Giáo án Vật Lí Lớp 10 - Bài 20 đến Bài 23

? HS : Vật sẽ chịu tác dụng thêm lực quán tính GV : Lực quán tính có chiều như thế nào ? HS : Lực quán tính có chiều hướng xuống! GV yêu cầu HS lên vẽ hai lực và qt GV : Trong thang máy vật ở trạng thái cân bằng, như vậy thì vật phải ép lên tháng máy một lực như thế nào để theo định luật III Newton sàn tháng máy sẽ tác dụng trở lại vật một phản lực pháp tuyến khiến vật cân bằng ? HS : Vật ép lên thang máy một lực bằng tổng trọng lực và lực quán tính GV ® Trọng lượng : Ngoài định nghĩa trên, GV cần chú ý cho HS biết thêm “Trọng lượng là lực do vật tác dụng lên giá đở hay dây treo” 3) Hiện tượng tăng và giảm trọng lượng : GV : Cũng trong thí dụ trên các em nhận thấy áp lực vật của vật như thế nào so với lực hấp dẫn mà trái đất tác dụng lên vật ? HS : Áp lực mà vật tác dụng lên thang máy sẽ lớn hơn lực hấp dẫn tác dụng lên vật. GV : Đây chính là hiện tượng tăng trọng lượng GV : Trong trường hợp thang máy chuyển động sao cho gia tốc có chiều hướng xuống ( Chuyển động xuống nhanh dần đều hay chuyển động lên chậm dần đều ) khi đó các em có thể vẽ qt và cho biết trọng lượng của vật như thế nào ? GV gọi HS lên vẽ hình trong trường hợp này ! HS : Trường hợp này được gọi là hiện tượng giảm trọng lượng. I. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LY TÂM 1) Lực hướng tâm : Khi một vật chuyển động tròn đều thì gia tốc hướng vào tâm quỹ đạo và có độ lớn là . Theo định luật II Newton, lực gây ra gia tốc này phải hướng vào tâm quỹ đạo. Ta gọi đó là lực hướng tâm. Biểu thức của lực hướng tâm là : Fht = maht = * Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực của các lực đặt lên vật là lực hướng tâm. 2) Lực quán tính ly tâm : Khi một vật chuyển động tròn đều, nếu xét vật trong hệ quy chiếu phi quán tính mà nó đang ở trạng thái cân bằng thì vật phải chịu thêm tác dụng của một lực quán tính , lực này có chiều hướng ra xa tâm O. ta gọi đó là lực quán tính ly tâm. Biều thức của lực quán tính ly tâm là : = mw2R * Lực quán tính ly tâm có cùng độ lớn với lực hướng tâm. II. HIỆN TƯỢNG TĂNG – GIẢM VÀ MẤT TRỌNG LƯỢNG 1) Khái niệm về trọng lực : Trọng lực là hợp lực của lực hấp dẫn tác dụng lên một vật và lực quán tính ly tâm mà vật phải chịu do sự tự quay của trái đất. 2) Khái niệm về trọng lượng : Trọng lượng của một vật trong hệ quy chiếu mà vật đứng yên là hợp lực của các lực hấp dẫn và quán tính tác dụng lên vật. 3) Hiện tượng tăng và giảm trọng lượng : Nếu vật đặt trong một hệ quy chiếu có gia tốc thì theo hệ thức , trọng lượng của nó khác với lực hấp dẫn đặt lên nó. Tuỳ theo chiều của mà trọng lượng có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn lực hấp dẫn. Đó chính là sự tăng hoặc giảm trọng lượng. + Nếu cùng chiều với thì P > Fhd : Sự tăng trọng lượng. + Nếu ngược chiều thì P < Fhd : Sự giảm trọng lượng. * Lưu ý : Nếu vật được đặt trong hệ quy chiếu có gia tốc thì cân bằng với : Sự mất trọng lượng. 3) Cũng cố 1/ Trọng lực là gì ? 2/ Trọng lượng là gì ? 3/ Khi nào xảy ra hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng ? 4) Dặn dò - Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3, 4, 5, 6. - Làm bài tập : 1, 2, 3, 4. {{{{{{{{{{ {{{{{{{{{{ Bài 23 : BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC I. MỤC TIÊU Biết cách phân tích lực tác dụng lên vật. Biết vận dụng định luật II Newton. II. CHUẨN BỊ Xem trước các công thức chuyển động thẳng biến đổi đều. Xem lại định luật II Newton. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : Câu 1 : Trọng lực là gì ? Câu 2 : Trọng lượng là gì ? Câu 3 : Khi nào xảy ra hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng ? 2) Giới thiệu bài mới : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh GV : Phương pháp động lực học là phương pháp vận dụng các định luật Newton và các kiến thức về cơ học để giải các bài toán cơ học. GV hướng dẫn cho học sinh thực hiện các bước sau : GV : Để giải các bài toán cơ học bằng phương pháp động lực học các em cần theo các bước sau đây : Bước 01 : - Vẽ hình – Vẽ các lực tác dụng lên vật ( Nhớ chú ý đến tỉ lệ độ lớn giữa các lực ) - Chọn : Gốc toạ độ O, Trục Ox là chiều chuyển động của vật ; MTG là lúc vật bắt đầu chuyển động ( t0 = 0) Bước 02 : - Xem xét các độ lớn các lực tác dụng lên vật - Áp dụng định luật II Newton lên vật : hl = m. Chiếu biểu