Bài soạn Vật lý lớp 10 - Tiết 29: Hệ quy chiếu có gia tốc lực quán tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ Giáo sinh KT: Nguyễn Thùy Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC Giáo viên HD: Phạm Minh Nguyệt Trường THPT Việt Đức Tiết: 29 HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC LỰC QUÁN TÍNH A. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Biết được lý do đưa ra và lập luận dẫn đến khái niệm lực quán tính, biểu thức và đặc điểm của lực quán tính. - Viết được biểu thức của lực quán tính và vẽ đúng vectơ biễu diễn lực quán tính. 2. Kỹ năng Biết vận dụng khái niệm lực quán tính để giải một số bài toán trong hệ quy chiếu phi quán tính. B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Tranh vẽ hình H21.2 SGK 2. Học sinh Ôn tập về 3 định luật Newton, hệ quy chiếu quán tính. C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( 10phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Phát biểu về 3 định luật Newton? - Khái niệm về hệ quy chiếu quán tính? - Nhận xét câu trả lời. - Trình bày câu trả lời. - hệ quy chiếu gắn với mặt đất là hệ quy chiếu quán tính. - Nhận xét câu trả lời của bạn. Hoạt động 2 ( 15 phút): Tìm hiểu về hệ quy chiếu phi quán tính và lực quán tính. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung -CH1 Yêu cầu HS quan sát hình ảnh 21.1 SGK. - Nêu câu hỏi phía dưới hình 21.1. - Nhận xét câu trả lời. - Sử dụng tranh vẽ H21.2 trên bảng để mô tả thí nghiệm. - CH2 Trong thực tế, viên bi có đứng yên tại điểm M không? Tại sao? -CH3 Nếu bỏ qua ma sát thì nhận xét trên thay đổi như thế nào? - CH4 Bây giờ ta sẽ xét đối với hệ quy chiếu gắn với chiếc xe (TH bỏ qua ma sát), đối với xe, viên bi có CĐ không? Lúc này có những lực nào tác dụng vào viên bi? - CH5 Tại sao không có lực tác dụng vào vật theo phương ngang mà xe vẫn CĐ có gia tốc đối với xe? CH6 Trong những tình huống như vậy, các ĐL Newton còn đúng nữa không? Tại sao? Giải thích cụ thể? - Nhấn mạnh lại: Các Đl Newton không đúng nữa vì các ĐL Newton được rút ra từ những quan sát trong HQC gắn với mặt đất (xem là HQC quán tính), còn những hiện tượng vừa nêu được quán sát trong HQC CĐ có gia tốc so với mặt đất. Ta gọi những HQC như vậy là HQC phi quán tính. - HQC phi quán tính là HQC như thế nào? - Giảng giải: trong HQC gắn với xe, mặc dù không có lực nào tác dụng vào nó theo phương ngang nhưng viên bi vẫn CĐ về phía B với gia tốc , giống như có một lực tác dụng lên vật. - Thông báo: do người ta đã quá quen thuộc với việc dùng các ĐL Newton để giải các bài toán cơ học nên các nhà vật lí đã nghĩ ra cách làm thế nào để có thể vẫn dùng các ĐL này trong HQC phi quán tính và đã đưa ra khái niệm về Lực quán tính. - Giới thiệu với HS về lực quán tính. - Giải thích rõ với HS: lực quán tính không phải là một loại lực cơ (như lực đàn hồi, lực ma sát, lực hấp dẫn) mà đây đơn giản chỉ là một khái niệm đưa ra để giúp cho việc giải bài toán được dễ dàng hơn. - So sánh lực quán tính với các lực thông thường? CH7 Lực quán tính có phản lực không? HS1 Quan sát hình 21.1, trả lời câu hỏi. - Quan sát tranh vẽ và nghe Gv mô tả thí nghiệm. -HS2: không. Vì có ma sát do xe AB tác dụng vào vật. - HS3: nếu bỏ qua ma sát thì viên bi sẽ đứng yên so với điểm M. -HS4 : đối với xe, viên bi có CĐ. + Các lực tác dụng vào viên bi: trọng lực P và phản lực N. - HS5 Xuất hiện tình huống có vấn đề với HSHS suy nghĩ và có thể đưa ra các câu trả lời -HS6: ĐL Newton không còn nghiệm đúng Vì ta đang xét trong hệ quy chiếu CĐ so với Trái Đất chứ không phải hệ quy chiếu quán tính - HQC phi