GIAO AN vat ly 12 NANG CAO bai 3

Mục tiêu:  Kiến thức: Biết được các khái niệm về tọa độ góc, gia tốc góc, phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định - Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị

Chương I : CƠ HỌC VẬT RẮN.

Bài: CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH

I Mục tiêu:

 Kiến thức: Biết được các khái niệm về tọa độ góc, gia tốc góc, phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định - Biết cách xây dựng và vẽ đồ thị các phương trình chuyển động quay đều và quay biến đổi đều trong hệ tọa độ ( ,t) -Nắm vững các công thức liên hệ vận tốc góc vận tốc dài, gia tốc góc và gia tốc dài của một điểm trên vật rắn.

 Kĩ năng:Vận dụng giải các bài tập đơn giản.

 Liên hệ thực tế: Vai trò kiến của kiến thức trong khoa học và đời sống.

II Phương pháp dạy học: Giảng giải – phát vấn

III Chuẩn bị:

1 Giáo viện:

 Chuẩn bị các hình vẽ: 1.1,1.2,1.3,14, 1.5 sgk trang 4,5,6,7.

 Các hình vẽ tranh ảnh sưu tầm có liên quan.

2 Học sinh:

 Có đầy đủ sách giáo khoa.

 Ôn lại phần động học chất điểm 10A.

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

 Ổn định tổ chức.

 Kiểm tra bài cũ:

 NỘI DUNG

HĐ1 Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định

Hỏi : Khi vật rắn quay quanh một

trục cố định, thì góc quay của các

điểm trên vật rắn có quan hệ như thế

nào?.

Vì các điểm trên vật rắn đều quay

một góc giống nhau  chỉ cần lấy tọa

độ góc  của M trên vật rắn làm tọa

độ góc của vật rắn và thông báo công

thức tọa độ góc và qui ước dấu?

Hỏi : Tọa độ góc của các điểm sai

khác nhau 2k và (2k +1) thì vị trí

các véc tơ tia chúng như thế nào?

Trả lời câu hỏi C1

Nêu hai đặc điểm của chuyển động

+ OM > 0 + OM < 0 + Giá trị đó là dương nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục

Ox đến tia OM ngược chiều kim đồng hồ.

+ Giá trị đó là âm nếu góc được thực hiện bằng cách quay trục

Ox đến tia OM thuận chiều kim đồng hồ.

1.Tọa độ góc:

 Mọi điểm trên vật vạch những đường tròn ,có tâm nằm trên trục quay(sgk)  Khi vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm trên vật rắn đều có

cùng một góc quay

 Tọa độ góc  = (Ox

,OM )

HĐ 2.Vận tốc góc

Hỏi : Phát biểu định nghĩa vận tốc

góc.

Vận tốc góc là một đại lượng đại số.

Vận tốc góc có giá trị dương khi vật

rắn quay theo chiều dương qui ước và

âm khi ngược lại

Hỏi : Lập công thức tính vận tốc góc

trung bình và tức thời của vật rắn?

Khi t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì

tốc độ trung bình trở thành vận tốc tức thời.

Phát biểu định nghĩa tốc độ góc tức

thời bằng đạo hàm theo thời gian của tọa độ góc.

Tự nhìn sách ghi

Trả lời câu hỏi C2

2.Tốcđộ góc:

 Tốc độ góc và chiều quay của vật rắn.

 Công thức:

+Tốcđộ góc trung bình:

 tb =

t t

t 0

0

















+Tốc độ góc tức thời:

 = d/dt (2)dt (2)

 Tốc độ góc tức thời ( gọi tắt là tốc

độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức độ quay nhanh hay chậm của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của tọa độ góc vật rắn

HĐ 3.Gia tốc góc

Hỏi : Khi vật rắn quay không đều lúc Tự hình thành định nghĩa gia tốc 3.Gia tốc góc:

O

M

đó vận tốc góc thay đổi Để đặc trưng

cho sự biến thiên nhanh hay chậm

của vận tốc tốc góc ta đưa ra khái

niệm gia tốc góc.

Hỏi :Định nghĩa gia tốc góc.

Gọi  và 0 lần lượt là vận tốc góc

của vật rắn ở thời điểm t và t 0.

Hỏi : Lập công thức tính gia tốc góc

trung bình và tức thời của vật rắn?

Có phải dấu của gia tốc cho ta biết

vật rắn quay nhanh dần hay chậm dần

không?

Hỏi : + . > 0: quay nhanh dần,

+. < 0:

quay chậm dần.

trung bình.

Khi t nhỏ dần và tiến tới đến 0 thì

gia tốc trung bình trở thành gia tốc tức thời.

Phát biểu định nghĩa gia tốc góc tức

thời bằng đạo hàm theo thời gian của vận tốc góc.

Tự nhìn sách ghi

Trả lời câu hỏi C3

 Gia tốc góc của vật rắn là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của vận tốc góc.

 Công thức:

+gia tốc góc trung bình:  tb =

t t

t 0

0

















(4) +gia tốc góc tức thời

2 0

d dt

d t











(5)

tốc góc) của vật rắn quay quanh một trục bằng đạo hàm bậc nhất theo thời gian của vận tốc góc vật rắn.

 Đơn vị của gia tốc là Rad/dt (2)s 2

 Gia tốc góc là đại lượng đại số

HĐ 4.Các phương trình động lực học của chuyển động quay

Hướng dẫn hoạt động của Hs thông

qua các câu hỏi:

H1: Dựa và Sgk định nghĩa chuyển

động quay đều?

H2: Trong công thức (1) chọn t0 =0 

phương trình chuyển động của vật

rắn quay quanh một trục cố định.?

H3: Phương trình (3) có dạng tương

tự như phương trình nào đã học ở lớp

10?

4.Các phương trình động lực học của chuyển động quay :

 Chuyển động quay đều là chuyển

động mà vận tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian tb =  = const.

 Từ (1): =

0

0

t

t 







chọn t 0 = 0 ta được:

 =  0 + t (3) Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định.

 Trong chuyển động quay đều của

vật rắn thì tọa độ góc là hàm số bậc

nhất của thời gian Đồ thị là đường

thẳng xiên góc, với hệ số góc .

HĐ 5 Chuyển động quay biến đổi đều

Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Nội dung

Tiết 2:

Hỏi :Định nghĩa chuyển động

quay biến đổi đều?

Hỏi : Phương trình (6) có dạng

tương tự như phương trình nào đã

học ở lớp 10?

Hỏi : Viết phương trình chuyển

động thẳng biến đổi đều: x = x 0

+v 0 t + 0,5at 2

Dựa vào sự tương tự:

x  , x 0  0 , v 0   0 , a  

để suy ra phương trình (7)

Đồ thị mô tả sự phụ thuộc  vào t

là đường gì? Dạng của đồ thị này

phụ thuộc như thế nào vào dấu của

Định nghĩa chuyển động quay

biến đổi đều

Tự nhìn sách ghi

= const.

 =  o + t

 =  o +  o t + 1

2 t

2

2 - o2 = 2 ( -  o )

Trả lời câu hỏi C4

5 Chuyển động quay biến đổi đều:

 Chuyển động quay biến đổi đều là chuyển động mà gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian  tb =  = const.

 Từ (5):  = ( -  0 )/dt (2)(t – t 0 ) Chọn t 0 = 0 ta được:  =  0 + t (6)

 Phương trình chuyển động quay biến đổi đều:

 = 0 + 0 t + 12 t 2 (7)

> 0

0

t

0





O

< 0

HĐ 6.Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay

Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Nội dung

HĐ6:

Khi vật rắn quay đều xung quanh

trục quay cố định thì mỗi điểm

trên vật rắn cách trục quay một

đoạn r chuyển động tròn đều Dựa

vào vật lý 10 Hs cho biết mối

quan hệ giữa vận tốc góc với vận

tốc dài và gia tốc hướng tâm của

các điểm đó?

Hỏi :+ v = r,

+ a n = r. 2 =

r

v 2

Nhấn mạnh gia tốc hướng tâm

chỉ do sự biến thiên phương và

chiều của vận tốc dài mà gây ra!

Nếu vật rắn quay không đều, thì

mỗi điểm trên vật rắn chuyển

động tròn không đều Trong

chuyển động này ngoài sự biến

thiên phương, chiều của vận tốc

còn có sự biến thiên về độ lớn vận

tốc Biến thiên về độ lớn vận tốc

Hỏi : Viết công thức tính gia tốc

tiếp tuyến?

Các điểm trên vật rắn càng xa

trục quay thì gia tốc góc của nó

như thế nào?

Thay đổi về hướng , không thay đổi về độ lớn.

Thay đổi về hướng và cả độ lớn.

+ Gia tốc pháp tuyến + Gia tốc tiếp tuyến

Trả lời câu hỏi C5

Trả lời câu hỏi C6

6.Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay:

a Trong chuyển động quay đều:

 Liên hệ vận tốc góc và vận tốc dài:

v = r (8)

 Gia tốc hướng tâm khi vật rắn quay đều:

a n = r. 2 =

r

v 2

(9)

b Trong

quay

có:

phương chiều vgây gia tốc hướng tâm:

a a                         n at

a n = r. 2 =

r

v 2

+ Biến thiên về độ lớn vận tốc gây nên gia tốc tiếp tuyến a t :

a t = dv rd

dt dt





at  r (10)

 Gia tốc toàn phần: a = 2

t

a 

 Củng cố dặn dò:

1.Thường để đơn giản trong việc xác định dấu  và  ta nên chọn chiều quay dương là chiều quay vật rắn Khi đó ta

luôn có  > 0 và nếu vật quay

+ nhanh dần thì  > 0, + và chậm dần thì  < 0.

2 HD trả lời các câu hỏi:

1/dt (2)8(Sgk): Câu a vì: Các điểm khác nhau thì vẽ thành các đường tròn khác nhau.

2/dt (2)8(Sgk):

3/dt (2)8sgk: Câu B vì: trong chuyển động quay nhanh dần thì. >0 ( cùng dấu)

3 Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 1,2,3,4,5,6,7 trang 8,9 Sgk.

 Rút kinh nghiệm:

Bài 2: PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN

QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH.

Đặc điểm chuyển động Chuyển động quay của vật rắnquanh một trục cố định. Chuyển động thẳng của một chất điểm.

Biến đổi đều 

 =  0 + 0 t +

2

1 

t 2 x = x 0 +v 0 t +

2

1

at 2

2 – 0 = 2 (  – 0 ) v 2 –v 0 = 2a( x –x 0 )

t = 2

a

s 2

M x

at

an

v

O

a

 (+)

I Mục tiêu:

 Kiến thức:

+Biết cách xây dựng phương trình động lực học vật rắn

+Hiểu được khái niệm momen là đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của một vật quanh một trục

+Thuộc và hiểu được công thức về momen động lượng của vật rắn và các đại lượng chứa trong công thức đó Định luật bảo toàn momen động lượng

 Kĩ năng:Biết sử phương trình động lực học vật rắn để giải một số bài tập đơn giản.

 Liên hệ thực tế:Vận dụng định luật bảo toàn mômen để giải thích một số hiện tượng trong cuộc

sống

II Phương pháp:Pháp vấn - giảng giải.

III Chuẩn bị:

1 Giáo viện:

 Có thể chuẩn bị các hình ảnh có liên quan đến bài học

 Các hình động trên máy nếu được

2 Học sinh:

Ôn lại phương trình động lực học của chất điểm trong chuyển động quay quanh một trục

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

 Ổn đ ịnh tổ chức.

 Kiểm tra bài cũ:

V.NỘI DUNG BÀI GIẢNG

H Đ I : Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực

Mômen lực M

của lực F đối

với vật rắn có

trục quay cố

định là đại

lượng đặc trưng

cho tác dụng

làm quay vật rắn

quanh trục cố

định đó của lực F, và đo bằng tích

số lực và cánh tay đòn.

Hs Quan sát h 3.1 để thảo luận các

câu hỏi sau:

a Với cùng một lực cùng phương

tác dụng vào vật rắn, thì tác dụng làm

quay vật phụ thuộc như thế nào vào

điểm đặt của lực?

b  Nếu lực có phương cắt trục

quay, hoặc song với trục quay thì có

tác dụng làm quay vật rắn không? Vì

sao?

 Tác dụng làm quay vật lớn nhất khi

phương của lực quan hệ như thế nào

với phương trục quay?

 Khi véc tơ lực đó nằm trong mặt

phẳng  với trục quay, thì lực này

gọi là trực giao với trục quay.

 Tổng kết các kết luận rút ra trong

vấn đề thảo luận mục a.; b để dẫn

đến kết luận chung ở phần nội dung.

Cho H quan sát hình 3.2 Sgk và các

kết luận rút ra ở mục 1.

Lưu ý cho học sinh cách xác định

cánh tay đòn (Khoảng cách từ

phương của lực đến trục quay)

Momen lực là đại lượng đại số, dấu

Khái niệm momen lực Viết được công thức tính độ lớn momen lực

Nêu qui ước dấu của momen

Qui ước dấu momen:

+ Momen lực F làm vật rắn quay theo

chiều dương thì M = +F.d,

+ Momen lực F làm vật rắn quay ngược chiều dương thì M

= -F.d.

Trả lời câu hỏi C1

Trả lời câu hỏi C2

1 Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực :

a Momen lực đối với trục quay:

M = F.d (1)

 Đơn vị: N.m

 Quy ước dấu :

b.Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực :

+ Xét vật rắn là quả cầu m nhỏ

gắn đầu thanh nhẹ ,dài r Chất

điểm m chuyển động trên đường tròn tâm O bán kính r và chịu lực

F (hv)

Phân tích:FFn Ft

 Xét thành phần Ft: + Ft =mat = mr  Ftr = mr2, + Vì Ftr = Frcos = Fd

Vậy : M = F.d = mr2

+Xét trường hợp vật rắn gồm

nhiều chất điểm … :

MM (m r )



A

(+) (+)

F d

O

n

F 

t

F 

F 

d O



m

F1

F2

của các momen cho biết mơmen lực

này làm cho vật rắn quay theo chiều

nào.

.

H II : Momen quán tính Đ II : Momen quán tính

I = mr2 gọi là mơmen quán

tính của chất điểm đối với

trục 

Từ cơng thức M = I   =

H: M/dt (2) I?

Liên hệ cơng thức a = F/dt (2)m để

khắc sâu kiến thức cho Hs

Đơn vị I: kg.m2

Dựa trên kiến thức về momen

quán tính của chất điểm Gv

thơng báo về momen quán tính

của vật rắn đối với một trục bằng

tổng các momen quán tính các

phần của vật đối với trục quay

đĩ I = 

i

2 i

i r

m Trong đĩ m

i ,

r i lần lượt là khối lượng và

khoảng cách từ phần tử thứ i đến

trục quay.

 Nhấn mạnh:

+Độ lớn momen quán tính phụ

thuộc vào sự phân bố các phần

của vật đối với trục quay Nếu

vật là đồng chất thì momen quán

tính phụ thuộc vào khối lượng,

hình dạng và kích thước của vật.

+ Nếu vật khơng đồng chất hoặc

cĩ hình dạng bất kì thì momen

quán tính được xác định bằng

thực nghiệm.

 Thơng báo momen quán tính

của một số vật đồng chất đối với

trục quay  là trục đối xứng vật

như ở nội dung.

Trả lời câu hỏi C3

Hs phát biểu mối quan hệ, và nêu ý nghĩa momen quán tính Trả lời câu hỏi

Vận dụng tính momen quán tính của trái đất?

Thay số: I = 9,8.10 27 kg.m 2

2 Momen quán tính: Momen quán tính của vật rắn đối với một trục:

 Mơmen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính (sức

ì) của vật đĩ đối với chuyển động quay

quanh trục đĩ.

 Cơng thức: I = 

i

2 i

i r

 Mơmen quán tính của một số vật đồng chất đối với trục quay  là trục đối xứng vật:

* Thanh cĩ tiết diện bé so với chiều dài:

I =

12

1

ml2

l : chiều dài thanh

+I phụ thuơc khối lượng và sự phân bố

khối lượng

+V dụ :B 2/dt (2)t14.

H Đ III : Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục

 Dành thời gian cho Hs nhắc lại

phương trình động lực học của vật

rắn quay quanh một trục

 Từ đĩ khái quát lên: Nếu vật rắn

quay xung một trục cố định  và

cĩ momen quán tính đối với trục

này I Gọi M là tổng đại số các

momen các lực đối với trục quay

 tác dụng lên vật rắn khi đĩ

phương trình I=M được gọi là

pt động lực học của vật rắn quay

quanh một trục

3.Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

M = I (8) +Trong đĩ:

M là tổng đại số các momen các lực đối với trục quay 

I: momen quán tính đối với trục 

: Gia tốc gĩc vật rắn

H Đ IV : Bài tập V DỤ

Đề (SGK): tĩm tắt m=5kg ; I =0,2kg.m2

* Vành tròn hay trụ rỗng bán kính R: I = mR 2

* Vành tròn hay trụ rỗng bán kính R: I = mR 2

* Hình cầu đặc: I = mR 2

như hình vẽ Tính gia tốc của thùng nước

4.Củng cố dặn dò:

5 Bài tập về nhà:

Làm các bài tập: 1,2,3 trang 18 Sgk

 Rút kinh nghiệm:

Bài 3: MOMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG

I Mục tiêu:

 Kiến thức:

Biết được khái niệm momen động lượng là một đại lượng vật lý, momen động lượng là một đại lượng đại số-Viết được công thức tính momen động lượng với một trục Biết cách xác định dấu monen - Biết cách xây dựng biểu thức định luật II Niu-tơn dưới dạng khác làm xuất hiện momen lực và momen quán tính

 Kĩ năng: Cách xác định giá trị của mômen động lượng

 Liên hệ thực tế: Vai trò kiến của kiến thức trong khoa học và đời sống.

II Phương pháp:Giảng giải – phát vấn.

III Chuẩn bị: 1 Giáo viện:

Chuẩn bị hình 3.2 và các hình vẽ có liên quan

2 Học sinh:

Đọc trước bài ở nhà

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

1/dt (2) Ổn định tổ chức

2/Kiểm tra bài cũ:

3/NỘI DUNG BÀI DẠY

H Đ 1 Momen đ ng l ng ộng lượng ượng

Gv tổ chức cho Hs dựa vào

phương trình I=M để từ đó

dùng phép biến đổi toán học dẫn

đến dạng :M= I

dt

d

Đại lượng L=I gọi là momen

động lượng của vật rắn nó đặc

trưng cho vật vật rắn có momen

quán tính quay quanh một trục

Momen động lượng có phải là đại

lượng đại số hay không?

Công thức 3 được gọi là phương

trình động lực học của chất điểm

trong chuyển động quay quanh

một trục

Nêu các trường hợp bảo toàn

động lượng cho các trường hợp và

làm các thí nghiệm hay các hình

động chuẩn bị trên máy tính để

làm minh họa

Ta biết công thức

dt

p d dt

)

v

m

(

d

F









khi m thay đổi hoặc hệ nhiều vật

Một cách tương tự, công thức M =

dt

dL

cũng đúng cho cả các trường

hợp:

Trả lời câu hỏi C1

Khái niệm momen động lượng, đơn vị

Định luật II Niu-tơn cho một chất điểm ở dạng khác:

dt

p d dt

) v m ( d F









này với pt (3) để tìm ra sự tương ứng?

L = I  Dấu L là dấu  L

có tính cộng!

Tìm ra sự tương ứng giữa công thức p=mv với L = I?

1.Momen động lượng :

a Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục:

M I 

Ta có: M = I

dt

d

=

dt

) I

d 

(2) Đặt :L I 

 Từ (2)  M =

dt

dL

(3)

* Đúng cả trong trường hợp momen

quán tính thay đổi

Vậy: Momen ngoại lực đặt lên vật

rắn có trục quay cố định bằng đạo hàm theo theo gian của momen động lượng của vật rắn đối với trục quay đó.

+Vật có momen quán tính I thay

đổi ( do thay đổi h/dt (2)dạng hay kích

thước)

Hs dựa vào phương trình M=

dt dL

phát biểu Dạng khác của phương

trình động lực học của vật rắn

quay quanh một trục

Trả lời câu hỏi C

H Đ 2 Momen động lượng

Hãy viết phương trình động lực học

của vật rắn quay quanh một trục : M

= I.

Hãy viết công thức xác định gia tốc

góc :  =

t

d

d 

? Hướng dẫn học sinh hình khái niệm

moment động lượng ?

Hướng dẫn học sinh viết dạng khác

của phương trình động lực học của

vật rắn chuyển động quay quanh một

trục.

Em hãy cho biết khi M = 0 thì

t d

L d

bằng bao nhiêu ?

+ Ta có :

M = I  + Mà :

 =

t d

d 

+ Ta có :

M = I

t d

d 

=  

t d

I

+ Đặt : L = I  : moment động lượng

Trả lời câu hỏi C2

b/ Momen động lượng :

 Biểu thức L = I gọi là momen động lượng của vật rắn, đối với trục quay

 Vậy: Momen động lượng của vật rắn

đối với một trục quay bằng tích số của momen quán tính của vật đối với trục quay đó và vận tốc góc của vật quay quanh trục đó.

 Đơn vị: kg.m2/dt (2)s

Ví dụ : SGK

H 3 nh lu t b o toàn momen đ ng l ng Đ II : Momen quán tính Đ II : Momen quán tínhịnh luật bảo toàn momen động lượng ật bảo toàn momen động lượng ảo toàn momen động lượng ộng lượng ượng

Em hãy cho biết khi

t d

L d

= 0 thì moment động lượng có đặc điểm gì ?

L = const

Học sinh suy nghĩ và trả lời

Trả lời câu hỏi C3

2 Định luật bảo toàn momen động lượng:

 Nếu M = 0 thì

dt

dL

= 0  L = hằng số

 Vậy định luật BT Mômen động lượng : Khi

tổng đại số các momen ngoại lực đặt lên một vật rắn ( hay hệ vật) đối với một trục quay bằng không ( hay các momen ngoại lực triệt tiêu), thì momen động lượng của vật rắn ( hay hệ vật) đối với trục đó là không đổi Trong trường hợp vật rắn có momen quán tính không đổi đối với trục quay không đổi thì vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục đó .

H Đ Các ví dụ về bảo toàn momen động lượng

+Hệ nhiều vật Trong trường hợp

này thì trong pt trên cần hiểu M là

tổng đại số các momen ngoại lực

tác dụng lên hệ đối với cùng trục

quay, và L tổng các momen động

lượng của các vật trong hệ với

trục quay đó

Gv cho Hs sinh nhận xét nếu

M=0 thì momen động lượng của

vật (hay hệ vật) đối với trục quay

có thay đổi không?

Học sinh nhận xét nếu M=0 thì momen động lượng của vật (hay hệ vật) đối với trục quay

Trả lời câu hỏi C4

 Các ví dụ về bảo toàn momen động

lượng:



n 1 i i

L =L1+L2+ =Hằng số

+ Vật rắn có momen quán tính đối với trục

quay không đổi :Vật rắn không quay hay quay đều

+ Hệ một vật có I thay đổi: L 1 =L 2 hay

1 I 1 = 2 I 2

Ví dụ: Các động viên bơi lội, trượt băng

nghệ thuật, các nghệ sĩ xiếc khi thực hiện các động tác thường thay đổi tư thế nhằm thay đổi

I khi đó sẽ thay đổi được vận tốc góc

Ví dụ: Máy bay trực thăng có hai hệ thống

cánh quạt quay theo hai chiều ngược nhau để luôn giữ cho thân máy bay bay theo một hướng

 Củng cố dặn dò: Bài tập về nhà: 1,2 trang 14 Sgk

 Rút kinh nghiệm:

Bài

4: ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC.

I Mục tiêu:

 Biết được công thức tính động năng của vật rắn là tổng động năng của các phân tử của nó

 Biết được chuyển động của vật rắn có thể phân tích thành hai chuyển động thành phần: chuyển động tịnh tiến của khối tâm và chuyển động quay quanh trục đi qua khối tâm, từ đó biết được động năng vật rắn gồm tổng động năng của chuyển động tịnh tiến và động năng chuyển động quay quanh khối tâm

 Biết cách tính động năng toàn phần của khối trụ lăn trên mặt phẳng

II Chuẩn bị: 1 Giáo viên:

Chuẩn bị một con quay để làm mẫu c/dt (2)đ quay quanh trục, các tranh ảnh về tuabin thuỷ lực trong nhà máy thuỷ điện

2 Học sinh: Ôn kĩ bài học trước.

III Nội dung :

1/Bài cũ :

1/ khái niệm momen động lượng ?

2/dt (2) Định luật bảo toàn momen động lượng

3/dt (2) Các ví dụ về bảo toàn momen động lượng:

H Đ I Động năng c a v t r n quay quanh m t tr c ủa vật rắn quay quanh một trục ật bảo toàn momen động lượng ắn quay quanh một trục ộng lượng ục

HĐ1:

Nhắc lại đ năng của vật rắn c

động thẳng

Đ v đ : Cho I ,, Wđ của vật

quay ?

Đ v đ :Động năng của vật rắn

quay quanh một trục có quan

hệ gì với động năng của các

phần tử trên vật quay quanh

trục đó?

Hướng dãn H xây dựng công

thức như phần nội dung

Trong chuyển động song

phẳng động năng vật rắn gồm

các loại động năng nào?

Hỏi: Nhắc lại các công thức

động năng của vật rắn quay

quanh một trục và động năng

tịnh tiến?

Nêu mối lại mối quan hệ Vc

và  khi một khối trụ lăn

không trượt trên một mặt

phẳng

Thiết lập Phát biểu về động năng của vật rắn quay quanh

một trục

Đơn

vị của động năng

1 Động năng của vật rắn quay quanh một trục:

Xét một vật rắn quay quanh 1 trục cố định , có momen quán tính I , quay với tốc độ góc  , vật có

động năng quay W đ :

d

W    m vi i      m ri i  

1

   Trong đó:

I= m ri i2là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay

Suy ra: W đ 2

1 2

Vậy: Động năng của vật rắn quay quanh một

trục bằng nửa tích số của momen quán tính của vật và bình phương vận tốc góc của vật đối với trục quay đó.

**Lưu ý : Vật quay cũng tuân theo đ lý động năng

c Động năng của vật rắn:

 Động năng của vật rắn trong chuyển động song

phẳng bao gồm động năng chuyển động tịnh tiến của khối tâm và động năng chuyển động quay quanh trục qua khối tâm:

 W = Wt+Wq=1 2

2mvC+1 2

m1

m2

Trong đó: VC và  có liên hệ với nhau tuỳ theo mỗi trường hợp

Ví dụ: Trong trường hợp hình trụ ( hay hình cầu)

lăn không trượt trên một mặt nào đó thì VC = R, với R là bán kính trụ

H III Bài t p ví d Đ II : Momen quán tính ật bảo toàn momen động lượng ục

Hướng dẫn :

Phân tích đề

Nêu hướng làm

Góp ý

Tính toán

Phân tích giả thiết

của Bt Nêu cách giải

Đề BT áp dụng trang 20 SGK Giải :

Động năng lúc dầu :

đ1

Theo định luật BTDL :

I       I 3 Động năng lúc sau

2

1

2

IV Củng cố dặn dò- Hướng dẫn về nhà :

 Chuyển động của vật rắn chịu tác dụng của lực thế và các ngoại lực không sinh công thì cơ năng của vật

bảo toàn

 Bài tập về nhà: Làm các bài tập: 1,2,3 trang 30,31 Sgk

VI: Rút kinh nghiệm:

Bài:

BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN

QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH.

I Mục tiêu:

 Kiến thức: Sử dụng được các công thức động học và động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định - Qua hai bài mẫu, sử dụng được những điều đã học để giải các bài tập khác

 Kĩ năng: Phương pháp giải bài toán động học và động lực học vật rắn quay quanh một trục

 Liên hệ thực tế:Vai trò kiến của kiến thức trong khoa học và đời sống.

