Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 21 - Bài 15: Định luật II Niu-Tơn

Ngày soạn : ..................... Ngày dạy : ...................... Tiết 21. Bài 15. Định luật II Niu-tơn I. Mục tiêu 1. Phát biểu và viết được biểu thức của định luật II Niu-tơn. 2. Nêu được các yếu tố của vectơ lực. 3. Hiểu được khối lượng là số đo mức quán tính của vật. 4. Nêu được điều kiện cân bằng của một chất điểm, mối quan hệ giữa trọng lực, trọng lượng với khối lượng. 5. Vận dụng định luật II Niu-tơn để làm một số bài tập đơn giản và giải thích một số hiện tượng vật lí có liên quan. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên Phiếu học tập với nội dung sau: 1. Chọn cách viết đúng về biểu thức của định luật II Niu-tơn: A. . B. . C. . D. . 2. Một vật đang chuyển động có gia tốc mà lực tác dụng lên vật giảm đi thì vật sẽ thu được gia tốc mới: A. lớn hơn B. nhỏ hơn C. không đổi D. bằng 0. 3. Hệ 2 lực cân bằng có: A. B. C. F1 = F2 D. F1 = - F2 4. Một vật có khối lượng 2,5 kg. Lấy g = 10 m/s2 thì trọng lượng P của vật bằng: A. 2,5 N B. 10 N C. 12,5 N D. 25 N 2. Học sinh Ôn lại khái niệm khối lượng, định nghĩa lực, các yếu tố đặc trưng cho vectơ lực, sự rơi tự do, phương và chiều của chuyển động rơi tự do, định nghĩa trọng lực, trọng lượng của vật. III. Tiến trình dạy học Hoạt động của Giáo viên và Học sinh Nội dung Hoạt động 1. Nhắc lại kiến thức - Đặt vấn đề (2 phút) .GV: Lực là gì? Nêu các yếu tố đặc trưng của vectơ lực? .HS: Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật bị biến dạng. Các yếu tố đặc trưng cho vectơ lực: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn. .GV: Vậy lực tác dụng lên vật có quan hệ như thế nào với khối lượng m và gia tốc của vật thu được? Để trả lời câu hỏi đó, chúng ta tìm hiểu nội dung bài 15. Định luật II Niu-tơn. Bài 15. Định luật II Niu-tơn Hoạt động 2. Tìm hiểu nội dung định luật II Niu-tơn và các yếu tố đặc trưng của vectơ lực (13 phút) .GV: Yêu cầu HS quan sát hình 15.1 – SGK đưa ra nhận xét về mối quan hệ giữa lực tác dụng lên vật với khối lượng m và gia tốc của vật thu được? .HS: Quan sát hình 15.1 – SGK, đưa ra nhận xét: + . + a F, m. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Thông báo: Khái quát hóa từ rất nhiều quan sát và thí nghiệm, Niu-tơn đã xác định được mối liên hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc, nêu lên thành định luật II Niu-tơn. Yêu cầu HS phát biểu nội dung định luật II Niu-tơn? Nêu tên, đơn vị của các đại lượng có mặt trong biểu thức của định luật? .HS: Phát biểu nội dung định luật II Niu-tơn. Nêu tên và đơn vị của các đại lượng có mặt trong biểu thức của định luật. .GV: Yêu cầu HS đọc nội dung phần chữ nhỏ “Nguyên lí độc lập của tác dụng”, cho biết nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực: thì biểu thức của định luật II Niu-tơn viết như thế nào? .HS: . .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Sau khi học nội dung định luật II Niu-tơn, hãy nêu đầy đủ các yếu tố đặc trưng của vectơ lực ? .HS: Nêu các yếu tố đặc trưng của vectơ lực. .GV: Đơn vị của lực là gì? .HS: [F] = N. .GV: Đơn vị của lực có mối quan hệ như thế nào với đơn vị của gia tốc và đơn vị của khối lượng? .HS: [F] = [m].[a] = kg.m/s2 = N .GV: Dựa vào mối quan hệ đó, phát biểu định nghĩa đơn vị của lực? .HS: 1 N là lực truyền cho vật khối lượng 1 kg một gia tốc 1 m/s2. 1. Định luật II Niu-tơn a. Quan sát + . + a F, m. b. Định luật + Phát biểu (SGK) + Biểu thức: . : gia tốc ([a] = m/s2). : lực tác dụng ([F] = N). m: khối lượng của vật ([m] = kg). + Vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực: 2. Các yếu tố của vectơ lực + có: .Điểm đặt: vị trí mà lực đặt lên vật .Hướng: hướng của . .Độ lớn: F = m.a + [F] = N 1 N = 1 kg.m/s2. Hoạt động 3. Tìm hiểu mối liên hệ giữa khối lượng và quán tính (9 phút) .GV: Quán tính là gì? .HS: Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc của mình. .GV: Vật khó thay đổi, dễ thay đổi vận tốc thì quán tính của vật lớn hay nhỏ? .HS: Vật khó thay đổi vận tốc có mức quán tính lớn. Vật dễ thay đổi vận tốc có mức quán tính nhỏ. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Khi F không đổi, cho biết vật có khối lượng lớn, khối lượng nhỏ sẽ có mức quán tính như thế nào? .HS: Khi F = const, a ~ 1/m nên: + m lớn a nhỏ vật khó thay đổi vật có mức quán tính lớn. + m nhỏ a lớn vật dễ thay đổi vật có mức quán tính nhỏ. .GV: Vậy, chúng ta có thêm được một cách hiểu mới về khối lượng của vật. Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho điều gì? .HS: Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. .GV: Chúng ta có thể so sánh được khối lượng của những vật làm bằng các chất khác nhau không? .HS: Chúng ta hoàn toàn có thể so sánh được khối lượng của những vật làm bằng các chất khác nhau dựa vào so sánh mức quán tính của chúng. .GV: Khối lượng của một vật có tính chất gì? .HS: Khối lượng là một đại lượng vô hướng, luôn dương và không đổi đối với mỗi vật. .GV: Chính xác hóa tính chất của khối lượng. 3. Khối lượng và quán tính + Định nghĩa khối lượng (SGK) + Tính chất của khối lượng: . Là đại lượng vô hướng, luôn dương, không đổi đối với mỗi vật. . Có tính chất cộng. Hoạt động 4. Tìm hiểu điều kiện cân bằng của chất điểm (8 phút) .GV: Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều có gia tốc = ? .HS: . .GV: Theo định luật I Niu-tơn thì khi nào? .HS: khi . .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Thông báo: trạng thái của vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều gọi là trạng thái cân bằng. Vậy, điều kiện cân bằng của một chất điểm là gì? .HS: Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật bằng không. .GV: Thông báo hệ các lực có hợp lực bằng không gọi là hệ lực cân bằng. Hỏi: Hệ 2 lực cân bằng có đặc điểm gì về phương, chiều và độ lớn? .HS: Từ ĐKCB của chất điểm có: 2 lực cân bằng là 2 lực có cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. .GV: Nhấn mạnh thêm, 2 lực cân bằng cùng đặt vào một vật. Biểu diễn cho HS quan sát 2 lực cân bằng tác dụng vào một vật. 4. Điều kiện cân bằng của một chất điểm + Trạng thái cân bằng của vật có (đứng yên hoặc CĐTĐ) + Điều kiện cân bằng: + Đặc điểm của 2 lực cân bằng: cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Hoạt động 5. Tìm hiểu mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng của một vật (6 phút) .GV: Vật rơi tự do chịu tác dụng của lực nào? .HS: Vật rơi tự do chịu tác dụng của trọng lực . .GV: Nêu phương, chiều của ? .HS: đều có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Viết biểu thức của định luật II Niu-tơn cho trường hợp trọng lực ? .HS: .GV: Trọng lượng của vật là gì? Biểu thức? .HS: Trọng lượng P của một vật là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật. P = m.g .GV: Ở tại mỗi điểm trên mặt đất thì P có mối quan hệ như thế nào với m? .HS: Ở tại mỗi điểm trên mặt đất, P ~ m .GV: Một vật có khối lượng m = 1 kg thì có trọng lượng bằng bao nhiêu? .HS: P = m.g = 1. 9,8 = 9,8 (N) 5. Mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng của một vật + P = m.g : trọng lượng của vật. + Tại mỗi điểm trên mặt đất, P ~ m. Hoạt động 6. Củng cố bài học – Giao nhiệm vụ về nhà cho HS (7 phút) .GV: Phát phiếu học tập cho HS để hoàn thành các câu hỏi trong phiếu. .HS: Trả lời câu hỏi của GV. .GV: Nhận xét câu trả lời của HS. Tổng kết bài học, giao nhiệm vụ về nhà cho HS: trả lời câu hỏi 2, 3, 4, 5; làm bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6 – tr 70 – SGK.