm.
Ngời ta thờng đổ xi măng vào phần
dới của con lật đật. Việc làm đó có ý
nghĩa gì ?
Hoạt động 5.

(7 phút)

Củng cố, vận dụng
Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ
SGK.
Làm bài tập 4 SGK.
GV yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức
cần nhớ trong bài.
Yêu cầu HS làm bài tập 4 SGK.
Gợi ý
: Chú ý vào vị trí trọng tâm của các
vật và mặt chân đế trong từng trờng
hợp.
Hoạt động 5.

(2 phút)
Tổng kết bài học,
Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập.
GV nhận xét giờ học.
Bài tập về nhà
: làm bài 5, 6 SGK.
Ôn tập các kiến thức về : vận tốc góc,
định luật II Niu-tơn và mô men lực.

www.VNMATH.com

159
Bi 21
Chuyển động tịnh tiến của vật rắn
Chuyển động quay của vật rắn
quanh một trục cố định

I

Mục tiêu
1. Về kiến thức
Phát biểu đợc định nghĩa chuyển động tịnh tiến và nêu đợc ví dụ minh họa
về chuyển động tịnh tiến thẳng và chuyển động tịnh tiến cong.
Viết đợc công thức định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến.
Nêu đợc tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục cố định.
Nêu đợc khái niệm momen quán tính và những yếu tố ảnh hởng đến momen
quán tính của vật.
2. Về kĩ năng

á
p dụng đợc định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến thẳng, giải đợc
các bài tập SGK và các bài tập tơng tự.
Vận dụng đợc khái niệm momen quán tính để giải thích sự thay đổi chuyển
động quay của các vật.
Củng cố kĩ năng đo thời gian và kĩ năng rút ra kết luận.
II

Chuẩn bị
Giáo viên
Bộ thí nghiệm theo Hình 21.4.
Học sinh
Ôn lại : định luật II Niutơn, khái niệm tốc độ góc và mômen lực.
III

Thiết kế hoạt động dạy học
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động 1.

(5 phút)

Làm quen với khái niệm chuyển
động tịnh tiến của vật rắn.

GV nêu một vài ví dụ nh : chuyển
động của đầu cánh quạt, chuyển động
của ngăn kéo trong ngăn bàn (chuyển
www.VNMATH.com

160





HS suy nghĩ, trả lời có thể HS sẽ
bế tắc)

HS ghi nhớ định nghĩa chuyển
động tịnh tiến. Lấy thêm một số
ví dụ về dạng chuyển động này.


* Thực hiện câu lệnh C1 : Các
chuyển động đợc mô tả đều là
chuyển động tịnh tiến vì thỏa mãn
điều kiện trong chuyển động
đờng nối hai điểm bất kì của vật
luôn song song với chính nó.

động tịnh tiến thẳng), chuyển động của
bàn đạp khi ngời đang đạp xe (chuyển
động tịnh tiến cong).
Thông báo : chuyển động củaăngn bàn,
của bàn đạp trong ví dụ trên là chuyển
động tính tiến.
O.
Thế nào là chuyển động tịnh tiến ?
GV thông báo khái niệm chuyển động
tịnh tiến của một vật rắn.
O.
Hãy nêu thêm các ví dụ về chuyển
động tịnh tiến của vật rắn.

.
Ngời ta chia chuyển động tịnh tiến
của vật rắn thành chuyển động tịnh
tiến cong (ví dụ nh chuyển động của
bàn đạp) và chuyển động tịnh tiến
thẳng (ví dụ nh chuyển động của
ngăn bàn).
O.
Hãy phân biệt hai loại chuyển động
tịnh tiến và hoàn thành yêu cầu C1.
Chú ý
: GV có thể dùng hình vẽ sau để
giúp HS phân biệt chuyển động tịnh
tiến cong (hình 1) với chuyển động
cong trong đó vật quay (hình 2) (ví dụ
nh chuyển động của cánh cửa quanh
bản lề).







Hoạt động 2.

(8 phút)

Xác định gia tốc của vật chuyển
động tịnh tiến.


O.
Nhận xét về tính chất chuyển động
của các điểm trên vật chuyển động tịnh
M
M
M
M
M
M
M
M
Hình 1 Hình 2
www.VNMATH.com

161
HS thảo luận nhóm và : khi vật
chuyển động tịnh tiến, tất cả các
điểm trên vật chuyển động nh
nhau, do đó mà có cùng gia tốc.

