GA 12 NC bai 2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (96.32 KB, 7 trang )
1
Bài 2 : PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
A. Mục tiêu bài học
Kiến thức
- Viết được công thức tính mômen quán tính của một vật rắn đối với
một trục quay và nêu ý nghóa vật lý của đại lượng này.
- Vận dụng kiến thức về mômen quán tính để giải thích một số hiện
tượng vật lý liên quan đến chuyển động quay của vật rắn.
- Hiểu được cách xây dựng phương trình động lực học của vật rắn
quay quanh một trục cố đònh và viết phương trình
M I
γ
=
- Giải các bài toán cơ bản về chuyển động quay của vật rắn.
Kó năng
- Vận dụng được quy tắc mômen lực để giải được các bài tập về điều
kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố đònh.
- Vận dụng được phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật
rắn quay quanh một trục cố đònh để giải các bài tập đơn giản khi
biết mômen quán tính của vật.
B. Chuẩn bò
1. Giáo viên
a) Kiến thức và dụng cụ:
Có thể dùng các tư liệu, các ví dụ trong thực tế trông qua các hình vẽ,
tranh ảnh minh họa về chuyển động quay của vật rắn để khai thác các kiến
thức có liên quan đến bài học.
b)Phiếu học tập
P1. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố đònh thì mọi
điểm của vật rắn có cùng góc quay.
B. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố đònh thì mọi
điểm của vật rắn có cùng chiều quay.
C. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố đònh thì mọi
điểm của vật rắn đều chuyển động trên các quỹ đạo tròn.
D. Trong chuyển động của vật rắn quanh một trục cố đònh thì mọi
điểm của vật rắn đều chuyển động trong cùng một mặt phẳng.
2
P2. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Mômen quán tính của vật rắn đối với một trục quay càng lớn
thì sức ì của vật trong chuyển động quay quanh trục đó càng lớn.
B. Mômen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào vò trí trục quay và
sự phân bố khối lượng đối với trục quay.
C. Mômen lực tác dụng vào vật rắn làm thay đổi tốc độ quay của
vật.
D. Mômen lực dương tác dụng vào vật rắn làm cho vật quay
nhanh dần.
P3. Một mômen lực không đổi tác dụng vào vật có trục quay cố
đònh. Trong các đại lượng sau đại lượng nào không phải là hằng số?
A. Gia tốc góc;
B. Vận tốc góc;
C. Mômen quán tính;
D. Khối lượng.
c)Đáp án phiếu học tập: 1(D), 2(D), 3(B)
d)Dự kiến ghi bảng
3
1. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và
momen lực
a. Momen lực đối với trục quay
M = F.d
• Đơn vò: N.m
• Quy ước dấu
+ 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.
b.Mối liên hệ giữa gia tốc góc và
momen lực
+ Xét vật rắn là quả cầu m nhỏ gắn
đầu thanh rất nhẹ, có độ dài r. Vật
m chỉ có thể quay trên mặt phẳng
nhẵn nằm ngang xung quanh trục
thẳng đứng đi qua đầu O của thanh.
•Phân tích:
tn
FFF
+=
.
• Xét thành phần F
t
:
+ F
t
= ma
t
= mr
γ
→M = F
t
r = (mr
2
)
γ
Vậy :
2
M (mr )= γ
+Xét trường hợp vật rắn gồm nhiều
chất điểm:
2
i i i
i i
M M (m r )
= = γ
∑ ∑
2. Momen quán tính
Mômen quán tính I của vật rắn đối
với một trục là đại lượng đặc trưng
cho mức quán tính (sức ì) của vật rắn
đối với chuyển động quay quanh trục
ấy.
Công thức: I =
∑
i
2
ii
rm
.
I phụ thuôc khối lượng và sự phân bố
khối lượng
3.Phương trình động lực học của vật
rắn quay quanh một trục cố đònh
M I= γ
+Trong đó:
M là tổng đại số các momen các lực
đối với trục quay ∆
I: momen quán tính đối với trục ∆
γ
: Gia tốc góc vật rắn.
4. Bài tập ví dụ
Đề: (SGK)
Tóm tắt: cho
m: khối lượng của thùng nước
I, R: momen quán tính và bán kính
của hình trụ.
Tính gia tốc của thùng nước
Giải: SGK
n
F
u
t
F
u
F
u
d
O
m
4
2 . Học sinh
Ôân lại kiến thức vật lý lớp 10 (momen lực, phương trình động lực học
của chất điểm F=ma, ý nghóa của khối lượng).
3. Gợi ý ứng dụng công nghệ thông tin
- Phim minh họa cho mức quán tính của vật quay, sự quay của vật phụ
thuộc vào cấu tạo của vật quay.
- Chuẩn bò các hình vẽ có trong bài (nhằm tiết kiệm thời gian vẽ hình
trên bảng) và có thể tìm trên internet các hình vẽ, ví dụ khác minh họa thêm.
C. Tổ chức các hoạt động dạy học
Hoạt động 1 ( 5phút): Ổn đònh tổ chức, kiểm tra bài cũ
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Lớp trưởng báo cáo tình hình lớp.
Trả lời câu hỏi kiểm tra bài cũ của
giáo viên nêu ra.
Yêu cầu lớp trưởng cho biết tình hình
lớp.
Kiểm tra bài cũ
Hoạt động 2( 7phút):: Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
-Khái niệm momen lực: Mômen lực M
của lực F đối với vật rắn có trục quay
cố đònh là đại lượng đặc trưng cho tác
dụng làm quay vật rắn quanh trục cố
đònh đó của lực F, và đo bằng tích số
lực và cánh tay đòn.
-Viết được công thức tính độ lớn
momen lực: M=Fd
-Nêu qui ước dấu của 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.
GV yêu cầu học sinh hãy nhắc lại
khái niệm momen lực.
GV mở bài bằng cách nêu vấn đề:
Trong chuyển động của chất điểm, a
và F có mối liên hệ:
F
a
m
=
F
a
m
=
.
Câu hỏi đặt ra là: trong chuyển động
quay của vật rắn giữa
γ
và M có mối
quan hệ như thế nào?
5
- Trả lời câu hỏi C1
- Trả lời câu hỏi C2
-GV nêu câu hỏi C1 nhằm giúp học
sinh ôn kiến thức đã học về mômen
lực.
-Để khích lệ sự tham gia của học
sinh vào bài giảng, GV dùng gợi ý
C2.
-GV tiếp tục hướng dẫn học sinh lập
luận như SGK để dẫn đến kiến thức:
2
( )M mr
γ
=
- Tiếp đó, GV xét trường hợp tổng
quát:
2
i i i
i i
M M (m r )
= = γ
∑ ∑
Hoạt động 3 ( 10phút): Momen quán tính
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
- HS trả lời câu hỏi C3 - GV nêu câu hỏi C3 .
- GV nói ý nghóa của đại lượng
2
i i
i
m r
∑
: đặc trưng cho mức quán tính
của vật quay, gọi là momen quán tính
I.
- GV đưa vài ví dụ minh họa cho tính ì
của vatä thể đối với chuyển động quay
quanh một trục: con quay có momen
quán tính lớn thì quay càng lâu và
càng ổn đinh, các bánh đà cần có
momen quán tính lớn để khi quay nó
dự trữ năng lượng lớn…
- GV nhấn mạnh để HS hiểu hệ thức
2
i i
i
I m r=
∑
: I không chỉ phụ thuộc
khối lượng của vật rắn mà còn phụ
thuộc cả vào sự phân bố khối lượng
xa hay gần trục quay.
