Giáo án Vật lý 10 bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực

Tiến trình giảng dạy.

Trang 1

Bài 18: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH

-MOMEN LỰC

I Mục tiêu.

a Về kiến thức:

Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của momen lực

Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (quy tắc momen lực)

b Về kĩ năng:

Vận dụng được khái niệm momen lực và quy tắc momen lực để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật cũng như để giải các bài tập vận dụng đơn giản

Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản

c Thái độ:

II Chuẩn bị.

GV: Bộ TN nghiên cứu tác dụng làm quay của lực như hình 18.1 SGK

III Tiến trình giảng dạy.

1 Ổn định lớp

2 Kiểm tra bài cũ (4’)

Cho biết trọng tâm của một số vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng? Phát biểu quy tắc tổng hợp 2 lực đồng quy?

Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của 3 lực không song song là gì?

3 Bài mới

1’

- Điều gì sẽ xảy ra khi vật chịu tác

dụng của một lực

- Xung quanh chúng ta có rất nhiều

vật không thể chuyển động tịnh tiến

mà chỉ có thể quay quanh 1 trục; ví

dụ: quạt điện, bánh xe, quả lắc đồng

hồ, cánh cửa… Điều gì sẽ xảy ra với

các vật đó khi chịu tác dụng của một

Hoạt động 1: Tổ chức tình huống học tập.

- Vật chuyển động có gia tốc

I Cân bằng của một vật có trục quay cố định Momen lực

1 Thí nghiệm

Trang 2

lực? Trong điều kiện nào thì các vật

đó đứng yên khi có nhiều lực tác

dụng?

- Dùng bộ thí nghiệm giới thiệu đĩa

mômen Đĩa có thể quay quanh trục

cố định

- Có nhận xét gì về vị trí trục quay

của đĩa mômen?

- Xét một vị trí cân bằng bất kì của

đĩa, các em hãy chỉ ra các lực tác

dụng lên đĩa và liên hệ giữa các lực

đó?

- Do đó tác dụng của trọng lực và

phản lực của trục quay đĩa luôn cân

bằng ở mọi vị trí

- Các lực khác tác dụng vào đĩa sẽ

gây ra kết quả như thế nào?

- Các em tiến hành TN để trả lời câu

hỏi: Khi có 1 lực tác dụng lên 1 vật

có trục quay cố định thì vật sẽ

chuyển động như thế nào?

+ Lực tác dụng thế nào thì vật sẽ

đứng yên?

- Ta có thể tác dụng đồng thời vào

đĩa 2 lực F 1& F 2nằm trong mặt

phẳng của đĩa, sao cho đĩa vẫn đứng

yên được không? Khi đó giải thích

sự cân bằng của đĩa như thế nào?

- Đối với những vật có trục quay cố

định thì lực có tác dụng làm quay

Vật cân bằng khi tác dụng làm quay

theo chiều KĐH của lực này bằng

tác dụng làm quay ngược chiều KĐH

của lực kia

- Chúng ta hãy tìm một đại lượng vật

lí có thể đặc trưng cho tác dụng làm

quay của lực Địa lượng này có giá

trị như thế nào đối với 2 lực

1& 2

F  F  trong TN trên?

- Hs chưa thể trả lời ngay được

Hoạt động 2: Tìm hiểu thí nghiệm cân bằng của một vật có trục quay cố định.

- Chú ý gv giới thiệu

- trục quay đi qua trọng tâm của đĩa

- Trọng lực cân bằng với phản lực của trục quay

- Tiến hành TN rồi trả lời:

- Lực tác dụng làm quay đĩa quanh trục cố định đó

- Đĩa có thể quay theo 2 chiều ngược nhau

- Lực có giá đi qua trục quay

- Lực F 1có tác dụng làm đĩa quay theo chiều KĐH; F 2có tác dụng làm đĩa quay ngược chiều KĐH Đĩa đứng yên tác dụng làm quay của F 1

lực cân bằng với lực F 2

F 2 F 1

d2 d1

NX: Lực F 1có tác dụng làm đĩa quay theo chiều KĐH; F 2có tác dụng làm đĩa quay ngược chiều KĐH Đĩa đứng yên tác dụng làm quay của F 1 lực cân bằng với lực