quán tính là HQC CĐ có gia tốc đối với mặt đất (HQC quán tính), trong đó các ĐL Newton không còn nghiệm đúng nữa. - Ghi nhận nội dung thông báo của GV. - Ghi nhận khái niệm lực quán tính do GV giới thiệu. - Giống: gây ra biến dạng hoặc gây ra gia tốc cho vật. Khác: xuất hiện do tính chất phi quán tính của HQC chư không phải do tác dụng của vật nầy lên vật khác như các lực thông thường. - HS7: Lực quán tính không có phản lực. 1. Hệ quy chiếu có gia tốc: Gọi là HQC phi quán tính, là những HQC CĐ có gia tốc so với HQC mặt đất (HQC quán tính), trong đó các ĐL Newton không còn nghiệm đúng nữa 2. Lực quán tính: - Trong một HQC CĐ với gia tốc so với HQC quán tính, các hiện tượng cơ học xảy ra giống như là mỗi vật có khối lượng m chịu thêm tác dụng của một lực bằng . Lực này gọi là lực quana tính. * Chú ý: lực quán tính không có phản lực. Hoạt động 3 ( 15 phút):Bài tập vận dụng, củng cố. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Yêu cầu HS đọc phần bài tập vận dụng số 1 trong SGK -CH8 Giải bài toán đối với HQC gắn với mặt đất? -CH9 xác định tác dụng lên vật? Phân tích các lực tác dụng lên vật? Khi dây treo (vật) đã có vị trí ổn định (vật cân bằng) so với xe, tác dụng vào vật như thế nào? - Tính lực căng dây T, tính gia tốc a? - Yêu cầu HS đọc phần bài tập vận dụng số 2 trong SGK và yêu cầu HS giải bài toán theo 2 HQC. Trong bài toán, luôn chọn chiều dương là CĐ của , trục tọa độ OX thẳng đứng. 1. Giải bài toán đối với HQC mặt đất (HQC quán tính) - Áp dụng Đl II Newton choa vật? BT sau khi chiếu lên OX? 2. Giải bài toán đối với HQC gắn với thang máy (HQC phi quán tính). - Xác định ? - Áp dụng Đl II Newton cho vật? BT sau khi chiếu lên OX? -CH10 Nêu câu hỏi C3 SGK. - Nhận xét câu trả lời. -CH11 Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi 1, 2 trong SGK. - Nhận xét câu trả lời của HS. - CH12 Nêu bài tập 1, 2 SGK. - Nhận xét câu trả lời của HS. - Đọc phần bài tập vận dụng trong SGK. -HS8 Đối với HQC gắn với mặt đất: P+T=ma - HS9 Đối với HQC gắn với xe: P+T+Fqt=0 - Tính T và a bằng cách áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông: - HS10 Trả lời câu hỏi C3. - CH11 Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1, 2 SGK. - HS12 Giải bài tập 1,2 SGK. - Trình bày câu trả lời. 3. Bài tập vận dụng: Bài tập 1: - Đối với HQC gắn với mặt đất: P+T=ma - Đối với HQC gắn với xe: P+T+Fqt=0 T α Fqt P Ta có: Bài tập 2: 1. Giải bài toán đối với HQC mặt đất (HQC quán tính) a/ suy ra: F = P = mg = 19, 6 N. b/ Chiếu lên trục OX, chiều + là chiều của . Ta được: - P + F = m.a Vây: F = m (a + g) = 24N. c/ Chiếu lên trục OX, chiều + là chiều của . Ta được: + P - F = m.a Vây: F = m (g - a) = 15,2N. d/ Chiếu lên trục OX, chiều + là chiều của . + P - F = m.g, suy ra: F = 0 2. Giải bài toán đối với HQC gắn với thang máy (HQC phi quán tính). a/ Thang máy CĐ đều, HQC phi quán tính bây giờ là HQC quán tính. suy ra: F = P = mg = 19, 6 N. b/ Đl II Newton cho vật khi vật cân bằng: Chiếu lên trục OX, chiều + là chiều của . Ta được: - P - Fqt + F = 0 Vây: F = P + Fqt = mg + ma = m (a + g) = 24N. c/ Đl II Newton cho vật khi vật cân bằng: Chiếu lên trục OX, chiều + là chiều của . Ta được: + P - F - Fqt = 0 Vây: F = P – Fqt = mg – ma = m (g - a) = 15,2N. d/ a = g thì: F = P – Fqt = mg – ma = m (g - a) = 0. Vật hoàn toàn không còn tác dụng kéo dãn lò xo của lực kế. Hoạt động 4 ( 5 phút): Hướng dẫn về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Về nhà làm các bài tập 3,4,5,6 SGK/97. - Yêu cầu HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. D. PHẦN RÚT KINH NGHIỆM