Giáo án môn Vật lý 10 - Tiết 29: Quy tắc hợp lực song song cùng chiều

Ngày soạn:28/11/2009 Ngày giảng: 07/12/2009-10D 10/12/2009-10A Tiết 29: Quy Tắc Hợp Lực Song Song Cùng Chiều. I/ Mục tiêu: 1. Kiến thức - Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực song song. 2. Kĩ năng: - Vận dụng quy tắc để giải thích một số hiện tượng vật lí thừng gặp trong đời sống kĩ thuật cũng như để giải các bài tập trong SHK và SBT. - Vận dụng phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản. 3. Thái độ - Giáo dục ý thức tự giác, ham học hỏi, khám phá các hiện tượng vật lí cho HS. II/ Chuẩn bị: 1. Giáo viên: - Các TN theo hình 19.1 và 19.2 SGK 2. Học sinh: - Ôn lại phép chia trong và chia ngoài khoảng cách giữa hai điểm III/ Tổ chức các hoạt động dạy học : Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Đặt câu hỏi cho học sinh trả lời - nêu định nghĩa mômen lực? Viết biểu thức tính mômen lực? - Nêu điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định Nhận xét và cho điểm Cá nhân suy nghĩ và trả lời câu hỏi Nhận xét câu trả lời của bạn Tiếp thu các chỉnh sửa của GV Hoạt động 2 : Xây dựng quy tắc hợp lực song song Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Định hướng của GV: * Nếu có thể thay thế hai lực song song tác dụng lên một vật rắn bằng một lực tương đương thì lực này có quan hệ với hai lực ban đầu thế nào? Hay nói cách khác: lực thay thế có giá, chiều và độ lớn thế nào? * Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song tác dụng vào vật rắn? - GV chỉnh sửa, đánh giá các phương án thí nghiệm của các nhóm. - GV có thể gợi ý để HS đưa ra phương án thí nghiệm như ở hình 28. 1 SGK. * Làm thế nào để tạo ra hai lực luôn song song? Trong các lực đã biết thì lực nào có hướng không thay đổi? - GV tiến hành thí nghiệm như ở hình 28.1 SGK. - Định hướng của GV: * Độ lớn của lực tổng hợp quan hệ thế nào với độ lớn của hai lực thành phần? * Lực tổng hợp có phương, chiều và độ lớn như thế nào? Giá của lực tổng hợp được xác định như thế nào? -Thông báo: Vậy giá của lực tổng hợp P chia trong khoảng cách giữa hai giá của P1 và P2 thành những đoạn thẳng tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó. * Phát biểu một cách tổng quát cách xác định hợp lực của hai lực song song cùng chiều F1 và F2 tác dụng vào vật rắn? - GV vẽ hình, thông báo nội dung quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều. - Nhận xét các câu trả lời của HS. * Nếu vật rắn chịu tác dụng của nhiều lực song song cùng chiều thì hợp lực của chúng được xác định như thế nào? - GV hướng dẫn HS phương pháp tổng hợp nhiều lực song song cùng chiều bằng cách áp dụng nhiều lần quy tắc hợp ở trên. * Một vật rắn được liên kết chặt chẽ từ nhiều phần tử nhỏ khác, mỗi phần chịu một trọng lực tác dụng, khi đó trọng tâm của vật rắn được xác định như thế nào? - Gợi ý: Trọng lực của vật rắn là hợp lực của trọng lực nhỏ đó. * Nếu vật rắn chịu tác dụng của lực thì có thể phân tích thành hai lực song song, cùng chiều được không? Nếu được hãy phân tích lực tác dụng của vật rắn thành hai lực thành phần song song cùng chiều lên giá đỡ? Độ lớn của hai lực thành phần có đặc điểm gì? - Thông báo: Có rất nhiều cách phân tích một lực đã cho. Trong từng bài toán, khi có yếu tố đã được xác định, ví dụ như điểm đặt của hai lực thành phần đã cho, thì phải dựa vào đó để chọn cách phân tích thích hợp. - GV yêu cầu HS làm bài tập vận dụng ở SGK. * Xác định giá, điểm đặt, độ lớn của các lực thành phần? - Nhận xét lời giải của HS. - HS thảo luận nhóm và đưa ra dự đoán. • Phương án 1: Hợp lực có