Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Phương pháp giải bài toán cân bằng của một vật có trục quay cố định

Vấn đề 15: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nắm được công thức tính momen lực và quy tắc momen lực. - Nắm được phương pháp giải bài toán về cân bằng của một vật có trục quay cố định. 2. Kĩ năng: - Vận dụng giải được một số bài toán đơn giản trong SGK và SBT. - Thực hiện chính xác các phép toán cộng hai vectơ, đại số và các giá trị lượng giác. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Soạn phương pháp giải bài toán về cân bằng của một vật có trục quay cố định. - Giải một số bài tập trong SGK và SBT. 2. Học sinh: Giải các bài toán đã giao về nhà. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Hoạt động 1: Trình bày phương pháp giải bài toán cân bằng của vật rắn có trục quay cố định (20 phút) Bài toán cân bằng vật rắn có trục quay cố định - Xác định lực tác dụng lên vật cân bằng và vẽ hình. - Xác định trục quay của vật rắn. - Xác định cánh tay đòn hay còn gọi là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực (từ trục quay ta hạ đường vuông góc xuống đường thẳng mang vectơ lực = cánh tay đòn) 1. Trường hợp đơn giản: a. Chỉ có một lực tác dụng lên vật: M = F.d. Trong đó: F (N): là độ lớn của lực tác dụng. d (m): là cánh tay đòn hay khoảng cách từ trục quay đến giá của lực. M (N.m): là momen của lực đối với trục quay cố định. b. Có nhiều lực tác dụng lên vật thì áp dụng quy tắc momen: tổng các momen làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các momen làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ: 2. Trong trường hợp tổng quát: - Xác định lực tác dụng lên vật cân bằng và vẽ hình. - Áp dụng điều kiện cân bằng: = (1) (chọn trục để chiếu) (2) (chọn trục để tính momen) 3.Chú ý: - Tìm bao nhiêu lực thì có bấy nhiêu phương trình, cách lập phương trình dựa vào (1) và (2). - Khi giá của lực đi qua trục quay, momen lực khi đó bằng 0. 2. Hoạt động 2: Giải bài toán mẫu (23 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức Bài toán 18.1 SBT-45 - Phân tích lực tác dụng lên vật? Và vẽ hình? - Có bao nhiêu lực tác dụng lên vật? - Chọn trục quay? - Phản lực có làm quay bàn đạp không? Vì sao? - Tính momen làm bàn đạp quay theo chiều kim đồng hồ? - Tính momen làm bàn đạp quay ngược chiều kim đồng hồ? - Áp dụng quy tắc momen tìm độ lớn lực đàn hồi? - Từ đó tìm độ cứng của lò xo? - Lên bảng thực hiện. - Có 3 lực tác dụng vào bàn đạp, lực đàn hồivà phản lực - Chọn trục quay đi qua O. - Không. Vì có giá đi qua trục quay O. - Momen lực làm bàn đạp quay theo chiều kim đồng hồ là: MF = F.OA - Momen lực làm bàn đạp quay ngược chiều kim đồng hồ là: = Fdh.OC. - Học sinh lên bảng áp dụng. - Học sinh lên bảng tìm. Giải bài toán 18.1 SBT - 45 C O A a - Dưới tác dụng của lực , lò xo bị nén lại làm xuất hiện lực đàn hồi . Lực mà lò xo tác dụng lên bàn đạp chính là lực đàn hồi a. Áp dụng quy tắc momen (trục quay O) ta có: « Fdh.OC = F.OA « Fdh = =2.20 = 40 (N) b. Ta có: Fdh = k.® Độ cứng của lò xo k = (N) 3. Hoạt động 3: Giao nhhiệm vụ về nhà (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Về nhà làm bài tập: 18.2, 18.3, 18.4 SBT trang 46. 2. Soạn bà tiếp theo. 1. Ghi nhận vào. 2. Ghi nhận vào vở soạn. VI. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: