Giáo án Vật lý 10 bài 20 đến 23

Bài 20

CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRÊN

MẶT PHẲNG NGHIÊNG - HỆ VẬT

I. MỤC TIÊU

- Biết vận dụng các địh luật Niutơn để khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng và chuyển động của hệ vật.

- Qua các thí nghiệm kiểm chứng, học sinh thấy rõ và tin tưởng ở tính đúng đắn của địng luật II Niutơn.

II. CHUẨN BỊ

- Học sinh cần xem lại công thức :

- Học sinh cần xem lại phép phân tích lực.

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

1) Kiểm tra bài cũ :

 Câu 1/ Lực ma sát nghỉ xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì ? Viết công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại ?

 Câu 2/ Lực ma sát trược xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì ? Viết công thức tính lực ma sát trượt ?

 

doc13 trang | Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 2563 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Giáo án Vật lý 10 bài 20 đến 23, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài 20 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG - HỆ VẬT I. MỤC TIÊU - Biết vận dụng các địh luật Niutơn để khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng và chuyển động của hệ vật. - Qua các thí nghiệm kiểm chứng, học sinh thấy rõ và tin tưởng ở tính đúng đắn của địng luật II Niutơn. II. CHUẨN BỊ - Học sinh cần xem lại công thức : - Học sinh cần xem lại phép phân tích lực. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1/ Lực ma sát nghỉ xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì ? Viết công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại ? Câu 2/ Lực ma sát trược xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì ? Viết công thức tính lực ma sát trượt ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG GV : Hôm nay chúng ta cùng nhau tìm hiểu tính chất chuyển động của một vật trên mặt phẳng nghiêng . GV thực hiện thí nghiệm sau đây : Để một vật trên một mặt phẳng nằm ngang sau đó cho mặt phẳng ấy bắt đầu nghiên với góc a tăng dần, ban đầu vật chưa trượt cho đến khi vật bắt đầu trượt . GV : Ta giả sử như ban đầu vật trên đỉnh mặt phẳng nghiêng , khi vật trượt xuống ta tính gia tốc của vật. Chúng ta lại khảo sát các lực tác dụng lên vật, có những lực tác dụng lên vật ? HS : Trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật, lực ma sát tác dụng lên vật và phản lực của mặt phẳng nghiêng. GV : Em hãy biểu diễn các lực lên hình vẽ ( Gọi HS lên biểu diễn các lực trên hình vẽ ) GV : Các em cho biết tại sao vật bị trượt xuống ? HS : Do trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật ! GV : Thế khi mặt phẳng nằm ngang hay có độ nghiêng bé thì vật có trượt không ? HS : Vật không bị trượt . GV : Lúc ấy Trái Đất có tác dụng trọng lực lên vật không ? HS : Trái Đất cũng tác dụng trọng lực lên vật . GV : Như vậy khi mặt phẳng bắt đầu nghiêng, thì trọng lực P được phân tích thành hai lực PX và Py như Thầy đang phân tích trên hình vẽ. GV : Ta nhận thấy Px có tác dụng kéo vật trượt xuống, còn Py có tác dụng ép vật lên mặt phẳng nghiêng không cho vật bay ra khỏi mặt phẳng nghiêng. Các em cho biết công thức liên hệ giữa Px và Py đối với P ? HS : Px = mgsina Py = mgcosa Gv : Còn lực ma sát được tính như thế nào ? HS : fms = mPy GV tiến hành nghiêng mặt phẳng nghiêng với góc a nhỏ để vật không trượt xuống GV : Các em nhận thấy vật có trượt xuống mặt phẳng nghiêng không ? HS : Vật không trượt xuống ! GV : Theo em tại sao đã có thành phần Px mà vật vẫn đứng yên ? HS : Vì lúc ấy vật cân bằng với lực ma sát nghĩ GV : Nếu Px £ mPy thì Px chưa thắng được lực ma sát ; Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. mgsina £ mmgcosa hay tga £ m GV : Khi Thầy nghiêng mặt phẳng càng nhiều thì vật trượt như thế nào ? HS : Khi ấy vật trượt càng nhanh dần GV : Như vậy Px như thế nào ? HS : Px càng lớn dần nên vật trượt càng nhanh . GV : Vật có thu gia tốc không ? HS : Vật thu gia tốc mà chúng ta cần tìm GV : Sau khi chúng ta bước qua việc khảo sát các lực tác dụng lên hình vẽ, bước kế tiếp ? GV gọi HS lên bảng trình bày ! HS : Áp dụng định luật II Newton cho vật Px – mPy = ma mgsin a - mmgcosa = ma a = g(sina - mcosa) GV : Đây là biểu thức tính gia tốc của vật trên mặt phẳng nghiêng GV : Ta nhận thấy gia tốc phụ thuộc vào mặt phẳng nghiêng nên khi a càng lớn thì a càng lớn, vật trượt xuống càng nhanh. II. HỆ VẬT 1) Thí dụ : GV vẽ hình lên bảng và lần lượt hướng dẫn Hs vẽ từng lực tác dụng lên vật , nhất là lực căng dây T1 và T2. GV : Để giải bài toán hệ vật này trước hết chúng ta bắt đầu chọn chiều dương và móc thời gian. Mục tiêu chính của bài toàn này là viết biểu thức tính gia tốc, muốn như vậy chúng ta áp dụng định luật II Newton : Fhl = ma cho mỗi vật trong hệ. GV : Đối với vật thứ nhất, các em cho biết có bao nhiêu lực tác dụng ? HS : Thưa thầy có 5 lực : Fk, T1, P1, N1 và fms1 GV : Như các em đã biết cặp lực P1 và N1cân bằng nhau nên không ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển động của vật 1, tương tự vật 2 cũng vậy. Dưa vào định luật II Newton các em hãy lên áp dụng cho mỗi vật ? HS : F – T – fms1 = m1a1 (1) T’ – fms2 = m2a2 (2) GV : các em cho biết cách tính fms1 và fms2 ? HS : fms1 = mm1g fms2 = mm2g GV : Vì sợi dây không giản nên : a1 = a2 = a ; T = T’ Khi đó ta có hệ phương trình : F – T – fms1 = m1a (1) T’ – fms2 = m2a (2) GV : Muốn tìm gia tốc a ta lấy phương trình (1) + (2) để tìm a. GV : Gọi HS lên bảng để tìm gia tốc a. (*) GV : Để tính lực căng dây T các em thực hiện như thế nào ? HS : Chúng ta thế biểu thức tính gia tốc vào phương trình (2) GV gọi HS lên tìm biểu thức tính lực căng dây T. HS : … Þ T’ = 2) Hệ vật : GV : Một hệ thống như hình vẽ ở bài toán trên được gọi là hệ vật, thế hệ vật là gì ? HS : Hệ vật là tập hợp gồm có nhiều vật . GV : Các vật trong hệ có mối liên hệ gì với nhau ? HS : Chúng có mối liên hệ rất chặt chẻ nhau. GV : Hệ vật là một tập hợp hai hay nhiều vật mà giữa chúng có tương tác. 3) Nội lực : GV : Các cặp lực T1 và T2 được gọi là nội lực. Những lực như thế nào gọi là nội lực ? HS : Lực tương tác giữa các vật tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. GV : Nội lực có ảnh hưởng gì đến gia tốc của hệ không ? HS : Nội lực không ảnh hưởng đến gia tốc của hệ vật ( GV có thể kể câu chuyện anh chàng kỵ sĩ cưỡi ngựa bị lún vào bùn, anh ta có thể nắm dây cương để nhất mình và ngựa ra khỏi bùn không ? ) 4) Ngoại lực : GV : Các em có thể chỉ ra các ngoại lực ? HS : Ngọai lực gồm : P, F, fms … Gv : Những lực như thế nào gọi là ngoại lực ? HS : Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. 