Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song

Bài 17: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được định nghĩa vật rắn và giá của lực. - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực. - Cách xác định trọng tâm của một vật bằng phương pháp thực nghiệm. 2. Kĩ năng: - Xác định được trọng tâm của một vật bằng phương pháp thực nghiệm. - Vận dụng được điều kiện cân bằng và đặc điểm của hai lực cân bằng cân bằng để giải những bài tập đơn giản. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Các thí nghiệm hình 17.1; 17.2 SGK. 2. Học sinh: Ôn lại quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của một chất điểm. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 28 1. Hoạt động 1: Giới thiệu chương 3 và tìm hiểu định nghĩa vật rắn (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Trong đời sống và kĩ thuật ta thường gặp những vật rắn. Đó là những vật có kích thước đáng kể và hầu như không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực. Việc xét sự cân bằng của vật rắn mang lại những kết quả có ý nghĩa thực tiễn to lớn. - Nhắc lại khái niệm chất điểm? - Trong phạm vi chương này chúng ta nghiên cứu các vật có kích thước đáng kể và hầu như không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực, khi đó vật được gọi là vật rắn. - Ghi nhận và tìm hiểu định nghĩa của vật rắn. - Chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ so với quỹ đạo mà nó chuyển động đi qua được. - Ghi nhận. Vật rắn là gì? Là những vật có kích thước đáng kể và hầu như không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực. 2. Hoạt động 2: Xác định điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Thí nghiệm được bố trí như hình vẽ. Vật đang xét là một tấm bìa cứng và nhẹ. - Hai dây buộc vào vật cùng nằm trên một đường thẳng. Nếu trọng lượng P1 > P2, hoặc P1 < P2 thì vật sẽ có xu hướng gì? - Vật đứng yên khi trọng lượng P1 và P2 như thế nào? - Khi có có mấy lực tác dụng lên vật? - Để vật đứng yên cân bằng thì hợp của hai lực vàphải thỏa điều kiện gì? - Theo toán học để vectơ = -khi hai vectơvàcó những đặc điểm nào? - Từ đó hãy phát biểu điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực? - Tìm hiểu thí nghiệm và chuan bị trả lời câu hỏi. - Vật sẽ chuyển động theo hướng của trọng lực hoặc theo hướng của trọng lực . - Khi P1 = P2. - Có 2 lực. Lực căng dâyvà - Điều kiện: += hay = - - Hai vectơ vàcó: + Cùng giá. + Cùng độ lớn. + Ngược chiều. - Phát biểu theo SGK. I. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực 1. Thí nghiệm: SGK ® ¬ 2. Điều kiện cân bằng: Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. = -(1) 3. Hoạt động 3: Xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng phương pháp thực nghiệm (12 phút). Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Nhắc lại định nghĩa trọng tâm của vật? - Xem thí nhgiệm hình 17.2 SGK. - Đối với các vật có dạng hình học xác định như: hình tam giác, hình tròn, thì trọng tâm của các vật này là điểm nào trên vật? - Đối với các vật có hình dạng bất kì thì trọng tâm của nó được xác định bằng cách nào? - Trọng tâm của vật là điểm đặc biệt của vật và đó là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật. - Xem và mô tả thí nghiệm và trả lời câu hỏi. - Chính là trọng tâm của tam giác, và tâm của hình tròn. - Treo vật hai lần bằng dây mảnh với các điểm buộc dây khác nhau, trọng tâm của vật là giao điểm của hai đường thẳng vẽ trên vật, chứa dây treo trong hai lần treo đó. 3. Cách xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng bằng phương pháp thực nghiệm: - Trường hợp vật phẳng, mỏng có dạng hình học xác định thì trọng tâm trùng với tâm hình học của vật. - Trường hợp vật phẳng, mỏng có dạng bất kì, có thể xác định bằng thực nghiệm như sau: Treo vật hai lần bằng dây mảnh với các điểm buộc dây khác nhau, trọng tâm của vật là giao điểm của hai đường thẳng vẽ trên vật, chứa dây treo trong hai lần treo đó. 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (3 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời câu hỏi C1? 2. Trả lời câu hỏi C2? 3. Về nhà soạn phần còn lại của bài 17. 1. Phương của hai dây trùng nhau, hai đoạn dây cùng nằm trên một đường thẳng. 2. Chọn chiếc thước đồng đều (phân bố đều khối lượng) thì trọng tâm của thước là điểm nằm ở chính giữa thước. 3. Ghi nhận vào vở soạn. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: Bài 17: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG (Tiếp theo) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy. - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. 2. Kĩ năng: - Vận dụng được điều kiện cân bằng của hệ ba lực có giá đồng quy để giải những bài tập đơn giản. - Thực hiện chính xác các phép cộng vectơ. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Các thí nghiệm hình 17.3 SGK. 2. Học sinh: Ôn lại quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của một chất điểm. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 29 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Xem thí hình thí nghiệm hình 17.3. - Hai lực kế cho ta biết được đặc điểm của hai lực căng dây? - Hai sợi dây treo vật cho ta biết đặc điểm gì của hai lực căng dây? - Hai lực căng dâyvàđiểm đặt tại mấy điểm trên vật? - Theo thí nghiệm thì giá của hai lực này trùng với hai dây treo đồng quy tại O. Để tổng hợp hai lực này ta làm thế nào? - Có mấy lực tác dụng lên vật? - Giá của ba lực này như thế nào? - Xem hình và chuan bị trả lời câu hỏi. - Độ lớn của hai lực căng dây. - Giá của hai lực căng dây. - Tại hai điểm khác nhau trên vật. - Ta trượt giá của hai lực này đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành. - Ba lực này cùng nằm trong một mặt phẳng. - Ba lực này không song song. II. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song 1. Thí nghiệm: SGK 2. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy: Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vectơ đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực. 2. Hoạt động 2: Phát biểu điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực không song song (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Có mấy lực tác dụng lên vật? - Giá của ba lực này như thế nào? - Để vật đứng yên cân bằng thì ba lực này phải như thế nào? - Để cộng ba vectơ lực thì ta phải làm như thế nào? - Hợp lực của 2 trong 3 lực đó phải như thế nào? Viết công thức tổng quát? - Tổng quát để một vật chịu tác dụng của ba lực đứng yên cân bằng thì ba lực này phải thỏa những đặc điểm gì? - Ba lực này cùng nằm trong một mặt phẳng. - Ba lực này không song song. - Ba lực này phải:++= - Ta lấy tổng hai vectơ lực rồi cộng với vectơ lực thứ ba. - Phải cân bằng với lực thứ 3. Công thức tởng quát: += - - Phải thỏa: + Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy. +Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. O 3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song: Muốn một vật chịu tác dụng của ba lực không song song ở trạng thái cân bằng thì: - Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy. - Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. += -(2) 3. Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Hãy vận dụng điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 3 lực không song song để giải bài tập 7 SGK trang 100. Chú ý ta còn có thể bài này bằng phương pháp chiếu. 2. Về nhà soạn bài cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực. 450 450 1. Các lực tác dụng lên quả cầu: Trọng lực , phản lực vànhư hình vẽ. - Để quả cầu nằm cân bằng thì: + = - - Từ hình vẽ ta có: = =(N) - Ghi nhận vào vở soạn. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: