Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 44: Thực hành: Tổng hợp hai lực

Thực hành: TỔNG HỢP HAI LỰC A. Muïc tieâu. 1. Kieán thöùc: - Xác định được hợp lực của hai lực song song cùng chiều bằng thí nghiệm. 2. Kó naêng: · Biết cách sử dụng các dụng cụ đo và bố trí được thí nghiệm - Biết cách sử dụng lực kế và thước đo độ dài. - Biết cách lắp ráp thí nghiệm theo sơ đồ. · Biết cách tiến hành thí nghiệm: - Tiến hành đo các lực, đo khoảng cách giữa các giá của các lực. - Ghi chép số liệu. · Biết tính toán các số liệu thu được từ thí nghiệm để đưa ra kết quả: - Tính toán các giá trị, hoàn thành bảng số liệu. - Nêu kết luận rút ra từ các thí nghiệm. 3. Thaùi ñoä: - Söû duïng ñöôïc kieán thöùc ñeå giaûi quyeát caùc baøi toaùn vaät lí trong ñôøi soáng haøng ngaøy B. Chuaån bò 1. Giaùo vieân: - Bộ thí nghiệm tổng hợp 2 lực 2. Hoïc sinh: - Nắm lại các quy tắc hợp lực hai lực đồng quy và hai lực song song C. Phöông phaùp - Dieãn giaûng, vaán ñaùp, - Giaûi quyeát vaán ñeà, thaûo luaän nhoùm, thực nghiệm D. Tieán trình leân lôùp 1. OÅn ñònh toå chöùc - OÅn ñònh lôùp, ñieåm danh - Kieåm tra sæ soá 2. Kieåm tra baøi cuû - Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy, hai lực song song cùng chiều? Biểu diễn quy tắc trên hình vẽ ? 3. Baøi môùi: Ñaët vaán ñeà: Xác định hợp lực của hai lực song song và đồng quy 3. Baøi môùi Hoaït ñoäng cuûa thaày vaø troø Noäi dung kieán thöùc Hoaït ñoäng 1: Thực hành thí nghiệm. GV: - Yêu cầu các nhóm phân công nhóm trưởng thư kí. - Hướng dẫn mẫu báo cáo thực hành. HS: Hoạt động nhóm: Phân công nhóm trưởng, thư kí điều khiển hoat động của nhóm. GV:Yêu cầu HS thực hành 3 lần, ghi kết quả, thảo luận ý kiến HS: Tiến hành thực hành 3 lần. - Ghi chép kết quả. - Thảo luận kết quả. * Các vấn đề cần chú ý 1. Quá trình tổng hợp hai lực đồng quy. Trong quá trình thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy, mức độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc nhiều vào kĩ năng thực hành. Cần chú ý các vấn đề sau: - Khi dùng các lực kế để kéo, nếu ống lực không thẳng đứng, lò xo trong ống có thể chạm vào vỏ gây nên ma sat, làm giảm trị số của lực kế - Nếu phương của hai lực kế và dây cao su không song song với mặt phẳng bảng sắt, các lò xo trong lực kế cũng chạm vào vỏ làm kết quả thí nghiệm thiếu chính xác - Không thực hiện thí nghiệm trong trường hợp dùng lực kéo quá lớn vượt giới hạn đàn hồi của lò xo trong lực kế (vượt chỉ số lớn nhất của lực kế) 2. Quá trình tổng hợp hai lực song song cùng chiều. - Treo các quả nặng vào hai lỗ móc của miếng mica, nên chọn số quả nặng hai bên không như nhau để độ nghiêng của thước bất kì. - Độ chính xác của việc xác định điểm đặt của lực tổng hợp (độ dài a) phụ thuộc nhiều vào kĩ năng dùng phấn để đánh dấu các điểm đặt của các lực và dựng các lực thành phần trên bảng sắt *. Câu hỏi mở rộng Gọi G là trọng tâm của vật rắn có khối lượng m. Vật được treo bằng một sợi dây mảnh chịu được lực căng tối đa có giá trị Tmax. Người ta đồng thời tác dụng hai lực và lên vật làm dây treo bị đứt. 1. Hãy nêu lên các điều kiện của hai lực và để sau khi dây bị dứt, toàn bộ vật chỉ chuyển động tịnh tiến cùng trọng tâm G, nhưng không bị quay, trong quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng 2. Trong trường hợp hai lực và như thế nào thì vật vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay. Hãy vận dụng kiến thức về tổng hợp các lực đồng quy, hợp các lực song song, và mô men lực để giải thích. IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 1. Thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy Tìm hiểu kĩ các dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm Bước 1. Tổng hợp hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành - Buộc một đầu của dây cao su vào đế nam châm, đầu kia của dây cao su được thắt vào giữa dây chỉ. Hai đầu dây chỉ được buộc vào móc của hai lực kế. - Kéo hai lực kế sao cho dây cao su song song mặt phẳng bảng tới vị trí A - Dùng phấn đánh dấu lên bảng sắt: điểm A của đầu dây cao su, phương của hai lực và do hai lực kế tác dụng vào dây. Ghi các số liệu của chỉ số các lực kế vào bảng số liệu. - Dựng hình bình hành có cạnh là các lực và theo tỉ lệ xích chọn trước. Dựng véc tơ bằng quy tắc hình bình hành. Đo chiều dài l của véc tơ , tính giá trị của R theo tỉ lệ xích đã chọn, ghi vào bảng số liệu 1. Bước 2. Kiểm nghiệm lại véc tơ đã dựng được ở trên - Dùng một lực kế để kéo dây cao su dãn song song với mặt phẳng bảng cũng tới đúng điểm A nói trên. Đọc giá trị trên lực kế và ghi