Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 10 - Bài 8: Chuyển động tròn đều. Tốc độ dài và tốc độ góc

Ngày soạn : ..................... Ngày dạy : ...................... Tiết 10. Bài 8. Chuyển động tròn đều. Tốc độ dài và tốc độ góc I. Mục tiêu 1. Phát biểu được định nghĩa chuyển động tròn đều. Nêu được phương, chiều, độ lớn của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều. 2. Phát biểu và viết được công thức tính chu kỳ, tần số của chuyển động tròn đều. 3. Hiểu được tốc độ góc đặc trưng cho sự quay nhanh chậm quanh tâm O của vectơ tia của chất điểm. Viết được công thức tính tốc độ góc và mối liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều. 4. Viết được công thức liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì T hay tần số f. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên Hình ảnh, ví dụ về vật chuyển động tròn đều. 2. Học sinh Ôn lại định nghĩa vectơ độ dời, vectơ vận tốc trung bình, vectơ vận tốc tức thời. III. Tiến trình dạy học Hoạt động của Giáo viên và Học sinh Nội dung .GV: Đặt vấn đề vào bài: Trong thực tế chuyển động của các vật rất đa dạng và phong phú. Vật chuyển động với quỹ đạo là đường thẳng gọi là chuyển động thẳng, vật chuyển động với quỹ đạo là đường cong gọi là chuyển động cong. Một dạng đặc biệt của chuyển động cong đó là chuyển động tròn, hơn nữa đó là chuyển động tròn đều. Vậy chuyển động tròn đều có đặc điểm gì khác so với các chuyển động mà ta đã học?Để trả lời câu hỏi đó chúng ta cùng nghiên cứu bài 8. .GV: Nêu các đặc điểm của vectơ độ dời trong chuyển động cong? .HS: Vectơ độ dời trong chuyển động cong có: gốc tại M, phương đường thẳng nối MM’, chiều từ M đến M’. .GV: Hãy nhận xét về hướng của vectơ vận tốc trong chuyển động thẳng và chuyển động cong? .HS: Hướng của vectơ vận tốc trong chuyển động thẳng không thay đổi còn trong chuyển động cong luôn luôn thay đổi. .GV: Trong khoảng thời gian t, chất điểm chuyển động cong dời chỗ từ vị trí M tới M’ thì vectơ vận tốc trung bình của chất điểm đó xác định bằng biểu thức nào? .HS: . .GV: Thông báo khi thì vectơ vận tốc trung bình trở thành vectơ vận tốc tức thời tại thời điểm t. Nêu phương, chiều, độ lớn của ? .HS: có: - Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo tại M. - Chiều: cùng chiều chuyển động. - Độ lớn: (khi ) với là độ dài cung đường đi được. Bài 8. Chuyển động tròn đều. Tốc độ dài và tốc độ góc 1. Vectơ vận tốc trong chuyển động cong + Trong khoảng thời gian t, chất điểm chuyển động cong dời chỗ từ vị trí M tới M’ thì vectơ vận tốc trung bình của chất điểm : + Vectơ vận tốc tức thời tại thời điểm t: - Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo tại M. - Chiều: cùng chiều chuyển động. - Độ lớn: (khi ) .GV: Chuyển động tròn là gì? .HS: Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn. .GV: Chính xác hóa kiến thức. Vậy, chuyển động tròn đều là gì? .HS: Chuyển động tròn đều là chuyển động tròn trong đó độ lớn của vectơ vận tốc tức thời không đổi. .GV: Chính xác hóa kiến thức. Hãy lấy ví dụ về chuyển động tròn đều? .HS: Chuyển động của một điểm ở đầu cánh quạt trần khi quạt quay ổn định, chuyển động của đầu kim phút và kim giờ của đồng hồ treo tường .GV: Nêu phương, chiều, độ lớn của vectơ vận tốc tại một điểm trong chuyển động tròn đều? .HS: có: - Phương: tiếp tuyến. - Chiều: chiều chuyển động. - Độ lớn: với là độ dài cung tròn đi được. .GV: Nhận xét về hướng và độ lớn của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều? .HS: có độ lớn không đổi nhưng có hướng luôn thay đổi. .GV: Thông báo gọi độ lớn của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều là tốc độ dài. 2. Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều. Tốc độ dài + Chuyển động tròn: chuyển động cong có quỹ đạo tròn. + Chuyển động tròn đều: chuyển động tròn mà chất điểm đi được những cung tròn có độ dài bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau tùy ý. + Tại một điểm trong chuyển động tròn đều, có: - Phương:tiếp tuyến. - Chiều: chiều chuyển động. - Độ lớn: với là độ dài cung tròn đi được. + v: tốc độ dài. .GV: Xét chuyển động của đầu kim phút của đồng hồ treo tường. Đầu kim phút quay một vòng hết bao lâu? .HS: Đầu kim phút quay một vòng hết 1 giờ. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Thời gian để đầu kim phút quay được hết một vòng gọi là chu kì. Vậy, chu kì của chuyển động tròn đều là gì? .HS: Chu kì của chuyển động tròn đều là khoảng thời gian để chất điểm đi hết một vòng. .GV: Chính xác hóa kiến thức. Thông báo, chu kì .; chuyển động có đặc điểm: Sau mỗi chu kì, chất điểm trở về vị trí ban đầu và lặp lại chuyển động như trước gọi là chuyển động tuần hoàn với chu kì T. .GV: Chu kì T là một đặc trưng của chuyển động tròn đều. Thay cho chu kì T có thể dùng tần số f để đặc trưng cho chuyển động tròn đều. Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng chất điểm đi được trong một giây. Vậy, tần số f và chu kì T liên hệ với nhau bởi công thức nào? .HS: . .GV: Thông báo [f] = Hz. 3. Chu kì và tần số của chuyển động tròn đều + Chu kì T của chuyển động tròn đều là khoảng thời gian để chất điểm đi hết một vòng. với r: bán kính đường tròn + Chuyển động tuần hoàn với chu kì T là chuyển động có đặc điểm sau mỗi chu kì, chất điểm trở về vị trí ban đầu và lặp lại chuyển động như trước. + Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng chất điểm đi được trong một giây + + [f] = Hz 1 Hz = 1 vòng/s = 1 s-1. .GV: Khi chất điểm đi được một cung tròn trong khoảng thời gian t thì bán kính OM0 của nó quét được một góc (Vẽ hình 8.4 – tr 39 – SGK lên bảng). Vậy, biểu thức nào đặc trưng cho sự quay nhanh hay chậm quanh tâm O của vectơ tia của chất điểm? .HS: Biểu thức đặc trưng cho sự quay nhanh hay chậm quanh tâm O của vectơ tia của chất điểm. .GV: Đưa ra khái niệm tốc độ góc . Góc tính bằng rad thì đơn vị của là gì? .HS: [] = rad/s. .GV: Giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều có một hệ thức liên hệ. Làm thế nào để tìm được hệ thức đó? .HS: 4. Tốc độ góc. Liên hệ giữa tốc độ góc với tốc độ dài + Tốc độ góc đặc trưng cho sự quay nhanh hay chậm quanh tâm O của vectơ tia của chất điểm. + + [] = rad/s + Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: .GV: Giữa tốc độ góc và chu kì T hay tần số f có mối liên hệ với nhau. Mối liên hệ đó là gì? .HS: mà Mặt khác: 5. Liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì T hay tần số f .GV: Giao nhiệm vụ về nhà cho HS: làm bài tập 1,2,3 – SGK, ôn lại khái niệm vectơ gia tốc trong chuyển động thẳng.