thức định luật II Newton lên chiều chuyển động của vật để từ đó các em có thể tìm biểu thức gia tốc ( Đây là một trong những bước rất quan trọng ) Bước 3 : vận dụng các công thức căn bản sau đây để trả lời các câu mà đề toán yếu cầu : v = v0 + at x = s = x0 + v0t + ½ at2 2as = v2 – v02  Bài 01 GV yêu cầu HS vẽ hình và các vectơ lực tác dụng lên vật ® Chọn O, Ox, MTG * Các lực tác dụng lên vật GV : Vật chịu tác dụng của những lực nào ? HS : Vật chịu tác dụng của trọng lực và lực ma sát. GV : Các em hãy tình độ lớn của các lực này HS : Px = P.sina = mgsina Py = P.cosa = mgcosa Fms = m.N = m.Py = m.mgcosa GV : Áp dụng định luật II Newton cho vật : hl = m. + ms = m. GV : Ở bộ môn toán học các em đã học qua phép chiếu một vectơ lên một phương nhất định, bậy giờ các em hãy chiếu phương trình trên lên chiều chuyển động của vật ? Đồng thời các em suy ra gia tốc mà vật thu được. HS : - Px – Fms = ma - mgsina - m.mgcosa = ma Þ a = - g(sina - mcosa) = - 6,6 m/s2 GV yêu cầu HS vận dụng các công thức cơ bản trên để tình thời gian và quãng đường vật chuyển động đến vị trí cao nhất. Bài 02 : GV yêu cầu HS từng bước vận dụng phương pháp động lực học để giải bài toán này ! HS : Gia tốc của vật : a = = = 0,15 m/s2 Theo định luật II Newton ta có : T – Fms = m.a T = m(a + m.g) = 1,24 (N) Bài 03 : GV yêu cầu HS vẽ hình các lực tác dụng lên vật mà các em đã học rồi ! GV : Các em có thể tính lực căng dây tác dụng lên vật trong bài toán này : HS : Lực căng dây tác dụng lên vật : T = = = 3,46 N Gv : Để tính chu kỳ ta nhận xét : Fht = P.tga Fht = mw2R = m.l.sina = mgtga Þ T = 2.p.= 1,2 (s) J GV : vấn đề chú trọng ở bài toán cơ học là sau khi đọc đề toán các em phải tìm cho bằng được giá trị gia tốc. - Nếu ở bài toán thuận ( Không cho giá trị gia tốc mà chỉ cho các lực ) thì các em vận dụng định luật II Newton để tìm gia tốc, sau đó các em tìm các đại lượng mà đề toán yêu cầu. - Nếu ở bài toán nghịch ( Cho giá trị độ lớn gia tốc hay các giá trị vận tốc, quãng đường, thời gian ) thì các em vận dụng các dữ kiện đó để tìm gia tốc, sau cùng áp dụng định luật II Newto để tìm giá trị các lực mà để toán yêu cầu Bài 1 : Một vật đặt ở chân mặt phẳng nghiêng một góc a = 300 so với phương nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là m = 0,2 . Vật được truyền một vận tốc ban đầu v0 = 2 (m/s) theo phương song song với mặt phẳng nghiêng và hướng lên phía trên. Sau bao lâu vật lên tới vị trí cao nhất ? Quãng đường vật đi được cho tới vị trí cao nhất là bao nhiêu ? Bài giải : Ta chọn : Gốc toạ độ O : tại vị trí vật bắt đầu chuyển động . Chiều dương Ox : Theo chiều chuyển động của vật. MTG : Lúc vật bắt đầu chuyển động ( t0 = 0) * Các lực tác dụng lên vật : - Trọng lực tác dụng lên vật, được phân tích thành hai lực thành phần Px và Py Px = P.sina = mgsina Py = P.cosa = mgcosa - Lực ma sát tác dụng lên vật Fms = m.N = m.Py = m.mgcosa * Áp dụng định luật II Newton cho vật : hl = m. + ms = m. Chiếu phương trình trên lên chiều chuyển động của vật ta có : - Px – Fms = ma - mgsina - m.mgcosa = ma Þ a = - g(sina - mcosa) = - 6,6 m/s2 Giả sử vật đến vị trí D cao nhất trên mặt phẳng nghiêng. a) Thời gian để vật lên đến vị trí cao nhất : t = = 0,3 b) Quãng đường vật đi được. s = = = 0,3 m. Bài 2 : Một vật có khối lượng m = 400 (g) đặt trên mặt bàn nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là m = 0,3. Người ta kéo vật với một lực nằm ngang không đổi qua một sợi dây. Biết rằng sau khi bắt đầu chuyển động được 4 (s), vật đi được 120 (cm). Tính lực căng dây Bài giải : Chọn : + O : Tại vị trí vật bắt đầu chuyển động + Ox : Có chiều là chiều chuyển động của vật. + MTG : Lúc vật bắt đầu chuyển động Gia tốc của vật : a = = = 0,15 m/s2 * Các lực tác dụng lên vật : - Lực ma sát ms - Lực căng dây * Áp dụng định luật II Newton cho vật : hl = m. + ms = m. Chiếu phương trình trên lên chiều chuyển động của vật ta có : T – Fms = m.a T = m(a + m.g) = 1,24 (N) Bài 3 : Quả cầu khối lượng m = 250 (g) buộc vào đầu một sợi dây l=0,5 (m0 được làm quay như vẽ bên. Dây hợp với phương thẳng đứng một góc a = 450 . Tính lực căng của dây và chu kỳ quay của quả cầu. Bài giải : Lực căng dây tác dụng lên vật : T = = = 3,46 N Để tính chu kỳ ta nhận xét : Fht = P.tga Fht = mw2R = m.l.sina = mgtga Þ T = 2.p.= 1,2 (s) 3) Cũng cố : 4) Dặn dò : {{{{{{{{{{ {{{{{{{{{{