Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 33 - Tuần 18 - Bài 21: Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

Tiết: 33 Tuần: 18 Ngay soạn: 12 / 12/ 2011 VẬT LÍ 10 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 : 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 : 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 Tiết: 34 Tuần: 18 Ngay soạn: 12 / 12/ 2011 Bài 22: NGẪU LỰC I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức : Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực. Viết được công thức tính momen của ngẫu lực. 2. Kỹ năng: - Vận dụng khái niệm ngẫu lực để giải thích một số hiện tượng vật lý thường gặp trong đời sống và kĩ thuật. - Vạn dụng được công thức tính momen của ngẫu lực để làm những bài tập trong bài. - Nêu được một số ví dụ ứng dụng ngẫu lực trong thực tế và trong kỹ thuật. 3. Thái độ: Tập trung học tập, yêu thích môn vật lí, II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Một số dụng cụ như qua-nơ-vit, vòi nước, cờ lê ống.v Học sinh : Ôn tập về momen lực. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ : Mômen lực có tác dụng như thế nào đối với một vật quay quanh một trục cố định ? Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Hoạt động 2 : Nhận biết khái niệm ngẫu lực. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh tìm hợp lực của ngẫu lực. Nhận xét câu trả lời. Giới thiệu khái niệm. Yêu cầu học sinh tìm một số thí dụ về ngẫu lực. Nhận xét các câu trả lời. Tìm hợp lực của hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn, không cùng giá tác dụng vào một vật. Ghi nhận khái niệm. Tìm các ví dụ về ngẫu lực khác với các ví dụ trong sách giáo khoa. I. Ngẫu lực là gì ? 1. Định nghĩa. Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực. 2. Ví dụ. Dùng tay vặn vòi nước ta đã tác dụng vào vòi một ngẫu lực. Khi ôtô sắp qua đoạn đường ngoặt, người lái xe tác dụng một ngẫu lực vào tay lái. Hoạt động 3: Tìm hiểu tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Mô phỏng và giới thiệu về tác dụng của ngẫu lực với vật rắn không có trục quay cố định. Yêu cầu học sinh nhận xét về xu hướng chuyển động li tâm của các phần ngược phía so với trọng tâm của vật. Mô phỏng và giới thiệu về tác dụng của ngẫu lực với vật rắn có trục quay cố định. Giới thiệu về ứng dụng thực tế khi chế tạo các bộ phận quay. Yêu cầu học sinh tính mômen của từng lực đối với trục quay. Yêu cầu tính mômen của ngẫu lực. Yêu cầu tính mômen của ngẫu lực đối với các trục quay khác nhau để trả lời C1. Quan sát, nhận xét. Quan sát, nhận xét. Quan sát và nhận xét về chuyển động của trọng tâm đối với trục quay. Ghi nhận những điều cần lưu ý khi chế tạo các bộ phận quay của máy móc. Tính mômen của từng lực. Tính mômen của ngẫu lực. Tính mômen của ngẫu lực đối với 2 trục quay khác nhau. II. Tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn. 1. Trường hợp vật không có trục quay cố định. Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẵng chứa ngẫu lực. Xu hướng chuyển động li tâm của các phần của vật ở ngược phía đối với trọng tâm triệt tiêu nhau nên trọng tâm đứng yên. Trục quay đi qua trọng tâm không chịu lực tác dụng. 2. Trường hợp vật có trục quay cố định. Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục cố định đó. Nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm sẽ chuyển động tròn xung quanh trục quay. Khi ấy vật có xu hướng chuyển động li tâm nên tác dụng lực vào trục quay. Khi chế tạo các bộ phận quay của máy móc phải phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm của nó. 3. Mômen của ngẫu lực. Đối cới các trục quay vuông góc với mặt phẵng chứa ngẫu lực thì mômen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí trục quay và luôn luôn có giá trị : M = F.d Trong đó F là độ lớn của mỗi lực, còn d khoảng cách giữa hai giá của ngẫu lực và được gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực. Hoạt động 3 : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho hs tóm tắt những kiến thức chủ yếu 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 12/12/2011 HÒANG ĐỨC DƯỠNG