- Nắm vững điều kiện cân bẳng của một vật rắn dưới tác dụng của hai lực, biết vận dụng điều kiện ấy để tìm phương pháp xác định đường thẳng đứng, xác định trọng tâm vật rắn, xác định điề
Trang 1Chương III TĨNH HỌC VẬT RẮN
Bài 26 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA HAI
LỰC TRỌNG TÂM
A.MỤC TIÊU
1.Kiến thức:
- Biết định nghĩa giá của lực, phân biệt giá với phương
- Biết định nghĩa trọng tâm của vật rắn
- Nắm vững điều kiện cân bẳng của một vật rắn dưới tác dụng của hai lực, biết vận dụng điều kiện ấy để tìm phương pháp xác định đường thẳng đứng, xác định trọng tâm vật rắn, xác định điều kiện cân bằng của một vật trên giá đỡ nằm ngang
2.Kỹ năng:
- Vận dụng giải thích một số hiện tượng cân bằng và giải một số bài toán đơn giản về cân bằng
- Suy luận lôgic, vẽ hình
- Biểu diễn và trình bày kết quả
B.CHUẨN BỊ
1.Giáo viên
- Biên soạn các câu hỏi dưới dạng trắc nghiệm cho phần củng cố bài giảng theo nội dung câu hỏi 1-5 SGK
- Chuẩn bị các thí nghiệm H 26.1, H 26.3, H 26.5,H 26.6
2.Học sinh
- Ôn tập điều kiện cân bằng của hệ lực tác dụng lên chất điểm
3.Gợi ý ứng dụng CNTT
- GV có thể biên soạn các câu hỏi trắc nghiệm cho phần kiểm tra bài cũ và củng cố bài giảng
- Chuẩn bị những hình ảnh cân bằng của các vật
- Mô phỏng các lực cân bằng, mô phỏng cách xác định trọng tâm của vật…
C.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Hoạt động1 (…phút):
Kiểm tra bài cũ :cân bằng
của chất điểm
- Đặt câu hỏi cho HS
- Yêu cầu HS lên bảng
vẽ
- Nhận xét các câu hỏi trả
lời
Hoạt động 2 (…
phút):Khảo sát điều kiện
cân bằng của vật rắn dưới
tác dụng của hai lực.Trọng
- Nêu điều kiện cân bằng của
hệ lực tác dụng lên chất điểm?
- Biểu diễn lực cân bằng trên hình vẽ?
- Tìm hiểu khái niệm vật rắn, giá của lực?
- Vật rắn là vật mà khoảng cách giữa hai điểm bất kì của vật không đổi
- Giá của lực: đường thẳng mang vectơ lực
1 Khảo sát thực nghiệm cân
Trang 2
tâm của vật rắn.
- Cho HS tìm hiểu
các khái niệm: vật rắn,
giá của lực
- Làm thí nghiệm,
yêu cầu HS quan sát thí
nghiệm
- Nêu các câu hỏi
- Nhận xét các câu trả
lời
- Giúp HS rút ra kết
luận : điều kiện cân bằng
của vật rắn, hai lực trực
đối
- Làm thí nghiệm,
yêu cầu HS quan sát thí
nghiệm Nêu câu hỏi
- Hướng dẫn HS tìm
hiểu khái niệm trọng
tâm
Hoạt động 3 (…phút):
Tìm hiểu cân bằng của vật
rắn treo ở đầu dây Cách
xác định trọng tâm của vật
rắn phẳng mỏng
- Nêu câu hỏi C1, C2
- Cho HS đọc sách, hướng
dẫn rút ra kết luận
- Quan sát thí nghiệm H 26.1
- Trả lời câu hỏi:
- Vật chịu tác dụng của những lực nào? So sánh giá, phương, chiều, độ lớn?
- Vẽ hình minh họa
- Lấy các ví dụ thực tiễn?
- Nêu điều kiện cân bằng?
- Tìm hiểu khái niệm hai lực trực đối
- Phân biệt với hai lực cân bằng
- Quan sát thí nghiệm H 26.3, nhận xét về tác dụng của lực lên vật rắnkhi trượt vectơ lực trên giá của lực?
- Đọc SGK phần 3, trả lời câu hỏi: trọng tâm của vật là gì?
- Quan sát H 26.4 Trả lời câu hỏi C1,C2
- Đọc SGK phần 4, trình bày kết luận
bằng:
a) Bố trí thí nghiệm: Hình 26.1 b) Quan sát:
- Hai sợi dây mĩc vào A và C nằm trên cùng một đường thẳng
- Độ lớn của 2 lực F1 và F2
bằng nhau
2 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực:
Muốn cho một vật rắn chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực phải trực đối
0
2
F
Chú ý:
-Hai lực trực đối là hai lực cùng giá, ngược chiều và cĩ độ lớn bằng nhau
- Hai lực cân bằng: là hai lực trực đối cùng tác dụng vào một vật
- Tác dụng của một lực lên một vật rắn khơng thay đổi khi điểm đặt của lực đĩ dời chỗ trên giá của nĩ
- Vectơ trượt: vectơ biểu diễn lực tác dụng lên một vật rắn
3 Trọng tâm của vật rắn:
Trọng tâm của vật rắn là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật
4 Cân bằng của vật rắn treo ở đầu dây:
Hình 26.4 Khi vật cân bằng, lực căng T
của sợi dây và trọng lực P của vật rắn là hai lực trực đối
a)Dây treo trùng với đường thẳng đứng đi qua trọng tâm G của vật
b)Độ lớn của lực căng dây T bằng độ lớn của trọng lực P (trọng lượng) của vật
Trang 3
- Hướng dẫn HS cách xác
định trọng tâm
- Nêu một số dạng đặc
biệt, kiểm nghiệm lại
Hoạt động 4 (…phút):
Tìm hiểu cân bằng của vật
rắn trên giá đỡ nằm
ngang.Các dạng cân bằng
- Cho HS đọc sách, nêu
câu hỏi, hướng dẫn HS
giải thích
- điểm đặt của N trên
mặt phẳng ngang
- Cho HS đọc sách để rút
ra điều kiện
- Cho HS thảo luận, trình
bày các dạng cân bằng
Hoạt động 5 (…phút): vận
dụng củng cố
- Nêu câu hỏi Nhận xét
- Đọc SGK phần 5, xem H 26.6, trình bày cách xác định trọng tâm của vật rắn phẳng mỏng
- Chú ý dạng đặc biệt trên
H 26.7, kiểm tra lại
- Quan sát H 26.8 Trả lời câu hỏi tại sao quyển sách nằm yên?
- Đọc phần 6, xem H 26.9,
H 26.10, nêu điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế?
- Xem hình H 26.11, đọc phần 7 trình bày các dạng cân bằng? Lấy ví dụ?
- Thảo luận nhóm trả lời các câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1, 5(SGK); bài tập
1 (SGK)
- Ghi nhận kiến thức: điều
5 Xác định trọng tâm của vật rắn:
a) Đối với vật rắn phẳng mỏng: Dùng dây dọi để đánh dấu đường thẳng đứng AA’, BB’ trên vật
Vậy G là giao điểm của 2 đường thẳng này
b) Đối với vật rắn phẳng đồng tính:
Hình 26.6
- Trọng tâm trùng với tâm đối xứng
- Trọng tâm nằm trên trục đối xứng
c) Chú ý:
Vị trí trọng tâm phụ thuộc vào
sự phân bố khối lượng của vật, có thể nằm trong hay ngoài vật Hình 26.7
6 Cân bằng của vật rắn trên giá đỡ nằm ngang:
Đặt vật rắn trên giá đỡ nằm ngang thì trọng lực P ép vật vào giá đỡ, vật tác dụng lên giá đỡ một lực, giá đỡ tác dụng phản lực
N lên vật Khi vật cân bằng:
P
N = − (trực đối)
Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất chứa tất cả các điểm tiếp xúc
Điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế: Đường thẳng đứng qua trọng tâm của vật gặp mặt chân đế
7 Các dạng cân bằng: a) Cân bằng bền: vật tự trở về vị trí cân bằng khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng
b) Cân bằng không bền: vật không tự trở về vị trí cân bằng khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng
c) Cân bằng phiếm định: vật cân
Trang 4
câu trả lời của các
nhóm
- Yêu cầu:HS trình bày
đáp án
- Đánh giá, nhận xét kết
quả giờ dạy
Hoạt động 6 (…phút):
Hướng dẫn về nhà
về nhà: 3.1,3.2,3.3
cầu : HS chuẩn bị bài
sau
kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực, cách xác định trọng tâm, nhận biết các dạng cân bằng
- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà
- Những sự chuẩn bị cho bài sau
bằng ở v ị tr í m ới khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng
Trang 5
Bài 27 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA
LỰC KHÔNG SONG SONG
A.MỤC TIÊU
1.Kiến thức:
- Biết cách tổng hợp lực đồng quy tác dụng lên cùng một vật rắn
- Nêu được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song
2.Kỹ năng:
- Biết cách suy luận dẫn đến điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song
- Trình bày được thí nghiệm minh họa
- Vận dụng điều kiện cân bằng để giải một số bài tập
B.CHUẨN BỊ
1.Giáo viên
- Biên soạn các câu hỏi để kiểm tra bài cũ, củng cố bài giảng dưới dạng trắc nghiệm theo nội dung câu hỏi 1-3 SGK
- Chuẩn bị các thí nghiệm H 26.3
2.Học sinh
- Ôn tập quy tắc hình bình hành lực tác dụng lên chất điểm
3.Gợi ý ứng dụng CNTT
- GV có thể biên soạn các câu hỏi trắc nghiệm cho phần kiểm tra bài cũ và củng cố bài giảng
- Chuẩn bị những hình ảnh cân bằng của các vật
- Mô phỏng các lực cân bằng…
C.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Hoạt động 1 (…phút):
Kiểm tra bài cũ
- Đặt câu hỏi cho HS
- Cho 1 HS vẽ hình
- Nhận xét các câu trả
lời
Hoạt động 2 (…phút):
Tìm hiểu quy tắc hợp hai
đồng quy
-Yêu cầu HS đọc SGK,
trả lời các câu hỏi Có
thể cho HS thảo luận
-Hướng dẫn HS vẽ hình
-Nhận xét các câu trả lời
- Nêu quy tắc hình bình hành lực?
- Vẽ hình biểu diễn
- Nhận xét trả lời của bạn
- Đọc SGK phần 1, xem hình H27.1, trả lời các câu hỏi:
*Thế nào là hai lực đồng quy?
*Nêu các bước để tổng hợp hai lực đổng quy?
Vẽ hình minh họa?
- Xem hình H27.2 đưa ra các điều cần chú ý và khái niệm hai lực đồng phẳng
1 Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy:
Hình 27.1 Hai lực đồng quy: hai lực tác dụng lên cùng một vật rắn, có giá cắt nhau tại một điểm
Để tổng hợp hai lực đồng quy
ta làm như sau:
- Trượt hai lực trên giá của chúng cho tới khi điểm đặt của hai lực là I
- Áp dụng quy tắc hình bình hành, tìm hợp lực F của hai lực cùng đặt lên điểm I
F =F1 +F2
Trang 6
Hoạt động 3 (…phút): tìm
hiểu cân bằng của một vật
rắn dưới tác dụng của ba
lực không song song
- Yêu cầu HS tìm hiểu
SGK, xem hình vẽ
- Gợi ý cách trình bày
đáp án
- Gợi ý cách chứng minh,
nhận xét kết quả
- Làm thí nghiệm, yêu
cầu HS quan sát, kiểm
tra lại các kết quả vừa
thu được ở trên
- Nêu câu hỏi, yêu cầu
HS xem H 27.5
- Cho HS xem phần 3
Gợi ý cách biểu diễn và
chú ý
điểm đặt của N trên
mặt phẳng nghiêng
Hoạt động 4 (…phút):
vận dụng, củng cố:
- Yêu cầu: Nêu câu
hỏi.Nhận xét câu trả lời
của các nhóm
- Yêu cầu: HS trình bày
đáp án
- Đánh giá, nhận xét kết
quả giờ dạy
- Xem hình H27.3, trình bày cách suy luận trong SGK để đưa ra điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song
- Ghi nhận công thức(27.1), chứng minh rằng 3 lực này phải đồng phẳng?
- Quan sát thí nghiệm theo
H 27.1, kiểm nghiệm lại kết quả ở trên:
- Ba lực đồng quy, đồng phẳng và thỏa mãn công thức(27.1)
- Trả lời câu hỏi C1 SGK
- Xem phần 3, tìm cách biểu diễn các lực tác dụng lên vật hình hộp nằm trên mặt phẳng nghiêng? Đưa
ra nhận xét
- Thảo luận nhóm trả lời các câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1-3 (SGK); bài tập 1, 2 (SGK)
- Làm việc cá nhân giải bài tâp 3 (SGK)
- Ghi nhận kiến thức: quy
2 Cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song:
a) Điều kiện cân bằng:
Hình 27.3
0
0
3 12
3 2 1
= +
= + +
F F
F F F
Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là hợp lực của hai lực bất kỳ cân bằng với lực thứ ba
0
3 2
F
(Nói cách khác ba lực phải đồng phẳng và đồng quy và có hợp lực bằng không)
b) Thí nghiệm minh hoạ:
3 Ví dụ:
Hình 27.6 Vật cân bằng trên mặt phẳng nghiêng chịu tác dụng 3 lực:
- trọng lực P đặt tại trọng tâm,
có giá thẳng đứng hướng xuống
- lực ma sát F ms có giá nằm trên mặt phẳng nghiêng
- Phản lực N của mặt phẳng nghiêng
0
= + +F N
P ms
N đặt tại A, không phải là tâm của diện tích tiếp xúc
Trang 7
Hoạt động (…phút):
Hướng dẫn về nhà
- Nêu bài tập về nhà:
1,2,3 SGK
- Yêu cầu: HS chuẩn bị
bài sau
tắc tổng hợp hai lực, ba lực đồng quy, đồng phẳng
- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà
- Những sự chuẩn bị cho bài sau
Trang 8
Bài 28.QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG ĐIỀU KIỆN CÂN
BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG
SONG
A.MỤC TIÊU
1.Kiến thức:
- Nắm vững được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều và trái chiều cùng đặt lên vật rắn
- Biết phân tích một lực thành hai lực song song tùy theo điều kiện của bài toán
- Nắm được điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song và hệ quả
- Có khái niệm về ngẫu lực và momen của ngẫu lực…
2.Kỹ năng:
- Vẽ hình tổng hợp và phân tích lực
- Rèn luyện tư duy logic
B.CHUẨN BỊ
1.Giáo viên
- Biên soạn các câu hỏi kiểm tra bài cũ ; củng cố bài giảng dưới dạng trắc nghiệm theo nội dung câu hỏi 1-3 SGK
- Chuẩn bị thí nghiệm theo hình 28.1 SGK
2.Học sinh
- Ôn tập kiến thức về lực, tổng hợp lực
3.Gợi ý ứng dụng CNTT
- GV có thể biên soạn các câu hỏi trắc nghiệm cho phần kiểm tra bài cũ và củng cố bài giảng
- Chuẩn bị những hình ảnh cân bằng của các vật
- Mô phỏng các lực cân bằng theo các hình vẽ …
C.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Hoạt động 1 (…phút): Kiểm
tra bài cũ
-Nêu câu hỏi
-Yêu cầu một HS lên bảng vẽ
hình
-Nhận xét kết quả
Hoạt động 2 (…phút): Tìm
hiểu quy tắc hợp hai lực song
song cùng chiều
-Cùng HS làm thí nghiệm
-Hướng dẫn lập bảng kết quả
-Gợi ý rút ra kết luận
-Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song?
-Vẽ hình minh họa?
-Quan sát thí nghiệm hình 28.1
-Lập bảng kết quả
-Vẽ hình H 28.2
1 Thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song:
- Hai lực song song cùng chiều P1 và P2 tác dụng vào thước tại O1 và O2
- P đặt tại O có tác dụng giống hệt tác dụng đồng thời của P1 đặt tại O1 và P2 đặt tại O2 với P=P1+P2
P là hợp lực cùa P1 và
2
P
Trang 9
-Yêu cầu HS trình bày quy
tắc
-Cho HS thảo luận, hướng dẫn
giải thích trọng tâm của vật
rắn
-Cho HS xem hình vẽ
-Hướng dẫn phân tích
-Trình bày quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều
-Thảo luận đưa ra quy tắc tìm hợp lực của nhiều lực song song cùng chiều áp dụng giải thích trọng tâm của vật rắn?
-Thảo luận: phân tích một lực thành hai lực song song
2 Quy tắc hợp lực hai lực song song cùng chiều:
a) Quy tắc:
Hình 28.2 Hợp lực của hai lực F1
và F2 song song, cùng chiều, tác dụng vào một vật rắn, là một lực F song song, cùng chiều với hai lực
có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực đó F=F1+F2 Giá của hợp lực F nằm trong mặt phẳng của F1 ,
2
F và chia trong khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỷ lệ nghịch với
độ lớn của hai lực đó
1
2 2
1
d
d F
F
= (chia trong) b)Hợp nhiều lực:
n n n
F R
F F
R
F F
F F F
+ +
=
+ + +
=
+ + + +
=
2
3 1
3 2 1
Hợp lực F tìm được sẽ là một lực song song cùng chiều với các lực thành phần, có độ lớn:
F=F1+F2+F3+ +Fn c)Lí giải về trọng tâm vật rắn:
Chia vật rắn thành nhiều phần tử nhỏ, các trọng lực nhỏ tạo thành một hệ lực song song cùng chiều đặt lên vật Hợp lực của chúng là trọng lực tác dụng lên vật có điểm đặt là trọng tâm của vật
d) Phân tích một lực thành hai lực song song:
Có vô số cách phân tích một lực F đã cho thành hai lực F1 và F2 song song Khi có những yếu tố đã được xác định thì phải dựa vào đó
Trang 10
-Hướng dẫn giải bài tập SGK.
-Nhận xét kết quả
Hoạt động 3 (…phút): Tìm
hiểu điều kiện cân bằng của vật
rắn dưới tác dụng của ba lực
song song.Quy tắc hợp hai lực
song song trái chiều
-Yêu cầu: HS xem hình vẽ,
đọc phần 3 thảo luận về điều
kiện cân bằng
-Gợi ý cách suy luận
-Nhận xét kết quả
-Cho HS xem hình, hướng dẫn
suy luận tìm hợp lực của hai
lực song song trái chiều
-Làm việc cá nhân:bài tập vận dụng phần 2 e) SGK
Thực hiện câu hỏi C1
-Xem hình H 28.6 đọc phần
3 SGK, thảo luận rút ra điều kiện cân bằng:
-Tổng hợp lực?
-Chứng minh hệ ba lực đồng phẳng?
-Phân tích điểm đặt của chúng?
-Trình bày kết quả
-Xem phần 4 SGK, xem hình 28.7, tìm cách suy luận để đưa ra quy tắc hợp hai lực song song trái chiều
để chọn cách phân tích thích hợp
e) Bài tập vận dụng:
Một thanh sắt có khối lượng 50kg được kê bởi hai giá đỡ O1 và O2 ở hai đầu Đường thẳng đứng qua trọng tâm G chia đoạn thẳng O1O2 theo tỉ lệ 2
1
2 =
OO
OO
Tính lực của thanh sắt đè lên từng giá đỡ
Bài giải Theo qui tắc hợp lực:
F = F1 + F2
2
1
2 2
OO
OO F
F
F1 = 2/3 F = 2/3 50.9,81=327N
F2 = 1/3 F = 163N
3 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của
ba lực song song:
Hình 28.6 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực F1 , F2 , F3 song song
là hợp lực của hai lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba
0
3 2
F
4 Quy tắc hợp hai lực song song trái chiều:
Hình 28.7 Hợp lực của hai lực song song trái chiều là một lực có các đặc điểm sau:
- song song và cùng chiều với lực thành phần có độ lớn lớn hơn lực thành phần kia (
3
F )
- có độ lớn bằng hiệu độ lớn của hai lực thành phần:
F = F3 – F2
- Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng của hai lực thành
