Giáo án Vật Lí Lớp 12 nâng cao - Chương 1: Động lực học vật rắn - Năm học 2009-2010 - Dương Văn Tính

yển động quay. - Nội dung của định luật bảo toàn momen động lượng Bài tập về nhà: Các bài tập còn lại trong SGK. Ôn lại công thức động năng & biểu thức định lý động năng của vật chuyển động tịnh tiến IV: RÚT KINH NGHIỆM BÀI 4: ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH Ngày soạn: 8/8/2009 Tiết thứ: 7 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Biết được khi một vật rắn quay quanh một trục thì có động năng. - Viết được công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục. - Viết được biểu thức định lý động năng đối với vật rắn quay quanh một trục. 2. Kĩ năng: - So sánh các đại lượng tương ứng trong biểu thức của động năng trong chuyển động quay và động năng trong chuyển động tịnh tiến. - Giải được các bài tập đơn giản về động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định. - Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng thực tế về ứng dụng của động năng quay. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Tranh vẽ 4.1; 4.2 2. Chuẩn bị của trò: Ôn lại công thức động năng & biểu thức định lý động năng của vật chuyển động tịnh tiến III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ (5/) 1) Mômen động lượng của một vật đối với một trục là gì và viết được công thức tính mômen này. 2) Phát biểu được định luật bảo toàn mômen động lượng của một vật rắn và viết được hệ thức định luật này. 3) Dùng tranh vẽ 4.2 Một vận động viên trượt băng quay quanh một trục thẳng đứng với tốc độ góc 15rad/s2 với hai tay dang ra, mômen quán tính của người lúc này đối với trục quay là 1,8kg.m2. Sau đó người này đột ngột thu tay lại dọc theo thân người, trong khoảng thời gian nhỏ tới mức có thể bỏ qua ảnh hưởng của ma sát với mặt băng. Mômen quán tính quán tính của người lúc đó giảm đi 3 lần so với lúc đầu. Tính tốc độ góc của người lúc đó. 3. Tạo tình huống học tập Tại sao trong động cơ bốn kì thì chỉ có một kì sinh công nhưng vẫn chạy đều? B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Xây dựng công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục 13 + HS thảo luận nhóm vi = ri Wđ = Wđ = + Wđ = = = Với : I = là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay. + Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng tổng động năng của tất cả các phần tử tạo nên vật; được đo bằng nửa tích số của momen quán tính của vật và bình phương vận tốc góc của vật đối với trục quay đó - Đơn vị của Wđ (J) - HS thảo luận nhóm + Cùng , I càng lớn thì Wđ càng lớn + Wđ = & L = I Wđ = Đặt vấn đề: Khi vật chuyển động tịnh tiến thẳng với vận tốc v thì vật có động năng là . Vậy khi vật chuyển động quay với tốc độ gócthì có động năng không và nếu có thì công thức tính như thế nào? Xét vật rắn quay quanh một trục cố định với tốc độ góc (HV 4.1). - Viết biểu thức động năng của chất điểm i của vật có khối lượng mi và cách trục quay một khoảng ri. Hướng dẫn: + Tốc độ dài của chất điểm i? + Công thức động năng của chất điểm chuyển động có vận tốc v? - Viết công thức tính động năng của vật rắn. Hướng dẫn: Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng tổng động năng của tất cả các phần tử tạo nên vật. - Nêu kết luận . - Trong hệ thống đo lường quốc tế đơn vị của động năng là gì ? - Cho hs thảo luận nhóm trả lời các câu hỏi + C1 + C2 m1,r1 m2,r2 1. Động năng của vật rắn quay quanh một trục : Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng tổng động năng của tất cả các phần tử tạo nên vật; được đo bằng nửa tích số của momen quán tính của vật và bình phương vận tốc góc của vật đối với trục quay đó. Wđ = Với : I = là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay - Đơn vị của Wđ (J) HĐ2: Viết công thức định lý động năng đối với vật rắn chuyển động quay 10 - HS thảo luận nhóm + Độ biến thiên động năng của vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật. Wđ2 – Wđ1 = A - = A + - = A - Phát biểu và viết biểu thức định lý động năng đối với vật chuyển động tịnh tiến thẳng - So sánh các đại lượng trong chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay hãy viết biểu thức định lý động năng đối với chuyển động quay 2. Định lý biến thiên động năng : Độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng công của các lực tác dụng lên vật. DWđ = A. Đối với vật quay quanh một trục: DWđ = = A HĐ3: Vận dụng công thức động năng của vật rắn quay quanh một trục 10 + Wđ1 = = 202,5J + Từ Wđ = = 3 = 3= 607,5J Bài tập áp dụng SGK - Động năng lúc đầu? - Động năng lúc sau? - Tại sao trong động cơ bốn kì thì chỉ có một kì sinh công nhưng vẫn chạy đều? Trong kì sing công, công này làm tăng động năng của bánh đà. Trong 3 chu kì kia động năng của quay của nó đã dự trữ cung cấp cho động cơ Bài tập áp dụng C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: Các bài tập 1,2,3 trong SGK (5/) Bài tập về nhà: 4,5,6,7 trong SGK. Ôn kiến thức Chương I qua Phiếu học tập . Đọc bài 5 IV: RÚT KINH NGHIỆM BÀI 5: BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN Ngày soạn: 9/8/2009 Tiết thứ: 8 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Viết được các công thức động học và động lực học vật rắn quay quanh một trục cố định. 2. Kĩ năng: - Vận dụng các công thức động học và động lực học của vật rắn đã học - Phương pháp giải một bài toán động học và động lực học vật rắn quay quanh một trục. - Hệ thống hóa kiến thức chương I 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Phiếu học tập 2. Chuẩn bị của trò: Ôn lại kiến thức chương I III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ (8/) 1) Viết công thức tính momen của vật rắn quay quanh một trục? Nêu nhận xét về vai trò của momen quán tính trong công thức này? 2) Viết công thức tính momen động lượng của một vật đối với một trục 3) Viết biểu thức định luật bảo toàn momen động lượng của một vật rắn cho các trường hợp 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức 20 Dùng phiếu học tập để hệ thống kiến thức 1) Tọa độ góc? Đơn vị? Khi >0, <0 vật rắn quay theo chiều như thế nào? 2) Tốc độ góc? Đơn vị? 3) Gia tốc góc? Đơn vị? Khi như thế nào thì vật rắn quay đều, nhanh dần, chậm dần, quay biến đổi đều. 4) Viết các phương trình động học của vật rắn quay biến đổi đều và so sánh các đại lượng góc và các đại lượng dài trong chuyển động tịnh tiến thẳng. 5) Viết công thức tính momen lực đối với trục quay. Đơn vị của momen lực? Khi nào M>0, M<0? 6) Viết công thức tính momen quán tính đối với trục quay. Đơn vị và nêu ý nghĩa vật lý của nó? I phụ thuộc những yếu tố nào? 7) Viết phương trình động lực học của vật rắn và vì sao nó được gọi là phương trình cơ bản 8) Viết công thức tính momen động lượng đối với trục quay. Đơn vị và nêu ý nghĩa vật lý của nó? 9) So sánh các đại lượng trong các phương trình động lực học chuyển động quay và chuyển động thẳng: M = I và F = ma M = và F = 10) Viết biểu thức định luật bảo toàn momen động lượng của một vật rắn cho các trường hợp. Nêu điều kiện áp dụng. 11) Viết các công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục. Đơn vị? 12) Viết công thức định lý động năng của vật rắn quay quanh một trục. 13) Công thức liên hệ giữa các đại lượng góc và đại lượng dài HĐ2: Phương pháp giải toán về chuyển động quay của vật rắn 10 + Bánh xe + Trong 10s momen lực tác dụng là M1 = 20N.m và momen cản Mms + Trong 10s đầu quay nhanh dần đều + Trong 30s cuối momen tác dụng là momen cản Mms = 0,25M1 + Trong 30s cuối quay chậm dần đều Phân tích bài toán: - Vật, hệ vật cần khảo sát? - Lực và momen lực tác dụng lên bánh xe như thế nào - Qui luật chuyển động của bánh xe? Hướng dẫn hs giải - Gia tốc của bánh xe trong giai đoạn đầu? - Gia tốc của bánh xe trong giai đoạn sau? - Momen ngoại lực tác dụng lên bánh xe trong giai đoạn đầu? M1>0 vì tác dụng làm bánh xe quay theo chiều dương. Mms<0 vì tác dụng làm bánh xe quay ngược với chiều dương. - Động năng quay ở đầu giai đoạn chậm dần đều? Bài 1: Chọn chiều quay của bánh xe làm chiều dương a) Gia tốc của bánh xe: - Giai đoạn 10s đầu quay nhanh dần đều == = 1,5rad/s2 - Giai đoạn 30s cuối quay chậm dần đều == = -0,5rad/s2 b) Phương trình động lực học vật rắn M = I I== = 10kg.m2 c) Động năng quay ở đầu giai đoạn chậm dần đều Wđ = = 1125(J) C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: Phương pháp giải bài toán động lực học vật rắn (5/) Bước 1: Xác định đối tượng cần khảo sát Bước 2: Xác định lực (momen lực) tác dụng lên vật, từng vật (nếu là hệ vật) Bước 3: Viết phương trình đông lực học của vật, từng vật (nếu là hệ vật) Bước 4: Từ phương trình động lực học có thể tính được một (vài) đại lượng liên quan (gia tốc, gia tốc góc, khối lượng, momen quán tính, lực, momen lực). Ngoài ra có thể sử dụng được các công thức động học để tìm các đại lượng chưa biết (phương trình chuyển động đều, chuyển động biến đổi đều, các công thức liên quan giữa vận tốc, gia tốc, thời gian...). Bài tập về nhà: Ôn tập chuẩn bị kiểm tra 1 tiết IV: RÚT KINH NGHIỆM