Dùng định luật II Niu-tơn để
tính gia tốc của vật :
F
a
m
=
G
G

Trong đó m là khối lợng của vật.
Nếu vật chịu tác dụng của nhiều
lực
123
F,F,F
GGG
thì
F
G
là hợp lực
của các lực đó.
Cá nhân giải bài tập dới sự
hớng dẫn của GV. Một HS lên
bảng trình bày bài giải.
Chuyển động của vật là chuyển
động tịnh tiến thẳng, do đó có thể
coi vật nh một chất điểm
Các lực tác dụng lên vật là :
Trọng lực
P
G
, phản lực của mặt
sàn
N
G
, lực
F
G
, lực ma sát trợt
ms
F
G
.

á
p dụng định luật II Niu-tơn
cho vật :
ms
FF NPma+++=
GG G G
G
(1)
Chọn trục Ox hớng theo lực
F
G
, trục Oy hớng theo lực
N
G
.
Chiếu (1) lên Oy có : N - P = 0
N = P = mg

ms t t
FNmg.==

Chiếu (1) lên Ox có :
F - F
ms
= ma
ms
FF
a
m

=
( )
2
t
Fmg
2,5 m / s .
m

==
tiến ? Gia tốc của các điểm trên vật có
đặc điểm gì ?

.
Khi xét một vật chuyển động tịnh
tiến ta chỉ cần xét chuyển động của
một điểm trên vật hay nói cách khác có
thể coi vật nh là một chất điểm. Khi
đó gia tốc mà vật thu đợc dới tác
dụng của lực
F
G
sẽ tính nh thế nào ?





O.
Giải bài tập 5 SGK.
Gợi ý
:
Xác định xem chuyển động của vật
có phải là chuyển động tịnh tiến không ?
Xác định các lực tác dụng lên vật,
biểu biễn trên hình.
Viết biểu thức định luật II Niu-tơn
cho vật.
Chiếu phơng trình vectơ vừa viết
lên các trục tọa độ để tìm mối quan hệ
giữa các đại lợng đã biết và đại lợng
cần tìm.
Coi vật là một chất điểm nên các
công thức động học, động lực học chất
điểm đều áp dụng đợc cho chuyển
động của vật.
www.VNMATH.com

162
Vận tốc của vật ở cuối giây thứ ba
v = a.t = 7,5( m/s
2
)
Đoạn đờng vật đi đợc trong
ba giây :
()
2
1
sat11,2m.
2
==
Hoạt động 3.

(10 phút)

Tìm hiểu về tác dụng của
momen lực đối với một vật quay
quanh một trục cố định.


Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.


Cá nhân suy nghĩ, trả lời.
Khoảng cách từ trục quay của
ròng rọc đến giá của hai lực
12
T,T
GG
đều bằng R. Khi hai vật
có trọng lợng bằng nhau thì hai
lực này có độ lớn bằng nhau. Do
đó momen của lực
1
T
G
bằng
momen của lực
2
T
G

ròng rọc không quay.
Cá nhân quan sát, nhận xét :
Hai vật chuyển động tịnh tiến
nhanh dần.
Ròng rọc chuyển động quay
nhanh dần.


Cá nhân phát biểu kết luận.

.
Đại lợng đặc trng cho chuyển
động quay của một vật rắn là tốc độ
góc ,

chứ không phải vận tốc dài v.
GV giới thiệu bộ thí nghiệm hình 21.4.
O.
Hoàn thành yêu cầu C2.
Cần nêu rõ :
Ròng rọc có khối lợng đáng kể, có
thể quay không ma sát quanh trục cố
định.
Sợi dây không dãn, khối lợng không
đáng kể.
Hai vật nặng khác nhau (P
1

> P
2
).



GV bố trí và tiến hành làm thí nghiệm
O.
Nêu nhận xét về chuyển động của
hai trọng vật và của ròng rọc.

GV giải thích hiện tợng , nói rõ do tác
dụng momen lực
12
T,T
G G
mà ròng rọc
thay đổi tốc độ góc của chuyển động
quay.
O.
Hãy rút ra kết luận về tác dụng của
momen lực đối với một vật quay quanh
một trục cố định .
Hoạt động 4.

(15 phút)

Tìm hiểu khái niệm momen
quán tính.

