Giáo án môn Vật lý 10 - Tiết 35: Ngẫu lực

Ngày soạn: 18/12/09 Ngày giảng: 24/12/09-10D 25/12/09-10A TIẾT 35: NGẪU LỰC I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và nêu một VD về ngẫu lực trong thực tế và kĩ thuật - Viết được công thức tính và và nêu được đặc điểm của mômen ngẫu lực. 2. Kĩ năng: - Vận dụng được khái niệm về ngẫu lực để giải thích các hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật. - Vận dụng được công thức tính mômen của ngẫu lực để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự. 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: Một số dụng cụ tạo ngẫu lực như tuôc-nơ-vit, cờ lê ống 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 - Chuyển động tịnh tiến? Chuyển động quay của một vật quanh một trục cố định có đặc điểm gì? Câu1: Mômen quán tính của một vật không phụ thuộc vào? A. hình dạng và kích thước của vật B. vị trí của trục quay C. khối lượng của vật D. tốc độ góc của vật Câu2: Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ (rad/s) . Nếu bỗng nhiên mômen lực tác dụng lên nó mất đi thì: vật quay chậm dần rồi dừng lại vật quay đều với tốc độ góc vật đổi chiều quay vật dừng lại ngay Cá nhân suy nghĩ và trả lời câu hỏi Đáp án: Câu1: D Câu2: B Nhận xét câu trả lời của bạn Hoạt động 2: Làm quen với khái niệm Ngẫu lực. đặt ra vấn đề cần nghiên cứu Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Yêu cầu học sinh phát biểu quy tắc hợp lực song song cùng chiều, vận dụng quy tắc để tìm hợp lực của hai lực song ngược chiều có độ lớn bằng nhau. * Hệ hai lực cùng tác dụng vào một vật, với các đặc điểm trên được gọi là ngẫu lực. Ngẫu lực là trường hợp đặc biệt duy nhất của hai lực song song mà ta không thể tìm được hợp lực. -Nêu một vài VD về ngẫu lực thường gặp trong đời sống thực tế? - Vậy ngẫu lực có ảnh hưởng như thế nào đối với vật rắn? I. Ngẫu lực là gì? 1. Định nghĩa Hệ hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn, cùng tác dụng vào vật rắn (không xác định được hợp lực). · d 2. Ví dụ Hoạt động 3: Tìm hiểu tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản * Khi chịu tác dụng của ngẫu lực thì vật chỉ có chuyển động quay mà không có chuyển động tịnh tiến - Chuyển động quay của các vật khác nhau dưới tác dụng của ngẫu lực có như nhau hay không? GV yêu cầu học sinh đọc mục II.1 SGK - Cho biết tác dụng của ngẫu lực đối với vật không có trục quay cố định? - Trong chuyển động quay này ngẫu lực không gây ra tác dụng nào đối với trục quay nghĩa là có trục quay qua trọng tâm cũng như không có (không bị ảnh hưởng gì cả) - Nếu vật có trục quay cố định vuông góc với mặt phẳng của ngẫu lực nhưng không đi qua trọng tâm của vật thì tác dụng của ngẫu lực thể hiện như thế nào? * Khi vật quay trọng tâm của vật sẽ bị ép phải quay theo. Trục quay phải tạo ra một lực liên kết để truyền cho trọng tâm một gia tốc hướng tâm. Theo định luật III N thì trong khi quay quanh trục vật tác dụng trở lại trục quay một lực. Nếu vật quay càng nhanh thì lực tương tác càng lớn làm cho trục quay biến dạng càng nhiều, đến mức có thể bị cong gẫy. Nêu ý nghĩa thực tiễn của việc nghiên cứu tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn? VD? Cá nhân đọc SGK và trả lời câu hỏi: vật sẽ quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực. Cá nhân trả lời câu hỏi: Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục quay đó. Cá nhân tiếp thu ghi nhớ Cá nhân trả lời: Khi chế tạo các động cơ, tua bin, bánh đà, bánh xe ...người ta cố gắng làm cho trục quay đi qua trọng tâm G một cách chính xác nhất. - Khi vận hành các động cơ, các tua bin, hay khi làm quay các trục bánh xe ... người ta không tác dụng một lực mà là một ngẫu lực II. Tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn 1. Trường hợp vật không có trục quay cố định Trong chuyển động quay này ngẫu lực không gây ra tác dụng nào đối với trục quay nghĩa là có trục quay qua trọng tâm cũng như không có (không bị ảnh hưởng gì cả) - vật sẽ quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực. 2. Trường hợp vật có trục quay cố định - Dưới tác dụng của ngẫu lực vật sẽ quay quanh trục quay đó. - Khi vật quay trọng tâm của vật sẽ bị ép phải quay theo. - Nếu vật quay càng nhanh thì lực tương tác càng lớn làm cho trục quay biến dạng càng nhiều, đến mức có thể bị cong gẫy ý nghĩa thực tiễn Khi chế tạo các động cơ, tua bin, bánh đà, bánh xe ...người ta cố gắng làm cho trục quay đi qua trọng tâm G một cách chính xác nhất. Hoạt động 4: Tính mômen ngẫu lực Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Chúng ta đã biết mômen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực. Ngẫu lực làm cho vật quay chứng tỏ có mômen, hãy tính mômen của ngẫu lực? - GV thông báo biểu thức: M =F.d Trong đó: F là độ lớn của mỗi lực d: là khoảng cách giữa hai giá của lực còn gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực. Hoàn thành câu hỏi C2 HS làm việc cá nhân Dựa vào công thức tính mômen lực - Đối với trục quay O như hình vẽ thì tác dụng làm quay của F1, F2 cùng chiều nên mômen của ngẫu lực M = F1d1 + F2d2 Do độ lớn của hai lực bằng nhau. M = F1(d1+d2) Cá nhân thực hiện yêu cầu C2. 3. Mômen của ngẫu lực Tác dụng làm quay của F1, F2 cùng chiều nên mômen của ngẫu lực: M = F1d1 + F2d2 Do độ lớn của hai lực bằng nhau D M = F1(d1+d2) Do đó: M =F.d (1) Hoạt động 5: Củng cố vận dụng. Giao nhiệm vụ về nhà Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của HS Yêu cầu học sinh đọc phần ghi nhớ SGK và làm bài tập 4,5,6 SGK Giao nhiệm vụ về nhà cho học sinh Nhận xét giờ học Yêu cầu làm bài tập ở nhà Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ Làm bài tập 4,5 SGK Nhận nhiệm vụ học tập Làm bài tập Chuẩn bị cho tiết sau chữa bài tập