Kiến thức: - Hiểu phương pháp giải bài tập động lực học - Vẽ được hình biểu diễn các lực chi phối chuyển động của vật 2.. Kỹ năng: - Biết vận dụng các định luật niutơn để giảit bài tóan
Trang 2Ngày soạn: 1/12/2013
Tiết PPCT: 31
BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
- Hiểu phương pháp giải bài tập động lực học
- Vẽ được hình biểu diễn các lực chi phối chuyển động của vật
2 Kỹ năng:
- Biết vận dụng các định luật niutơn để giảit bài tóan về chuyển dộng của vật
- Tư duy lôgíc và giải bài tập
II CHUẨN BỊ
- Xem trước các công thức chuyển động thẳng biến đổi đều
- Xem lại định luật II Newton
III TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
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 :
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 :
Fhl = m a
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.sinα = mgsinα
Py = P.cosα = mgcosα
Fms = µ.N = µ.Py = µ.mgcosα
GV : Áp dụng định luật II Newton cho vật :
Bài 1 : Một vật đặt ở chân mặt phẳng
nghiêng một góc α = 300 so với phương nằm ngang Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là µ = 0,2 Vật được truyền một vận tốc ban đầu v0 = 2 (m/s) theo phương song song với mặt phẳng nghiêng và hướng lên phía trên
1) Sau bao lâu vật lên tới vị trí cao nhất ?
2) Quãng đường vật đi được cho tới vị trí cao nhất là bao nhiêu ?
Bài giải :
Ta chọn :
- Gốc toạ độ O : tại vị trí vật bắt đầu chuyển động
- Chiều dương Ox : Theo chiều chuyển động của vật
- MTG : Lúc vật bắt đầu chuyển động ( t0 = 0)
* Các lực tác dụng lên vật :
- Trọng lực tác dụng lên vật, được phân tích thành hai lực thành phần Px và Py
Px = P.sinα = mgsinα
Py = P.cosα = mgcosα
- Lực ma sát tác dụng lên vật Fms = µ.N = µ.Py = µ.mgcosα
* Áp dụng định luật II Newton cho vật :
Fhl = m a
P + Fms = m a Chiếu phương trình trên lên chiều chuyển động của vật ta có :
- Px – Fms = ma
- mgsinα - µ.mgcosα = ma
Trang 3Fhl = m a
P + Fms = m a
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
- mgsinα - µ.mgcosα = ma
⇒ a = - g(sinα - µcosα) = - 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 = 22
t
s
= 2
4
2 , 1
2
= 0,15 m/s2 Theo định luật II Newton ta có :
T – Fms = m.a
T = m(a + µ.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 =
α
cos
.g
m
45 cos
8 , 9 25 , 0
= 3,46 N
Gv : Để tính chu kỳ ta nhận xét :
Fht = P.tgα
Fht = mω2R = m
2 2
T
π .l.sinα = mgtgα
⇒ a = - g(sinα - µcosα) = - 6,6 m/s2 Giả sử vật đến vị trí D cao nhất trên mặt phẳng nghiêng
a) Thời gian để vật lên đến vị trí cao nhất :
t =
6 , 6
2 0 0
−
−
=
−
a
v
v t
= 0,3 b) Quãng đường vật đi được
s =
a
v
v t
2
2 0
2 −
=
) 6 , 6 ( 2
2
−
−
= 0,3 m
Bài 2 : Một vật có khối lượng m = 400 (g)
đặt trên mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là µ = 0,3 Người
ta kéo vật với một lực nằm ngang không đổi qua một sợi dây Biết rằng sau khi bắt đầu chuyển động được 4 (s), vật đi được
120 (cm) Tính lực căng dây
Bài giải :
Chọn : + O : Tại vị trí vật bắt đầu chuyển động + Ox : Có chiều là chiều chuyển động của vật
+ MTG : Lúc vật bắt đầu chuyển động Gia tốc của vật :
a = 22
t
s
= 2 4
2 , 1 2
= 0,15 m/s2
* Các lực tác dụng lên vật :
- Lực ma sát Fms
- Lực căng dây T
* Áp dụng định luật II Newton cho vật :
Fhl = m a
T + Fms = m a Chiếu phương trình trên lên chiều chuyển động của vật ta có :
T – Fms = m.a
T = m(a + µ.g) = 1,24 (N)
Bài 3 : Quả cầu khối lượng m = 250 (g)
buộc vào đầu một sợi dây l=0,5 (m0 được làm quay như vẽ bên Dây hợp với phương thẳng đứng một góc α = 450 Tính lực căng của dây và chu kỳ quay của quả cầu
Bài giải :
Lực căng dây tác dụng lên vật :
T =
α cos
.g
m
45 cos
8 , 9 25 , 0
= 3,46 N
Để tính chu kỳ ta nhận xét : Fht = P.tgα
Fht = mω2R = m
2 2
T
π .l.sinα = mgtgα
Trang 4⇒ T = 2.π.
g
l.cosα
= 1,2 (s)
GV : vấn đề chú trọng ở bài tốn cơ học là sau khi
đọc đề tốn các em phải tìm cho bằng được giá trị gia
tốc
- Nếu ở bài tốn thuận ( Khơng cho giá trị gia tốc mà chỉ
cho các lực ) thì các em vận dụng định luật II Newton để
tìm gia tốc, sau đĩ các em tìm các đại lượng mà đề tốn
yêu cầu
- Nếu ở bài tốn 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 đĩ để tìm gia tốc, sau cùng áp
dụng định luật II Newto để tìm giá trị các lực mà để tốn
yêu cầu
⇒ T = 2.π
g
l.cosα
= 1,2 (s)
Quảng Ninh, ngày 2 tháng 12 năm 2013 Đã kiểm tra
Hồ Công Tình