Trong đời sống hằng ngày cũng như trong kỹ thuật, ta thường gặp những vật rắnnhững vật có kích thước đáng kể và hầu như không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực. Việc nghiên cứu về trạng thái cân bằng của vật rắn có ý nghĩa rất quan trọng, giúp học sinh nhìn nhận một cách khoa học về các lực tác dụng lên vật đó hiểu được sâu sắc hơn về trạng thái cân bằng, và biết cách làm tăng mức vững vàng.
Trang 1CHUYÊN ĐỀ:CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI
LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG (2 Tiết)
VẬT LÍ: 10
1 Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề:
Trong đời sống hằng ngày cũng như trong kỹ thuật, ta thường gặp những vật rắn-những vật có kích thước đáng kể và hầu như không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực Việc nghiên cứu về trạng thái cân bằng của vật rắn có ý nghĩa rất quan trọng, giúp học sinh nhìn nhận một cách khoa học về các lực tác dụng lên vật
đó hiểu được sâu sắc hơn về trạng thái cân bằng, và biết cách làm tăng mức vững vàng
Chuyên đề Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song nghiên cứu về điều kiện cân bằng của vật dưới tác dụng của hai
lực và ba lực không song song, cách xác định trọng tâm của một vật phẳng mỏng bằng phương pháp thực nghiệm, quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
2 Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề:
Nội dung 1: Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì
hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều
Nội dung 2: Trọng tâm là điểm đạt của trọng lực tác dụng lên vật.
- Để xác định trọng tâm của vật phẳng, đồng chất bằng phương pháp thực nghiệm,
ta treo vật bằng sợi dây lần lượt ở hai vị trí khác nhau Giao điểm của phương sợi dây kẻ trên vật giữa hai lần treo chính là trọng tâm của vật
- Đối với những vật rắn phẳng, đồng tính có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật
Nội dung 3: Muốn cho một vật chịu tác dụng của ba lực F F F 1 , , 2 3
không song song
ở trạng thái cân bằng thì:
- Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy
- Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba: F F 1 2 F3
Nội dung 4: Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy: Muốn tổng hợp hai lực có giá
đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai véc tơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực
3 Chuẩn kiến thức, kĩ năng và một số năng lực có thể được phát triển.
3.1 Kiến thức
- Nêu được định nghĩa của vật rắn và giá của lực
Trang 2- Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy.
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của
ba lực không song song
- Nêu được trọng tâm của vật là gì ?
3.2 Kĩ năng
- Nêu cách xác định trọng tâm của một vật mỏng, phẳng bằngthực nghiệm
- Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật chịu t/d của hai lực vào giải các BT
3.3 Thái độ
- Quan tâm đến các hiện tượng trong tự nhiên
- Tự lực, tự giác học tập, tham gia xây dựng kiến thức
3.4 Năng lực có thể phát triển
- Bảng mô tả các năng lực có thể phát triển trong chủ đề
Nhóm
năng lực Năng lực thành phần Mô tả mức độ thực hiện trong chủ đề Nhóm
NLTP
liên quan
đến sử
dụng
kiến thức
vật lí
K1: Trình bày được kiến thức
về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí
- Nêu được định nghĩa của vật rắn và giá của lực
- Phân biệt được vật rắn và chất điểm
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực
- Nêu được cách xác định trọng tâm của một vật phẳng mỏng bằng phương pháp thực nghiệm
- Nêu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song
K2: Trình bày được mối quan
hệ giữa các kiến thức vật lí
- Trình bày được mối quan hệ giữa cân bằng của vật rắn và các lực tác dụng vào vật
K3: Sử dụng được kiến thức vật
lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
- Giải được các bài tập liên quan đến cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song
K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình huống
- Giải thích được trạng thái cân bằng của các vật
- Đưa ra được phương án xác định trọng tâm của một vật phẳng mỏng bằng
Trang 3thực tiễn phương pháp thực nghiệm
- Biết cách giải thích quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
Nhóm
NLTP về
phương
pháp
(tập
trung vào
năng lực
thực
nghiệm
và năng
lực mô
hình hóa)
P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí
Đặt ra những câu hỏi liên quan đến trạng thái cân bằng của vật rắn: tại sao ta xây dựng được những tòa nhà cao tầng mà không bị đổ
Điều kiện cân bằng của một vật rắn có
gì khác chất điểm
- Tại sao vật rắn lại cân bằng
- Làm thế nào để có thể xác định được trọng tâm của một vật rắn
Tại sao khi phơi quần áo trên dây, ở chỗ
t eo quần áo dây thường bị kéo xuống, Tại sao dây treo càng căng thì khi phơi quần áo càng dễ bị đứt………
P2: mô tả được các hiện tượng
tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí
và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó
P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí
Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau :Từ sách, báo, truyền thanh, truyên hình, in ternet … Để tìm hiểu, giải thích các trạng thái cân bằng của vật rắn
P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí
Vận dụng sự tương tự điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp lực của chất điểm để xây dựng kiến thức
P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí
Sử dụng tính chất trượt véc tơ, quy tắc hình bình hành, các công thức lượng giác trong tam giác
P6: chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí P7: đề xuất được giả thuyết;
suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được
Đề xuất được dự đoán về mối quan hệ giữa hai lực cân bằng và ba lực cân bằng
P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành
xử lí kết quả thí nghiệm và rút
ra nhận xét
- Đề xuất được phương án thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm cần thiết, hợp lý, cách thức bố trí và lên được kế hoạch tiến hành thí nghiệm
- Lắp ráp được thí nghiệm kiểm tra giả
Trang 4thuyết về mối liên hệ trên
- Tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết trên và rút ra nhận xét
P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này
- Một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều
- Trọng tâm là điểm đặt của trọng lực
- Một vật chịu tác dụng của ba lực không song song ở trạng thái cân bằng thì:
+ Ba lực đó phải có gía đồng phẳng, đồng quy
+ Hợp của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba
Nhóm
NLTP
trao đổi
thông tin
X1: trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí
và các cách diễn tả đặc thù của vật lí
Học sinh trao đổi với nhau về đặc điểm của hai lực tác dụng lên một vật ở trạng thái cân bằng, trọng tâm của vật, đặc điểm của ba lực tác dụng lên một vật ở trạng thái cân bằng
X2: phân biệt được những mô
tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành )
X3: lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau, - So sánh cách xác định trọng tâm củanhóm mình với cách làm của các nhóm
khác X4: mô tả được cấu tạo và
nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )
Ghi chép nội dung của các hoạt động nhóm
Ghi nhớ các kiến thức
X6: trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp
Trình bày quan sát thí nghiêm, kết quả hoạt động nhóm
X7: thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí
Thảo luận các kết quả thực hiện nhiệm
vụ học tập của nhóm
Trang 5X8: tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí
Phân công công việc hợp lí khi thực hiện nhiệm vụ: Tìm hiểu các đặc điểm của các lực tác dụng lên vật, xác định trọng tâm của vật
Nhóm
NLTP
liên quan
đến cá
nhân
C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng , thái độ của cá nhân trong học tập vật lí
Xác định được trình độ hiện có về kiến thức: Vật rắn, cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song, quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
kỹ năng bài toán về ĐK cân bằng của chất điểm
C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân
Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí
ở trên lớp và ở nhà với toàn chủ đề
C3: chỉ ra được vai trò (cơ hội)
và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp
cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí
C4: so sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường
Đánh giá được trạng thái cân bằng của vật trong đời sống, trong các nghành công nghiệp kỹ thuật ( xây cầu, xây nhà )
C5: sử dụng được kiến thức vật
lí để đánh giá và cảnh báo mức
độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại
Cảnh báo về mức độ an toàn về trạng thái cân bằng của vật rắn trong đời sống
và trong các nghành công nghiệp kỹ thuật ví dụ xây dựng,
C6: nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử
Nhận ra được vai trò của những ứng dụng của vật ở trạng thái cân bằng trong
sự lịch sử phát triển khoa học
4 Câu hỏi và bài tập
năng lực
1 Câu 1: Đề nghị hs lấy ví dụ về vật rắn? Vật rắn lànhững vật như thế nào? Thônghiểu K1
2 Câu 2:Đề xuất giải pháp tiến hành thí nghiệm đốivới vật rắn chịu tác dụng của hai lực ? Thônghiểu K2, K4
3 Câu 3: Có những lực nào tác dụng vào vật rắn khi ở trạng thái cân bằng? Nhận biết K1, K2,P4
Trang 64 Câu 4: Nhận xét gì về giá và độ lớn của các lực này khi ở trạng thái cân bằng? Nhận biết P4, P7
5 Câu 5: Hãy cho biết điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực? Thônghiểu K1, X1
6 Câu 6: Tại sao vật rắn lại cân bằng ? Vận dụng K4, P1, C1
7 Câu 7: Nhắc lại kiến thức đã biết về trọng tâm của vật? Nhận biết K1
8 Câu 8: Khi biểu diễn các lực tác dụng lên một vật rắn thì có gì khác so với một chất điểm? Thônghiểu
9 Câu 9: Đề xuất giải pháp tiến hành thí nghiệm xác định trọng tâm của vật phẳng mỏng? Thônghiểu K2, K4
10 Câu 10: Xác định trọng tâm của thước dẹt ở đâu? Vận dụng X3
11 Câu 11: Làm thế nào để có thể xác định được trọngtâm của một vật rắn Vận dụng K4, P1, C1 12
Câu 12: Đề xuất giải pháp tiến hành thí nghiệm
của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song
song
Thông hiểu
K2, K4
13 Câu 13: Có những lực nào tác dụng vào vật rắn khi ở trạng thái cân bằng? Nhận biết K1, K2,P4
14 Câu 14: Nhận xét gì về giá và độ lớn của các lực này khi ở trạng thái cân bằng? Nhận biết P4, P7
15 Câu 15: Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy Nhận biết P5
16
Câu 16: Hãy cho biết điều kiện cân bằng của một
vật rắn trong trường hợp có ba lực không song song
tác dụng
Thông hiểu
P4, P7
17
Câu 17; Tại sao khi phơi quần áo trên dây, ở chỗ
treo quần áo dây thường bị kéo xuống, Tại sao dây
treo càng căng thì khi phơi quần áo càng dễ bị đứt?
Vận dụng K4, P1,
C1
18
Câu 18: Một vật cân bằng chịu tác dụng của hai lực
thì hai lực đó sẽ
A Cùng giá, cùng chiều, cùng độ lớn
B Được biểu diễn bằng hai vec-tơ giống hệt nhau
C Có giá vuông góc nhau và cùng độ lớn
D Cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn
Nhận biết K1
19 Câu 19 Một vật chịu tác dụng của ba lực Vật sẽ
cân bằng nếu
A Ba lực đồng phẳng và đồng quy
B Ba lực đồng quy
C Ba lực có giá đồng phẳng và đồng quy, hợp của
hai lực phải cân bằng với lực thứ ba
Nhận biết K1
Trang 7D Ba lực đồng phẳng
20
Câu 20 Chỉ có thể tổng hợp được hai lực không
song song nếu hai lực đó
A Vuông góc nhau
B Hợp với nhau một góc nhọn
C Có giá đồng quy
D Hợp với nhau một góc tù
21
Câu 21: Một quả cầu đồng chất có trọng lượng
40N được treo vào trường nhờ một sợi dây (hình
vẽ) Dây làm với tường một góc α= 30o Bỏ qua ma
sát ở chhox tiếp xúc của quả cầu với tường Hãy
xác định lực căn của dây và lực của tường tác dụng
lên quả cầu
Vận dụng K2, K3,
K4, P5, X7
C1
22 Câu 22: Một vật có khối lượng m =2 kg được giữ
yên trên một mặt phẳng nghiêng bởi một sợi dây
song song với đường dốc chính (hình vẽ) Biết góc
α = 300, g = 9.8 m/s2 và ma sát không đáng kể Hãy
xác định :
a) lực căng của dây
b) phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật
Vận dụng K2, K3,
K4, P5, X7
C1
B
o
A α
Trang 8α =300
5 Tiến trình dạy học
5.1 Nội dung 1: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực
5.1.1 Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (5 phút)
1 Chuyển giao nhiệm vụ Đề nghị các nhóm học sinh thảo luận trả
lời các câu hỏi:
Nêu điều kiện cân bằng của chất điểm Vẽ hình biểu diễn lực cân bằng?
Phát biểu quy tắc tổng hợp lực?
2 Thực hiện nhiệm vụ Hs nhớ lại kiến thức đã học và lên bảng trả
lời câu hỏi, vẽ hình
GV lắng nghe câu trả lời, theo dõi hoc sinh
vẽ hình
3 Báo cáo, thảo luận
4 Kết luận hoặc Nhận định hoặc
Hợp thức hóa kiến thức
GV Thể chế hóa kiến thức
Hs ghi nhận kiến thức
5.1.2 Hoạt động 2 (25 phút)Tìm hiểu về cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực.
Câu hỏi : Tại sao vật rắn lại cân bằng ?
