Xem mẫu
- Bài 2. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN
QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Viết được công thức tính momen quán tính của một vật rắn đối với một trục quay và
nêu được ý nghĩa của đại lượng này.
- Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục
cố định và viết được phương trình M = I.
2) Kĩ năng:
- Vận dụng kiến thức về momen quán tính để giải một số hiện tượng vật lí liên quan đến
chuyển động quay của vật rắn.
- Giải tốt các bài toán cơ bản về chuyển động quay của vật rắn.
II. Chuẩn bị:
1) Giáo viên: Dùng các VD trong thực tế thông qua các hình vẽ, tranh ảnh minh họa về
chuyển động quay của vật rắn để khai thác kiến thức có liên quan đến bài học.
2) Học sinh: Ôn tập kiến thức vật lí lớp 10: momen lực, khối lượng, phương trình động
lực học của chất điểm.
III. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra.
GV nêu nộ i dung kiểm tra:
- H1 . Viết các pt của chuyển động quay Bàiến đổ i đều của vật rắn quanh một trục
cố định.
Áp dụng: Giải bài tập số 5, SGK trang 9.
H2 . Viết pt động lực học của chất điểm. Nêu ý nghĩa của các đại lượng trong
phương trình.
HS trả lời và giải bài toán trên bảng. Cả lớp theo dõi và nhận xét.
Hoạt động 2. (25’) Tìm hiểu Mố i liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Nêu vấn đề: Trong chuyển -Phân tích tìm hiểu lại nộ i
ur
động của chất điểm, gia tốc rF
dung phương trình: a
1) Momen lực đố i với một trục
m
của chất điểm và lực tác
quay.
dụng có mố i liên hệ được
diễn tả bằng định luật II
M = F.d
Niutơn
d(m): tay đòn của lực.
ur
r F
. Trong chuyển
a
m F(N): lực tác dụng
động quay của vật rắn, giữa
M (N.m)
gia tốc góc và momen lực
có mối liện hệ thế nào?
M > 0: nếu có tác dụng làm vật
quay theo chiều (+).
- Nêu các câu hỏi gợi ý để
- HS phát hiện vấn đề. M < 0:… ngược lại.
- Thảo luận nhóm, trả lời
H1 Tác dụng lực lên vật rắn
H1:
để vật quay quanh một trục
cố định, ta có thể thay đổ i
Để vật quay càng mạnh:
các yếu tố nào để vật quay
càng mạnh?
+ Tăng dần độ lớn của lực.
GV hướng dẫn HS trả lời
+ Thay đổ i sao cho phương
câu hỏ i C1 (bằng nộ i dung
của lực không qua trục
câu hỏ i H1)
quay và có giá càng xa trục
quay.
- Cho HS xem mô hình theo
2) Mối liên hệ giữa gia tốc góc và
hình 2.1. Giới thiệu chi tiết
- Khảo sát chuyển động
momen lực:
và cho quả cầu quay để HS
quay của vật trên mp ngang
quan sát. Nêu câu hỏi gợi ý:
theo hình 2.1. Trả lời câu M : tổng các momen lực tác dụng
hỏ i H2. lên toàn bộ vật rắn. (ngoại lực)
H2 . Vì sao không quan tâm
uu
r
đến lực pháp tuyến Fn + Thành phần pháp tuyến M M i mi ri 2
uu
r i i
trong chuyển động của quả Fn làm vật chuyển động
cầu? Lưu ý:
trên đường tròn nhưng
không làm thay đổi tốc độ
- Hướng dẫn HS lập luận, Mô men của các nộ i lực bằng
góc.
xây dựng hệ thức: không.
ur
u
M Mi
Ft thành phần này gây nên
i
gia tốc tiếp tuyến, tức là có
Bàiến đổi tốc độ góc.
- Thảo luận nhóm, xây
dựng phương trình (2.6)
- Hoạt động 3. (30’) Tìm hiểu:
- Momen quán tính.
Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục.
-
- Nêu câu hỏi gợi ý: 1) Momen quán tính:
-Thảo luận nhóm, tìm hiểu a) Định nghĩa: Mô men quán tính
H1 . Phương trình:
ý nghĩa vật lí đại lượng I đối với một trục là đại lượng đặc
M M i mi ri 2
trưng cho mức quán tính của vật
. Trả lời câu hỏ i
2
m r ii
i i i
rắn trong chuyển động quay
H1, H2.
quanh trục ấy
Rút ra nhận xét gì về ý nghĩa
2
mr
vật lí của đại lượng ? +Có ý nghĩa tương tự khối
ii
i
lượng m trong phương
trình F = ma. b) Biểu thức: I mi ri 2
H2 . Đại lượng dùng đặc trưng
i
cho vật rắn về phương diện
gì?
+Đặc trưng cho mức quán
-Nêu vài VD để HS hiểu tính c) Công thức tính momen quán
tính của vật quay.
i của vật đối với chuyển động tính của một số vật đồng chất đối
quay quanh một trục, từ đó với trục đối xứng (trục qua khối
giới thiệu I mi ri 2 : tâm vật)
-Tiếp nhận khái niệm mo-
i
momen quán tính của vật men quán tính I mi ri 2 + Thanh có tiết diện nhỏ, độ dài l:
i
quay. 12
I ml
12
H3 . Nhận xét gì về độ lớn
+ Vành tròn, bán kính R:I = mR2.
của momen quán tính của một
-Thảo luận, trả lời H3.
vật rắn? Nêu đơn vị của
+ Đĩa tròn mỏng: I 1 mR 2
momen quán tính. Dự kiến HS không phát 2
- -Giới thiệu công thức tính I hiện được, GV trình bày. 2
+ Khố i cầu đặc: I mR 2
5
của một số vật đồng chất đối
+Độ lớn I phụ thuộc khối
với trục đối xứng. (trục qua
+ Khố i cầu rỗng I 2 mR 2
lượng của vật rắn; sự phân
khố i tâm G) 3
bố khối lượng gần hay xa
trục quay.
H4 . Với khái niệm momen + Chất điểm cách trục quay r
quán tính hãy viết lại dạng
I = mr2.
khác của phương trình:
M mi ri 2
i
2)Phương trình động lực học của
Nhận xét: vật rắn quay quanh một trục cố
-Thảo luận nhóm:
định:
-Giới thiệu pt: M = I.
+Viết pt: M = I.
M I .
+Nhận xét: giống dạng pt:
F = ma.
Hoạt động 4. (30’) Vận dụng, củng cố - Hướng dẫn về nhà.
*GV giới thiệu bài toán VD. -Đọc nội dung bài toán.
Nêu câu hỏ i gợi ý: Thảo luận nhóm, phân tích chuyển động của hình
trụ và thùng nước.
H1 . Hình trụ và thùng nước chuyển động
-Trả lời câu hỏ i gợi ý.
thế nào? Viết pt chuyển động.
+ Thùng nước chuyển động tính tiến.
H2 . Gia tốc tịnh tiến của thùng và gia tốc
- chuyển động quay của hình trụ liên hệ thế + Hình trụ chuyển động quay quanh một trục cố
định.
nào?
-Các phương trình:
-GV hướng dẫn HS cách vận dụng phương mg – T = ma. (1)
pháp động lực học, các công thức và
M = T.R = I (2)
phương trình động lực học của chuyển
động quay để giải các bài toán. Lưu ý cách
a
(3)
vận dụng tốt các pt và cách giải để t ìm kết R
quả.
mg
-HS Bàiến đổi để tìm kết quả: I
I
*Yêu cầu chuẩn bị ở nhà: m
R2
-Giải bài tập SGK trang 14.
-Ghi nhận những chuẩn bị ở nhà.
-Ôn tập bài: Định luật bào toàn động lượng
ở lớp 10.
IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung:
nguon tai.lieu . vn
