Bài soạn Vật lý lớp 10 - Chương III: Tĩnh học

Ngày soạn : Ngày dạy : Chương III : Tĩnh học Tiết 31+32 : Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực. . cân bằng của một vật chịu t d của ba lực không // Mục tiêu : 1.a) Định nghĩa được : + Giá của lực. + Trọng tâm của một vật. b) Phát biểu được điều kiện cân bằng của 1 vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực không //. c) Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng qui. 2.a)Xác định được trọng tâm của một vật mỏng phẳng, bằng phương pháp thựcnghiệm. b) Vận dụng được các điều kiện cân bằng và qui tắc tổng hợp hai lực có giá đồng qui để giải các bài tập ở trong bài. Chuẩn bị : 1. Giáo viên : Chuẩn bị thí nghiệm theo hình 17.1, 17.2, 17.3 trong SGKTĐ. Các tấm mỏng, phẳng theo hìmh 17.3 SGKTĐ. 2. Học sinh : Ôn lại qui tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của một chất điểm. Tổ chức các hoạt động dạy và học : 1- Tổ chức: Kiểm tra sĩ số của học sinh và ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu bài. Chia lớp thành từng nhóm từ 6 - 8 HS . 2- Kiểm tra bài cũ : Qui tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của một chất điểm? 3- Bài mới. Hoạt động 1 : Đặt vấn đề vào bài. GV : - Trong thực tế một vật có thể chịu tác dụng của nhiều lực, khi ấy trạng thái của vật như thế nào ? HS : - Theo dõi lời giảng và trả lời câu hỏi của gv. Hoạt động 2 : Xử lý thông tin. GV : - Giúp học sinh phân biệt được sự khác nhau giữa vật rắn và chất điểm : + Vật rắn : Các lực có thể đặt vào vật ở nhiều điểm khác nhau. - Trọng tâm của vật rắn : là một điểm đặc biệt, có thể ở trên vật hay ở ngoài vật. - Trình bày thí nghiệm: H.17.1 + Vật phải nhẹ để có bỏ qua trọng lực tác dụng lên vật. + Hai dây vừa truyền lực tác dụng lên vật, vừa cụ thể hoá đường thẳng giá của lực. - HS quan sát thí nghiệm , rút ra nhận xét. - Nhận xét về điều kiện cân bằng của.... - Với những vật mỏng, phẳng và có trọng lượng ta có thể xác định trọng tâm theo phương pháp nào ? - Làm thí nghiệm theo h. 17.2, 17.3 cho hs quan sát và rút ra nhận xét. HS : I. Cân bằng của 1 vật chịu tác dụng của hai lực. 1. Thí nghiệm: H.17.1 - Nhận xét :+ Hai lực F1, F2 cùng giá. + Hai lực cùng độ lớn, ngược chiều. P1 F2 F1 P2 P1 2. Điều kiện cân bằng: (sgk) 3. Cách xác định trọng tâm của một vật mỏng, phẳng bằng phương pháp thực nghiệm. Hoạt động 3 : Vận dụng kiến thức đã học trả lời câu hỏi củng cố bài. GV : - Nêu câu hỏi 1, 2, 3. sgk. - Nhắc hs giờ sau học bài mới. HS : - Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu của gv. Tiết 2 : ( Tiếp ) Hoạt động 1 : Đặt vấn đề vào bài. GV : - Khi một vật chịu tác dụng của ba lực không song song thì trạng thái của vật như thế nào ? HS : - Theo dõi lời giảng và trả lời câu hỏi của gv. Hoạt động 2 :Xử lý thông tin. GV: Quan sát thí nghiệm hình 17.4 sgk. - Nhận xét về ba giá của ba lực ? - Cách vẽ véc tơ lực tổng hợp ? P N T P N Q T - Quả cầu chịu tác dụng của những lực nào - Ba lực này phải thoả mãn điều kiện nào ? - Phương pháp tổng hợp lực ? HS : II. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không // . Qui tắc tổng hợp lực đồng qui 1. Thí nghiệm. - Giá của ba lực cùng nằm trong một mặt phẳng. - Ba giá đồng qui tại một điểm. - Tác dụng của lực không thay đổi khi ta trượt các lực trên giá của nó. 2.Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng qui: (sgk). 3. Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song. + Ba lực phải cógiá đồng phẳngvà đồng qui + Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. Bài tập thí dụ : P = 40 N a = 300 P = ?; N = ? Giải : Quả cầu chịu tác dụng của ba lực : Trọng lực ,lực căng , lực pháp tuyến Vì quả cầu đứng yên nên ba lực này phải đồng phẳng, đồng qui tại tâm của quả cầu. - Ta trượt lực trên giá của chúng đến điểm đồng qui, rồi thực hiện phép tổng hợp lực như đã làm với chất diểm . từ các tam giác lực ta có : N = Ptga = 40tg300 ằ 23(N). T = 2N ằ 46(N). Hoạt động 3 : Vận dụng kiến thức đã học trả lời câu hỏi củng cố bài. GV : - Nêu câu hỏi 4, 5. sgk. - Nhắc lại phần đóng khung trong sgk. - Nhắc hs giờ sau học bài mới. - Cho bài tập về nhà : bài 6, 7, cho cả lớp , bài 8 cho hs khá. HS : - Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu của gv. Ngày soạn : Ngày dạy : Tiết 30 : Bài tập Mục tiêu : - Giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã học để giải bài tập về lực hấp dẫn và lực hướng tâm. - Củng cố rèn luyện tư duy phân tích tổng hợp , kỹ năng giải bài tập. - Thấy được những ứng dụng thực tế của hấp dẫn và lực hướng tâm trong đời sống hàng ngày. Chuẩn bị : - GV cho bài tập về nhà , gợi ý hướng dẫn HS giải . - HS ôn tập kiến thức , làm bài tập ở nhà theo yêu cầu của GV. Tổ chức các hoạt động dạy và học : 1- Tổ chức: Kiểm tra sĩ số của học sinh và ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu bài. Chia lớp thành từng nhóm từ 6 - 8 HS . 2- Kiểm tra bài cũ : Kết hợp trong quá trình chữa bài tập . Nhắc lại các kiến thức cũ có liên quan: - Lực hấp dẫn : - Lực hướng tâm : 3- Chữa bài tập. Bài tập 2 (88) r = 1km = 1000m. m1 = m2 = 50000tấn = 50.106 kg. Fhd = ? HS : - Ap dụng định luật vạn vật hấp dẫn : - So sánh với trọng lượng của một vật. P = Fhd = mg Û m = Vậy lực hấp dẫn này bằng trọng lực của một vật nặng 1,67.10-5g. Bài tập 3(88) R = 38.107 m mT = 7,37.1022kg mĐ = 6,0.1024kg Fhd = ? - Ap dụng định luật vạn vật hấp dẫn : Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng là 8,19.10-9N Bài tập 3(91) m = 20g = 20.10-3kg R = 1m. Fmsn= 0,08N g = 10m/s2 w = ? Từ biểu thức của lực hướng tâm : ở đây lực hướng tâm chính bằng độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại Ta tính độ lớn của tần số vòng Bài tập 4(91) m = 1200kg v = 36km/h = 10m/s R = 50m g = 10m/s2 N P x (+) N = ? Xét theo phương thẳng đứng, theo định luật II Niu tơn ta có , chọn trục như h.vẽ ta có : maht = P - N ÛN = P - ma = m(g - Ap lực của ô tô lên mặt cầu là : N = 1200(10 - ( Ap lực lên cầu và phản lực vuông góc của cầu đều là lực pháp tuyến và có độ lớn bằng N) Bài tập 5(91) h = R = 6400km g = 10m/s2 v = ?, T = ? Khi vệ tinh chuyển động tròn quanh Trái Đất thì lực hấp dẫn chính là lực hướng tâm. Từ công thức w = v/R vàT = 2p/w tính chu kỳ quay T ? * Nhận xét chung, tìm ra phương pháp giải của loại bài tập này. * Nhắc nhở học sinh giờ sau học bài của chương III : Tĩnh học. Ta có Fhd = Fht ị Vậy Khi h = R thì Vì Vậy vận tốc quay của vệ tinh là : v = Chu kỳ quay của vệ tinh là : T = - Học sinh trả lời câu hỏi của giáo viên. - Đọc trước bài mới theo yêu cầu của gv. Ngày soạn : Ngày dạy : Tiết 33 : Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Mô men lực Mục tiêu : 1.a) Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của mô men lực b) Phát biểu được quy tắc của mô men lực c) Nêu được những đặc điểm của hai lực cân bằng. 2.a) Vận dụng được khái niệm mô men lực và qui tắc mô men lực để giải thích một số hiện tượng vật lý thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật và để giải các bài tập tương tự như ở trong bài. b ) Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản. Chuẩn bị : 1. Giáo viên : Chuẩn bị thí nghiệm theo hình 18.1 trong SGKTĐ. 