5) Định luật II Newton : GV : Một em có thể đọc và viết định luật II Newton ? GV : Gọi HS lên viết định luật II Newton GV : Định luật này chỉ áp dụng cho một vật , và không những vậy, định luật còn áp dụng cho nhiều vật GV :Trong trường hợp các vật trong hệ chuyển động với cùng một gia tốc, thì : * Trong đó : + : là hợp lực của các ngoại lực. + : Là tổng hợp khối lượng của các vật trong hệ. GV : Trình bày cho HS việc cộng các vectơ lực III. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT II NEWTON. ÄGiáo viên trình bày như trong SGK trang 84 I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT TRÊN MẶT PHẲNG NGHIÊNG - Đặt một vật trên một mặt phẳng nghiêng , mặt phẳng hợp với mặt đất một góc a. - Vật chịu tác dụng của trọng lực . Lực này có thể phân tích thành hai thành phần : + Thành phần Py = mgcosa vuông góc với mặt phẳng, thành phần này tạo thành áp lực của vật lên mặt phẳng nghiêng. Py cân bằng với phản lực pháp tuyến của mặt phẳng nghiêng. + Thành phần Px = mgsina nằm trong mặt phẳng nghiêng hướng xuống dưới, thành phần này có khuynh hướng kéo vật trượt xuống. - Nếu Px £ mPy thì Px chưa thắng được lực ma sát ; Vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Khi đó : mgsina £ mmgcosa hay tga £ m - Nếu Px > mPy thì Px thắng được lực ma sát ; vật trượt xuống với gia tốc a. Khi đó : Px – mPy = ma mgsin a - mmgcosa = ma a = g(sina - mcosa) II. HỆ VẬT 1) Thí dụ : Hai vật, khối lượng m1 và m2 nối với nhau bằng sợi dây được đặt trên mặt bàn nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt bàn và mỗi vật là m. Khi lực kéo đặt vào vật m1 theo phương song song với mặt bàn, hai vật chuyển động theo chiều của lực . Tính gia tốc mỗi vật và lực căng của dây nối. Bỏ qua khối lượng và độ biến dạng của dây. Bài giải Chọn : + Trục tọa độ Ox như hình vẽ + MTG : Lúc hệ vật bắt đầu chuyển động (t0 = 0) Áp dụng định luật II Newton : Fhl = ma F – T – fms1 = m1a1 (1) T’ – fms2 = m2a2 (2) Trong đó : fms1 = mm1g fms2 = mm2g Vì sợi dây không giản nên : a1 = a2 = a ; T = T’ Khi đó ta có hệ phương trình : F – T – fms1 = m1a (1) T’ – fms2 = m2a (2) Lấy (1) + (2) ta được : F – T – fms1 + T’ – fms2 = (m1 + m2).a (*) * Lực căng của dây : (2) Þ T’ – fms2 = m2a Þ T’ = m2a + fms2 = m2a + mm2g = m2(a + mg) = m2 ( - mg + mg ) Þ T’ = 2) Hệ vật : Hệ vật là một tập hợp hai hay nhiều vật mà giữa chúng có tương tác. 3) Nội lực : Lực tương tác giữa các vật tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. 4) Ngoại lực : Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực. 5) Lưu ý : Trong trường hợp các vật trong hệ chuyển động với cùng một gia tốc, thì : * Trong đó : + : là hợp lực của các ngoại lực. + : Là tổng hợp khối lượng của các vật trong hệ. III. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT II NEWTON. ÄHọc sinh xem SGK trang 84 3) Cũng cố 1/ Thế nào là hệ vật ? Nội lực ? Ngoại lực ? 