GV đa ra khái niệm momen quán tính
của vật có chuyển động quay. Nói rõ
vật có momen quán tính càng lớn thì
www.VNMATH.com

163
Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ khái
niệm mới.
HS thảo luận, đa ra dự đoán, có
thể là :
Momen quán tính phụ thuộc
vào khối lợng của vật.
Momen quán tính phụ thuộc
vào thể tích của vật.

Trong thí nghiệm hình 21.4, ta đo
thời gian chuyển động t
0

của vật 1
đến khi chạm sàn (C3). Sau đó
thay đổi khối lợng của ròng rọc
còn các yếu tố khác giữ nguyên
rồi lại đo thời gian chuyển động
t
1

của vật 1 đến khi chạm sàn
(C4), nếu t
1
khác t
0
thì dự đoán là
đúng. Xảy ra hai trờng hợp :
Nếu t
1
< t
0
thì tốc độ góc của
ròng rọc tăng nhanh hơn tức là
momen quán tính nhỏ hơn và
ngợc lại.
t
2
> t
0
tức là khối lợng của vật
phân bố xa trục quay thì vật có
momen lớn hơn.
Cá nhân trả lời C6 :
Khối lợng của vật là đại lợng
đặc trng cho mức quán tính của
vật trong chuyển động tịnh tiến.
Vật có khối lợng càng lớn thì
càng khó thay đổi vận tốc.
Momen quán tính của vật đối
với một trục quay là đại lợng
đặc trng cho mức quán tính của
vật trong chuyển động quay. Vật
có momen quán tính càng lớn thì
càng khó thay đổi tốc độ góc.
vật càng khó thay đổi tốc độ góc và
ngợc lại.
O.
Momen quán tính phụ thuộc vào
những yếu tố nào ? Nêu phơng án thí
nghiệm để kiểm tra dự đoán ?

GV đánh giá câu trả lời của HS.
GV giới thiệu bộ thí nghiệm nh hình
21.4 SGK. Dựa trên mối liên hệ mật
thiết giữa chuyển động của hai trọng
vật và chuyển động quay. Từ sự thay
đổi chuyển động tịnh tiến của hai vật
ta suy ra sự thay đổi chuyển động quay
của ròng rọc.
Cho HS làm thí nghiệm 1 SGK. Yêu
cầu HS ghi lại và so sánh các giá trị t
1
,
t
0
rồi rút ra kết luận về momen quán
tính của vật ?
O.
Liệu momen quán tính có phụ thuộc
vào sự phân bố khối lợng của vật đối
với trục quay hay không ?
GV nêu phơng án thí nghiệm 2 SGK.
Cho HS làm thí nghiệm.
O.
Hoàn thành yêu cầu C5.







O.
Hoàn thành yêu cầu C6.
www.VNMATH.com

164
Hoạt động 5.

(5 phút)

Củng cố, vận dụng.

Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ
SGK.
Cá nhân làm việc với phiếu học tập.
GV yêu cầu HS đọc phần ghi nhớ.
Lu ý cho HS : trong trờng hợp tổng
quát vật rắn có thể vừa chuyển động
tịnh tiến và vừa chuyển động quay.
O.
Hoàn thành yêu cầu ở phiếu học
tập.
Hoạt động 6.

(2 phút)
Tổng kết bài học
Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập.
GV đánh giá giờ học.
Bài tập về nhà
: - Làm các bài tập
trong SGK.
Ôn tập về momen lực.
Phiếu học tập
Câu 1.
Đối với một vật quay quanh một trục cố định, câu nào sau đây là đúng ?
A. Khi không còn momen lực tác dụng thì vật đang quay sẽ dừng lại
ngay.
B. Vật quay đợc nhờ có momen lực tác dụng lên nó.
C. Khi tốc độ góc của vật thay đổi thì chắc chắn đã có momen lực tác
dụng lên vật.
D. Vật quay đợc mhờ có momen lực tác dụng lên nó.
Câu 2.
Momen quán tính của một vật không phụ thuộc vào :
A. hình dạng và kích thớc của vật.
B. vị trí của trục quay.
C. khối lợng của vật.
D. tốc độ góc của vật.
Câu 3.
Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ góc
2 =
(rad/s). Nếu
bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó mất đi thì :
A. vật quay chậm dần rồi dừng lại.
B. vật quay đều với tốc độ góc

= 2

(rad/s).
C. vật đổi chiều quay.
D. vật dừng lại ngay.
Đáp án
Câu 1.
C.
Câu 2.
D.
Câu 3.
B.
www.VNMATH.com

Tài liệu liên quan

Tài liệu mới nhất