2. Học sinh : Ôn tập về đòn bẩy ( lớp 6). Tổ chức các hoạt động dạy và học : 1- Tổ chức: Kiểm tra sĩ số của học sinh và ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu bài. Chia lớp thành từng nhóm từ 6 - 8 HS . 2- Kiểm tra bài cũ :điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực. Hoạt động 1 :Đặt vấn đề vào bài . GV : - Giới thiệu câu nói nổi tiếng của Ac si mét: " Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng cả trái đất". Tuy vậy đây chỉ là trường hợp riêng của qui tắc tổng quát mà ta sẽ học dưới đây. HS : - Theo dõi lời giảng và trả lời câu hỏi của gv. Hoạt động 2 : Xử lý thông tin. GV : - Giới thiệu đĩa mô men như ở h. 18.1. - Tác dụng làm quay của lực , . - Vì sao đĩa đứng yên ? - Nhận xét về mối tương quan giữa F1, F2 và khoảng cách d1, d2 - Nếu lập tích số F1d1 và F2d2 ? - Thay đổi phương và độ lớn của F1, nếu giữ cho tích F1d1 = F2d2 thì trạng thái của đĩa có sự thay đổi gì ? - ĐN mô men lực ? - Đợn vị của mô men lực? - Qui tắc mô men lực ? - Trong thực tế ta có thể gặp những trường hợp riêng ? - Hãy viết qui tắc mô men lực cho chiếc cuốc chim? HS : I. Cân bằng củ một vật có trục quay cố định. Mô men lực 1. Thí nghiệm - Đĩa đứng yên vì tác dụng làm quay của lực cân bằng với tác dụng làm quay của lực 2. Mô men lực -Theo dõi lời giảng và trả lời câu hỏi của gv. - Tích Fd có thể là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của một lực,gọi là mô men lực, ký hiệu là M. - Khoảng cách d từ trục quay đến giá của lực gọi là cách tay đòn của lực. - ĐN mô men lực : (sgk) M = Fd - Đợn vị của mô men lực là Niu tơn mét(Nm) II. Qui tắc mô men lực 1.Qui tắc : (sgk) 2. Chú ý .Qui tắc mô men lực còn được áp dụng cho cả trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu như trong một tình huống nào đó xuất hiện trục quay (tạm thời). - Xét ví dụ trạng thái cân bằng của một chiếc cuốc chim đang được dùng để bẩy một tảng đá. - M = F1d1 = F2d2 Hoạt động 3 : Vận dụng kiến thức đã học trả lời câu hỏi củng cố bài. GV : - Nêu câu hỏi 1, 2. sgk. - Nhắc lại phần đóng khung trong sgk - Nhắc hs giờ sau học bài mới. - Cho bài tập về nhà : bài 3,4,5 cho cả lớp HS : - Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu của gv. Ngày soạn : Ngày dạy : Tiết 34 : Bài tập Mục tiêu : - Giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã học để giải bài tập về cân bằng của một vật chịu tác dụng của 2 lực, 3 lực, mô men lực. - Củng cố rèn luyện tư duy phân tích tổng hợp , kỹ năng xác định trọng tâm của một vật, kỹ năng tổng hợp lực, kỹ năng xác đinh mô men lực. Chuẩn bị : - GV cho bài tập về nhà , gợi ý hướng dẫn HS giải . - HS ôn tập kiến thức , làm bài tập ở nhà theo yêu cầu của GV. Tổ chức các hoạt động dạy và học : 1- Tổ chức: Kiểm tra sĩ số của học sinh và ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu bài. Chia lớp thành từng nhóm từ 6 - 8 HS . 