2/ Trong trường hợp nào, ta có thể nói đến gia tốc của hệ vật ? Viết công thức tính gia tốc của hệ vật ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi : 1, 2, 3 - Làm các bài tập : 1, 2, 3, 4, 5 Bài 21 HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC LỰC QUÁN TÍNH I. MỤC TIÊU Hiểu được lí do đưa ra và lập luận dẫn đến khái niệm lực quán tính, biêu thức và đặc điểm của lực quán tính. Biết vận dụng khái niệm quán tính để giải một số bài tóan tron hệ quy chiếu phi quán tính. II. CHUẨN BỊ Hòn bi, xe lăn, một máy Atwood, lực kế, các quả cân III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Thế nào là hệ vật ? Nội lực ? Ngoại lực ? Câu 2 : Trong trường hợp nào, ta có thể nói đến gia tốc của hệ vật ? Viết công thức tính gia tốc của hệ vật ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC GV mô tả thí nghiệm như hình vẽ dưới đây : GV : Khi ta thả cho hệ thống chuyển động bất chợt hay nói đúng hơn là xe lăn chuyển động bất chợt thì xảy ra hiện tượng gì cho quả cầu ? HS : Quả cầu chuyển động ngược lại so với xe lăn. GV : Điều đó có nghĩa là quả cầu m thu gia tốc. Theo định luật II Newton, một vật chỉ thu gia tốc khi nào ? HS : Khi có vật khác tương tác lên vật đó một lực. GV : Trong trường hợp này các em thấy có vật nào tương tác lên quả cầu không ? HS : Thưa Thầy không ! GV : Như vậy thì đối với xe lăn, khi chuyển động làm quả cầu bị giựt lùi lại mà không có sự tương tác Þ Trái với định luật II newton Þ Hệ quy chiếu có gia tốc. II. LỰC QUÁN TÍNH a) Khái niệm : GV : Mặt dù không có sự tương tác giửa các vật lên quả cầu, nhưng quả cầu vẫn chuyển động Þ Như vậy ta có thể xem quả cầu đã chịu một lực ( hệ quy chiếu phi quán tính) gọi là lực quán tính. GV : nếu đứng trên mặt đất quan sát các em thấy xe lăn chuyển động với gia tốc , còn quả cầu sẽ ở trạng thái như thế nào ? HS : Quả cầu ở trạng thái đứng yên ! GV : Theo bài công thức cộng vận tốc, các em hãy tính xem quả cầu chuyển động với gia tốc như thế nào so với chiếc xe lăn ? HS : Quả cầu sẽ chuyển động với gia tốc - . GV : Từ đó các em cho biết lực quán tính được tính như thế nào ? HS : q = - m GV : Do quả câu m chuyển động không do sự tương tác, nên quả cầu m có phản lực hay không ? HS : Thưa Thầy không ! GV : Và điều cần chú ý nhất là lực quán tính luôn luôn ngược chiều với gia tốc b) Bài toán Bài 1 : GV : Ta treo một con lắc đơn vào trần xe đang chuyển động với gia tốc GV : Nếu ta chọn hệ quy chiếu trong xe, thì vật sẽ trạng thái như thế nào ? HS : Vật sẽ đứng yên so với xe. GV : Các em có thể cho biết các lực nào tác dụng lên vật ? HS : Các lực tác dụng lên vật là và GV : Hệ quy chiếu mà chúng ta đang chọn là hệ quy chiếu quán tính hay phi quán tính ? HS : Hệ quy chiếu phi quán tính ! GV : Như vậy vật phải chịu thêm lực nào nữa không ? HS : Vật sẽ chịu thêm lực quán tính GV hướng dẫn cho các em HS vẽ vật m chịu 3 lực , và qt Sau đó GV gọi HS lên tính góc a ( Gọi ý cho HS về tana ) tga = = Þ T = Bài 02 : GV : Tương tự bài tập trên, ở BT này người ta treo một vật vào một lực kế, dĩ nhiên là số chỉ lực kế chính là trọng lực của vật rồi ! Bây giờ ta treo toàn bộ hệ thống trên vào buồng thang máy GV : Khi thang máy đứng yên thì các em thử nghĩ xem giá trị lực kế có gì thay đổi không ? HS : Thưa Thầy không ? GV : Thật vậy, ta có F = P = m.g GV : Bây giờ ta bấm nút điều khiển cho thang máy chuyển động lên nhanh dần đều, khi đó các em cho biết có chiều như thế nào ? HS : của thang máy có chiều hướng lên . GV : Như vậy thì nếu ta chọn hệ quy chiếu trong thang máy là hệ quy chiếu gì nào ? HS : Hệ quy chiếu phi quán tính GV : Trong hệ quy chiếu này vật sẽ ở trạng thái như thế nào ? HS : Vật ở trạng thái đứng yên GV : Vật chịu bao nhiêu lực tác dụng lên nó ? HS : Vật chịu ba lực tác dụng lên nó là , qt và lực đàn hồi của lực kế lk GV hướng dẫn HS vẽ hình lên bảng GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết giá trị lk được tính như thế nào ? HS :Flk = P + Fq = m(g +a) GV : Và bây giờ nêu như ta điều khiển cho thang máy chuyển động xuống nhanh dần đều, tương tự như câu trên các em hãy vẽ các lực tác dụng lên vật và cách tính giá trị qt GV : Gọi HS lên vẽ các lực tác dụng lên vật và cách tính giá trị của lực kế lk . I. HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC Trong một hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính, các định luật Newton không được nghiệm đúng nữa. Ta gọi đó là hệ quy chiếu phi quán tính. II. LỰC QUÁN TÍNH a) Khái niệm : Trong một hệ quy chiếu chuyển động với một gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính, các hiện tượng cơ học xảy ra giống như là mỗi vật có khối lượng m chịu thêm một lực bằng - m. Lực này gọi là lực quán tính : * Lực quán tính không có phản lực. b) Bài tập áp dụng : Bài 1 : Dùng dây treo một quả cầu khối lượng m lên đầu một cái cọc đặt trên xe lăn. Xe chuyển động với gia tốc không đổi . hãy tính góc lệch a của dây so với phương thẳng đứng và lực căng dây. Bài giải : Trong hệ quy chiếu gắn với xe, quả cầu chịu tác dụng của trọng lực = m., lực căng dây của dây treo và lực quán tính q = - m ( chính q kéo dây lệch khỏi phương thẳng đứng). Khi dây treo đã có một vị trí ổn định so với xe, ba lực nói trên cân bằng nhau. tga = = Þ T = Bài 2 : Một vật có khối lượng m = 2 kg móc vào một lực kế treo trong buồng thang máy. Hãy tìm số chỉ của lực kế trong các trường hợp : Thang máy chuyển động đều. Thang máy chuyển động với gia tốc a = 2,2 (m/s2) hướng lên trên ? Thang máy chuyển động với gia tốc a = 2,2 (m/s2) hướng xuống dưới ? Bài giải : Chọn : + Hệ trục tọa độ gắn trong buồn thang máy. + MTG : Lúc thang máy bắt đầu chuyển động (t0 = 0) a) Thang máy chuyển động đều (a = 0) F = P = mg = 2.9,8 = 19,6 (N) b) Thang máy chuyển động lên nhanh dần đều với gia tốc a = 2,2 m/s2 Flk = P + Fq = m(g +a) = 2(9,8 + 2,2) = 24 (N) c) Thang máy chuyển động xuống nhanh dần đều Flk = P – Fq = m(g –a) = 15,2 (N) 3) Cũng cố 1/ Thế nào là hệ quy chiếu phi quán tính ? 2/ Thế nào là lực quán tính ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3. - Làm bài tập : 1, 2, 3, 4. Bài 22 : LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM. HIỆN TƯỢNG TĂNG – GIẢM – MẤT TRỌNG LƯỢNG. I. MỤC TIÊU Học sinh hiểu rõ khái niệm, biểu thức của lực hướng tâm, lực quán tính li tâm. Biết vận dụng nhửng khái niệm trên để giải thích được hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng. Biết vận dụng kiến thức để giải được một số bài tóan động lực học về chuyển động tròn đều. II. CHUẨN BỊ Sợi dây, quả cầu, viên bi, bàn quay. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Thế nào là hệ quy chiếu phi quán tính ? Câu 2 : Thế nào là lực quán tính ? Câu 3 : Định nghĩa và tính chất vectơ gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều ? Vẽ hình ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LY TÂM 1) Lực hướng tâm : GV : Khi vật chuyển động tròn đều thì vật có thu gia tốc hay không các em ? HS : Vật sẽ thu gia tốc hướng tâm GV : Theo định luật II Newton , vật sẽ thu một lực được gọi là lực hướng tâm GV : các em có thể cho biết phương, chiều và độ lớn lực hướng tâm HS : Lực hướng tâm có phương chiều cùng với phương chiều của gia tốc Về mặt độ lớn : Fht = maht = = mw2R 2) Lực quán tính li tâm GV : Ta giả tỷ như quay tròn một con lắc đơn , đối với bản thân người quay, con lắc sẽ chuyển động tròn với gia tốc ht dưới tác dụng của ht . Ta thí dụ như có một “chú ong” bay đến và bám sát vào sợi dây trong khi con lắc đang quay tròn . Nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn liền với sợi dây ( chú ong) thì hệ quy chiếu này thuộc hệ quy chiếu nào ? HS : Hệ quy chiếu phi quán tính GV : Đối với hệ quy chiếu này “hay đối với chú ong” thì quả cầu ở trạng thái như thế nào ? HS : Quả cầu ở trạng thái đứng yên GV : Hiện tại các em đã biết, quả cầu chịu tác dụng của một lực hướng tâm, đối với hệ quy chiếu này, muốn vật đứng yên “chú ong nhìn thấy quả cầu m đứng yên” thì quả cầu phải chịu thêm một lực có phương – chiều – và độ lớn như thế nào ? HS : Lực này cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều với lực hướng tâm và tác dụng lên quả cầu ! GV : Lực này được gọi là lực quán tính li tâm. GV gọi HS lên bản vẽ q và viết công thức tính độ lớn lực quán tính li tâm. II. HIÊN TƯỢNG TĂNG VÀ GIẢM TRỌNG LƯỢNG ! 1) Khái niệm trọng lực : GV : Ở bài học trước các em cho biết trọng lực là gì ? HS : Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật. GV : Ta xét một vật đặt trên mặt đất, ngoài lực hấp dẫn tác dụng lên vật, khi Trái Đất quay quanh trục thì vật cũng quay theo trục quay của Trái Đất. Nếu xét hệ quy chiếu trên Trái Đất tại vị trí vật thì hệ quy chiếu này gọi là hệ quy chiếu gì ? HS : Hệ quy chiếu này là hệ quy chiếu phi qún tính. GV : Như vậy khi Trái Đất quay, ngoài việc vật chịu tác dụng của lực hấp dẫn, vật còn chịu thêm lực nào nữa hay không ? HS : vật chịu tác dụng của lực quán tính ly tâm. GV hướng dẫn HS vẽ các lực tác dụng lên vật. ® Định nghĩa trọng lực một cách tổng quát. 2) Khái niệm về trọng lượng GV : Chúng ta cùng nhau trở lại thí dụ về một vật được đặt trong thang máy mà các em đã học ở bài trước ! Khi thang máy không chuyển động thì vật sẽ tác dụng lên sàn thang máy một lực như thế nào so với trọng lực của nó ? HS : Vật sẽ ép lên sàn thang máy một lực bằng chính trọng lực tác dụng lên vật. GV : Nếu như thang máy chuyển động sao cho có gia tốc hướng lên ( chuyển động nhanh dần đều ). Nếu chọn hệ quy chiếu đặt trong thang