a. Các dạng cân bằng:
Cân bằng không bền Cân bằng bền Cân bằng phiếm định
- Một vật bị lệch ra khỏi VTCB không bền thì không thể tự trở về được vị trí đó.
- Nếu thước lệch khỏi VTCB thì trọng lực gây ra momen làm thước quay trở về vị trí
đó.
- Trọng lực có điểm đặt tại trục quay nên không gây ra momen quay, thước đứng yên ở mọi vị trí.
⇒ Vị trí trọng tâm của vật là nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng khác nhau b. Cân bằng của một vật có mặt chân đế.
* Mặt chân đế:
- Mặt chân đế là mặt đáy của vật khi vật tiếp xúc bằng cả một mặt đáy.
- Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc khi vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ chỉ ở một số diện tích rời nhau
* Điều kiện cân bằng:Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế(hay là trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế).
* Mức vững vàng của sự cân bằng: được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện Nội dung các bước
Bước 1 GV nêu vấn đề: Tại sao ô tô chất trên nóc nhiều hàng nặng dễ bị lật đổ ở chỗ đường nghiêng? Tại sao không lật đổ được con lật đật? Ta sẽ trả lời các câu hỏi này qua tiết học hôm nay?
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 5.
Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
C1. - O nằm ở đầu dưới của thước: Vật sẽ chuyển động ra xa dần VTCB.
- O nằm ở đầu trên của thước: Vật chuyển động quanh VTCB một lúc rồi trở về trạng thái cân bằng ở vị trí cũ.
- O nằm ở trọng tâm G: Vật sẽ ở trạng thái cân bằng mới tại vị
trí mới.
C2. Cân bằng không bền: trọng tâm ở vị trí cao nhất. Cân bằng bền trọng tâm ở vị trí thấp nhất. Cân bằng phiếm định trọng tâm trùng O.
Vậy vị trí trọng tâm của vật là nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng khác nhau
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về
câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 4 GV lưu ý lại cho HS các dạng cân bằng 1 lần nữa và chuyển giao nhiệm vụ mới: Tìm hiểu cân bằng của vật có mặt chân đế.
- GV thông báo khái niệm mặt chân đế.
- Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 6.
Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 6 Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
C1. Hình 1: AB Hình 2: AC Hình 3: AD Hình 4: cạnh A C2. Ở vị trí 1, 2, 3 vật ở VTCB; vị trí 4 vật bị lật đổ.
C3. Ở vị trí 1, 2, 3 vật ở VTCB, trọng lực có giá đi qua mặt chân đế; vị
trí 4 vật bị lật đổ, trọng lực có giá không xuyên qua mặt chân đế.
⇒Giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế.
C4.TH 1 là khó đổ nhất, mặt chân đế rộng nhất và trọng tâm thấp nhất.
TH 3 là dễ đổ nhất, mặt chân đế bé nhất và trọng tâm cao nhất.
Mức vững vàng của cân bằng phụ thuộc vào: Độ cao trọng tâm và diện tích mặt chân đế.
Muốn vật khó đổ ta phải hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế.
C5.- Khi chất trên nóc ô tô nhiều hàng, sẽ làm cho trọng tâm của toàn bộ ô tô nâng cao hơn, giá của trọng lực sẽ dễ đi ra ngoài mặt chân đế
khi ô tô qua chỗ đường nghiêng, do đó ô tô dễ bị lật.
- Con lật đật là một vật điển hình có cấu tạo tuân theo nguyên lý này.
Toàn thân con lật đật đều rất nhẹ. Chỉ có phần dưới của nó là có một miếng chì hay sắt tương đối nặng, và vì thế trọng tâm của nó rất thấp.
Mặc khác, phần dưới của con lật đật to, tròn trịa, rất dễ lắc lư. Khi con lật đật nghiêng về một bên, do điểm tựa (điểm tiếp xúc giữa con lật đật và mặt bàn) có sự thay đổi, trọng tâm và điểm tựa không cùng trên một đường thẳng, lúc này, dưới tác động của trọng lực, con lật đật sẽ lắc lư quanh điểm tựa cho đến khi khôi phục lại vị trí bình thường. Mức độ
nghiêng của con lật đật càng lớn, hiệu quả lắc lư mà trọng lực tạo ra cũng càng lớn khiến cho xu thế khôi phục lại vị trí ban đầu càng rõ ràng, vì vậy, con lật đật không bay giờ bị đổ.
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về
câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 7 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.4 và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh.
+ Ưu điểm: ………
+ Nhược điểm cần khắc phục: ………
Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu:
- Xác định được trọng tâm của một vật mỏng, phẳng bằng phương pháp thực nghiệm.
- Nhận biết được dạng cân bằng là bền hay không bền.
- Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ.
- Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.
- Vận dụng giải thích 1 số hiện tượng cân bằng và giải 1 số bài toán đơn giản về cân bằng.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện Nội dung các bước
Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành các BT 6, 7, 8 trang 100, BT 3, 4, 5 trang 103 và BT 4, 5, 6 tran 110 SGK.
Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV.
Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày.
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về
câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 3 và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ
học tập của học sinh.
+ Ưu điểm: ………
+ Nhược điểm cần khắc phục: ………
Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu:
- Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS.
d. Tổ chức thực hiện:
Nội dung 1:
Ôn tập
- Yêu cầu HS về nhà học bài và làm bài tập trong SBT.
Nội dung 2:
Mở rộng - Yêu cầu HS về nhà tim thêm một số ứng dụng của quy tắc mô men và cân bằng trong thực tế.
Nội dung 3:
Chuẩn bị cho tiết sau
- Ôn tập kiến thức về lực, tổng hợp lực và mô men lực.
- Xem trước bài quy tắc hợp lực song song cùng chiều và bài ngẫu lực.
V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
...
...
...
...
...
...
...
...
Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy:
Ngày soạn: Ngày dạy:
Tiết 30, 31:
Chủ đề 6: QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG CÙNG CHIỀU.
NGẪU LỰC
I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Nắm vững được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều.
- Biết phân tích một lực thành hai lực song song tùy theo điều kiện của bài toán.
- Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức tính momen của ngẫu lực.
2. Năng lực
a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Rèn luyện tư duy logic thí nghiệm rút ra quy tắc tổng hợp lực
- Vận dụng khái niệm ngẫu lực và quy tắc hợp lực song song cùng chiều để giải thích một số hiện tượng vật lý thường gặp trong đời sống và kĩ thuật.
- Vận dụng được công thức tính momen của ngẫu lực và hợp lực song songcùng chiều để làm những bài tập trong bài.
- Nêu được một số ví dụ ứng dụng ngẫu lực và hợp lực song songcùng chiều trong thực tế và trong kỹ thuật.
3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên
- Bài giảng Powerpoint: Chuẩn bị thí nghiệm ảo về cách tổng hợp 2 lực song song cùng chiều (như hình 19.1 SGK) và hình ảnh về ngẫu lực
- Một số dụng cụ như vòi nước, tua-vít + đai-ốc, … (nếu có) - Phiếu học tập.
Phiếu học tập số 1 Câu 1: Lực kế chỉ giá trị F bằng bao nhiêu?
Câu 2: Chứng minh tỉ số:
1 2
2 1
F d F = d
(Gợi ý: Vận dụng quy tắc mô men)
Câu 3: Móc chùm quả cân có trọng lượng P = P1 + P2 vào điểm O. Lực kế chỉ giá trị F bằng bao nhiêu?
Câu 4: Khi thanh chịu tác dụng của 2 lực P1 ur
và P2 uur
và lực F ur
thanh cân bằng nằm ngang. Hợp lực P
ur
cũng có tác dụng tương tự như 2 lực kia, tức phải cân bằng với lực Fur
, vậy P ur
có phương chiều như hai lực P1 ur
và P2 uur
, điểm đặt tại O, độ lớn P = P1 + P2. Trọng lực P
ur
đã tìm chính là hợp lực của hai lực P1 ur
và P2 uur
.
- Từ thí nghiệm hãy đưa ra quy tắc hợp lực của hai lực song song cùng chiều?
Phiếu học tập số 2
Câu 1: Dùng tay vặn vòi nước, quay bánh đà… Hãy phân tích lực tác dụng lên vật, các lực này có đặc điểm gì?
Câu 2: Hai lực có đặc điểm như trên gọi là ngẫu lực. Hãy định nghĩa ngẫu lực?