2- Kiểm tra bài cũ : Kết hợp trong quá trình chữa bài tập. Nhắc lại các kiến thức cũ: - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực + + Đồng phẳng - Mô men lực M = Fd F1d1 = F2d2 3- Chữa bài tập. Bài tập 7 (106) p N1 p'1 N2 p'2 m = 2kg. a = 450 g = 10 m/s2 - Lực nào ép lên hai giá đỡ ? - Ta có thể tính độ lớn của lực ntn? - Ta phân tích trọng lực thành các lực . - Xét theo hệ thức lượng trong tam giác vuông. . Vậy áp lực của quả cầu lên hai mặt phẳng đỡ là 14,1 N Bài tập 6 (106) p F1 F2 N T m = 2kg. a = 300 g = 9,8m/s2 Fms = 0 - Ta thấy trọng lực P được phân tích thánh các thành phần nào ? -Tính độ lớn của các lực thành phần - Ta phân tích trọng lực thành các thành phần lực . - Vì vật đứng cân bằng nên - Xét Δ OF1P : F1 = Pcosa = mg cosa = 2.9,8. F2 = Psina = mgsin a = 2.9,8.1/2 = 9,8(N). Vậy lực căng của dây là : 9,8 N. Lực pháp tuyến của mặt phẳng nghiêng là:16,9 N Bài tập 8 (106) p N T A 0 N T ' m = 4kg. a = 450 g = 10m/s2 - Ta thấy trọng lực P được phân tích thành các thành phần nào ? -Tính độ lớn của các lực thành phần ? - Đèn chịu tác dụng của ba lực :+ Trọng lực + Lực căng dây + Phản lực của thanh chống. - Do đèn cân bằng nên : T = T' = N = P = 40N. Vậy lực căng dây là 56,6 N Phản lực của thanh là 40N. Bài tập 3,4 (110 ) Gv hướng dẫn hs giải tại lớp hoặc cho về nhà. HS : - Thực hiện yêu cầu của giáo viên. GV : - Gợi ý, giúp hs tìm ra phương pháp chung để giải bài tập phần này . - Nhắc hs giờ sau học bài mới. HS : - Thực hiện yêu cầu của giáo viên. Ngày soạn : Ngày dạy : Tiết 35+36 : Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song. qui tắc hợp lực song song. ngẫu lực. Mục tiêu : 1. Phát biểu được : - Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song. - Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính mô men của ngẫu lực. 2.a) Vận dụng được qui tắc và các điều kiện cân bằng trên đây để giải các bài tập tương tự như ở trong bài. b ) Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản. c) Vận dụng được khái niệm ngẫu lực để giải thích một số hiện tượng vật lý thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật . Chuẩn bị : 1. Giáo viên : Chuẩn bị thí nghiệm theo hình 19.1 , 19.2 trong SGKTĐ. 2. Học sinh : Ôn tập về phép chia trong và phép chia ngoài khoảng cách giữa 2 điểm. Tổ chức các hoạt động dạy và học : 1- Tổ chức: Kiểm tra sĩ số của học sinh và ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu bài. Chia lớp thành từng nhóm từ 6 - 8 HS . 2- Kiểm tra bài cũ : Phép chia trong và phép chia ngoài khoảng cách giữa 2 điểm. Hoạt động 1 :Đặt vấn đề vào bài . GV : - Trong thực tế, nhiều khi ta gặp trường hợp một vật chịu tác dụng của nhiều lực có phương song song, khi ấy ta tìm hợp lực như thế nào ? HS : - Theo dõi lời giảng và trả lời câu hỏi của gv. Hoạt động 2 : Xử lý thông tin. GV : - Làm thí nghiệm theo h.19.1 sgk - Lực kế chỉ giá trị nào ? - Qui tắc mô men lực ? - Nhận xét về điểm đặt O cuả hợp lực F khi thước cân bằng ? - Nhắc nội dung của qui tắc tổng hợp lực // F F2 O1 O O2 A B F1 d1 d2 - Trọng tâm của một vật là gì ? - Trọng tâm của những vật có dạng hình học đối xứng ? -So sánh phép tổng hợp và phép phân tích lực ? - Xét ví dụ : Một người gánh hai thúng thóc có trọng lượng khác nhau. - Trọng lực tác dụng vào hai thúng thóc có hướng xuống phía dưới. - Để đòn gánh cân bằng vai người phải tác dụng vào đòn gánh một lực bằng trọng lượng của hai thúng thóc, nhưng có hướng ngược lại. F1 F2 G - Cho hs tự tìm ví dụ về ngẫu lực. - Vật có trục quay cố định : VD: bánh xe, cánh quạt... - VD : Trục cam d1 d2 G F1 F2 d1 d2 G F1 F2 - Mô men của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí của trục quay, miễn là trục quay vuông góc với mf của ngẫu lực HS : I. Qui tắc hợp lực song song. 1. Thí nghiệm. - Lực kế chỉ F = P1 + P2. - Qui tắc mô men lực được nghiệm đúng P1d1 = P2d2 hay -Trọng lực đặt tại điểm O của thước 2. Qui tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều Qui tắc : sgk. Biểu thức : F = F1 + F2 (chia trong) 3. Chú ý . - Trọng tâm của một vật là điểm đặt của hợp lực trọng tâm của từng phần nhỏ của vật. - Với những vật đối xứng thì trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật. - Phép phân tích lực là phép ngược lại với tổng hợp lực. II. Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song. F3 F2 A F1 B O1 O d2 d1 Điều kiện : sgk. III . Ngẫu lực. 1. Định nghĩa . * Hai lực cùng tác dụng vào một vật, song song , cùng chiều, có độ lớn bằng nhau gọi là ngẫu lực. - VD : + Dùng tua vít để vặn đinh ốc. + Khi đi vào quãng đường cong, người đi xe đạp phải tác dụng vào ghi đông xe một ngẫu lực để xe chuyển hướng. 2. Tác dụng của ngẫu lực a) Trường hợp vật không có trục quay cố định - Vật quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mf chứa ngẫu lực. b) Trường hợp vật có trục quay cố định. - Vật quay quanh trục cố định đó. - Nếu trục quay không đi qua trọng tâm, trọng tâm sẽ quay quanh trục quay, trục quay dễ bị biến dạng. Vật rắn quay nhanh, trục quay bị biến dạng nhiều, có thể bị gãy. 3. Mô men của ngẫu lực . M = F1d1 = F2d2 M = F1(d1 + d2) vậy M = Fd d là khoảng cách giữa hai giá của hai lực, gọi là tay đòn của ngẫu lực. Hoạt động 3 : Vận dụng kiến thức đã học trả lời câu hỏi củng cố bài. GV : - Nêu câu hỏi 1, 2, 3, 4. sgk. - Nhắc lại phần đóng khung trong sgk - Nhắc hs giờ sau chữa bài tập và ôn tập chuẩn bị cho kiểm tra học kỳ. - Cho bài tập về nhà : bài 5, 6 cho cả lớp, bài tập 7 cho hs khá. HS : - Thực hiện yêu cầu của giáo viên. Ngày soạn : Ngày dạy : Tiết 37 : Bài tập Mục tiêu : - Giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã học để giải bài tập về cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực song song, qui tắc hợp lực song song, ngẫu lực. - Củng cố rèn luyện tư duy phân tích tổng hợp , kỹ năng xác định hợp lực của ba lực song song, kỹ năng giải bài toán về tổng hợp và phân tích lực song song. Chuẩn bị : - GV cho bài tập về nhà , gợi ý hướng dẫn HS giải . - HS ôn tập kiến thức , làm bài tập ở nhà theo yêu cầu của GV. Tổ chức các hoạt động dạy và học : 1- Tổ chức: Kiểm tra sĩ số của học sinh và ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu bài. Chia lớp thành từng nhóm từ 6 - 8 HS . 2- Kiểm tra bài cũ : Kết hợp trong quá trình chữa bài tập. Nhắc lại các kiến thức cũ: - Qui tắc F = F1 + F2 (chia trong); - Điều kiện cân bằng của 1 vật chịu tác dụng của 3 lực song song 3- Chữa bài tập. P P2 O P2 d1 d2 Bài tập 5 (115) P1 = 300N P2 = 200N d = 1m d1, d2 = ? P = ? Theo qui tắc hợp lực song song : P = P1 + P2 = 300 + 200 = 500N d1 = 0,4m, d2 = 0,6m Vậy vai người đó chịu một lực bằng 1000N, đặt vai cách đầu 200N là 0,6m P P2 P2 d1 d2 Bài tập 6 (115) P = 1000N d1 = 60cm d2 = 40 cm P1 ,P2 ? Theo qui tắc hợp lực song song d = d1 + d2 = 1m P1 = 600N, P2 = 400N Vậy người thứ nhất chịu một lực bằng600N, người thứ hai chịu một lực bằng 400N Bài tập 7 (115) P = 240N d1 = 1,2m d2 = 2,4m P1 ,P2 ? P P2 P2 d1 d2 Theo qui tắc hợp lực song song P1 = 160N, P2 = 80N Vậy tấm ván đè lên hai đầu bờ những lực là 160N và 80N. Hoạt động 3 : Củng cố bài, hướng dẫn hs học bài ở nhà. GV : - Gợi ý, giúp hs tìm ra phương pháp giải bài tập phần phân tích lực. - Nhắc hs ôn tập, giờ sau kiểm tra học kỳ. HS : - Vận dụng qui tắc hợp lực song song, dựa theo số liệu đầu bài ra để tính các dữ kiện chưa biết. - Thực hiện yêu cầu của giáo viên.