vào bảng số liệu 1 - Thực hiện lặp lại hai lần bước thí nghiệm này để nhận được các giá trị R2, R3. Ghi lại các giá trị R2, R3 tương ứng vào bảng số liệu, tính giá trị trung bình và sai số . Bước 3. Tiến hành hai bước thí nghiệm trên ứng với các cặp lực mới và có phương, chiều và độ lớn khác. - So sánh các kết quả tổng hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận. 2. Thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều Tìm hiểu kĩ các dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm Bước 1. Tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều - Gắn hai nam châm lên bảng sắt, sau đó treo thanh kim loại lên hai đế nam châm bằng hai dây cao su (hoặc bằng 2 lò xo). - Chọn vị trí 2 móc treo quả nặng ở trên thước (vị trí A và B), các vị trí này có thể lựa chọn bất kì bằng cách trượt các miếng mica trong khe kẹp của thước. Tuy nhiên nên chọn trùng với các vạch chia của thước để tránh sai số khi đo. - Treo các quả nặng vào hai lỗ móc của miếng mica. Vị trí treo các quả nặng là điểm đặt A, B của các lực thành phần , tương ứng. - Đặt thước định vị có 2 nam châm phía dưới vào bảng từ (hoặc căng dây cao su), điều chỉnh cho thước định vị (hoặc dây cao su) và thước treo quả nặng song song với nhau ( hoặc trùng khít nhau). - Dùng phấn vẽ thanh và hai lực , lên bảng sắt. Áp dụng các công thức của quy tắc hợp lực song song cùng chiều để xác định độ lớn và điểm đặt O (độ dài a của đoạn OA) của hợp lực . Ghi các giá trị P, a vào bảng số liệu 2. Bước 2. Kiểm nghiệm lại độ lớn, phương chiều của véc tơ đã dựng được ở trên - Móc các quả nặng đã dùng ở trên vào một điểm nào đó trong khoảng AB sao cho vị trí của thanh kim loại trùng với vị trị ban đầu đã được đánh dấu. Đo và ghi vào bảng số liệu (bảng 2) giá trị độ dài a1 từ điểm treo các quả nặng tới A. - Lặp lại bước thí nghiệm này thêm hai lần, tìm a2 và a3 tương ứng và ghi vào bảng số liệu 2. - Tính các giá trị và . So sánh kết quả từ thực nghiệm với kết quả tính theo lí thuyết Bước 3. Tiến hành hai bước thí nghiệm trên trong trường hợp thay đổi số quả nặng treo tại A và B và độ dài AB cũng thay đổi. - So sánh các kết quả hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận. 4. Cuûng coá vaø luyeän taäp. GV: - Nhaéc laïi các quy tắc hợp lực đồng quy và song song HS: OÂn laïi caùc kieán thöùc ñaõ hoïc 5. Höôùng daãn hoïc sinh töï hoïc ôû nhaø GV: Cho hs chuẩn bị bài mới HS: - Hoïc baøi -Chuaån bò baøi môùi: "Định luật bảo toàn động lượng" Báo cáo thực hành THỰC HÀNH TỔNG HỢP LỰC Họ và tên:................................................Lớp:..............Nhóm:.................... Ngày làm thực hành:.................................................................................... Viết báo cáo theo các nội dung sau: 1. Mục đích .. .. 2. Tóm tắt lí thuyết a. Tổng hợp hai lực đồng quy .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... b. Tổng hợp hai lực song song cùng chiều. .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... Kết quả 3.1. Thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy. Bảng 1: Tổng hợp hai lực đồng quy Thí nghiệm F1 (N) F2 (N) Tỉ lệ xích (từ hình vẽ) (từ thí nghiệm) l (mm) R (N) R1 R2 R3 1 1 mm ứng với N 2 1 mm ứng với N - Các tính toán (dùng quy tắc làm tròn số liệu) - So sánh các kết quả tổng hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm chứng. - Rút ra kết luận. .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 3.2. Thí nghiệm tổng hợp hai lực song song cùng chiều. Bảng 2: Tổng hợp hai lực song song cùng chiều Thí nghiệm P1 (N) P2 (N) (tính toán từ hình vẽ ) (từ thí nghiệm) P (N) Độ dài a của đoạn OA (mm) P (N) Độ dài a của đoạn OA (mm) a1 a2 a3 1 2 - Mô tả hình vẽ, dẫn ra công thức công thức với (OA = a) - Tính , (dùng quy tắc làm tròn số liệu) - So sánh các kết quả hợp lực thu được bằng tính toán và bằng thí nghiệm kiểm chứng, rút ra kết luận. .................................................................................................................................... Trả lời các câu hỏi Câu 1................................................................................................................... .................................................................................................................................... Câu 2.................................................................................................................. ....................................................................................................................................