Giáo án Vật lý 10 bài 16 đến 19

Bài 16 LỰC HẤP DẪN I. MỤC TIÊU - Học sinh hiểu được rằng : Hấp dẫn là một đặc điểm của mọi vật trong tự nhiên. - Học sinh nắm được biểu thức, dặc điểm của lực hấp dẫn, trọng lực. - Vận dụng được các biểu thức dể giải các bài toán đơn giản. II. CHUẨN BỊ - Tranh 2.18 III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Phát biểu định luật III Newton ? Câu 2 : Thế nào là lực và phản lực ? Câu 3 : Tính chất của gia tốc trọng trường của vật rơi tự do ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN GV : Trải qua nhiều năm nghiên cứu khoa học, các nhà khoa học đã chứng minh được rằng tất cả các vật đều hút với nhau một lực tựa như lực từ của hai thanh nam châm khác cực hút nhau vậy . Ta giả sử có hai chất điểm có khối lượng lần lượt là m1 và m2 đặt cánh nhau một khoảng r , giống như hai thanh nam châm có khối lượng khác nhau đặt cách nhau một khoảng r . Và hai chất điểm ấy sẽ hút nhau một lực như hai thanh nam châm hút nhau vậy. Nếu như hai thanh nam châm càng lớn thì lực hút sẽ như thế nào ? HS: Khi đó lực hút sẽ càng lớn ! GV : Vậy lực hút sẽ như thế nào so với khối lượng hai thanh nam châm ? HS : Sẽ tỉ lệ thuận với khối lượng hai thanh nam châm GV : Lực hấp dẫn của hai chất điểm cũng vậy, nó sẽ tỉ lệ thuận với khối lượng của hai chất điểm và người ta chứng minh được rằng lực hấp dẫn tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của hai chất điểm ! GV : Nếu như ta để cho hai thanh nam châm dần dần ra xa thì lực hút của chúng như thế nào ? HS : Lực hút của chúng sẽ yếu đi dần ! GV : Như vậy lực hút sẽ như thế nào so với khoảng cách giữa hai thanh nam châm ? HS : Lực hút sẽ tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai thanh nam châm ! GV : Lực hấp dẫn cũng vậy, nó cũng tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai chất điểm và người ta chứng minh được lực hấp dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai chất điểm ! GV : Từ những kết luận trên ta rút ra định luật vạn vật hấp dẫn , một em đọc định luật vạn vật hấp dẫn trong SGK để các bạn ghi nhận ? ( Gọi HS đọc định luật vạn vật trong SGK) GV : … Và ta có công thức định luật vạn vật hấp dẫn : GV : Vì G << 1 nên lực hấp dẫn rất nhỏ, chính vì lẽ ấy ta không có cảm giác các vật hút nhau được do lực cản của lực ma sát nghĩ sẽ học sau ! II. TRỌNG LỰC 1) Định nghĩa : GV : Các em nhận thấy khi ta thả một rơi xuống mặt đất, như vậy có phải Trái Đất hút vật xuống mặt đất , khi ấy các em nhận xét gì về mối liên hệ giữa lực hấp dẫn và trọng lực ? HS : Lúc ấy trọng lực và lực hấp dẫn như nhau. GV : Khi ấy, trọng lực là trường hợp của lực hấp dẫn giữa vật và Trái Đất . 2) Gia tốc rơi tự do : GV chứng minh cho HS : và Từ công thức gia tốc trọng trường ngay sát trên mặt đất ta nhận thấy g phụ thuộc vào R, mà trên thực tế, Trái Đất không là hình cầu lý tưởng nên g phụ thuộc vào vị trí địa lý mà các em đã biết qua bài rơi tự do. III. TRƯỜNG HẤP DẪN, TRƯỜNG TRỌNG LỰC 1) Trường hấp dẫn : GV : Xét hai vật có khối lượng m1và m2 đặt cách nhau một khoảng r, khi ấy chúng tương tác nhau bằng lực hấp dẫn. Theo công thức trên, nếu khoảng cách r tăng dần thì lực hấp dẫn sẽ như thế nào ? HS : Lực hấp dẫn sẽ giảm dần ! GV : Khi r tăng đến một giá trị rmax nào đó thì lực hấp dẫn sẽ gần bằng không. Như vậy trong khoãng giá trị lớn nhất các vật sẽ tương tác nhau bằng lực hấp dẫn. Vậy khi các vật cách xa nhau khoảng cách lớn hơn rmax thì lực hấp dẫn sẽ như thế nào ? HS : Khi đó lực hấp dẫn không còn nữa ! GV : Như vậy khi hai vật nằm trong khoảng cách nhỏ hơn rmax ta nói hai vật đã nằm trong môi trường có lực hấp dẫn, gọi là trường hấp dẫn. Vậy : Xung quanh mỗi vật đều có một trường gọi là trường hấp dẫn. 2) Trường trọng lực : GV : Trong trường hợp lực hấp dẫn là trọng lực thì trường hấp dẫn cũng được gọi là trường trọng lực. Vậy : Trường hấp dẫn do trái đất gây ra xung quanh nó gọi là trường trọng lực. I. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN Hai vật ( coi như chất điểm ) bất kỳ hút nhau bằng một lực tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giửa chúng. Trong đó : Fhd : Lực hấp dẫn (N) m1, m2¸ : Khối lượng của hai vật (kg) R : Khỏang cách giữa hai chất điểm (m) G : Hằng số hấp dẫn ; G » 6,68.10-11 Nm2/kg2 II. TRỌNG LỰC 1) Định nghĩa : Lực hấp dẫn đặt lên một vật được gọi là trọng lực của vật đó. 2) Gia tốc rơi tự do : - Khi thả rơi một vật có khối lượng m ở độ cao h so với mặt đất thì trọng lực P tác dụng lên vật là : (1) - Lực này truyền cho vật m gia tốc rơi tự do g. Theo định luật II Newton, ta có : P = mg (2) - Từ (1) và (2), ta có : - Khi h << R, ta có : III. TRƯỜNG HẤP DẪN, TRƯỜNG TRỌNG LỰC 1) Trường hấp dẫn : Xung quanh mỗi vật đều có một trường gọi là trường hấp dẫn 2) Trường trọng lực : Trường hấp dẫn do trái đất gây ra xung quanh nó gọi là trường trọng lực. 3) Cũng cố 1/ Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn ? 2/ Thế nào là trọng lực ? 3/ Thế nào là trường hấp dẫn ? 4/ Thế nào là trường trọng lực ? 4) Dặn dò - Trả lời câu hỏi : 1, 2, 3, 4 - Làm bài tập 1, 2, 3, 4 , 5 Bài 17 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT BỊ NÉM I. MỤC TIÊU - Học sinh biết cách dùng phương pháp tọa độ để thiết lập phương trình quỹ đạo của vật bị ném xiên, ném ngang. - Học sinh biết vận dụng các công thức trong bài để giải bài tập về vật bị ném. - Học sinh có thái độ khách quan khi quan sát các thí nghiệm kiểm chứng bài học. II. CHUẨN BỊ Tranh Vòi phun nước Nước màu Giấy Carô III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn ? Câu 2 : Thế nào là trọng lực ? Câu 3 : Thế nào là trường hấp dẫn ? Thế nào là trường trọng lực ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. QUỸ ĐẠO CỦA VẬT BỊ NÉM XIÊN GV : Các em quan sát 2 hình ảnh trong sách GK và cho biết quỹ đạo của 1 vật bị ném có dạng gì ? HS : Quỹ đạo là 1 Parabol GV : Quỹ đạo của 1 vật được ném lên trên theo phương thẳng đứng có dạng gì ? HS : Quỹ đạo của vật ném thẳng đứng là đường thẳng đứng GV : Vậy khi nào vật mới có quỹ đạo Parabol ? HS : Khi vật được ném không thẳng đứng GV : Đồng ý ; khi vật được ném xiên góc so với phương thẳng đứng Quỹ đạo là 1 Parabol có nằm trong 1 mặt phẳng không ? HS : Có GV : Vậy để khảo sát chuyển động của 1 vật dược ném xiên người ta phải chọn hệ quy chiếu như thế nào ? HS : ta có thể chọn hệ trục toạ độ đềcác Ox , Oy vuông góc GV : 1 vật được ném xiên góc a so với mặt phẳng ngang với vận tốc ban đầu vo Chọn : Gốc toạ độ O là vị trí ném vật , trục Ox nằm ngang , trục Oy thẳng đứng Chọn gốc thời gian là lúc ném vật Ta có : x0 = 0 , y0 = 0 v0x = v0 cos a ; v0y = v0 sin a Gia tốc a = 0 a = - g GV : Vật chuyển động như thế nào trên trục Ox ? HS : Vật chuyển động thẳng đều trên trục Ox GV : Vật chuyển động như thế nào trên trục Oy ? HS : Vật chuyển động nhanh dần đều trên trục Oy GV : Em hãy viết phương trình chuyển động trên 2 trục HS : Trục Ox : x = xo + vox t x = 0 +( v0 cos a ) t Trục Oy : y = yo + voy t - g t y = 0 + (vo sin a ) t - g t GV : Để tìm quỹ đạo của chuyền động ta phải làm sao ? HS : Ta thế t = vào y GV : Như vậy quỹ đạo của chuyển động là 1 hàm số bậc II của y theo x đó là 1 đường cong Parabol. II. TẦM BAY CAO GV : Khi vật lên độ cao cực đại thì vận tốc của vật như thế nào ? HS : Khi vật lên độ cao cực đại thì vận tốc của vật bằng 0 GV : Sai , vận tốc của vật nói chung là khác không , ta cần xác định vx và vy ? HS : Khi đó vy = 0 , vx = vox như vậy vectơ vận tốc khi đó nằm ngang GV : Từ vy = 0 ta lần ra công thức tính được tầm bay cao. III. TẦM BAY XA GV : Khi vật bay đến vị trí chạm mặt đất, từ khoảng cách từ hình chiếu gốc tọa độ đến vị trí vật chạm đất ta gọi là tầm bay xa. Như vậy các em cho biết khi vật chạm đất thì giá trị của x và y như thế nào ? HS : Khi vật chạm đất thì vật có tung độ bằng 0 , y = 0 GV : Khi đó x = ? HS : Từ y = 0 ta tính ra x GV : Hãy phân tích các giá trị động học như toạ độ , vận tốc , gia tốc của vật trên 2 trục Ox , Oy HS : Trên trục Ox : Xo = 0 Vox = V , a = 0 Phương trình chuyển động trên trục Ox : x = v t Trên trục Oy : yo = 0 , v0y = 0 Gia tốc a = - g = - 9,8 m/s Phương trình chuyển động trên trục Oy : y = - g t2 IV. VẬT NÉM NGANG TỪ ĐỘ CAO h. Bài giải GV : Để giài bài tập trên các em dùng mấy hệ trục tọa độ và chọn hệt trục tọa độ như thế nào ? HS : Ta dùng hai trục tọa độ , Ox và Oy ; Gốc tọa độ tại mặt đất. GV hướng dần HS vận dụng công thức vận tốc của vật ném xiên để tính vận tốc vật vx = v0cosa vy = v0sina - gt với a =0 ta có (Gọi HS lên thực hiện tính vận tốc ) vx = v0 = 20t (1) vy = - gt = -10t (2) GV : Yêu cầu HS lên bảng viết phương trình tọa độ chuyển động của vật : x = v0t = 20t (3) y = h - gt2 = 45 – 5t2 (4) GV : Nhự các em nhận thấy rằng muốn giải bất kỳ một bài toán chuyển động ném xiên hay ném ngang nào thì việc trước tiên các em phải viết phương trình tọa độ và phương trình vận tốc của vật theo hệ trục xOy Để từ đó chúng ta thế các giá trị vào theo yêu cầu của đề toán a) Gọi một HS lên viết phương trình quỹ đạo của vật : HS : Khi x = 20t Þ t = ; Thế t vào (4) ta có phương trình quỹ đạo : y = 45 - Câu b) GV : Khi vật bay đến mặt đất thì giá trị của x, y có gì thay đổi ? HS : Khi đó x có giá trị cực đại còn gọi là tầm bay xa, còn y có giá trị bằng ) Khi vật rơi đến đất ta có y = 0 y = h - gt2 0 = h - gt2 Þ t = = 3 (s) GV : Ở biểu thức tính thời gian của vật ném xiên (ngang) các em cho biết biều thức này giống biểu thức tính thời gian của vật chuyển động gì mà các em đã biết ? HS : Giống biểu thức tính thời gian của vật chuyển động rơi tự do ! GV : Đúng rồi ! Bây giờ các em có thể dựa vào thời gian t để tính tầm xa . HS : Thay t vào phương trình x = 20t ta được tầm xa L = 60 m GV : Với thời gian trên các em có thể nào tính được vận tốc vật. I. QUỸ ĐẠO CỦA VẬT BỊ NÉM XIÊN - Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ - Ta có : x0 = 0 ; y0 = 0 v0x = v0Cosa ; v0y = v0sina - Theo định luật II Newton ta có : 1/ Xét theo phương Ox : 0 = m.ax ax = 0 Þ Vật chuyển động thẳng đều : x = x0 + v0x.t x = (v0cosa).t (1) 2/ Xét theo phương Oy : - P = m.ay ay = -g Þ vật chuyển động biến đổi đều. y = y0 + voy.t + ay .t2 y = (v0sina).t - gt2 (2) 3) Phương trình quỹ đạo Từ (1) và (2) ta có : y = (tga).x + ..x2 ± Quỹ đạo này là một parabol 4) Phương trình vận tốc : vx = v0cosa vy = v0sina - gt II. TẦM BAY CAO 1) Định nghĩa : Tầm bay cao là độ cao cực đại mà vật đạt tới. 2) Biểu thức : - Khi vật đạt độ cao cực đại : vy = 0 v0sina - gt = 0 Þ Thế t vào (2), ta có tầm bay cao : III. TẦM BAY XA 1) Định nghĩa : Tầm bay xa là khoảng cách giữa điểm ném và điểm rơi. 2) Biểu thức - Khi vật chạm đất : y = 0 (v0sina).t - gt2 = 0 t = Thế t vào (1), ta có tầm bay xa : L = IV. VẬT NÉM NGANG TỪ ĐỘ CAO h : Một vật được ném từ một điểm M ở độ cao h = 45 m với vận tốc ban đầu v0 = 20 m/s theo phương nằm ngang. Hãy xác định : Dạng quỹ đạo của vật. Thời gian vật bay trong khgông khí Tầm bay xa của vật ( khoảng cách tư2 hình chiếu của điểm nén trên mặt đất đến điểm rơi ). Vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2, bỏ qua lực cản của không khí. Bài giải : Dùng hệ tọa độ như hình vẽ sau : Chọn trục Ox nằm trên mặt đất Vận dụng phương trình vận tốc : vx = v0cosa vy = v0sina - gt với a =0 ta có : vx = v0 = 20t (1) vy = - gt = -10t (2) Từ đó : x = v0t = 20t (3) y = h - gt2 = 45 – 5t2 (4) a) x = 20t Þ t = ; Thế t vào (4) ta có phương trình quỹ đạo : y = 45 - Quỹ đạo là đường parabol, đỉnh là M b) Khi vật rơi đến đất ta có y = 0 y = h - gt2 0 = h - gt2 Þ t = = 3 (s) c) Thay t vào phương trình x = 20t ta được tầm xa L = 60 m d) Thay t vào (2) ta có : vy = -30 m/s Vận tốc vật khi chạm đất : v = » 36 m/s 3) Cũng cố 1/Viết phương trình quỹ đạo của vật bị ném xiên ? 2/ Thế nào là tầm bay cao ? 3/ Thế nào là tầm bay xa ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi : 1, 2, 3 - Làm bài tập : 1, 2, 3, 4, 5, 6. Bài 18 LỰC ĐÀN HỒI I. MỤC TIÊU - Hiểu được khái niệm về lực đàn hồi, nắm vững các đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo và dây căng. - Từ thực nghiệm thiết lập được hệ thức giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo. - Biết vận dụng hệ thức đó để giải các bài tập đơn giản. II. CHUẨN BỊ - Lò xo, quả cân, Thanh cao su, Ròng rọc, dây, và lực kế và quả bóng III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Viết phương trình quỹ đạo của vật bị ném xiên ? Câu 2 : Thế nào là tầm bay cao ? Câu 3 : Thế nào là tầm bay xa ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. KHÁI NIỆM VỀ LỰC ĐÀN HỒI GV dùng tay ép lên quả bóng , sau đó buông tay ra ! GV : Ta giả sử như dùng tay ép lên một quả bóng làm cho nó bị biến dạng, khi buông tay ra thì quả bóng sẽ như thế nào ? HS : Quả bóng sẽ trở lại hình dạng như ban đầu. GV : Lúc ấy ta có tác dụng lên quả bóng một lực nào làm nó trở lại hình dạng ban đầu không ? HS : Thưa Thầy không ! GV : Vậy thì tại sao quả bóng lại trở lại hình dạng ban đầu ? HS : Vì quả bóng xuất hiện một lực kéo nó trở lại hình dạng ban đầu ! GV : Lực ấy được gọi là lực đàn hồi ! Þ Khái niệm lực đàn hồi II. MỘT VÀI TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP 1) Lực đàn hồi ở lò xo : GV : Treo một quả cân vào lò xo khi đó lò xo giãn ra một đoạn . GV : Khi treo vật vào lò xo, Trái Đất tác dụng lên quả cân trọng lực P, quả cân tác dụng lò xo một lực bằng chính trọng lực làm lò xo bị biến dạng, và xuất hiện lực đàn hồi tác dụng lên quả cân như hình vẽ bên ( GV vẽ P và yêu cầu Hs lên vẽ Fđh ) GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết phương của lực đàn hồi như thế nào ? ( Để gợi ý phần này GV có thể vẽ trục của lò xo trước ) HS : Lực đàn hồi có phương trùng với phương trục của lò xo ! GV : Qua hình vẽ này các em cho Thầy biết lực đàn hồi có chiều như thế nào ? HS : Lực đàn hồi ngược chiều với hướng biến dạng của lò xo. GV tiến hành treo thêm quả cân thứ hai, rồi quả cân thứ ba GV : Khi ta lần lượt treo thêm hai quả cân , hệ vật vẫn đứng yên, các em cho biết độ lớn lực đàn hồi như thế nào khi trọng lực các vật tác dụng lên nó tăng hay nói đúng hơn là độ biến dạng của vật càng tăng? HS : Độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng. GV : Nếu ta cứ tăng lực kéo lò xo lên rồi lại buông, lò xo trở lại hình dạng ban đầu, rồi ta lại tăng lực kéo lò xo lên rồi lại buông, lò xo trở lại hình dạng ban đầu, cứ tăng lực kéo lên mãi như thế cho đến một lúc nào đó, khi buông tay ra lò xo có trở lại hình dạng ban đầu không ? HS : Lò xo không thể trở lại hình dạng ban đầu ! GV : Khi đó ta nói giá trị mà lực kéo đạt được để làm lò xo không trở lại hình dạng ban đầu gọi là giới hạn đàn hồi GV : Khi ta kéo giãn lò xo ra thì khi đó lực đàn hồi xuất hiện, khi ta tăng lực kéo lên thì vật càng biến dạng nhiều, khi đó lực đàn hồi như thế nào ? HS : Khi đó lực đàn hồi càng lớn . GV : Như vậy lực đàn hồi và độ biến dạng sẽ như thế nào ? HS : Lực đàn hồi sẽ tỉ lệ với độ biến dạng của vật đàn hồi GV : “ Trong giời hạn đàn hồi, lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của vật đàn hồi” : F ~ Dl Fđh = -k Dl Với : Dl : Độ biến dạng của vật bị biến dạng (m) k : Độ cứng của vật bị biến dạng (N/m) hay hệ số đàn hồi, phụ thuộc vào kích thước ban đầu, bản chất vật đàn hồi. Fđh : Lực đàn hồi (N) Dấu trừ cho biết ý nghĩa gì vậy các em ? HS : Dấu trừ cho lực đàn hồi luôn ngược với hướng của lực tác dụng lên vật . GV : Dấu trừ cho biết lực đàn hồi luôn ngược với hướng biến dạng . 2) Lực căng của dây GV móc quả cân vào sợi dây trên giá treo GV : các em nhận xét gì về trạng thái quả cân ? HS : Quả cân đang ở trạng thái đứng yên ! GV : Các em cho biết những lực nào tác dụng lên quả cân ? HS : Chỉ có trọng lực P ! GV : Quả cân ở trạng thái cân bằng thì quả cân phải chịu những lực tác dụng lên nó cân bằng nhau ! Nếu như ta cắt đứt sợi dây thì quả cân sẽ như thế nào ? HS : Quả cân sẽ rơi xuống ! GV : Như vậy thì tại sao khi ta khgông cắt đứt dây thì quả cần ở trạng thái cân bằng HS : Vì lúc ấy sợi dây đã tác dụng lên quả cân một lực cân bằng với trọng lực ! GV : Theo các em có bị giãn ra hay không ? HS : Sợi dây có thể bị giãn ra nếu treo quả cân nặng vào ? GV : Cũng tương tự như trên khi ta treo quả cân vào sợi dây thì sợi dây bị giãn ra, xuất hiện lực đàn hồi như lò xo tác dụng lên quả cân. Ở đây lực đàn hồi của sợi dây được gọi là lực căng dây GV gọi HS lên vẽ trọng lực của quả cân và lực căng dây lên hình vẽ bên ! GV : Qua hình vẽ trên đây các em cho biết điểm đặt của lực căng dây ? HS : Điểm đặt : là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật. GV : Phương của sợi dây như thế nào ? HS : Phương của sợi dây trùng với chính sợi dây. GV : Chiều của sợi dây như thế nào ? HS : Chiều của sợi dây hướng từ hai đầu dây vào phần chính giữa của sợi dây. GV hướng dẫn cho HS về trường hợp dây vắt qua ròng rọc. III. LỰC KẾ Hướng dẫn cho Học sinh tác dụng của lực kế , và giá trị giới hạn lò xo trong lực kế I. KHÁI NIỆM VỀ LỰC ĐÀN HỒI Lực đàn hồi là lực xuất hiện khi một vật bị biến dạng, và có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng II. MỘT VÀI TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP 1) Lực đàn hồi ở lò xo : Khi một lò xo bị kéo hay bị nén, đầu xuất hiện lực đàn hồi có các đặc điểm : - Phương : Trùng với phương của trục lò xo. - Chiều : Ngược với chiều biến dạng của lò xo. - Độ lớn : Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo. Fđh = - k Dl ± Trong đó : + Fđh: Lực đàn hồi (N) + k : Hệ số đàn hồi hoặc độ cứng (N/m) + Dl : Độ biến dạng của lò xo (m) + Dấu “-“ : Chiều của lực đàn hồi luôn luôn ngược với chiều biến dạng. 2) Lực căng của dây Khi một sơi dây bị kéo căng, nó sẽ tác dụng lên hai vật buộc ở hai đầu dây những lực căng có đặc điểm : - Điểm đặt : là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật. - Phương : Trùng với chính sợi dây. - Chiều : Hướng từ đầu dây vào phần chính giữa của sợi dây. * Lưu ý : trường hợp dây mắc qua ròng rọc : - Ròng rọc có tác dụng đổi phương và chiều của lực tác dụng. - Nếu khối lượng của dây , của ròng rọc và ma sát ở trục quay không đáng kể thì lực căng ở mọi điểm trên hai nhánh dây đều có độ lớn bằng nhau. III. LỰC KẾ : - Dựa vào mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo , người ta chế tạo dụng cụ đo lực, gọi là lực kế - Lực cần đo được cân bằng với lực đàn hồi của lò xo nên nó có cùng độ lớn với lực đàn hồi. 3) Cũng cố 1/Thế nào là lực đàn hồi ? 2/ Nêu các đặc điểm của lực đàn hồi ? 3/ Nêu các đặc điểm của lực căng dây ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi : 1, 2, 3, 4 - Làm bài tập : 1, 2, 3 Bài 19 LỰC MA SÁT I. MỤC TIÊU - Hiểu được đặc điểm của lực ma sát nghỉ và ma sát trượt. - Biết vận dụng kiến thức để giải các hiện tượng thực tế có liên quan tới ma sát và giải bài tập. II. CHUẨN BỊ - Lực kế ; tấm ván ; Khúc gỗ. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Thế nào là lực đàn hồi ? Câu 2 : Nêu các đặc điểm của lực đàn hồi ? Câu 3 : Nêu các đặc điểm của lực căng dây ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. LỰC MA SÁT NGHỈ 1) Điều kiện xuất hiện GV tiến hành thí nghiệm 1 theo mô hình như hình vẽ sau, qua mô hình trên các em thấy khúc gổ vẫn chịu tác dụng của lực kéo do trọng lượng củaquả cân m , nhưng khúc gỗ vẫn đứng yên GV : Một em HS có thể nhắc lại định luật I Newton HS : “ Định luật I Newton” GV : Khúc gỗ chịu lực tác dụng, nhưng vẫn đứng yên, như vậy có đúng định luật I Newton không ? HS : Theo định luật I Newton , nếu khúc gổ chịu một lực tác dụng nhưng vẫn đứng yên thì chắc chắn phải có một lực nào đó tác dụng lên miếng gổ cân bằng với lực kéo. GV : Thế vật nào đã tác dụng lên khúc gổ một lực đó ? HS : Chính mặt bàn đã tác dụng lên khúc gổ. GV : Đúng rồi ! Khi ta tác dụng lên khúc gổ một lực kéo làm khúc gổ có xu hướng chuyển động, nhưng khúc gổ vẫn đứng yên , bởi vì mặt bàn tác dụng lên khúc gổ một lực cân bằng với lực kéo nhằm làm cản trở xu hướntg chuyển động của khúc gổ nên khúc gổ vẫn đứng yên , lực ấy gọi là lực ma sát nghỉ Þ Lực ma sát nghỉ 2) Phương và chiều GV : Khúc gổ chịu hai lực kéo và Lực ma sát nghỉ, nhưng khúc gổ vẫn đứng yên . Vậy lực kéo và lực ma sát nghỉ tác dụng lên khúc gổ như thế nào ? HS : Lực kéo và lực ma sát nghỉ tác dụng lên khúc gổ cân bằng nhau. GV : Vậy lực ma sát nghỉ luôn luôn cân bằng với ngọai lực đặt vào vật, hướng song song với mặt tiếp xúc . Vậy các em cho biết phương và chiều của lực ma sát nghĩ ? HS : Lực ma sát nghỉ tác dụng lên một vật có phương nằm trong mặt phẳng tiếp xúc giữa hai vật và có chiều ngược chiều với thành phần ngoại lực song song với mặt tiếp xúc 3) Độ lớn GV treo thêm một quả cân lên, nhưng vật vẫn đứng yên . GV : Nếu ta tăng lực kéo lên thì lực ma sát nghĩ như thế nào ? HS : Vì độ lớn lực ma sát nghỉ bằng lực kéo nên lực ma sát nghỉ tăng lên GV tiến hành treo thêm một quả cầu nữa, một quả cầu nữa cho đến khi khúc gổ bắt đầu chuyển động. GV : Khi khúc gổ bắt đầu chuyển động, lúc này lực ma sát nghỉ còn nữa không các em ? HS : Lực ma sát nghỉ biến thành lực ma sát trượt . GV : Lực ma sát nghỉ còn tăng nữa không các em ? HS : Lực ma sát nghỉ không tăng nữa. GV : Vậy lực ma sát nghỉ cực đại được tính bởi công thứ như sau : Fmsnmax = m.N II. LỰC MA SÁT TRƯỢT 1) Điều kiện xuất hiện : GV tiến hành thí nghiệm : Dùng tay đẩy một khúc gỗ cho nó trượt trên mặt bàn , khúc gỗ trượt một đoạn rồi dừng lại . Các em có nhận xét gì tính chất chuyển động của khúc gỗ ? HS : Khúc gỗ chuyển động chậm dần đều rồi dừng lại ! GV : Khúc gỗ chuyển động chậm dần nghĩa là khúc gỗ thu gia tốc, khi đó đại lượng nào truyền gia tốc cho khúc gổ ? HS : Lực đã truyền gia tốc cho vật GV : Khi khúc gổ đang trượt , tay ta không còn chạm vào khúc gổ, vậy vật gì đã tác dụng lực lên khúc gổ làm cho nó dừng lại ? HS : Mặt bàn tác dụng lực lên khúc gổ. GV : Đúng rồi ! Khúc gổ đang trượt trên mặt bàn , thì xuất hiện một lực làm cản trở chuyển động trượt của khúc gổ , lực ấy gọi là lực ma sát trượt ! Þ Lực ma sát trượt GV : Để đo lực ma sát trượt, người ta dùng lực kế kéo vật sao cho nó chuyển động thẳng đều, khi đó số chỉ trên lực kế bằng lực ma sát trượt . ( GV tiến hành đo lực ma sát trượt bằng lực kế ) 2) Phương và chiều GV : Qua thí nghiệm trên, các em cho biết lực ma sát trượt luôn xuất hiện ở đầu ? HS : Lực ma sát trượt luôn luôn xuất hiện ở mặt tiếp xúc. GV : Thế lực ma sát trượt có hướng như thế nào ? HS : Lực ma sát trượt luôn ngược với hướng chuyển động của vật . GV tiến hành thí nghiệm dùng lực kế kéo một vật để đo lực ma sát trượt như hình vẽ bên : GV : Qua thí nghiệm mà các em vừa quan sát, hãy cho biết lực ma sát trượt có phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa hai vật hay không ? HS : Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa hai vật. GV tiến hành thí nghiệm dùng lực kế kéo một vật để đo lực ma sát trượt như hình vẽ bên : 3) Độ lớn GV : Qua thí nghiệm mà các em vừa quan sát, hãy cho biết lực ma sát trượt có phụ thuộc vào áp lực tác dụng lên bề mặt tiếp xúc hay không ? HS : Lực ma sát trượt có phụ thuộc vào áp lực tác dụng lên bề mặt tiếp xúc. GV : Và khi đó người ta chứng minh được : Fmst = m.N N : Áp lực vật tác dụng lên diện tích mặt tiếp xúc hay phản lực của mặt sàn lên vật (N) m : Hệ số ma sát trượt III. LỰC MA SÁT LĂN Để vào nội dung lực ma sát lăn, GV lấy một quả cầu lăn nhẹ trên mặt bàn, quả cầu lăn một đoạn rồi dừng lại . GV : Các em nhận xét gì về tính chất chuyển động của quả cầu ? HS : Quả cầu chuyển động chậm dần rồi dừng lại . GV : Quả cầu chuyển động đều nghĩa là quả cầu thu gia tốc, đại lượng nào truyền gia tốc cho vật ? HS : Lực truyền gia tốc cho vật. GV : Khi quả cầu đang lăn , tay ta không còn chạm vào quả cầu nữa, vậy vật gì đã tác dụng lên quả cầu ? HS : Mặt bàn tác dụng lên quả cầu ! GV : Đúng rồi ! Khi quả cầu đang lăn trên mặt bàn thì xuất hiện một lực làm cản trở chuyển động lăn của quả cầu, lực đó gọi là lực ma sát lăn Þ Điều kiện xuất hiện lực ma sát lăn. b) Đặc điểm : GV : Từ khái niệm lực , các em cho biết chiều của lực ? HS : Chiều của lực luôn luôn cùng chiều với gia tốc GV : Khi vật chuyển động chậm dần đều thì gia tốc có chiều ngược với chiều chuyển động của vật nên nên lực ngược lại với chiều chuyển động của vật. GV : Từ hình vẽ các em cho biết điểm đặt của của lực ? HS : Lực có điểm đặt ở chổ tiếp xúc giữa vật lăn trên vật khác.