2

F 

2 Momen lực

Trang 3

- Nhận xét độ lớn của lựcF 1& F 2

Xác định khoảng cách từ trục quay

đến giá của F 1& F 2

- Thay đổi phương & độ lớn của F 1

để thấy được nếu vẫn giữ

1 1 2 2

F d  F d thì đĩa vẫn đứng yên

- Hiện tượng gì xảy ra khi

1 1 2 2

F d  F d và ngược lại? Làm TN

kiểm chứng

- Ta có thể nhận xét gì về ý nghĩa vật

lý của tích F.d?

- Tích F.d gọi là mômen lực, kí hiệu

là M khoảng các d từ trục quay đến

giá của lực gọi là cánh tay đòn của

lực

- Hãy nêu định nghĩa mômen lực?

Đơn vị mômen lực là gì?

- Hãy sử dụng khái niệm momen lực

để phát biểu điều kiện cân bằng của

một vật có trục quay cố định?

- Xét trường hợp vật chịu tác dụng

của 3 lực trở lên Các em hãy đưa ra

các dự đoán?

- GV tiến hành TN kiểm tra với 3 lực

rồi đi đến kết quả:

Hoạt động 3: Mômen lực

- Quan sát gv biểu diễn TN Thảo luận theo nhóm để đưa ra phương án trả lời: (F 1  F 2)

- Lực F 1& F 2 có độ lớn khác nhau

Nhận thấy:

1 2

1 1 2 2

2 1

F d F d

- Đĩa quay theo chiều tác dụng làm quay lớn hơn

- Tích F.d đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực

- Momen lực đối với một trục quay là địa lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó

M F d

Momen lực đối với một trục quay là địa lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó M F d

- Đơn vị là N.m

- Khoảng các d từ trục quay đến giá của lực gọi là cánh tay đòn của lực

II Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc momen lực)

1 Quy tắc

Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều KĐH phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều KĐH

2 Chú ý

Quy tắc momen lực còn áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục quay cố định mà có trục quay tức thời

VD:

Trang 4

1 1 2 2 3 3

F d  F d  F d hay

- Các em chú ý tổng các momen lực

có xu hướng làm vật quay

- Các em phát biểu điều kiện cân

bằng của một vật có trục quay cố

định?

- Quy tắc momen lực còn áp dụng

cho cả trường hợp vật không có trục

quay cố định mà có trục quay tức

thời

- VD: kéo nghiêng chiếc ghế & giữ

nó ở tư thế đó Trong tình huống này

chiếc ghế ở trạng thái cân bằng của

một vật có trục quay Các em hãy chỉ

ra trục quay & giải thích sự cân bằng

của ghế?

- TH: Kéo nghiêng ghế về phía khác

để hs thấy trục quay cũ mất đi &

xuất hiện trục quay mới Đó là trục

quay tức thời xuất hiện trogn các TH

cụ thể Với các trục quay tức thời,

vật cân bằng khi tác dụng của các lực

thỏa mãn quy tắc momen lực

- Đơn vị là N.m

Hoạt động 4: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định

- TL nhóm rồi cử đại diện trả lời: (ĐKCB của 1 vật có trục quay cố định là momen của lực làm cho vật quay theo chiều KĐH bằng với momen của lực làm cho vật quay ngược chiều KĐH)

- Dự đoán: Tổng momen lực làm cho vật quay theo chiều KĐH bằng với tổng momen lực làm cho vật quay ngược chiều KĐH

- Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều KĐH phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều KĐH

- Quan sát VD, suy nghĩ rồi trả lời câu hỏi

- Trục quay qua chân ghế tiếp xúc với mặt sàn Momen lực của tay cân bằng với momen của trọng lực tác dụng vào ghế

Định dạng
Số trang	4
Dung lượng	94 KB