máy thì vật sẽ chịu thêm lực nào nữa ? HS : Vật sẽ chịu tác dụng thêm lực quán tính GV : Lực quán tính có chiều như thế nào ? HS : Lực quán tính có chiều hướng xuống! GV yêu cầu HS lên vẽ hai lực và qt GV : Trong thang máy vật ở trạng thái cân bằng, như vậy thì vật phải ép lên tháng máy một lực như thế nào để theo định luật III Newton sàn tháng máy sẽ tác dụng trở lại vật một phản lực pháp tuyến khiến vật cân bằng ? HS : Vật ép lên thang máy một lực bằng tổng trọng lực và lực quán tính GV ® Trọng lượng : Ngoài định nghĩa trên, GV cần chú ý cho HS biết thêm “Trọng lượng là lực do vật tác dụng lên giá đở hay dây treo” 3) Hiện tượng tăng và giảm trọng lượng : GV : Cũng trong thí dụ trên các em nhận thấy áp lực vật của vật như thế nào so với lực hấp dẫn mà trái đất tác dụng lên vật ? HS : Áp lực mà vật tác dụng lên thang máy sẽ lớn hơn lực hấp dẫn tác dụng lên vật. GV : Đây chính là hiện tượng tăng trọng lượng GV : Trong trường hợp thang máy chuyển động sao cho gia tốc có chiều hướng xuống ( Chuyển động xuống nhanh dần đều hay chuyển động lên chậm dần đều ) khi đó các em có thể vẽ qt và cho biết trọng lượng của vật như thế nào ? GV gọi HS lên vẽ hình trong trường hợp này ! HS : Trường hợp này được gọi là hiện tượng giảm trọng lượng. I. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LY TÂM 1) Lực hướng tâm : Khi một vật chuyển động tròn đều thì gia tốc hướng vào tâm quỹ đạo và có độ lớn là . Theo định luật II Newton, lực gây ra gia tốc này phải hướng vào tâm quỹ đạo. Ta gọi đó là lực hướng tâm. Biểu thức của lực hướng tâm là : Fht = maht = * Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực của các lực đặt lên vật là lực hướng tâm. 2) Lực quán tính ly tâm : Khi một vật chuyển động tròn đều, nếu xét vật trong hệ quy chiếu phi quán tính mà nó đang ở trạng thái cân bằng thì vật phải chịu thêm tác dụng của một lực quán tính , lực này có chiều hướng ra xa tâm O. ta gọi đó là lực quán tính ly tâm. Biều thức của lực quán tính ly tâm là : = mw2R * Lực quán tính ly tâm có cùng độ lớn với lực hướng tâm. II. HIỆN TƯỢNG TĂNG – GIẢM VÀ MẤT TRỌNG LƯỢNG 1) Khái niệm về trọng lực : Trọng lực là hợp lực của lực hấp dẫn tác dụng lên một vật và lực quán tính ly tâm mà vật phải chịu do sự tự quay của trái đất. 2) Khái niệm về trọng lượng : Trọng lượng của một vật trong hệ quy chiếu mà vật đứng yên là hợp lực của các lực hấp dẫn và quán tính tác dụng lên vật. 3) Hiện tượng tăng và giảm trọng lượng : Nếu vật đặt trong một hệ quy chiếu có gia tốc thì theo hệ thức , trọng lượng của nó khác với lực hấp dẫn đặt lên nó. Tuỳ theo chiều của mà trọng lượng có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn lực hấp dẫn. Đó chính là sự tăng hoặc giảm trọng lượng. + Nếu cùng chiều với thì P > Fhd : Sự tăng trọng lượng. + Nếu ngược chiều thì P < Fhd : Sự giảm trọng lượng. * Lưu ý : Nếu vật được đặt trong hệ quy chiếu có gia tốc thì cân bằng với : Sự mất trọng lượng. 3) Cũng cố 1/ Trọng lực là gì ? 2/ Trọng lượng là gì ? 