Câu 3: Tìm thêm một số ví dụ về ngẫu lực?
Câu 4: Tìm hợp lực của ngẫu lực.
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Quan sát mô phỏng, đọc mục II trang 116 SGK và nêu đặc điểm tác dụng của ngẫu lực lên vật rắn không có trục quay cố định và vật rắn có trục quay cố định?
Câu 2: Nêu ứng dụng thực tế của ngẫu lực khi chế tạo các bộ phận quay?
Câu 3: Vận dụng CT tính mô men đã học ở bài trước, hãy tính momen của ngẫu lực tác dụng lên vật rắn đối với trục quay O? Momen của ngẫu lực có phụ thuộc vị trí trục quay không?
Phiếu học tập số 4 1. Hợp lực của hai lực song song, cùng chiều có:
A. phương song song với hai lực thành phần. B. cùng chiều với hai lực thành phần.
C. độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực thành phần. D. cả ba đặc điểm trên.
2. Một vật chịu tác dụng của ba lực F1
, F2
và F3
song song, vật sẽ cân bằng nếu:
A. F1
+F2
+F3
=0 r
. B. một lực ngược chiều với hai lực còn lại.
C. ba lực cùng chiều. D. ba lực có độ lớn bằng nhau.
3. Điều nào sau đây là đúng khi nói về các cách phân tích một lực thành hai lực song song.
A. Chỉ có duy nhất một cách phân tích một lực thành hai lực song song.
B. Có vô số cách phân tích một lực thành hai lực song song.
C. Việc phân tích một lực thành hai lực song song phải tuân theo quy tắc hình bình hành.
D. Chỉ có thểphân tích một lực thành hai lực song song nếu lực ấy có điểm đặt ở trọng tâm của vật mà nó tác dụng.
4. Phát biểu nào sau đây không đúng
A. Hệ hai lực song song, cùng chiều cùng tác dụng một vật gọi là ngẫu lực.
B. Ngẫu lực tác dụng vào vật chỉ làm cho vật quay chứ không tịnh tiến.
C. Mômen của ngẫu lực bằng tích độ lớn của mỗi lực với cánh tay đòn của ngẫu lực.
D. Mômen của ngẫu lực không phụ thuộc vị trí của trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực.
5. Ngẫu lực là hai lực song song,
A. cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.
B. ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật.
C. cùng chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau.
D. ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và tác dụng vào hai vật khác nhau 6. Một vật không có trục quay cố định khi chịu tác dụng của ngẫu lực thì sẽ
A. chuyển động tịnh tiến B. chuyển động quay C. vừa quay, vừa tịnh tiến D. cân bằng
7. Khi dùng Tua-vít để vặn đinh vít, người ta đã tác dụng vào các đinh vít
A. một ngẫu lực B. hai ngẫu lực C. cặp lực cân bằng D. cặp lực trực đối
2. Học sinh
- Ôn tập kiến thức về lực, tổng hợp lực và mô men lực.
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về quy tắc hợp lực song song cùng chiều và ngẫu lực.
a. Mục tiêu:
- Ôn lại kiến thức về cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của các lực không song song, các dạng cân bằng của vật rắn và mô men.
- Kích thích sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: Kiến thức cũ được hệ thống lại và sự tò mò, hứng thútìm hiểu kiến thức mới.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện Nội dung các bước
Bước 1 GV yêu cầu HS trả bài cũ :
Câu 1: Mômen lực đối với một trục quay là gì? Cánh tay đòn của lực là gì? Phát biểu quy tắc mômen lực?
Câu 2: Nêu điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song?
Câu 3: Có những dạng cân bằng nào của vật rắn? Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì?
Giáo viên đặt vấn đề:
Ở chủ đề trước ta đã tìm hiểu điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song, nếu vật chịu tác dụng của 3 lực song song thì điều kiện cân bằng của vật rắn là gì? Ta sẽ tìm hiểu qua bài hôm nay.
Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Xây dựng quy tắc hợp hai lực cùng chiều. Phân tích một lực thành hai lực song song
a. Mục tiêu:
- Nắm vững được quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều.
- Biết phân tích một lực thành hai lực song song tùy theo điều kiện của bài toán.
- Rèn luyện tư duy logic thí nghiệm rút ra quy tắc tổng hợp lực
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm: