- Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trong việc giải các bài tập.. Do ở cả 3 trường hợp trọng lực của thước có giá đi qua trục quay nên có momen bằng không, do đ
Trang 1Giáo án vật lý lớp 10 chương trình cơ bản - Tiết 31 : CÁC DẠNG CÂN BẰNG
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN
ĐẾ
I.Mục tiêu:
1.Về kiến thức:
- Phân biệt được các dạng cân bằng: bền, không bền và cân
bằng phiếm định
- Phát biểu được được điều kiện cân bằng của một vật có
mặt chân đế
2.Về kỹ năng:
- Xác định được dạng cân bằng của vật
- Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt
phẳng đỡ
- Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt
chân đế trong việc giải các bài tập
- Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng
II.Chuẩn bị:
Trang 2Giáo viên:
- Các thí nghiệm theo hình 20.2, 20.3, 20.4 và 20.6 SGK:
Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về momen lực
III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhóm
IV.Tiến trình dạy học:
1)Ổn định: Kiểm diện
2)Kiểm tra:
3)Hoạt động dạy – học:
Hoạt động 1: Phân biệt ba dạng cân bằng
Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung
Trang 3Do ở cả 3 trường hợp
trọng lực của thước có
giá đi qua trục quay nên
có momen bằng không,
do đó trọng lực không
có tác dụng làm quay
thước nên thước ở trạng
thái cân bằng
Đặt vẫn đề: Vật ở
trạng thái cân bằng khi điều kiện cân bằng được thỏa mãn Nhưng liệu trạng trạng thái cân bằng của các vật khác nhau có giống nhau không ? Trong bài này
ta sẽ nghiên cứu để tìm
ra tính chất khác nhau của các trạng thái cân bằng hay các dạng cân bằng
Để thước ở 3 vị trí cân bằng theo 3 hình 20.2, 20.3 và 20.4 SGK
Giải thích tại sao thước đứng yên ? (Áp dụng qui tắc momen để giải thích)
Trang 4Khi bị lệch thước sẽ
quay ra xa vị trí cân
bằng Vì khi bị lệch thì
trọng tâm có giá không
đi qua trục quay, gây ra
momen làm thước quay
theo chiều ra xa vị trí
ban đầu
Là khi bị lệch khỏi
VTCB vật không tự trở
về vị trí ban đầu
Khi bị lệch thước sẽ
quay về vị trí cân bằng
Vì khi bị lệch thì trọng
tâm có giá không đi qua
trục quay, gây ra
Trở lại TN 20.2 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy
ra ntn, giải thích ?
Do tính chất này nên việc giữ cho vật cân bằng rất khó, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng không bền
Thế nào là cân bằng không bền ?
Ở TN 20.3 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
I Các dạng cân bằng:
1.Cân bằng không bền:
Là cân bằng mà khi vật bị lệch ra khỏi VTCB thì vật không
tự trở về vị trí ban đầu
Trang 5momen làm thước quay
theo chiều trở về vị trí
ban đầu
Là khi bị lệch khỏi
VTCB vật tự trở về vị
trí ban đầu
Khi bị lệch thước sẽ
tiếp tục đứng yên ở vị
trí mới và giá của trọng
lực luôn đi qua trục
quay
Khi bị lệch khỏi
VTCB vật luôn đứng
yên ở vị trí mới
Do tính chất này nên không dễ làm cho thước lệch khỏi VTCB, nên ta gọi dạng cân bằng này
là cân bằng bền
Thế nào là cân bằng bền ?
Ở TN 20.4 nếu chạm nhẹ vào thước cho thước lệch đi một chút thì hiện tượng xảy ra ntn, giải thích ?
Do vật đứng yên tại mọi vị trí, nên ta gọi dạng cân bằng này là cân bằng phiếm định
Thế nào là cân bằng phiếm định ?
2.Cân bằng bền:
Là cân bằng mà khi vật bị lệch ra khỏi VTCB thì vật tự quay
về vị trí ban đầu
3.Cân bằng phiếm đinh:
Là cân bằng mà khi vật bị lệch
VTCB, thì vật tiếp tục cân bằng ở vị trí mới này
Hoạt động 2: Tìm nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng
khác nhau
Trang 6Do tác dụng của trọng
lực
Cân bằng không bền:
trọng tâm ở vị trí cao
nhất; cân bằng bền:
trọng tâm ở vị trí thấp
nhất; cân bằng phiếm
định: trọng tâm ở vị trí
không đổi
Nguyên nhân nào gây nên các dạng cân bằng khác nhau ?
Gợi ý: Nguyên nhân làm vật quay ra xa hay trở về vị trí ban đầu là gì
?
So sánh điểm đặt của trọng lực hay trọng tâm của vật của vật trong 3 trường hợp ?
Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của một vật có
mặt chân đế
Đọc SGK, nêu định
nghĩa mặt chân đế
Yêu cầu HS đọc SGK để tìm hiểu khái niệm mặt chân đế là gì ?
Ví dụ: Cái cốc đặt trên
II.Cân bằng của một vật có mặt chân đế:
1.Mặt chân đế:
Trang 7Hoàn thành yêu cầu
C1
Tại vị trí 1, 2, 3 giá
của trọng lực đi qua
mặt chân đế, vật cân
bằng Tại vị trí 4 giá
của trọng lực không đi
qua mặt chân đế, vật
bị ngã
Giá của trọng lực
phải đi qua mặt chân
đế
bàn, bàn, ghế trên sàn nhà: có mặt chân đế là phần nào ?
Trả lời C1 ?
Nhận xét vị trí giá của trọng lực so với mặt chân
đế trong mỗi trường hợp
?
Vậy điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân
đế là gì ?
Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc
2.Điều kiện cân bằng:
Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm rơi trên mặt chân đế)
Hoạt động 4: Nghiên cứu mức vững vàng của cân bằng
Trang 8Ở vị trí 3 lực tác
dụng nhỏ nhất rồi đến
vị trí 2, 1 Do đó mức
vững vàng nhất lần
lượt là vị trí 1, 2, 3
Phụ thuộc vào độ
cao của trọng tâm và
diện tích mặt chân đế
Hạ thấp vị trí trọng
tâm và tăng diện tích
mặt chân đế
Thảo luận và trả lời
Các trạng thái cân bằng không chỉ khác nhau về dạng mà còn khác nhau
về mức vững vàng Tác dụng lực theo phương ngang cho đến khi hộp đỗ
Hãy nhận xét tính vững vàng trong 3 trường hợp dựa vào độ lớn lực tác dụng ?
Mức vững vàng phụ thuộc vào các yếu tố nào
? (So sánh vị trí trọng tâm
và diện tích mặt chân đế) Muốn tăng mức vững vàng của cân bằng ta làm thế nào ?
Trả lời C2 ?
3.Mức vững vàng của cân bằng
Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế Muốn tăng mức
vững vàng thì hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt
Trang 9C2
Ở đáy con lật đật
nặng nên trọng tâm bị
hạ thấp, do đó nó khó
rơi ra khỏi mặt chân
đế nên con lật đật
không thể đổ
Gợi ý : chú ý đến vị trí trọng tâm, khi xe qua đường nghiêng thì thì mặt chân đế thay đổi ? trong con lật đật phần đáy có khối lượng rất lớn so với phần còn lại
chân đế
4.Củng cố:
- Có 3 dạng cân bằng: không bền, bền và phiếm định, vị trí trọng tâm của từng dạng
- Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế
- Mức vững vàng của cân bằng
5.Dặn dò:
- Học bài, làm bài tập 4, 5, 6 SGK và bài tập trong SBT
- Ôn lại các kiến thức về: vận tốc góc, định luật II
Niutơn và momen lực