Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 27 – Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực

Ngày soạn:/../2012 Ngày dạy: Tiết, Lớp 10BT, ...., Ngày..Tháng..Năm 2012 Tiết 27 – Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực I. MỤC TIÊU BÀI HỌC: Giúp học viên: 1. Về kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa,viết được công thức tính mômen lực và nêu được đơn vị đo mômen lực. - Phát biểu được đk cân bằng của 1 vật rắn có trục quay cố định(quy tắc Momen lực). 2. Về kĩ năng: - Vận dụng được quy tắc Momen lực để giải được các bài toán về điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của hai lực. 3. Về thái độ: - Tích cực, hăng say học tập. II. PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Về phương pháp: - Sử dụng phương pháp thuyết trình kết hợp với đàm thoại nêu vấn đề(máy chiếu nếu có thể). 2. Về phương tiện dạy học – chuẩn bị của GV – chuẩn bị của HV: a. Về phương tiện dạy học: - Giáo án, sgk, thước kẻ, đồ dùng dạy học, b. Chuẩn bị của GV: - Bộ TN nghiên cứu tác dụng làm quay của lực như hình 18.1 SGK. c. Chuẩn bị của HV: - Ôn lại các kiến thức đã học về đòn bẩy. III. TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC BÀI HỌC: 1. Ổn định tổ chức: - Kiểm tra sĩ số của hv & ổn định trật tự lớp, ghi tên những hv vắng mặt vào SĐB: 2. Kiểm tra bài cũ: Hoạt động của GV Hoạt động của HV - Nêu điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song? Quy tắc tổng hợp hai lực không song song dựa vào quy tắc nào? - GV nhận xét câu trả lời của HV & cho điểm: ... - HV lên bảng trả lời câu hỏi kiểm tra. 3. Bài mới: a. Vào bài mới: Hoạt động của GV Hoạt động của HV Tại sao con lật đật không bao giờ bị ngã? Để trả lời cho câu hỏi trên ta vào bài học hôm nay. Lắng nghe GV đặt vấn đề. b. Tiến trình tổ chức bài học và nội dung cần đạt: Hoạt động 1:Tìm hiểu thí nghiệm cân bằng của một vật có trục quay cố định và M lực: Hoạt động của HV Trợ giúp của GV Nội dung cần đạt - Chú ý gv giới thiệu. CH1.1: Trục quay đi qua trọng tâm của đĩa. CH1.2: Trọng lực cân bằng với phản lực của trục quay. - Lực tác dụng làm quay đĩa quanh trục cố định đó. - Đĩa có thể quay theo 2 chiều ngược nhau. CH1.3: Lực có giá đi qua trục quay. CH1.4: Lực có tác dụng làm đĩa quay theo chiều KĐH; có tác dụng làm đĩa quay ngược chiều KĐH. Đĩa đứng yên tác dụng làm quay của lực cân bằng với tác dụng làm quay của lực . - Thảo luận theo nhóm để đưa ra phương án trả lời: - Lực & có độ lớn khác nhau. Nhận thấy: CH1.5: Đĩa quay theo chiều tác dụng làm quay lớn hơn. Suy nghĩ trả lời CH1.6. - Tích F.d đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực. Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. - Đơn vị là N.m. I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực: 1. Thí nghiệm: - Y/c Hv đọc thí nghiệm sgk, giới thiệu đĩa mômen. Đĩa có thể quay quanh trục cố định. CH1.1: Có nhận xét gì về vị trí trục quay của đĩa mômen? CH1.2: Xét một vị trí cân bằng bất kì của đĩa, các em hãy chỉ ra các lực tác dụng lên đĩa và liên hệ giữa các lực đó? - Do đó tác dụng của trọng lực và phản lực của trục quay đĩa luôn cân bằng ở mọi vị trí. - Các lực khác tác dụng vào đĩa sẽ gây ra kết quả như thế nào? Y/c Hv quan sát TN sgk rồi trả lời câu hỏi: Khi có 1 lực tác dụng lên 1 vật có trục quay cố định thì vật sẽ CĐ ntn? CH1.3: Lực tác dụng thế nào thì vật sẽ đứng yên? CH1.4: Ta có thể tác dụng đồng thời vào đĩa 2 lực & nằm trong mặt phẳng của đĩa, sao cho đĩa vẫn đứng yên được không? Khi đó giải thích sự cân bằng của đĩa như thế nào? - Đối với những vật có trục quay cố định thì lực có tác dụng làm quay. Vật cân bằng khi tác dụng làm quay theo chiều KĐH của lực này bằng tác dụng làm quay ngược chiều KĐH của lực kia. - Chúng ta hãy tìm một đại lượng vật lí có thể đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực. Địa lượng này có giá trị như thế nào đối với 2 lực & trong TN trên. 2. Mômen lực: CH1.5: Nhận xét độ lớn của lực & . Xác định khoảng cách từ trục quay đến giá của & ? - Thay đổi phương & độ lớn của để thấy được nếu vẫn giữ thì đĩa vẫn đứng yên. CH1.6: Hiện tượng gì xảy ra khi và ngược lại? Làm TN kiểm chứng. - Ta có thể nhận xét gì về ý nghĩa vật lý của tích F.d? - Tích F.d gọi là mômen lực, kí hiệu là M. Khoảng các d từ trục quay đến giá của lực gọi là cánh tay đòn của lực. - Hãy nêu định nghĩa mômen lực? Đơn vị mômen lực là gì? I. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực: 1. Thí nghiệm: NX: Lực có tác dụng làm đĩa quay theo chiều KĐH; có tác dụng làm đĩa quay ngược chiều KĐH. Đĩa đứng yên tác dụng làm quay của lực cân bằng với lực tác dụng làm quay của lực 2. Mômen lực: Momen lực đối với một trục quay là địa lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. - Đơn vị là N.m - Khoảng các d từ trục quay đến giá của lực gọi là cánh tay đòn của lực. Hoạt động 2: Tìm hiểu ĐKCB của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc Mômen lực): Hoạt động của HV Trợ giúp của GV Nội dung cần đạt - TL nhóm rồi cử đại diện trả lời: (ĐKCB của 1 vật có trục quay cố định là momen của lực làm cho vật quay theo chiều KĐH bằng với momen của lực làm cho vật quay ngược chiều KĐH) CH2.1: Dự đoán: Tổng momen lực làm cho vật quay theo chiều KĐH bằng với tổng momen lực làm cho vật quay ngược chiều KĐH. CH2.2: Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều KĐH phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều KĐH. - Quan sát VD, suy nghĩ rồi trả lời câu hỏi. - Trục quay qua chân ghế tiếp xúc với mặt sàn. Momen lực của tay cân bằng với momen của trọng lực tác dụng vào ghế. II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc momen lực): 1. Quy tắc: - Hãy sử dụng khái niệm momen lực để phát biểu điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định? CH2.1: Xét trường hợp vật chịu tác dụng của 3 lực trở lên. Các em hãy đưa ra các dự đoán? - GV tiến hành TN kiểm tra với 3 lực rồi đi đến kết quả: hay: - Các em chú ý tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay. CH2.2: Các em phát biểu điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định? - Quy tắc momen lực còn áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục quay cố định mà có trục quay tức thời. - VD: kéo nghiêng chiếc ghế & giữ nó ở tư thế đó. Trong tình huống này chiếc ghế ở trạng thái cân bằng của một vật có trục quay. Các em hãy chỉ ra trục quay & giải thích sự cân bằng của ghế? - TH: Kéo nghiêng ghế về phía khác để hv thấy trục quay cũ mất đi & xuất hiện trục quay mới. Đó là trục quay tức thời xuất hiện trong các TH cụ thể. Với các trục quay tức thời, vật cân bằng khi tác dụng của các lực thỏa mãn quy tắc momen lực. II. Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc momen lực): 1. Quy tắc: Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều KĐH phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều KĐH. 2. Chú ý: Quy tắc momen lực còn áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục quay cố định mà có trục quay tức thời. VD: 4. Củng cố : Trợ giúp của GV Hoạt động của HV Gv nêu trọng tâm của bài là: + Phát biểu được đ/n,viết được ct tính mômen lực và nêu được đơn vị đo mômen lực. + Phát biểu được đk cân bằng của 1 vật rắn có trục quay cố định. - Y/c Hv làm BT3(sgk) Làm BT 3: a. FAOA = FBOB b. Gọi O là trục quay của bánh xe cút kít, d1 là khoảng cách từ O đến giá của lực F. Ta có: Pd1 = Fd2. c. O là trục quay, d1 là khoảng cách từ O đến giá của lực F, d2 là khoảng cách từ O đến giá của lực P. Ta có: Fd1 = Pd2 5. Dặn dò: Trợ giúp của GV Hoạt động của HV - GV nhắc nhở Hv về làm các BT trong sgk. - Giờ sau chữa BT yêu cầu Hv hoàn thành những BT chưa làm xong. Hv nghe GV giao BTVN và làm đầy đủ BT theo y/c của GV. Chuẩn bị BT giờ sau chữa BT. Rút kinh nghiệm sau giờ dạy Phê duyệt của BGĐ . . . . . . Hoàng Văn Tuyến