Giáo án môn Vật lý 10 - Tiết 31: Các dạng cân bằng, cân bằng của một vật có mặt chân đế

Ngày soạn:29/11/09 Ngày giảng: 09/12/2009-10D 15/12/2009-10A TIẾT 31: CÁC DẠNG CÂN BẰNG. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ I. Mục tiêu: 1. Kiến thức - phân biệt được các dạng cân bằng: cân bằng bền, không bền, cân bằng phiếm định - phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. 2. Kĩ năng: - Xác định được dạng cân bằng của vật . - Xác định được mặt chân đế của một vật trên mặt phảng đỡ . - Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trong việc giải các bài tập. - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng. 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 20 (2,3,4,6) SGK 2. Học sinh: - Ôn lại các kiến thức về momen lực. 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 - Phát biểu quy tắc hợp lực song song cùng chiều? điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực song song? - 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: Phân biệt 3 dạng cân bằng Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Vật rắn chịu td của lực có giá không đi qua trọng tâm của vật và đi qua trọng tâm của vật sẽ làm cho vật CĐ như thế nào. - gv làm TN theo hình 20.2 - Thước chịu TD của lực nào? - Trong trường hợp này giá của trọng lực đi qua điểm nào?. - Nếu giá của trọng lực không đi qua trọng tâm và trục quay của vật thì có hiện tường nào xẩy ra?. - Từ TN cho biết đặc điểm của dạng cân bằng này? Trọng tâm của vật ở vị trí nào so với các vị trí lân cận? - GV làm tn theo hình 20.3 -Tại vị trí cân bằng ban đầu xđ giá của trọng lực đi qua đâu? - Gv kéo thước lệch ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu rồi buông tay. -Xđ vị trí cân bằng của thước. - Cân bằng này gọi là cân bằng bền. - Cân bằng bền là gì? Trọng tâm của vật ở vị trí nào so với các vị trí lân cận? - Gv làm tn theo hình 20.4 Giá của trọng lực điểm qua điểm nào? - Trọng lực có gây ra momen quay không? - Cho vật lệch ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu rồi buông tay. - Em có nx gì về trường hợp cân bằng này? vật có quay không? - Cân bằng này gọi là cân bằng phiếm định. - Cân bằng phiếm định là gì. - Trọng tâm của vật ở vị trí nào so với các vị trí lân cận? Nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng là gì? Cá nhân trả lời câu hỏi Giá của lực không đi qua trọng tâm của vật làm cho vật CĐ quay. Giá của lực đi qua trọng tâm làm cho vật CĐ theo một đường thẳng.G - Hs quan sát TN. - Trọng lực Giá trọng lực đi qua trọng tâm và trục quay của vật.G Làm cho vật CĐ quay.L Hs trả lời Vị trí trọng tâm cao nhất so với các vị trí lân cận. Hs quan sát tn Giá của trọng lực đi qua trọng tâm và trục quay. - Hs quan sát tn Là vị trí cân bằng ban đầu, khi có giá của trọng lực đi qua trọng tâm và trục quay. Hs trả lời Hs trả lời - Hs quan sát tn - Giá của trọng lực đi qua trọng tâm và trục quay của vật. Không - HS quan sát TN Thước đứng yên ở tại mọi vị trí. T Hs trả lời Hs trả lời - Cá nhân suy nghĩ và trả lời câu hỏi I.Các dạng cân bằng 1. Cân bằng không bền - Một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu mà không thể tự trở về được vị trí đó. Gọi là cân bằng không bền. 2. Cân bằng bền - Một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu mà tự trở về được vị trí đó. Gọi là cân bằng bền. - Vị trí trọng tâm thấp nhất so với các vị trí lân cận. 3. Cân bằng phiếm định - Tại mọi vị trí vật đứng yên được gọi là cân bằng phiếm định. Vì lực td có giá đi qua trong tâm và trục quay của vật. - Vị trí trọng tâm không thay đổi hoặc ở một độ cao không