giá song song với giá của hai lực thành phần, có độ lớn bằng tổng độ lớn hai lực thành phần. • Phương án 2: Hợp lực có giá song song với giá của hai lực thành phần. - HS thảo luận đưa ra phương án thí nghiệm. Có thể dùng quả nặng treo vào vật rắn hoặc dùng lực kế tác dụng lực vào vật rắn. - HS quan sát và ghi lại kết quả, sau đó xử lí số liệu. - Trả lời: Lực tổng hợp có phương và chiều cùng với phương, chiều của hai lực thành phần, độ lớn được xác định bằng biểu thức: P = P1+ P2; ; - Phát biểu quy tắc và viết hệ thức liên quan giữa các đại lượng. - Biểu diễn quan hệ giữa các các lực trên hình vẽ. - Cá nhân suy nghĩ, trả lời: • Ta có thể tìm hợp lực của hai lực song song được một lực, tiếp tục tổng hợp lực đó với các lực khác, cứ như vậy cho đến khi tìm được hợp lực của tất cả các lực. • Hợp lực tìm được sẽ là một lực song song và cùng chiều với cá lực thành phần và có độ lớn bằng tổng độ lớn các lực thành phần. • Điểm đặt của trọng lực là điểm đặt của hợp lực có trọng lực của các phần tử nhỏ. Điểm đặt đó gọi là trọng tâm của vật rắn. - Thảo luận về phương pháp phân tích một lực thành hai lực song song. Xác định rõ mối quan hệ giữa các lực về giá, chiều, độ lớn. - Tìm hiểu yêu cầu của bài toán, thảo luận về pp giải. - Trình bày lời giải của bài toán. - Nhận xét lời giải của bạn. I. Thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song +) Thí nghiệm: +) Kết quả: P = P1+ P2 ; II. Quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều 1) Quy tắc: (SGK) • ; (Chia trong) h2 O1 h1 O O1 d1 d2 2. Chú ý a) Hợp nhiều lực: b) Lí giải về trọng tâm của vật rắn: (SGK/T128) c) Phân tích một lực thành hai lực song song (áp dụng nhiều lần quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều) A G B O1 02 O2 0 Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 3 lực song song Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản * Nhắc lại điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song? - Nếu vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song (hình vẽ) thì điều kiện cân bằng là gì? - GV định hướng: * Có thể thay thế hai lực , bằng một lực như thế nào? Lực thay thế có nằm trong mặt phẳng của hai lực , không? * Để vật rắn nằm cân bằng thì lực thay thế có quan hệ thế nào với lực ? Lực có nằm trong mặt phẳng của hai lực , không? - GV thông báo điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song. * Giá của lực chia khoảng cách giữa giá của lực và theo tỉ lệ như thế nào? Độ lớn của quan hệ thế nào với độ lớn của hai lực và ? * Gợi ý: Lực thay thế của hai lực , tuân theo quy tắc hợp lực song song. - Cá nhân trả lời câu hỏi. - Thảo luận về điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của 3 lực song song. • Thay thế hai lực , bằng một lực có tác dụng giống hệt hai lực ,. Lực này nằm trong mặt phẳng hai lực ,. • Để vật rắn cân bằng thì lực thay thế và lực phải là hai lực trực đối. Nghĩa là: -=+Þ ++= Þ ba lực ,, phải đồng phẳng. • Giá của lực chia khoảng cách giữa giá của lực và theo tỉ lệ: và độ lớn: F3 = F1 + F2 - Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ. 3. Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song +) Điều kiện: : (SGK/T129) ++= d1 d2 + • F3 = F1 + F2 ; Hoạt động 5: Vận dụng củng cố và định hướng nhiệm vụ tiếp theo Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS * Tại sao nói lực tác dụng lên vật rắn là vectơ trượt? * Trọng tâm của vật rắn là gì? * Nêu điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế? - Trả lời các câu hỏi của GV. - Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập.