HỢP LỰC CỦA CÁC LỰC SONG SONG – NGẪU LỰC CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG SONG I / MỤC TIÊU : Hiểu và vận dụng được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều và ngược
Trang 1HỢP LỰC CỦA CÁC LỰC SONG SONG – NGẪU LỰC CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG SONG
I / MỤC TIÊU :
Hiểu và vận dụng được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều và ngược chiều
Hiểu định nghĩa ngẫu lực, mặt phẳng ngẫu lực và momen của ngẫu lực
Biết cách áp dụng điều kiện cân bằng tổng quát cho trường hợp vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Chuẩn bị TN về hợp hai lực song song gồm một giá đỡ, một thanh, nhiều quả nặng (xem hình 9.1 SGK)
Chuẩn bị các dụng cụ sau (nếu có thể) : cái mở nút chai, các cân cầm tay (hình 9.5 SGK)
2 / Học sinh :
Học sinh đọc lại quy tắc tổng hợp và phân tích lực trong sách
giáo khoa vật lý lớp 10
Trang 2III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 :
HS : Song song
HS : Cùng chiều
HS : Tổng độ lớn của hai lực
HS : Đường tác dụng của hợp lực
chia khoảng cách giữa hai đường tác
dụng của hai lực thành những đoạn tỉ
lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó
HS : Hoàn chỉnh nội dung quy tắc
hợp lực của hai lực song song cùng
chiều ?
GV : Tiến hành làm thí nghiệm hình 9.1
GV : Hợp lực F có phương như thế
nào so với phương các lực thành phần ?
GV : Hợp lực F có chiều như thế nào
so với chiều các lực thành phần ?
GV : Hợp lực F có độ lớn như thế
nào so với độ lớn các lực thành phần
?
GV : Đường tác dụng của hợp lực có
đặc điểm gì ?
GV : Phát biểu quy tắc hợp lực của
Trang 3Hoạt động 2 :
HS : Song song
HS : Cùng chiều với lực lớn
HS : Hiệu độ lớn của hai lực
HS : Đường tác dụng của hợp lực
chia ngoài khoảng cách giữa hai
đường tác dụng của hai lực thành
những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn
của hai lực đó
HS : Hoàn chỉnh nội dung quy tắc
hợp lực của hai lực song song cùng
chiều ?
Hoạt động 3 :
HS : Ngẫu lực là hệ hai lực, tác dụng
lên một vật, có độ lớn bằng nhau,
song song, ngược chiều nhưng
hai lực song song cùng chiều ?
GV : Tiến hành làm thí nghiệm hình 9.3
GV : Hợp lực F có phương như thế
nào so với phương các lực thành phần ?
GV : Hợp lực F có chiều như thế nào
so với chiều các lực thành phần ?
GV : Hợp lực F có độ lớn như thế
nào so với độ lớn các lực thành phần
?
GV : Đường tác dụng của hợp lực có
đặc điểm gì ?
GV : Phát biểu quy tắc hợp lưc của
hai lực song song ngược chiều ?
Trang 4không cùng đường tác dụng
HS : Momen ngẫu lực bằng tích số
của một lực với khoảng cách giữa
hai đường tác dụng của các lực
Hoạt động 4 :
HS : Để vật cân bằng thì lực thứ ba
phải trực đối với hai lực kia
Hoạt động 5 :
HS : Ghi định nghĩa trọng tâm
HS : xG = i. i
i
m x m
.
i i i
m y m
HS : Ở một miền không gian gần
mặt đất, trọng tâm của vật thực tế
GV : Giáo viên mô tả tài xế cầm vôlăng, tay cầm cái mở nút chai Đó
là ngẫu lực
GV : Ngẫu lực là gì ?
GV : Moment của ngẫu lực là gì ?
GV : Lưu ý học sinh : Ngẫu lực là hệ
hai lực song song duy nhát khong có
hợp lực mà chỉ cómoment lực ?
