Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 27, 28 - Tuần 15 - Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song

Tiết: 27-28 Tuần: 15 Ngay soạn: 21/ 11/ 2011 VẬT LÍ 10 Chương III. CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN 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 của vật rắn và giá của lực. - Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song. 2. Kỹ năng - Xác định được trọng tâm của một vật mỏng, phẳng bằng phương pháp thực nghiệm. - Vận dụng được điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy để giải các bài tập. 3. Thái độ: Tập trung học tập, yêu thích mơn vật lí, II. CHUẨN BỊ Giáo viên : - Các thí nghiệm Hình 17.1, Hình 17.2, Hình 17.3 và Hình 17,5 SGK. - Các tấm mỏng, phẳng (bằng nhôm, nhựa cứng) theo hình 17,4 SGK. Học sinh : Ôn lại: quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của một chất điểm. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1 : Hoạt động 1 : Xác định điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực. Xác định trọng tâm của các vật phẵng, mỏng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu vật rắn. Cho hs so sánh vật rắn và chất điểm. Bố trí thí nghiệm hình 17.1 Lưu ý khái niệm giá của lực. Cho hs lất một vài ví dụ vật chịu tác dụng của hai lực nhưng vẩn ở trạng thái cân bằng. Phân tích và rút ra kết luận. Làm thí nghiệm biểu diễn xác định trọng tâm của một vài vật. Yêu cầu hs thực hiện và trả lời C2. Đưa ra kết luận. So sánh vật rắn và chất điểm. Quan sát thí nghiệm và trả lời C1 Tìm ví dụ. Chỉ ra hai lực tác dụng. Rút ra kết luận về điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực. Quan sát thí nghiệm rồi rút ra kết luận. Thực hiện thí nghiệm hình 17.3 và trả lời C3. Vẽ các hình trong hình 17.4 I. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực. 1. Thí nghiệm. Vật đứng yên nếu hai trọng lượng P1 và P2 bằng nhau và nếu hai dây buộc vật nằm trên một đường thẳng. 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. 3. Xác định trọng tâm của một vật phẵng, mỏng bằng thực nghiệm. Buộc dây lần lượt vào hai điểm khác nhau trên vật rồi lần lượt treo lên. Khi vật đứng yên, vẽ đường kéo dài của dây treo. Giao điểm của hai đường kéo dài này là trọng tâm của vật. Kí hiệu trọng tâm là G. Trọng tâm G của các vật phẳng, mỏng và có dạng hình học đối xứng nằm ở tâm đối xứng của vật. Hoạt động 2: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh xác định trọng tâm của vài vật phẵng, mỏng có hình dạng khác nhau. Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. Nêu những yêu cầu cần chuẩn bị cho bài sau. Xác định trọng tâm của các vật. Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. Ghi những yêu cầu chuẩn bị cho bài sau. Tiết 2 : Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ : Nêu điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và cách xác định trọng tâm của các vật phẳng, mỏng. Hoạt động 2: Tìm hiểu qui tắc hợp lực của hai lực đồng qui và điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của ba lực không song song. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Bố trí thí nghiệm hình 17.5. Xác định giá của hai lực căng. Xác định giá của trọng lực. Yêu cầu hs nhận xét về giá của 3 lực. Nêu qui tắc tìm hợp lực của hai lực đồng qui. Đưa ra một và ví dụ cho hs tìm hợp lực. Từ thí nghiệm cho học sinh nhận xét về ba lực tác dụng vào vật rắn cân bằng. Kết luận về điều kiện cân bằng. Quan sát thí nghiệm và trả lời C3. Nhận xét về giá của ba lực. Ghi nhận qui tắc. Vận dụng qui tắc để tìm hợp lực trong các ví dụ. Nhân xét về ba lực trong thí nghiệm. Rút ra kết luận. II. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. 1. Thí nghiệm. Dùng hai lực kế treo một vật và để vật ở trạng thái đứng yên. Dùng dây dọi đi qua trọng tâm để cụ thể hoá giá của trọng lực. Ta thấy : Giá của ba lực cùng nằm trong một mặt phẵng và đồng qui tại một điểm. 2. Qui tắc hợp lực hai lực có giá đồng qui. Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng qui tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai véc tơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng qui, rồi áp dụng qui tắc hình bình hành để tìm hợp lực. 3. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực không song song ở trạng thái cân bằng thì : + Ba lực đó phải đồng phẵng và đồng qui. + Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. Hoạt động 3: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức chủ yếu đã học trong bài. Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. Nêu những yêu cầu cần chuẩn bị cho bài sau. Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. Ghi những yêu cầu chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT NÉM NGANG (TỰ CHỌN VẬT LÍ 10) A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: - Học sinh biết cách dùng phương pháp tọa độ để thiết lập phương trình quỹ đạo của vật bị ném xiên, ném ngang. Học sinh biết vận dụng các công thức trong bài để giải bài tập về vật bị ném. 2. Kĩ năng: - Rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài toán dạng tính toán về chuyển động ném ngang: Tìm dạng quỹ đạo, xác định tọa độ, tính thời gian chuyển động, tầm ném xa 3. Giáo dục thái độ: Học sinh có thái độ khách quan khi quan sát các thí nghiệm kiểm chứng bài học. B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH 1. Giáo viên: Bài tập có chọn lọc và phương pháp giải; 2. Học sinh: Giải trước các bài tập theo yêu cầu của giáo viên. C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC. Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ của học sinh. 1.Viết phương trình quỹ đạo của vật bị ném xiên ? 2. Thế nào là tầm bay cao ? 3. Thế nào là tầm bay xa ? *Phương pháp khảo sát chuyển động bài toán ném vật? *Giáo viên nhắc lại phương pháp toạ độ để khảo sát chuyển động ném của vật. *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện kiến thức; *Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học. *Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; Dạng của quỹ đạo: Tọa độ của vật Thời gian chuyển động : Tầm ném xa Vận tốc tại một vị trí có thời gian CĐ: Hoạt động 2: Giải một số bài tập cơ bản. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Một vật được ném từ một điểm M ở độ cao h = 45 m với vận tốc ban đầu v0 = 20 m/s theo phương nằm ngang. Hãy xác định : 1. Dạng quỹ đạo của vật. 2. Thời gian vật bay trong không khí 3. Tầm bay xa của vật ( khoảng cách tư2 hình chiếu của điểm nén trên mặt đất đến điểm rơi ). 4.Vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2. * Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán; * Giáo viên định hướng; + Để giài bài tập trên các em dùng mấy hệ trục tọa độ và chọn hệt trục tọa độ như thế nào ? + vx = ? vy = ? + phương trình tọa độ chuyển động của vật : => Kết cả câu 1 + Khi vật bay đến mặt đất thì giá trị của x, y có gì thay đổi ? + Khi vật rơi đến đất ta có y = 0 => t *Giáo viên nhấn mạnh: Ở biểu thức tính thời gian của vật ném ngang các em cho biết biều thức này giống biểu thức tính thời gian của vật chuyển động gì mà các em đã biết ? + Có thể dựa vào thời gian t để tính tầm xa . + Thay t vào phương trình x = 20t ta được tầm xa L = 60 m + Với thời gian trên các em có thể nào tính được vận tốc vật. *Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện bài giải. *Giáo viên đánh giá và cho điểm. *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Từ đỉnh một ngọn tháp cao 80m một quả cầu được ném theo phương ngangvới vận tốc đầu 20m/s, g = 10m/s2. a/ Viết phương trình tọa độ của quả cầu. Xác định tọa độ của quả cầu sau khi ném 2s. b/ Viết phương trình quỹ đạo của quả cầu. Quỹ đạo là đường gì ? c/ Quả cầu chạm đất ở vị trí nào ? Vận tốc khi chạm đất là bao nhiêu ? * Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán; * Giáo viên định hướng; + Để giài bài tập trên các em dùng mấy hệ trục tọa độ và chọn hệt trục tọa độ như thế nào ? + vx = ? vy = ? + phương trình tọa độ chuyển động của vật : => Kết cả câu 1 + Khi vật bay đến mặt đất thì giá trị của x, y có gì thay đổi ? + Khi vật rơi đến đất ta có y = 0 => t *Giáo viên nhấn mạnh: Ở biểu thức tính thời gian của vật ném ngang các em cho biết biều thức này giống biểu thức tính thời gian của vật chuyển động gì mà các em đã biết ? + Có thể dựa vào thời gian t để tính tầm xa . + Thay t vào phương trình x = 20t ta được tầm xa L = 60 m + Với thời gian trên các em có thể nào tính được vận tốc vật. *Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét, bổ sung hoàn thiện bài giải. *Giáo viên đánh giá và cho điểm. * Học sinh chép đề bài theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải; *Đại diện hai nhóm lên trình bày kết quả Bài giải Chọn trục Ox nằm trên mặt đất Vận dụng phương trình vận tốc : vx = vo = 20t; vy = - gt = -10t x = v0t = 20t và y = h - gt2 = 45 – 5t2 1. x = 20t Þ t = ; Thế t vào ta có phương trình quỹ đạo : y = 45 - Quỹ đạo là đường parabol, đỉnh là M 2. Khi vật rơi đến đất ta có y = 0 : y = h - gt2 0 = h - gt2 Þ t = = 3 (s) 3. Thay t vào phương trình x = 20t ta được tầm xa L=60m 4.Thay t vào ta có : vy = -30 m/s Vận tốc vật khi chạm đất : v = » 36 m/s. *Học sinh nắm vững phương pháp toạ độ để giải các bài toán ném Lưu ý: Thông thường ta chọn trục Ox hướng xuống để bài toán đơn giản hơn. * Học sinh chép đề bài theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải; *Đại diện hai nhóm lên trình bày kết quả Bài giải Chọn hệ quy chiếu gồm : + Hệ trục tọa độ Oxy : Ox hướng theo v0 ; Oy hướng thẳng đứng xuống dưới + Gốc tọa độ tại vị trí bắt đầu ném + Gốc thời gian lúc bắt đầu ném. a/ Phương trình tọa độ : x = 20t ; y = 5t2 Thay t = 2s ® x = 40m ; y = 20m ® M(40,20) b/ Phương trình quỹ đạo quả cầu có dạng : y = (x ³ 0) Quỹ đạo quả cầu là một một nhánh dương của Parabol c/ Khi quả cầu chạm đất : y = 80m à x = 80m. Thời gian quả cầu rơi đến khi chạm đất : Þ t = = 4 (s) Vận tốc lúc chạm đất: v = » 44,7 m/s *Học sinh nắm vững phương pháp toạ độ để giải các bài toán ném Hoạt động 3 : Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh hệ thống hoá các công thức, kiến thức đã gặp trong tiết học; *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập; *Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà làm lại các bài tập, khắc sâu phương pháp toạ độ để giải các bài toán chuyển động ném vật. *Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các công thức, kiến thức đã gặp trong tiết học; *Học sinh làm việc theo yêu cầu của giáo viên. D. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY .. Tổ trưởng kí duyệt 21/11/2011 HÒANG ĐỨC DƯỠNG