3/ Khi nào xảy ra hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5, 6. - Làm bài tập : 1, 2, 3, 4. Bài 23 : BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC I. MỤC TIÊU Biết cách phân tích lực tác dụng lên vật. Biết vận dụng định luật II Newton. II. CHUẨN BỊ Xem trước các công thức chuyển động thẳng biến đổi đều. Xem lại định luật II Newton. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Trọng lực là gì ? Câu 2 : Trọng lượng là gì ? Câu 3 : Khi nào xảy ra hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh GV : Phương pháp động lực học là phương pháp vận dụng các định luật Newton và các kiến thức về cơ học để giải các bài toán cơ học. GV hướng dẫn cho học sinh thực hiện các bước sau : GV : Để giải các bài toán cơ học bằng phương pháp động lực học các em cần theo các bước sau đây : Bước 01 : - Vẽ hình – Vẽ các lực tác dụng lên vật ( Nhớ chú ý đến tỉ lệ độ lớn giữa các lực ) - Chọn : Gốc toạ độ O, Trục Ox là chiều chuyển động của vật ; MTG là lúc vật bắt đầu chuyển động … ( t0 = 0) Bước 02 : - Xem xét các độ lớn các lực tác dụng lên vật - Áp dụng định luật II Newton lên vật : hl = m. Chiếu biểu thức định luật II Newton lên chiều chuyển động của vật để từ đó các em có thể tìm biểu thức gia tốc ( Đây là một trong những bước rất quan trọng ) Bước 3 : vận dụng các công thức căn bản sau đây để trả lời các câu mà đề toán yếu cầu : v = v0 + at x = s = x0 + v0t + ½ at2 2as = v2 – v02  Bài 01 GV yêu cầu HS vẽ hình và các vectơ lực tác dụng lên vật ® Chọn O, Ox, MTG * Các lực tác dụng lên vật GV : Vật chịu tác dụng của những lực nào ? HS : Vật chịu tác dụng của trọng lực và lực ma sát. GV : Các em hãy tình độ lớn của các lực này HS : Px = P.sina = mgsina Py = P.cosa = mgcosa Fms = m.N = m.Py = m.mgcosa GV : Áp dụng định luật II Newton cho vật : hl = m. + ms = m. GV : Ở bộ môn toán học các em đã học qua phép chiếu một vectơ lên một phương nhất định, bậy giờ các em hãy chiếu phương trình trên lên chiều chuyển động của vật ? Đồng thời các em suy ra gia tốc mà vật thu được. HS : - Px – Fms = ma - mgsina - m.mgcosa = ma Þ a = - g(sina - mcosa) = - 6,6 m/s2 GV yêu cầu HS vận dụng các công thức cơ bản trên để tình thời gian và quãng đường vật chuyển động đến vị trí cao nhất. Bài 02 : GV yêu cầu HS từng bước vận dụng phương pháp động lực học để giải bài toán này ! HS : Gia tốc của vật : a = = = 0,15 m/s2 Theo định luật II Newton ta có : T – Fms = m.a T = m(a + m.g) = 1,24 (N) Bài 03 : GV yêu cầu HS vẽ hình các lực tác dụng lên vật mà các em đã học rồi ! GV : Các em có thể tính lực căng dây tác dụng lên vật trong bài toán này : HS : Lực căng dây tác dụng lên vật : T = = = 3,46 N Gv : Để tính chu kỳ ta nhận xét : Fht = P.tga Fht = mw2R = m.l.sina = mgtga Þ T = 2.p.= 1,2 (s) J GV : vấn đề chú trọng ở bài toán cơ học là sau khi đọc đề toán các em phải tìm cho bằng được giá trị gia tốc. - Nếu ở bài toán thuận ( Không cho giá trị gia tốc mà chỉ cho các lực ) thì các em vận dụng định luật II Newton để tìm gia tốc, sau đó các em tìm các đại lượng mà đề toán yêu cầu. - Nếu ở bài toán nghịch ( Cho giá trị độ lớn gia tốc hay các giá trị vận tốc, quãng đường, thời gian … ) thì các em vận dụng các dữ kiện đó để tìm gia tốc, sau cùng áp dụng định luật II Newto để tìm giá trị các lực mà để toán yêu cầu Bài 1

File đính kèm:

  • doc20 - 23.doc