II Phương pháp: Giảng giải – pháp vấn

III Chuẩn bị:

1 Giáo viện :

2 Học sinh: Chuẩn bị các bài tập ở nhà.

IV.TIẾN TRÌNH TIẾT DẠY

 Ổn định tổ chức.

 Kiểm tra bài cũ:

Phát biểu định luật bảo toàn mômen động lượng Lấy ví dụ để giải thích?

V.NỘI DUNG TIẾT DẠY



Gv: Gọi 1 Hs đọc đề bài tập.

HS: Gv: gọi 1 Hs lên bảng giải,

cả lớp theo giỏi

Hệ thống câu hỏi dẫn dắt Hs

giải:

Câu a.

 Viết công thức gia tốc góc, thay

0, , và t  

 Thay  vào Pt: M=I  I

Câu b

 Khi không có M1 thì

bánh xe quay chậm dần đều dưới

tác dụng của momen lực nào?

 Tính gia tốc góc 1 :

1=(0-)/dt (2)t

 Từ I1= Mms  Mms

 M=M1+Mms  M1

Câu c

 Dựa vào công thức 2

-0 =2  góc quay trong hai

giai đoạn và từ đó số vòng quay

trong hai giai đoạn

Các học sinh còn lại nghe và tóm tắt đề bài tập vào vở

Hs giải:

Bài 1 tr 20Sgk.

Giả thiết

 Bánh xe chịu: Momen M1= const, tổng momen 24Nm

 Trong 5s đầu vận tóc góc tăng 0

÷10rad/dt (2)s

 sau đó M1 ngừng tác dụng, bánh xe quay chậm dần và ngừng lại sau 50s

Kết luận

a Tính mômen quán tính,

b Xác định M1,

c Số vòng quay tổng cộng.

Bài giải:

a Tính I: Gia tốc bánh xe:  = (-0)/dt (2)

t Thay số:  = 2rad/dt (2)s

Mặt khác: M=I  I=M/dt (2)=12kg.m2

b Xác định M 1

Gia tốc góc của bánh xe khi không có

M1: 1=(0-)/dt (2)t=-0,2rad/dt (2)s

 Do đó mômen của lực ma sát:

Mms=I1=12.(-0,2) = -2,4N.m

 Vậy: M1=M-Mms=24+2,4= 26,4N.m

c Số vòng quay tổng cộng:

 Góc quay trong giai đoạn đầu:

0 2

  

 



=25rad

 Góc quay trong giai đoạn sau:

0 1

2 1

 

 

 =250rad

Vậy số vòng quay: N=(+1)/dt (2)2 =43,8 vòng

Bài 3:

Một thanh OA đồng chất chiều

dài l=1m khối lượng m=120g gắn

vuông góc với trục quay (D)

thẳng đứng Trên thanh có đặt

một viên bi nhỏ khối lượng

m=120g cho mômen quán tính

của thanh đối với trục quay O là

1

a Tính mômen quán tính

của hệ (thanh+bi) khi bi ở các vị

trí sau:

+ Bi ở trung điểm thanh,

+ Bi ở đầu A của thanh (hv)

b Ban đầu bi ở trung điểm

Bài 3

Giả thiết l=1m, m=120g , m=120g, I1

= 1

Kết luận

a Tính momen quán tính hệ khi bi ở:

+ Trung điểm thanh, + đầu A

b 1=120vòng/dt (2)phút  2 khi bi ở A

Bài giải:

a Mômen quán tính của hệ: I = I1 + I2

Với I1= 1

3ml2 = 0,04kgm2,

I2 = mr2

+Khi bi ở G: r = l/dt (2)2= 0,5m  I2= 0,03kgm2

Suy ra: I = 0,07kgm2

+ Khi bi ở A: r = l = 1m  I2

=0,12kgm2

Suy ra: I/dt (2) = 0,16 kgm2

b Momen động lượng của hệ bảo

toàn:

I1 = I/dt (2)2  2 = I1/dt (2)I/dt (2) = 52,5 (vòng

G