1 Chuyển giao nhiệm vụ Đề nghị hs lấy ví dụ về vật rắn? Vật rắn
là những vật như thế nào?
- Đề nghị cá nhân học sinh quan sát thí nghiệm trả lời các câu hỏi:
+ Có những lực nào tác dụng vào vật rắn khi ở trạng thái cân bằng?
+ Nhận xét gì về giá và độ lớn của các lực này khi ở trạng thái cân bằng?
+ Hãy cho biết điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực?
2 Thực hiện nhiệm vụ Hs quan sát thí nghiệm thực hiện nhiệm vụ
Trang 9GV theo dõi, phát hiện, giúp đỡ những nhóm gặp khó khăn
3 Báo cáo, thảo luận Hs trả lời câu hỏi Cả lớp lắng nghe, nhận
xét
GV theo dõi, nhận xét, đánh giá tính đúng đắn của câu trả lời
4 Kết luận hoặc Nhận định hoặc
Hợp thức hóa kiến thức
GV Thể chế hóa kiến thức
Hs ghi nhận kiến thức
5.1.3 Hoạt động 2 (15 phút):Tìm hiểu cách xác định trọng tâm của một vật
phẳng mỏng bằng phương pháp thực nghiệm
Câu hỏi : Làm thế nào để có thể xác định được trọng tâm của một vật rắn?
1 Chuyển giao nhiệm vụ Nhắc lại kiến thức đã biết về trọng tâm
của vật?
Khi biểu diễn các lực tác dụng lên một vật rắn thì có gì khác so với một chất điểm? Giao cho học sinh bộ thí nghiệm để nghiên cứu cách xác định trọng tâm của một vật phẳng mỏng
+ Đề xuất giải pháp tiến hành thí nghiệm xác định trọng tâm của vật phẳng mỏng + Xác định trọng tâm của thước dẹt ở đâu?
2 Thực hiện nhiệm vụ Hs Thảo luận theo nhóm, thực hiện nhiệm
vụ
GV theo dõi, phát hiện, giúp đỡ những nhóm gặp khó khăn
3 Báo cáo, thảo luận GV hướng dẫn các nhóm báo cáo kết quả,
hướng dẫn các nhóm đưa ra ý kiến thảo luận, nhận xét đánh giá kết quả của nhóm khác
GV xác nhận các ý kiến đúng ở từng câu trả lời
4 Kết luận hoặc Nhận định hoặc
Hợp thức hóa kiến thức
GV Thể chế hóa kiến thức
Hs ghi nhận kiến thức
5.2 Nội dung 2: Tìm hiểu cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song.
Trang 105.2.1.(45 phút) Hoạt động 1:Tìm hiểu thí nghiệm, quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy, điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song.
Câu hỏi : Tại sao khi phơi quần áo trên dây, ở chỗ treo quần áo dây thường bị kéo xuống, Tại sao dây treo càng căng thì khi phơi quần áo càng dễ bị đứt?
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Đề nghị cá nhân học sinh quan sát thí
nghiệm trả lời các câu hỏi:
+ Có những lực nào tác dụng vào vật rắn khi ở trạng thái cân bằng?
+ Nhận xét gì về giá và độ lớn của các lực này khi ở trạng thái cân bằng?
+ Phát biểu quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy
+ Hãy cho biết điều kiện cân bằng của một vật rắn trong trường hợp có ba lực không song song tác dụng
2 Thực hiện nhiệm vụ Hs quan sát thí nghiệm thực hiện nhiệm vụ
GV theo dõi, phát hiện, giúp đỡ những nhóm gặp khó khăn
3 Báo cáo, thảo luận Hs trả lời câu hỏi Cả lớp lắng nghe, nhận
xét
GV theo dõi, nhận xét, đánh giá tính đúng đắn của câu trả lời
4 Kết luận hoặc Nhận định hoặc
Hợp thức hóa kiến thức
GV Thể chế hóa kiến thức
Hs ghi nhận kiến thức
6 Kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học
6.1 Hình thức kiểm tra, đánh giá:
- Đánh giá thường xuyên các hoạt động học tập của cá nhân và nhóm thông qua kết quả thực hiện các nhiệm vụ học tập
- Kiểm tra nhanh bằng các câu trắc nghiệm khách quan
- Đánh giá qua bài kiểm tra
6.2 Công cụ kiểm tra, đánh giá ( Lấy từ câu hỏi và bài tập xây dựng trong mục 4)
