Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 31 - Tuần 17 - Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế

Tiết: 31 Tuần: 17 Ngay soạn: 05/ 12/ 2011 Bài 20. CÁC DẠNG CÂN BẰNG. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Phân biệt được ba dạng cân bằng. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. 2. Kỹ năng - Nhận biết được dạng cân bằng là bền hay không bền. - Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ. - Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có chân đế. - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng. 3. Thái độ: Tập trung học tập, yêu thích môn vật lí, II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Chuẩn bị các thí nghiệm theo các Hình 20.1, 20.2, 20.3, 20.4 và 20.6 SGK. Học sinh : Ôn lại kiến thức và momen lực. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1: Tìm hiểu cân bằng của vật có một điểm tựa hay một trục quay. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản * Bố trí các thí nghiệm hình 20.2, 20.3, 20.4. Làm thí nghiệm cho hs quan sát. * Nêu và phân tích các dạng cân bằng. * Cho hs tìm nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng khác nhau. * Gợi ý cho hs so sánh vị trí trong tâm ở vị trí cân bằng so với các vị trí lân cận. * Quan sát vật rắn được đặt ở các điều kiện khác nhau, rút ra đặc điểm cân bằng của vật trong mỗi trường hợp. * Ghi nhận các dạng cân bằng. * Tìm nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng khác nhau : * So sánh vị trí trọng tâm ở vị trí cân bằng so với các vị trí lân cận trong từng trường hợp. I. Các dạng cân bằng. Xét sự cân bằng của các vật có một điểm tựa hay một trục quay cố định. Vật sẽ ở trạng thái cân bằng khi trọng lực tác dụng lên vật có giá đi qua điểm tựa hoặc trục quay. 1. Có ba dạng cân bằng là cân bằng bền, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định. Khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một chút mà trọng lực của vật có xu hướng : + Kéo nó trở về vị trí cân bằng, thì đó là vị trí cân bằng bền. + Kéo nó ra xa vị trí cân bằng thì đó là vị trí cân bằng không bền. + Giữ nó đứng yên ở vị trí mới thì đó là vị trí cân bằng phiếm định. 2. Nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng khác nhau đó là vị trí trọng tâm của vật. + Trường hợp cân bằng không bền, trọng tâm ở vị trí cao nhất so với các vị trí lân cận. + Trường hợp cân bằng bền, trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận. + Trường hợp cân bằng phiếm định, trọng tâm không thay đổi hoặc ở một độ cao không đổi. Hoạt động 2: Tìm hiểu cân bằng của vật có mặt chân đế. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản * Giới thiệu khái niệm mặt chân đế. * Nêu và phân tích điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế. * Lấy một số ví dụ về các vật có mặt chân đế khác nhau. Gợi ý các yếu tố ảnh hưởng tới mức vững vàng của cân bằng. * Nhận xét các câu trả lời. * Ghi nhận khái niệm mặt chân đế trong từng trường hợp. * Quan sát hình 20.6 và trả lời C1. * Nhận xét sự cân bằng của vật có mặt chân đế. * Ghi nhận điều kiện cân bằng. * Vận dụng để xác định dạng cân bằng trong từng ví dụ. * Nhận xét về mức độ vững vàng của các vị trí cân bằng trong hình 20.6. * Lấy các ví dụ về cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng. II. Cân bằng của một vật có mặt chân đế. 1. Mặt chân đế. Khi vật tiếp xúc với mặt phẳng đở chúng bằng cả một mặt đáy thì mặt chân đế là mặt đáy của vật. Khi vật tiếp xúc với mặt phẵng đở chỉ ở một số diện tích rời nhau thì mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc đó. 2. Điều kiện cân bằng. Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gí của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế. 3. Mức vững vàng của sự cân bằng. Mức vững vàng của sự cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế. Trọng tâm của vật càng cao và mặt chân đế càng nhỏ thì vật càng dễ bị lật đổ và ngược lại. 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. * Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. * Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. * Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết: 32-33 Tuần: 17 Ngay soạn: 05/ 12/ 2011 Bài 21. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Phát biêu được định nghĩa của chuyển động tịnh tiến và nêu được ví dụ minh họa. - Viết được công thức định luật II Newton cho chuyển dộng tịnh tiến. - Nêu được tác dụng của momen lực đối với một vật rắn quay quanh một trục. - Nêu được các yếu tố ảnh hưởng đến momen quán tính của vật. 2. Kỹ năng - Ap dụng dược định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến. - Ap dụng được khái niệm momen quán tính để giải thích sự thay đối chuyển dộng quay của các vật. - Biết cách đo thời gian chuyển động và trình bày kết luận. 3. Thái độ: Tập trung học tập, yêu thích môn vật lí, II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Thí nghiệm theo Hình 21.4 SGK. Học sinh : Ôn tập định luật II Newton, Vận tốc góc và momen lực. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1 : Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ : Nêu các điểm giống và khác nhau của các trạng thái cân bằng bền, không bền và phiếm định. Để tăng mức vững vàng của sự cân bằng ta phải làm thế nào ? cho ví dụ. Hoạt động2: Tìm hiểu chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản * Giới thiệu chuyển động tịnh tiến của vật rắn. * Yêu cầu học sinh trả lời C1. * Yêu cầu học sinh nhận xét về gia tốc của các điểm khác nhau trên vật chuyển động tịnh tiến. * Yêu cầu học sinh viết biểu thức xác định gia tốc của chuyển động tịnh tiến(ĐL II). * Yêu cầu học sinh nhắc lại cách giải các bài toán động lực học có liên quan đến định luật II Newton. * Trả lời C1. * Tìm thêm vài ví dụ về chuyển động tịnh tiến. * Nhận xét về gia tốc của các điểm khác nhau trên vật. * Viết phương trình của định luật II Newton, giải thích các đại lượng. * Nêu phương pháp giải. I. Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn. 1. Định nghĩa. Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn song song với chính nó. 2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến. Trong chuyển động tịnh tiến, tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau. Nghĩa là đều có cùng một gia tốc. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến xác định theo định luật II Newton : hay Trong đó là hợp lực của các lực tác dụng vào vật còn m là khối lượng của vật. Khi vật chuyển động tịnh tiến thẳng, ta nên chọn hệ trục toạ độ Đề-các có trục Ox cùng hướng với chuyển động và trục Oy vuông góc với với hướng chuyển động rồi chiếu phương trình véc tơ lên hai trục toạ độ đó để có phương trình đại số. Ox : F1x + F2x + + Fnx = ma Oy : F1y + F2y + + Fny = 0 Hoạt động 3: Luyện tập. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hướng dẫn học sinh giải bài tập 6 trang 115 Giải bài tập 6 trang 115 Tiết 2. Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ : Nêu cách giải bài toán tìm gia tốc của vật rắn chuyển động tịnh tiến. Hoạt động 2: Tìm hiểu chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản * Gới thiệu chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. * Bố trí thí nghiệm hình 21.4. * Thực hiện thí nghiệm, yêu cầu trả lời C2. Thực hiện thí nghiệm với P1 ¹ P2 yêu vầu học sinh quan sát và nhận xét. * Hướng dẫn cho học sinh giải thích. Nhận xét các câu trả lời. * Cho học sinh rút ra kết luận. Nhận xét và gút lại kết luận đó. * Yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm quán tính. * Giới thiệu mức quán tính. * Làm thí nghiệm để cho thấy mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào những yếu tố nào * Nhận xét về tốc độ góc của các điểm trên vật. * Quan sát thí nghiệm, trả lời C2 * Quan sát thí nghiệm, nhận xét về chuyển động của các vật và của ròng rọc. * So sánh mômen của hai lực căng dây tác dụng lên ròng rọc. * Rút ra kết luận về tác dụng của mômen lực lên vật có trục quay cố định. * Nhắc lại khái niệm quán tính. * Ghi nhận khái niệm mức quán tính. * Quan sát thí nghiệm, nhận xét và rút ra các kết luận. II. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. 1. Đặc điểm của chuyển động quay. Tốc độ góc. a) Khi vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật có cùng một tốc độ góc w gọi là tốc độ góc của vật. b) Nếu vật quay đều thì w = const. Vật quay nhanh dần thì w tăng dần. Vật quay chậm dần thì w giảm dần. 2. Tác dụng của mômen lực đối với một vật quay quay quanh một trục. a) Thí nghiệm. + Nếu P1 = P2 thì khi thả tay ra hai vật và ròng rọc đứng yên. + Nếu P1 ¹ P2 thì khi thả tay ra hai vật chuyển động nhanh dần, còn ròng rọc thì quay nhanh dần. b) Giải thích. Vì hai vật có trọng lượng khác nhau nên hai nhánh dây tác dụng vào ròng rọc hai lực căng khác nhau nên tổng đại số của hai mômen lực tác dụng vào ròng rọc khác không làm cho ròng rọc quay nhanh dần. c) Kết luận. Mômen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật. 3. Mức quán tính trong chuyển động quay. a) Mọi vật quay quanh một trục đều có mức quán tính. Mức quán tính của vật càng lớn thì vật càng khó thay đổi tốc độ góc và ngược lại. b) Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay. 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 Tổ trưởng kí duyệt 05/12/2011 HÒANG ĐỨC DƯỠNG