Giáo án Vật Lí Lớp 10 - Chương trình học kì 1

vật trên mặt phẳng nghiêng, trọng lực P được phân tích thành hai lực thành phần Px và Py , muốn vật leo lên mặt phẳng nghiêng thì vật phải chịu thêm một lực cùng phương trái chiều với Px và có độ lớn lớn hơn Px Muốn vậy ta phải đẩy khối nêm chuyển động sao cho khối nêm thu gia tốc có chiều hướng tư C đến A Nếu xét hệ qui chiếu gắn trên mặt phẳng nghiêng, thì khối nêm sẽ chịu thêm lực quán tính Fq, lực quán tính được phân tích thành hai lực thành phần Fqx, Fqy . Như vậy khi vật leo lên khối nêm thì : Fqx ³ Px Û macosa ³ mgsina a ³ gtga a ³ 5,66 m/s2 vậy muốn vật leo lên khối nên thì khối nêm chuyển động với gia tốc có chiều hướng từ C đến A và có độ lớn tối thiểu 5,66 m/s2 Bài 04/89 SGK : Một quả cầu có khối lượng m = 2 kg treo vào đầu một sợi dây chỉ chịu được lực căng tối đa Tm = 28 N. Hỏi có thể kéo dây đi lên phía trên với gia tốc lớn nhất là bao nhiêu mà dây chưa đứt ? Bài giải Xét hệ qui chiếu gắn liền với vật, khi kéo dây lên phía trên với gia tốc a, vật chịu các lực : Trọng lực hướng xuống. Lực căng dây hướng lên. Lực quán tính qt hướng xuống. Khi đó ta có : T = P + Fqt £ Tm Þ a £ Þ amax = 4,2 m/s2. Vậy : Khi kéo vật lên, muốn dây không đứt thì phải kéo với gia tốc tối đa bằng 4,2 m/s2. {{{{{{{{{{ {{{{{{{{{{ Tiết Bài tập 16 BÀI TẬP LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM. HIỆN TƯỢNG TĂNG – GIẢM – MẤT TRỌNG LƯỢNG. I. MỤC TIÊU Biết vận dụng những khái niệm trên để giải thích được hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng. Biết vận dụng kiến thức để giải được một số bài tóan động lực học về chuyển động tròn đều. II. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Kiểm tra bài cũ : 1/ Trọng lực là gì ? 2/ Trọng lượng là gì ? 3/ Khi nào xảy ra hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng ? 2) Phần giải các bài tập Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh Bài 3/95 SGK : Một ôtô có khối lượng m = 1200 kg ( coi là chất điểm), chuyển động với vận tốc 36 km/h trên chiếc cầu vồng lên coi như cung tròn có bán kính R = 50 cm. a) Tính áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm cao nhất. b) Nếu cầu võng xuống ( các số liệu vẫn giữ như trên ) thí áp lực của ôtô vào mặt cầu tại điểm thấp nhất là bao nhiêu ? So sánh hai đáp số và nhận xét. Bài giải : Ta chọn hệ quy chiếu gắn vào ôtô. Trong quá trình chuyển động trên mặt cầu, ôtô chịu các lực tác dụng: - Trọng lực - Lực quán tính li tâm q - Áp lực tác dụng lên mặt cầu a) Khi ôtô chuyển động đến vị trí cao nhất trên mặt cầu vồng lên : P = N + Fq Þ N = P – Fq = mg – maht = mg - m Þ N = m(g - ) = 9360 (N) b) Khi ôtô chuyển động đến vị trí thấp nhất trên mặt cầu võng xuống : N = P + Fq Þ N = P + Fq = mg + maht = mg + m Þ N = m(g + ) = 14160 > mg * Nhận xét : Từ hai trường hợp trên ta nhận thấy ôtô nén xuống cầu võng xuống một lực lớn hơn trọng lượng của nó . Ví lí do này ( và một số lí do khác) người ta không thể làm cầu vỏng xuống ) Bài 4/95 SGK : Một vật đặt trên một cái bàn quay. , nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là 0,25 và vận tốc góc của mặt bàn là 3 rad/s thì có thể đặt vật ở vùng nào trên mặt bàn để nó không bị trượt đi. Bài giải : Khi mặt bàn quay vật chịu các lực tác dụng : - Lực quán tính li tâm : Fq - Lực ma sát : Fms Để vật không bị trượt thì : Fq £ Fms mw2R £ mmg Þ R £ = 0,27 m Vậy : Phải đặt vật trên mặt bàn, trong phạm vi một hình tròn tâm nằm trên trục quay, bán kính 0,27 m. {{{{{{{{{{ {{{{{{{{{{ Tiết Bài tập 17 BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC I. MỤC TIÊU Biết vận dụng định luật II Newton để giái các bài toán bằng phương pháp động lực học. II. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1) Phần giải các bài tập 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) {{{{{{{{{{ {{{{{{{{{{