đổi. * Nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng là do vị trí của trọng tâm - Cân bằng không bền: G ở vị trí cao nhất - Cân bằng bền: G ở vị trí thấp nhất - Cân bằng phiếm định: G không thay đổi vị trí Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế Lấy VD về mặt chân đế của một số vật như: Cốc nước đặt trên sàn, hòm gỗ đặt trên sàn, bàn ghế - Nêu định nghĩa mặt chân đế? - Hãy hoàn thành câu hỏi C1. Nhận xét vị trí giá của trọng lực so với mặt chân đế trong mỗi trường hợp? Các vị trí 1,2, 3 vật ở trạng thái NTN? - Điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế là gì? Cá nhân suy nghĩ và trả lời câu hỏi Nêu định nghĩa mặt chân đế - Xác định mặt chân đế ở các vị trí 1,2,3,4 - Vị trí 1,2,3 có giá đi qua mặt chân đế - Vị trí 4 có giá không đi qua mặt chân đế - Các vị trí 1,2, 3 vật ở trạng thái cân bằng - Trả lời câu hỏi II. Cân bằng của một vật có mặt chân đế 1. Mặt chân đế là gì? - Vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ cả mặt đáy thì MCĐ là mặt đáy của vật - Vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ chỉ ở mọt số điểm thì MCĐ: là một đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các điểm tiếp xúc đó. 2. Điều kiện cân bằng (SGK) Hoạt động 4: Nghiên cứu mức vững vàng của cân bằng Các trạng thái cân bằng của thước và của khối hộp không chỉ khác nhau về dạng mà còn khác nhau về mức vững vàng. Đối với thước chỉ cần tác dụng vào đầu thước một lực rất nhỏ theo phương ngang là thước bị lệch khỏi vị trí cân bằng, chứng tỏ là các trạng thái cân bằng của thước kém vững vàng - Trong 3 trường hợp cân bằng của thước thì trường hợp nào rẽ bị đổ nhất? trường hợp nào khó bị đổ nhất? GV cho HS lấy tay tác dụng lực theo phương ngang vào mép trên của khối hộp đến khi khối hộp đổ Dựa vào lực cần tác dụng, nhận xét về tính vững vàng của trạng trái cân bằng của vật ở các vị trí? - Mức vững vàng của cân bằng phụ thuộc vào các yếu tố nào? - Muốn tăng mức vững vàng của cân bằng ta làm NTN? - Yêu cầu hoàn thành câu hỏi C2 ? Cá nhân suy nghĩ - Làm TN quan sát và rút ra nhận xét: Chỉ cần tác dụng một lực rất nhỏ là khối hộp ở vị trí 3 bị đổ ngay. Tăng lực tác dụng thì đến lượt vật ở vị trí 2 bị đổ. Tăng lực đến một mức đáng kể thì mới làm đổ được vật ở vị trí 1 Vậy trạng thái cân bằng 1 là vững vàng nhất Trạng thái cân bằng 3 là kém vững vàng nhất T - Cá nhân trả lời câu hỏi Thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi C2 3. Mức vững vàng của cân bằng TN - Mức vững vàng của cân bằng phụ thuộc vào độ cao của G và diện tích mặt chân đế - Tăng mức vững vàng của cân bằng bằng cách tăng S mặt chan đế và hạ thấp G + Khi ôtô chất nhiều hàng thì trọng tâm của ôtô bị nâng cao đến những chỗ đường nghiêng thì giá của trọng lực sẽ đến gần mép của mặt chân đế nên ôtô rẽ bị lật đổ + Phần dưới của con lật đật có khối lượng rất lớn so với phần còn lại nên trọng tân G của nó ở sát đáy do đó trạng thái cân bằng của con lật đật là bền mức vững vàng của lật đật rất cao Hoạt động 5: Củng cố vận dụng Yêu cầu nhắc lại các kiến thức cần nhớ trong bài Làm bài tập số 4 SGK Nhắc lại kiến thức đã học trả lời các câu hỏi của GV Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ trong SGK Làm bài tập số 4 Bài tập 4 Nghệ sĩ đi trên dây: cân bằng không bền Cây bút chì có con dao nhíp là cân bằng bền - Quả cầu đồng chất ở vị trí 1 phiếm định 2: Cân bằng không bền; 3: cân bằng bền Hoạt động 6: Giao nhiệm vụ về nhà Tổng kết bài học Giao nhiệm vụ học tập về nhà Nhận nhiệm vụ học tập Nắm toàn bộ bài Làm tiếp bài tập 5,6 SGK Ôn tập các kiến thức về vận tốc góc, định luật II N và momen lực