GV : Tiến hành làm thí nghiệm hình
9.5
GV : Nêu điều kiện cân bằng của
một vật dưới tác dụng của ba lực song song
GV : Trọng tâm là gì ?
GV : Trọng tâm của một vật là điểm
đặt của trọng lực tác dụng lên vật đó
Trang 5trùng với khối tâm của vật
HS : Lần lượt gắn một đầu dây treo
vật ở điểm A và điểm B của vật Mỗi
lần treo vật, ta lấy bút chì vạch một
đường thẳng đứng đi qua điểm treo
vật Đó cũng là đường đi qua trọng
tâm vật Giao của hai đường là vị trí
trọng tâm của vật
GV : Thiết lập công thức trọng tâm
của hệ gồm hai chất điểm
GV : Thiết lập công thức trọng tâm
của một vật
GV : Quan hệ giữa trọng tâm và khối
tâm của một vật :
GV : Hướng dẫn học sinh cách xác
định trọng tâm (hoặc khối tâm) của một vật mỏng bằng thực nghiệm ?
IV / NỘI DUNG :
1 Hợp lực của hai lực song song cùng chiều :
Hợp lực của hai lực song song cùng chiều tác dụng lên một vật rắn là một lực song song, cùng chiều với hai lực trên, có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực Đường tác dụng của hợp lực chia khoảng cách giữa hai đường tác dụng của hai lực thành phần thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó
1 2
ur ur ur
Độ lớn : F = F1 + F2
B
2
F
ur
B
F
ur
B
1
F
ur
B
d2
d1
Trang 6Điểm đặt : nằm trong AB và thỏa :
F1d1 = F2d2
Hay 1 2
2 1
2 Hợp lực của hai lực song song ngược chiều :
Hợp lực của hai lực song song ngược chiều là một lực song song cùng chiều với lực lớn hơn, có độ lớn bằng hiệu các độ lớn và có đường tác dụng chia ngoài khoảng cách giữa hai đường tác dụng của hai lực thành phần thành những đoạn tỉ lệ nghịch với hai lực đó
1 2
ur ur ur
Độ lớn : F = |F1 - F2| Điểm đặt : nằm trong AB và thỏa :
F1d1 = F2d2
3 Ngẫu lực :
Ngẫu lực là hệ hai lực, tác dụng lên một vật, có độ lớn bằng nhau, song song, ngược chiều nhưng không cùng đường tác dụng
Mặt phẳng chứa các lực gọi là mặt phẳng ngẫu lực
F
ur
2
F
ur
B
1
F
ur
B d2
d1
A
Trang 7Ngẫu lực là hệ hai lực song song duy nhất không có hợp lực, chỉ có momen lực Dưới tác dụng của ngẫu lực, vật sẽ thực hiện chuyển động quay
Momen ngẫu lực bằng tích số của một lực với khoảng cách giữa hai đường tác dụng của các lực (còn gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực)
M = F.d
4 Điều kiện cân bằng của một vật dưới tác dụng của ba lực song song :
Để vật cân bằng thì lực thứ ba phải trực đối với hai lực kia
5 Trọng tâm của vật rắn (G)
Trọng tâm của một vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật đó
Vị trí trọng tâm được xác định bằng các công thức
xG = i. i
i
m x m
.
i i i
m y m
Quan hệ giữa trọng tâm và khối tâm của một vật : ở một miền không gian gần mặt đất, trọng tâm của vật thực tế trùng với khối tâm của vật
d
2
F
ur
1
F
ur
Trang 8Cách xác định trọng tâm (hoặc khối tâm) của một vật mỏng bằng thực nghiệm
Lần lượt gắn một đầu dây treo vật ở điểm A và điểm B của vật Mỗi lần treo vật, ta lấy bút chì vạch một đường thẳng đứng đi qua điểm treo vật
Đó cũng là đường đi qua trọng tâm vật Giao của hai đường là vị trí trọng tâm của vật
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2 và các bài tập 1,2,3
Xem bài 10